В.П. Ившин, М.Ю. Перухин, И.А. Дюдина, А.В. Фафурин

Интеллектуальная автоматика в курсовых и дипломных проектах

Том 2

Учебное пособие

2010

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Казанский государственный технологический университет»

Интеллектуальная автоматика в курсовых и дипломных проектах

Том 2

Учебное пособие

Казань

КГТУ

2010

УДК 658.5:66

ББК 32.965

И 28

Ившин, В.П.

Интеллектуальная автоматика в курсовых и дипломных проектах: учебное пособие (Том 2)/ В.П.Ившин, М.Ю.Перухин, И.А.Дюдина, А.В.Фафурин - Казань: Изд-во Казан. гос. технол. ун-та, 2010. - 220 с.

ISBN

Учебное пособие предоставляет студентам алгоритм самостоятельных дейст­вий по усвоению материала. Пособие содержит около 100 функциональных схем контроля и регулирования технологических параметров и будет, несомненно, полезно студентам всех форм обучения, изучающих дисциплину СУХТП, при выполнении ими дипломных (курсовых) проектов и дипломных работ.

Подготовлено на кафедре «Автоматизированные системы сбора и обработки информации» (АССОИ).

Табл. 33.; Ил. 57.; Библиогр.: 4 назв.

Печатается по решению редакционно-издательского совета Казанского государственного технологического университета.

Рецензенты: Начальник НИО-16 ФГУП ВНИИР, к.т.н. В.М. Красавин

Профессор кафедры спец. двигателей КГТУ (КАИ) А.С. Черенков

ISBN

Ившин В.П., Перухин М.Ю.,

Дюдина И.А., Фафурин А.В., 2010

 Казанский государственный

технологический университет, 2010

Глава 1. Автоматизированная система управления технологическими процессами (асутп)

§ 1. Автоматизированные системы управления (асу)

Автоматизированная система управления (АСУ) – это человеко-машинная система, обеспечивающая автоматизированный сбор, обработку информации и оптимизацию управления в различных сферах человеческой деятельности. Цель внедрения АСУ – создание общегосударственной системы управления всем народным хозяйством (ОГАС). Создание ОГАС возможно лишь на базе АСУ низших уровней:

• отраслевых автоматизированных систем управления (ОАСУ);

• автоматизированных систем управления производственными объединениями (АСУП);

• автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП).

АСУТП предназначены для выработки и реализации управляющих воздействий на технологический объект управления (ТОУ) в соответствии с принятым критерием управления и с помощью современных средств ЭВМ. ТОУ – это совокупность технологического оборудования и реализованного на нем по соответствующим регламентам технологического процесса. Критерий управления – это соотношение, характеризующее качество работы ТОУ в целом и принимающий конкретные числовые значения. Наиболее распространенным критерием управления является прибыль предприятия.

Классификация потенциально опасных процессов

Из всей совокупности процессов химической технологии можно выделить процессы, которые при определенных условиях выходит в аварийный режим. Причинами возникновения аварийной ситуации могут быть:

отступление от технологического регламента;

неисправность технологического оборудования;

отказ системы управления.

Такие процессы называются потенциально опасными процессами. Можно выделить 4 основных группы потенциально опасных процессов химической технологии:

1. процессы с токсичными веществами;

2. процессы с взрывоопасными веществами и смесями;

3. процессы с большой скоростью реакции;

4. смешанные процессы.

Специфика потенциально опасных процессов состоит в том, что они могут протекать в двух режимах:

1. нормальное функционирование;

2. предаварийное состояние.

Способность переходить в предаварийное состояние отличает потенциально опасные процессы от обычных процессов химической технологии.

Специфичность потенциально опасных процессов предопределяет особое требование к АСУ этими процессами. В составе АСУ должны иметься автоматические системы, которые обеспечивали бы управление процессом в предаварийном состоянии. Таковыми являются автоматические системы защиты АСЗ.

Таким образом, АСУ потенциально опасными процессами включает в себя: автоматическую систему регулирования (АСР), автоматическую систему защиту (АСЗ), автоматическую систему контроля (АСК), автоматическую систему сигнализации (АСС).

