4 Основні вимоги до змісту і оформлення принципових пневматичних схем
Основним призначенням принципових пневматичних схем є відображення з достатньою повнотою і наочністю взаємного зв'язку між окремими приладами, засобами автоматизації і допоміжною апаратурою, що входять до складу функціональних вузлів систем автоматизації, з урахуванням послідовності їх роботи і принципу дії. Принципові пневматичні схеми складають на підставі функціональних схем автоматизації, виходячи з заданих алгоритмів функціонування окремих вузлів контролю, сигналізації автоматичного регулювання і керування і загальних технічних вимог, що ставлять до об'єкта автоматизації.
Форма виконання принципових пневматичних схем повинна сприяти полегшенню процесу їх читання, засвоєння й аналізу. Принципові пневматичні схеми виконуються без врахування масштабу. У загальному випадку на схемах показують:
а) всі засоби автоматизації, за допомогою яких здійснюється контроль, сигналізація, регулювання і керування даним функціональним вузлом системи автоматизації (давачі, що перетворюють вимірювану величину в пневматичний сигнал, вторинні вимірювальні прилади, регулюючі прилади, обчислювальні пристрої, переключаючі перетворювачі, і виконавчі пристрої і т.п.);
б) трубні з'єднувальні лінії зв'язку (живильні, командні);
в) таблицю умовних зображень приладів і засобів автоматизації;
г) перелік використовуваних у даній схемі приладів, засобів автоматизації і допоміжної апаратури;
д) пояснюючі написи;
є) перелік креслень, що відносяться до даної схеми, загальні пояснення і примітки.
Допоміжні пристрої, такі як фільтри, редуктори, показуючі манометри для контролю тиску повітря живлення і запірна арматура на принципових схемах, можуть показуватися в тому випадку, коли в проекті не розробляються схеми пневможивлення.
Схеми повинні виконуватися з найменшою кількістю зламів і перетинань ліній зв'язку. Відстань між сусідніми паралельними лініями зв'язку повинна бути не меншою 3 мм. Лінії зв'язку варто виконувати товщиною від 0,2 до 0,6 мм в залежності від формату схеми і розмірів графічних зображень пневматичних пристароїв позиційні позначення елементів на схемі проставляються поруч з умовними графічними зображеннями (по можливості з правого боку або над ними).
При наявності на схемі декількох однакових груп елементів, з'єднаних паралельно або послідовно,
допускається зображати тільки крайні групи, показуючи зв'язки між ними штриховими лініями.
5.5 Принципові пневматичні схеми вимірювання і автоматичного регулювання
5.5.1 Одноконтурні стабілізуючі автоматичні системи регулювання
В одноконтурних системах регулювання об'єктом, як правило, є технологічний апарат або установка, хід процесу в яких характеризується однією незалежною регульованою величиною, підтримуваною на заданому значенні одним регулюючим пристроєм.
В залежності від динамічних властивостей регульованого об'єкта і вимог, що ставляться до якості регулювання, поточне значення регульованої величини може підтримуватися на заданому значенні регуляторами, які відпрацьовують різні закони регулювання. При цьому взаємодія з регульованим об'єктом може бути здійснена за різними варіантами схем.
Одноконтурні стабілізуючі автоматичні системи регулювання поділяють на системи аналогової і дискретної дії. Аналогові системи реалізуються на базі аналогових регуляторів з П-, ПІ-, ПД- і ПІД-законами регулювання. Дискретні - на базі дискретних регуляторів, що відпрацьовують релейний закон регулювання.
Найпростіший варіант аналогових автоматичних систем регулювання представлений на рис. 5.1 —5.3. Система, представлена на рис. 5.1, дозволяє здійснювати автоматичний контроль поточного значення регульованої величини, ручне дистанційне керування й автоматичне регулювання технологічного параметра, що визначає хід процесу в регульованому об'єкті.
Така система може бути реалізована за допомогою комплекту апаратури, що складає з датчика Д, вторинного вимірювального приладу ВВП типу ПВ10.1П і регулюючого пристрою РП типу ГТР3.21, який працює за ПІ-закон регулювання.
Вибір необхідного режиму роботи схеми і плавний перехід з одного режиму на іншій у даному прикладі здійснюються за допомогою перемикача, вбудованого у вторинний вимірювальний прилад.
Перемикач складається з двох вузлів:
кнопкового механізму, що має п'ять кнопок (Р, А, ЛП, ВКЛ, ВИКЛ), і виключаючих реле І і ІІ
Д - датчик; РП - регулюючий пристрій; ВВП - вторинний вимірювальний прилад; П - позиціонер, ВМ - виконавчий механізм; РО – регулювальний орган, РЗ - ручний за датчик.
Рисунок 5.1 - Принципова пневматична схема одноконтурної стабілізуючої автоматичної системи регулювання (режим ручного дистанційного керування)
Рисунок 5.2 - Принципова пневматична схема одноконтурної стабілізуючої автоматичної системи регулювання (проміжне положення)
Рисунок 5.3 - Принципова пневматична схема одноконтурної стабілізуючої автоматичної системи регулювання (режим автоматичного регулювання)
Розглянемо роботу схеми в різних режимах.
Режим ручного дистанційного керування (див. рис. 5.1).
У цьому режимі дослідним механізмом ДМ керує безпосередньо ручний задатчик РЗ приладу ПВ 10.1 ГТ. Натиснуті дві кнопки: Р і ВИКЛ. Камера А виключаючого реле II з'єднується з атмосферою (Ркц=0); сопло Сі реле II відкрито. У реле І під дією тиску живлення (Рк =1), що проходить у камеру А з кнопки АП, сопло Сі закрите. Завдання від РЗ надходить через сопло Сі реле II у камеру Б, а з її на вимірювальний механізм ЗВЛ/-Я і через штуцер 7 до виконавчого механізму.
