1. Рекомендации к разработке функциональной схемы автоматизации технологического процесса

ФСА является техническим документом, который определяет функционально-блочную структуру отдельных узлов автоматического контроля, регулирования, управления и оснащения объекта управления приборами, средствами автоматизации и вычислительной техники. Создание ФСА предопределяет необходимость глубокого изучения технологического процесса.

Проектирование ФСА базируется на ряде принципов.

• Уровень автоматизации технологических процессов должен определяется не только целесообразностью внедрения определенных комплексов технических средств, но и перспективами модернизации и дальнейшего развития, как технологии, так и технических средств автоматизации.

На сегодняшний момент наблюдается тенденция к переходу от аппаратных регуляторов, агрегатных и модульных комплексов (АКЭСР, «СТАРТ») к промышленным программируемым микропроцессорным контроллерам, а также от представления информации с помощью показывающих, регистрирующих приборов к промышленным ЭВМ со SCADA пакетами, выполняющим дополнительно задачи диагностики, оперативного управления и т.п.

• При разработке схем автоматизации в процессе выбора элементов комплекса технических средств должны учитываться:

а) особенности технологического процесса и его свойства как технологического объекта управления;

б) условия пожаро- и взрывоопасности, агрессивность и токсичность перерабатываемых продуктов, их параметры и области допустимых изменений;

в) расстояния от мест установки преобразователей и вспомогательных устройств, исполнительных механизмов, приводов машин и запорных органов до пунктов управления и контроля;

г) требуемая точность и быстродействие средств автоматизации;

д) массивы перерабатываемой информации и число сигналов управления.

• Схемы автоматизации технологических процессов должны строится на базе серийно выпускаемых технических средств. При этом необходимо стремиться к применению однотипных и предпочтительно унифицированных блочно-модульных систем или программно-технических комплексов. В случае отсутствия требуемого прибора в составе серийно выпускаемой аппаратуры составляется техническое задание на разработку нового технического средства автоматизации. При этом в спецификации вместо марки (типа) прибора указывается - «спецразработка».

• Выбор технических средств, для автоматической системы регулирования производится в соответствии со структурной схемой, представленной на рис. 1.

Рис.1.

Структурная схема автоматической системы регулирования.

На рис. 1 приведены следующие обозначения функциональных блоков:

ПП - первичный преобразователь; ВП - промежуточный (вторичный преобразователь) преобразователь; ИП - измерительный прибор; Зд - задатчик ( X_З - задание на регулятор); И.М. - исполнительный механизм (μ - управляющее воздействие, подаваемое с выхода регулятора); Р.О. - регулирующий орган( λ - возмущающее воздействие, действующее на объект и компенсируемое управляющим).

При выборе технических средств конкретной марки необходимо учитывать, что некоторые технические средства могут сочетать в своем комплекте несколько функциональных блоков.

• Выбор рода энергии измерительных и управляющих сигналов и соответствующих технических средств производится на основе анализа условий пожаро- и взрывоопасности технологического объекта управления, агрессивности среды, требований к быстродействию, дальности передачи сигналов информации и управления. Взаимосвязь средств измерения, регистрации, регулирования обеспечивается за счет согласования входов и выходов приборов, что наиболее целесообразно реализовать, если приборы имеют унифицированные входные/выходные сигналы, параметры которых приведены в табл. 1.

• Количество приборов, аппаратуры управления и сигнализации, устанавливаемых на щитах и рабочих станциях, должно быть по возможности минимально, например, посредством использования многоканальных промежуточных преобразователей, многофункциональных приборов и т.д.

Результатом составления ФСА является:

1. выбор методов измерения технологических параметров;

2. выбор основных технологических средств, наиболее полно отвечающих предъявленным требованиям и условиям работы объекта;

3. определение энергии приводов исполнительных механизмов, регулирующих и запорных органов технологического оборудования, управляемого автоматически или дистанционно;

Таблица 1

Унифицированные сигналы Государственной системы приборов (ГСП)

ГОСТ 13034-67

Характеристики	Ветви ГСП
	Электрическая	Пневматическая
Пределы изменения сигналов:
аналоговые	пост. ток: 0-5, 4-20, 0-20, 0-100 мА напряжение пост. тока: 0-10, 0-100 мВ напряжение пер. тока: (-1)-0-1, 0-2 В (50 Гц, 400 Гц) взаимная индуктивность: 0-10, 10-0-10 МГн частота: 4-8 кГц	давление сжатого воздуха: 20 – 100 кПа
дискретные	кодированный по ГОСТ 13052-74
Максимальная длина канал связи:
до 300 м	любой унифицированный сигнал
до 10 км	пост. ток и частота	-
более 10 км	кодированный сигнал	-
Быстродействие		запаздывание в передачи сигнала; время срабатывания – 0,01с < 0,1 с
Условия применения	невзрыво- и пожароопасные процессы (иначе взрывобезопасное исполнение приборов); большие расстояния от объекта до операторского помещения (до 20 км); код: помехоустойчивость	пожаро- и взрывобезопасность; высокие температуры; при магнитных и радиационных помехах; относительная дешевизна; простота обслуживания

4. размещение средств автоматизации на щитах управления, технологических объектах и трубопроводах, и определение способа представления информации о состоянии технологического оборудования.

Функциональная схема представляет собой чертеж, выполненный в соответствии с ГОСТ 21.404-85, на котором с помощью условных обозначений изображаются основное технологическое оборудование, коммуникации, исполнительные устройства и средства контроля и управления. На основании ФСА выполняются остальные чертежи проекта и составляются заказные ведомости и заказные спецификации приборов и средств автоматизации.