Функции систем АСУ потенциально опасными процессами

Автоматическая система регулирования (АСР), выполняет управление процессом в режиме нормального функционирования.

Автоматическая система защиты (АСЗ) анализирует предаварийное состояние и степень развития аварийной ситуации, осуществляет выбор управляющих воздействий, предотвращающих аварийную ситуацию. Они еще называются защитные воздействия. Защитные воздействия в зависимости от степени развития аварийной ситуации сводятся к двум видам: защитное воздействие, возвращающее процесс в режим нормального функционирования, т.е. они медленно завершают аварийную ситуацию; защитное воздействие, прекращающее процесс: сброс реакционной массы в специальную емкость, заполненную разбавителем, такая емкость еще называется аварийный чан; подача в реактор разбавителя для затормаживания процесса; подача жесткого хладагента и т.д.

Автоматическая система контроля (АСК) служит для получения информации о состоянии объекта и условиях его работы. Параметрами контроля этой системы являются входные и выходные параметры, характеризующие нормальный режим работы и предаварийное состояние.

Автоматическая система сигнализации (АСС) предназначена для автоматического оповещения обслуживающего персонала о наступлении интересующих процессов в управляемом объекте путем подачи звуковых и световых сигналов. Сигналы выдаются о значении параметров, характеризующие о возникновении аварийной ситуации и о состоянии исполнительных органов, выполняющих защитное воздействие.

В настоящее время АСУ потенциально опасными процессами строится на базе контроллеров и компьютеров. В частности, для системы АСР используется контроллер РСУ (распределенная система управления). Для системы АСЗ используется контроллер противоаварийной защиты (ПАЗ). Ниже представлена соответствующая структурная схема автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУТП). Внедрение АСУ является наиболее прогрессивным направлением в области автоматизации. При большом расстоянии между технологическими аппаратами и щитами управления целесообразно применять электрические средства автоматизации. Химические производства относятся к числу взрывопожароопасных, и автоматизация осуществляется на основе использования взрывозащищенных средств автоматизации с использованием контроллеров и персональных компьютеров (ПК). Контроллер – многофункциональное программируемое средство организации измерительных каналов.

Применительно к АСУТП, контроллер – это электронное устройство с программным управлением и расширенными аппаратными возможностями измерения, управления и связи. Иначе говоря, контроллер представляет собой электронную схему, управляющую технологическим оборудованием, собирающую и анализирующую данные, на основе которых принимаются те или иные решения. Основное назначение контроллера – связь между уровнем датчиков и исполнительных механизмов и уровнем управляющих ЭВМ (серверов).

Конструктивно контроллер представляет собой отдельное устройство, имеющее собственное питание. Контроллер может, как правило, функционировать автономно. При этом контроллер выполняется защищенным от пыли, влаги, электромагнитных излучений. В качестве локальных программируемых логических контроллеров (ПЛК) в настоящее время применяется большое количество устройств как отечественных, так и зарубежных производителей.

Структура ПЛК приведена на рисунке 1.1.

Рис. 1.1. Структура ПЛК

Блок согласования сигналов осуществляет электрическое согласование датчиков и исполнительных механизмов с входом блока преобразования сигналов.

Блок преобразования сигналов преобразует аналоговый электрический сигна, поступающий от датчиков, в цифровую форму и передает его центральному процессору, а также преобразует управляющие сигналы процессора в форму, необходимую для управления исполнительными механизмами.

Процессор осуществляет управление всеми блоками контроллера, математическую обработку измеренных технологических параметров, организует хранение данных в блоке памяти, а также осуществляет передачу данных через интерфейс в локальную вычислительную сеть (ЛВС). В данном случае роль ЛВС играет промышленная локальная сеть.

Основные задачи, решаемые контроллером:

• измерение, опрос и управление оборудованием;

• первичное преобразование результатов измерений;

• хранение локального архива данных;

• быстрая и надежная доставка информации на следующий уровень автоматизации;

• обеспечение автономной и бесперебойной работы управляемого узла объекта автоматизации;

• автоматическое управление локальным узлом автоматизации.

