2

Міністерство освіти і науки України

Приазовський державний технічний університет

Койфман О.О.

Конспект лекцій з дисципліни

“Проектування систем автоматизації, монтаж та експлуатація”

галузь знань: 0502 - Автоматика та управління

напрям підготовки: 6.050202 - Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані технології

Маріуполь 2010

Приазовський державний технічний університет

Кафедра автоматизації технологічних процесів та виробництв

Койфман О.О.

Конспект лекцій з дисципліни

“Проектування систем автоматизації, монтаж та експлуатація”

галузь знань: 0502 - Автоматика та управління

напрям підготовки: 6.050202 - Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані технології

Маріуполь 2010

УДК 62-52 (076.5)

Конспект лекцій з дисципліни “Проектування систем автоматизації, монтаж та експлуатація” для студентів за напрямом підготовки 6.050202 “Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології”, форма навчання денна/заочна/прискорена. //Уклав О.О. Койфман. - Маріуполь: ПДТУ, 2010.- 44 с.

У конспекті викладено основи проектування і розробки систем автоматичного управління виробничими процесами в чорній металургії. Описано схеми авто-автоматично контролю і управління та принципи їх побудови.

Рецензенти: зав. кафедрою О.І. Сімкін

Укладач: ст. викладач О.О Койфман

Відповідальний за випуск: зав. кафедрою О.І. Сімкін

Затверджено на засіданні кафедри АТП і В

Протокол № _13_ від "_22_"_березня_2010 р.

Рекомендовано методичною комісією факультету інформаційних технологій

Протокол № _1_ від "_01_"_вересня_2010 р.

Декан ФІТ М.В. Верескун

СОДЕРЖАНИЕ

1 ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ. СТАДИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ. НОРМАТИВЫ 6

2 СТРУКТУРНЫЕ СХЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ 9

3 ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СХЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ, УСЛОВНЫЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ 14

3.1 Назначение функциональных схем, методика и общие принципы их выполнения 14

3.2 Изображение технологического оборудования и коммуникаций 16

3.3 Изображение средств измерения и автоматизации 18

3.4 Позиционные обозначения приборов и средств автоматизации 34

3.5 Требования к оформлению и примеры выполнения функциональных схем 35

4 ПРИНЦИПИАЛЬНО-ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ. СХЕМЫ СИГНАЛИЗАЦИИ И БЛОКИРОВКИ 41

4.1 Принципиально-электрические схемы 41

4.2 Схемы сигнализации 46

5 ЩИТЫ, ПУЛЬТЫ И ПРОЕКТНО-КОМПОНУЕМЫЕ КОМПЛЕКТЫ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ. НАЗНАЧЕНИЕ И КОНСТРУКЦИЯ ЩИТОВ И ПУЛЬТОВ 54

5.1 Общие положения 54

5.2 Конструкция щитов и пультов 58

5.3 Эргономические рекомендации по проектированию щитов, пультов и пунктов управления 59

6 СХЕМЫ ВНЕШНИХ СОЕДИНЕНИЙ 69

6.1 Проектирование внешних электрических и трубных проводок. 70

7 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КАБЕЛИ И ИХ ТИПЫ 79

7.1 Выбор проводов и кабелей 79

8 ПЛАН ТРАС И РАСПОЛОЖЕНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ 86

9 ПРОЕКТИРОВАНИЕ СХЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПИТАНИЯ 90

9.1 Напруга живлення СА. 90

10 Монтажно-коммутационные схемы щитов КИПиА 94

10.1 Общие положения 94

11 ОСНОВНЫЕ Типовые узлы автоматических систем регулирования 96

11.1 Автоматическое регулирование температуры в печи 96

11.2 Автоматическое регулирование давления в рабочем пространстве печи 98

11.3 Автоматическое регулирование расхода и давления газа и жидкости 99

11.4 Автоматическое регулирование соотношения "топливо - воздух" 101

12 Проектирование АСУТП 103

12.1 Информационное обеспечение 103

12.2 Техническое обеспечение 107

12.3 Программное обеспечение 117

12.4 Организационное обеспечение 120

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК 122

Введение

Компьютерно-интегрированная интенсификация и усложнение технологических процессов, рост единичной мощности агрегатов и повышение требований к качеству готовой продукции в соответствии с международными стандартами делают невозможным управление агрегатами без систем автоматизации.

Цель изучения дисциплины заключается в формировании у студентов знаний и умений для выполнения проектно-конструкторских работ по созданию систем автоматизации технологических процессов и производств.

В результате изучения данной дисциплины студент должен знать:

- содержание и порядок выполнения проектных работ в области автоматизации;

- организацию работ по монтажу, накладке, эксплуатации и ремонту средств и систем автоматизации.

По окончании изучения дисциплины студент должен уметь:

- составлять технические задания на проектирование систем автоматизации или автоматизированного технологического комплекса;

• выполнять проектно-расчетные работы на стадиях технического и рабочего проектирования.

1 Техническое задание. Стадии проектирования. Нормативы

Технічне завдання (ТЗ) - це основний документ, згідно з яким розробляється і проектується система автоматизації (СА). Воно визначає основні вимоги до системи і порядок розробки. ТЗ як правило розробляється проектною організацією, яка буде виконувати проект автоматизації. Розроблене ТехЗ узгоджується і затверджується організацією –замовником. ТехЗ розробляється у відповідності до Держстандарту ГОСТ 34.602-89 «Техническое задание на создание автоматизированной системы».