Крім того, завдання проходить на сопло С2 реле І, вимірювальний механізм 2ВМ-П і через штуцер 5 у РП. Змінна (поточне значення параметра) підводиться до штуцера 2, подається на вимірювальний механізм 1ВМ-П через другий штуцер 2 в РП. При ручному дистанційному керуванні підключення програмного задатчика (173) не здійснює впливу на процес регулювання, тому що сопло Сі реле І закрито. Вихід регулятора (штуцер 1) відключений від ВА/(крім ліній зворотного зв'язку) завдяки тому, що у виключаюче реле регулятора (штуцер 1) із кнопки ВКЛ подається тиск живлення.
Проміжне положення при переході з ручного дистанційного керування на автоматичне регулювання (див. рис. 5.2). До включення РП варто натиснути кнопку А, що викликає повернення кнопки Р в вихідне положення. Потім при відключеному регуляторі (кнопка ВИКЛ натиснута) по вимірювальних механізмах 1ВМ-П і 2ВМ-П необхідно установити тиск завдання, рівний тиску датчика регульованої величини. З кнопки Р повітря живлення пройде в камеру А реле II і закриє сопло Сі зв'язане з виконавчим механізмом.
Таким чином, задатчик відключиться від виконавчого механізму, а регулятор буде підготовлений до переходу на автоматичний режим роботи.
Автоматичне регулювання (рис. 5.3). У режимі
автоматичного регулювання крім кнопки А натискається кнопка ВКЛ для включення в роботу РП. При цьому камери А реле ////з'єднуються з лінією живлення. Сопла Сі закриті, Сг відкриті. Виключаюче реле РП через кнопку ВКЛ і штуцер З з'єднується з атмосферою, а вихід РП — з виконавчим механізмом і вимірювальним механізмом ЗВА/-77 вторинного приладу.
Завдання від РЗ надходить через сопло Сг реле І і штуцер 5 в РП и до вимірювального механізму 2ВМ-П. Програмне завдання так само, як і при ручному керуванні, відключено тиском повітря в камері А реле І.
Перевід схеми з режиму автоматичного регулювання в режим ручного дистанційного керування супроводжується виконанням другої проміжної операції, що зводиться до встановлення значення вихідного сигналу РЗ, рівного значенню вихідного тиску РП. Для цього при натиснутій кнопці А натискається кнопка ВИКЛ і ручним задатчиком виробляється зрівнювання сигналів. Після цього шляхом нажимання кнопки Р апаратура схеми переводиться в режим ручного дистанційного керування (кнопка А при цьому автоматично відпускається).
При функціонуванні даної автоматичної системи регулювання кнопка АП у кнопковому перемикачі, призначена для переводу апаратури керування в режим программного регулювання, не використовується, тому штуцер 6 повинен бути заглушений.
Дотримання викладеної послідовності включення апаратури є необхідною умовою безаварійної роботи системи в цілому.
При порушенні цієї послідовності в роботі автоматичної системи регулювання можуть з'являтися відмови, що приводять до аварійних ситуацій, що варто враховувати при її проектуванні, налагодженні й експлуатації.
Характерною рисою схем, показаних на рис. 5.1—5.3, що одержали назву двотрубних, є установка регулюючого
пристрою РП безпосередньо на вторинному вимірювальному приладі. Таке розташування регулюючого пристрою максимально спрощує схему. Однак при розташуванні вторинного вимірювального приладу на значній відстані від давача і виконавчого механізму вноситься велике запізнювання в процес передачі пневматичного сигналу від давача до РП і від РП до виконавчого механізму, що обмежує область застосування зазначених схем.
Істотною перевагою наділена схема, у якій регулюючий пристрій установлюється біля давача і виконавчого механізму і з'єднується з вторинним вимірювальним приладом трубами або пневмокабелем. Варіант такої схеми, що одержав назву пятитрубної, показаний на рис. 5.4. Тут з метою зменшення запізнювання, вносимого в контур регулювання довгою лінією зв'язку, пневматичний сигнал проходить від давача до РП і від РП до виконавчого механізму по найкоротшому шляху. Для виключення негативного впливу на роботу РП ліній зв'язку, що з'єднують його з вторинним вимірювальним приладом, на лініях І і 2 установлені підсилювачі потужності ПП1 і ПП2 типу ПП1.5, що виконують у даному випадку функції пневмоповторювачів з потужним виходом.
Якщо врахувати, що по лінії (трубопроводу) 1 пневматичний сигнал може подаватися в різні сторони: від РП до вторинного вимірювального приладу (у режимі автоматичного регулювання) або від ручного задавача до РП і виконавчого механізму (у режимі ручного дистанційного керування), то встановлений на цій лінії підсилювач потужності ПП1 працює в комплекті з перемикаючими реле РП типу ПП2.5. Останнє керується автоматично від станції керування вторинного вимірювального приладу до відключаючого реле РП (по лінії 3). В іншому схема, представлена на рис. 5.4, не відрізняється від схем, представлених на рис. 5.1—5.3. Робота перемикаючого реле ПП2.5 зрозуміла зі схеми на рис. 5.4. Схема, приведена на рис. 5.4, показана в режимі автоматичного регулювання.
ППІ, ПП2 — підсилювачі потужності; ПР — реле перемикаюче; інше -
див. рис. 5.1.
Рисунок 5.4— Принципова пневматична схема одноконтурної стабілізуючої автоматичної системи регулювання (пятитрубньїй