Локальный контроллер. В настоящее время распространяются несколько типов локальных контроллеров:

• контроллер, встаиваемый в оборудование (агрегат, машину, прибор) и являющийся его неотъемлемой частью. Примеры такого «интеллектуального» оборудования: станки с программным управлением, автомашинисты, современные аналитические приборы;

• автономный контроллер, реализующий функции контроля и управления небольшим, достаточно изолированным технологическим узлом (объектом).

Контроллеры, обычно, могут иметь десятки входов/выходов от датчиков и исполнительных механизмов. Их вычислительная мощность может быть разной (малые, средние и большие контроллеры). Они реализуют типовые функции обработки измерительной информации, логического управления, регулирования. Многие из них имеют один или несколько физических портов для передачи информации в другие средства/системы автоматизации.

Сетевой комплекс. Этот класс ПТК является наиболее широко распространенным и внедряемым средством управления технологическими процессами во всех отраслях промышленности. Программируемые микропроцессорные контроллеры – это построенные на основе МП специализированные устройства, предназначенные для реализации алгоритмов логического типа или алгоритмов аналогового управления.

Минимальный состав такого средства:

• ряд контроллеров;

• несколько дисплейных рабочих станций операторов;

• системная (промышленная) сеть, соединяющая контроллеры и рабочие станции между собой.

Контроллеры определенного сетевого комплекса имеют обычно ряд модификаций, отличающихся друг от друга мощностью, быстродействием, объемом памяти, возможностями резервирования, приспособлением к разным условиям окружающей среды, максимально возмоным числом каналов входов и выходов. Это облегчает использование определенного сетевого комплекса для разных технологических объектов, поскольку позволяет наиболее точно подобрать контроллеры требуемых характеристик под разные отдельные узлы автоматизируемого агрегата и под разные функции контроля и управления.

Рассматриваемые сетевые комплексы контроллеров имеют верхние ограничения как по сложности выполняемых функций (обычно, типовые функции измерения, контроля, учета, регулирования, блокировки), так и по объему самого автоматизируемого объекта, в пределах десятков тысяч измеряемых и контролируемых величин (обычно, отдельный технологический агрегат, производственный участок).

Сетевые контроллеры (комплексы) выполняют следующие функции:

• воспринимают унифицированные аналоговые, дискретные электрические сигналы;

• измеряют и нормируют принятые сигналы;

• выполняют программную обработку сигналов с первичных преобразователей и формируют аналоговые и дискретные управляющие сигналы;

• отображают информацию на экране;

• управляются при помощи стандартной клавиатуры.

Пример типичного сетевого контроллера представлен рис. 1.2.

Рис.1.2. Сетевой контроллер БАЗИС-21

Технические характеристики БАЗИС-21

• макс, кол-во собственных вх. каналов ……………………56

• двухпозиционных………………………………………..56

• аналоговых……………………………………………….24

• макс, кол-во расчетных параметров……….………………24

• макс, кол-во вых. каналов………………………………….135

• внешних табло / кнопок квитирования……………………8

• кол-во событий архива ……………………………………1000

• цв. дисплей TFT — 5,5" (139 мм), кол-во цветов . . . . …256

• потребляемая мощность, ВА, не более …………………..50

• масса, кг, не более…………………………………………..5

• габаритные размеры: Н = 156 мм; В = 220 мм; L = 276 мм

Иерархическая структура АСУТП включает в себя;

- 1– й уровень полевого КИП;

• 2– й уровень - станции управления процессом;

• З–й уровень оперативного персонала, базирующийся на инженерных и станциях операторов технологического процесса.