Технічне завдання(ТЗ) повинно вміщувати:

1) основу для розробки системи автоматизації (СА);

2) назву об’єкта(повну), перелік технічних процесів, які відбуваються в ньому,

3) перелік задач контролю і керування по кожному технологічному процесу;

4) вимоги до системи і додатки до ТЗ, технологічні схеми з відмітками точок контролю і регулювання, перелік вхідних і вихідних параметрів, їх діапазон.

ТЗ після його розробки передається проектувальнику для розгляду і узгодження. Технологічне завдання (ТлЗ) є основою для розробки ТЗ.

До ТЗ входять наступні розділи:

1. Загальні відомості (повна назва системи,назва підприємства –замовника,підприємства - розробника і основи для розробки ТЗ -№ договору).

2. Призначення та мета розробки системи (для кого призначена, мета).

3. Характеристики об’єкту автоматизації (повні характеристики об’єкту).

4. Вимоги до системи: надійність, графік роботи, ступінь захисту від дії навколишнього середовища та ін. Далі йдуть вимоги до окремих агрегатів.

5. Склад та зміст робіт по розробці системи: двостадійне/одностадійне, послідовність виконання, терміни виконання.

6. Порядок контролю та приймання системи: етап налагодження, етап випробування системи, метрологічна атестація

7. Вимоги до складу та змісту робіт по підготовці ОА до вводу системи в дію (программа налагодження, метрологічні атестації та інше).

8. Вимоги до документування системи(перелік документів, які повинна видати проектна організація по одній системі).

9. Джерела розробки-перелік всіх нормативних документів(стандартів, керівних документів, методичних вказівок і т.д.) на підставі яких розробляється проект.

Технология проектирования систем автоматизации.

Проект - совокупность текстовых и графических материалов, необходимых для построения монтажа и наладки систем автоматизации. При автоматизации технологических процессов соответствующие организации производят разработку проекта на автоматизацию ТП согласно документации фирмы-заказчика. Проекты выполняют проектные институты, бюро и отделы.

Выполнение заказа на проектирование. Заказчик отсылает в адрес проектной организации письмо с просьбой выполнить проект автоматизации агрегата или технологического процесса. После этого проектная организация вместе с заказчиком разрабатывают техническое задание на автоматизацию процесса. В техническом задании обуславливают все технико-экономические вопросы, которые необходимо отобразить в проекте автоматизации. В техническое задание(ТЗ) входит:

• полное название технологического процесса или агрегата, который автоматизируется;

• перечень всех контролируемых и регулируемых параметров автоматизируемого технологического процесса;

• перечень всех контуров контроля и регулирования (которые необходимо разработать);

• основные технические решения, то есть какие технические средства будут использоваться;

• стадийность проектирования и планокапитальные затраты на разработку, проектирование, монтаж и наладку системы автоматизации;

• сроки проектирования (строительства и внедрение) и ввода системы в промышленную эксплуатацию;

• перечень организаций, принимающих участие в разработке и внедрении системы автоматизации;

• общая структура системы автоматизации и особые условия проектирования.

Согласованное техническое задание является основой для проектирования системы автоматизации. В ТЗ указываются стадии проектирования: одно- или двустадийное. Для простых систем автоматизации (автоматизация одного агрегата) составляют техно-рабочий проект, а для сложных систем - технический проект и рабочие чертежи.

Технический проект включает в себя: структурную схему контроля и управления (для сложных систем); структурную схему комплекса технических средств; функциональную схему автоматизации; планы расположения щитов и пультов управления; заявочные ведомости на приобретение технических средств ; общая смета на оборудование и технические средства автоматизации; пояснительная записка, в которой описываются основные технические решения и пояснения к схемам автоматизации; задание генеральному проектировщику на разработку проектов, связанных с разработкой системы автоматизации (проект обеспечения системы автоматизации электричеством, водой, вентиляцией...). После выполнения данных разработок технический проект согласовывается и утверждается заказчиком.

Рабочие чертежи - основная документация, необходимая для монтажа, наладки и эксплуатации спроектированной системы автоматизации, от качества разработки которой зависит эффективность внедрения и эксплуатации системы автоматизации. К рабочим чертежам относят: структурная схема контроля и управления технологическим процессом (разрабатывается для сложных систем и отображает основные части системы автоматизации и их взаимодействие между собой); структурная схема комплекса технических средств (при использовании сложных комплексов технических средств); функциональная схема автоматизации (показывает степень обеспечения технологического процесса или агрегата техническими устройствами контроля и управления, а также показывает основные функции контроля и регулирования технологическим процессом); принципиально-электрическая схемы (ПЭС) отдельных подсистем (контуров) контроля и регулирования (показывают полную картину всех электрических и информационных связей между техническими средствами, которые задействованы в контуре контроля и управления); общий вид щитов и пультов управления, мнемосхем (изображаются в масштабе 1:10 и 1:50), а также план расположения щитов и пультов в помещении; монтажно-коммутационные схемы или таблицы коммутации щитов и пультов (вид щитов и пультов с обратной стороны без масштаба); план трубных и электрических проводок и расположение оборудования (чертеж, на котором в масштабе изображают оборудование и прокладываемые на нем трубные и электрические проводки, а также технические средства контроля и управления); схема внешних соединений всех технических средств подсистем контроля и управления (показывают соединения от датчиков до исполнительных механизмов всех подсистем с указанием типов труб и типа кабеля, а также протяжных и поворотных коробок); пояснительная записка со спецификацией всех технических средств контроля и управления внедряемой системы автоматизации.