1-й уровень АСУТП реализован на базе датчиков и исполнительных механизмов. На уровне 1 частично применяются датчики интеллектуальной серии, и на них выполняются функции опроса и шкалирования измеряемых сигналов с передачей информации по протоколу HART. Технические средства 2 и 3 уровней размещаются в помещении операторной. Станции управления процессом реализованы на базе контроллера РСУ (распределенная система управления), которая собирает информацию, вырабатывает регулирующие воздействия, и контроллера ПАЗ (система противоаварийной защиты) для контроля нарушений в ходе технологического процесса и осуществления защиты, блокировки аппаратов, выработки защитных воздействий.

Функции РСУ и ПАЗ выполняют программируемые контроллеры.

З-й уровень АСУТП представлен автоматизированными рабочими местами оператора-технолога и оператора-инженера. Обеспечивается ведение базы данных, визуализация состояния технологического оборудования, обработка данных, формирование и печать отчетных документов, ручное дистанционное управление технологическим оборудованием. Станции оснащены современными ПК. ПК обрабатывает по заложенной в него программе информацию, поступившую от датчиков, высвечивает на табло значения измеренных параметров. ПК применяется во-первых, для облегчения работы оператора, т.к. за короткий промежуток времени обрабатывается большое количество информации; во-вторых может выполнять роль «советчика», при котором ЭВМ рекомендует оператору оптимальные знания режимных параметров процесса. Информация с контрольно–измерительных приборов и датчиков в виде аналоговых и дискретных сигналов поступает с 1 уровня на технические средства 2 уровня, на которых реализуются в автоматическом режиме функции сбора, первичной обработки информации, регулирования, блокировки. Информация, необходимая для контроля и управления технологическими процессами, поступает от контроллеров на 3-й уровень - операторские станции и станции главных специалистов завода.

Структурная схема АСУТП, представленная ниже, наглядно демонстрирует связи между уровнями. Многие химические производства относятся к числу взрывопожароопасных, и автоматизация осуществляется на основе использования взрывозащищенных средств автоматизации с использованием контроллеров (сетевой комплексов) и станций управления на базе персональных компьютеров (ПК).

Нижеприведенные, применяемые в отечественной практике стандарты и нормативные документы устанавливают порядок проектирования, стадии и этапы создания АСУТП наиболее распространенных в отечественной химической промышленности:

1. ГОСТ 24.104-85 «Информационная технология. Автоматизированные системы управления. Общие требования».

2. ГОСТ 34.003-90 «Информационная технология. Автоматизированные системы. Термины и определения».

3. ГОСТ 34.201-89 «Информационная технология. Виды, комплектность и обозначение документов при создании автоматизированных систем (АС)».

4. ГОСТ 34.601-90 ЕСС АСУ. «Автоматизированные системы. Стадии создания».

5. ГОСТ 34.602-89 «Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Техническое задание на создание автоматизированной системы».

6. ГОСТ 34.603-92 «Информационная технология. Виды испытаний автоматизированных систем».

7. ГОСТ 24.701-86 ЕСС АСУ. «Надежность автоматизированных систем управления. Основные положения».

8. ГОСТ 24.702-85. ЕСС АСУ. «Эффективность автоматизированных систем управления. Основные положения».

9. ГОСТ 3.05.07-85 «Системы автоматизации».

10. РД 50-34.698-90 «Методические указания. Информационная технология. Знание этих документов поможет правильно поставить и решить задачу проектирования (модернизации) системы управления технологическим процессом предприятия, на котором будет осуществляться Ваша инженерная деятельность.

Условные обозначения ТСА в схемах. Обозначение измеряемых (регулируемых) величин в соответствии с ГОСТ 21.404-85

Изображение ТСА на схемах технологических процессов производится в соответствии с ГОСТ 21.404-85 [1] «Система проектной документации для строительства. Автоматизация технологических процессов. Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах» (табл. 1.1). Авторы максимально использовали основные положения ГОСТа и рекомендации Международной организации по стандартизации (ISO). Цель раздела – изучение условных графических обозначений стандарта, а также обозначений измеряемых (регулируемых) величин и функциональных признаков ТСА. Условные обозначения ТСА, применяемые в схемах, включают графические, буквенные и цифровые обозначения. В верхней части графического обозначения наносят буквенные обозначения измеряемой величины и функционального признаков ТСА, определяющего его назначение. В нижней части графического обозначения наносят цифровое (позиционное) обозначение ТСА, первая цифра которого соответствует № локальной схемы, вторая - № ТСА в данной локальной схеме. Отборное устройство для всех ТСА изображают сплошной тонкой линией, соединяющей технологический трубопровод или аппарат с ТСА. Толщина линий, используемых в графических условных обозначениях на схемах, составляет: технические средства автоматизации - 0,6 мм; контуры технологического оборудования и трубопроводные коммуникации 1,5 мм. При необходимости указания конкретного места расположения отборного устройства (например, внутри технологического аппарата) его обозначают кружком  = 2 мм.

Ниже рассмотрены графические обозначения и принцип построения условного обозначения ТСА в соответствии с ГОСТ 21.404-85 [1].

Понимание происхождения символов облегчает задачу их запоминания. С целью унификации с международным стандартом ANSI ISA-S5.1-1984(R1992) первая буква символа, как правило, это первая буква английского слова, обозначающего параметр или соответствующую функцию (см. таблицу 1.2):

Таблица 1.2.

A (Alarm)	Тревога – символ сигнализации.
C (Choice)	Выбор, отбор – функциональный признак автоматического регулирования, управления.
D (Density)	Плотность, удельный вес, символ плотности.
D (Differential)	Дифференциал, разность – дополнительное обозначение после измеряемой величины разности, перепада.
E (Electric)	Электрический – символ любой электрической величины.
E (Elementary)	Первичный – функциональный признак первичного преобразователя, сенсора.
F (Flow)	Течение, поток, струя – символ расхода.
F (Fraction)	Дробь – дополнительное обозначение после измеряемой величины соотношения, доли.
G (Gabarit)	Габарит, размер – символ измерения размера, положения, перемещения.
H (Hand)	Рука – символ ручного воздействия.
H (High)	Высокий, верхний – функциональный признак верх- него предела измеряемой величины.
I (Indicate)	Индикация, указание – функциональный признак показывающего прибора.
K (Control)	Контроль (времени) – символ времени, временной программы.
K (Control station)	Станция контроля – функциональный признак наличия переключателя для выбора вида управления (ручное, автоматическое) и устройства для дистанционного управления.
H (Hand)	Рука – символ ручного воздействия.
H (High)	Высокий, верхний – функциональный признак верх- него предела измеряемой величины.

Окончание таблицы 1.2.

L (Level)	Уровень – символ уровня.
L (Low)	Низкий – функциональный признак нижнего предела измеряемой величины.
M (Moist)	Влажный – символ влажности.
P (Pressure)	Давление – символ давления, вакуума.
P (Pneumatic)	Пневматический, воздушный – обозначение пневматического сигнала.
Q (Quality)	Качество – символ качества (состав, концентрация и т.п.).
Q (Quantity)	Количество, сумма – дополнительный символ интегрирования, суммирования по времени.
R (Radiation)	Радиация – символ радиоактивности.
R (Record)	Записывать, регистрировать – функциональный при- знак регистрации информации.
S (Speed)	Скорость – символ скорости, частоты.
S (Switch)	Включение – функциональный признак формирования сигнала включения, отключения, переключения, блокировки.
T (Temperature)	Температура – символ температуры.
T (Transmit)	Передавать – функциональный признак дистанционной передачи сигнала; символ преобразователя сигнала.
U (Universal)	Универсальный – символ измерения нескольких разнородных величин.
V (Viscosity)	Вязкость – символ вязкости.
W (Weight)	Вес, груз – символ массы.

П

орядок расположения букв в буквенном обозначении ТСА принимают следующим:

- основное обозначение измеряемой (регулируемой) величины;

- дополнительное обозначение измеряемой величины (при необходимости);

обозначение функциональных признаков ТСА.

Порядок расположения буквенных обозначений функциональных признаков ТСА принимают с соблюдением следующей обязательной последовательности обозначений: I, R, C, S, A.

*Итак, буквой обозначают измеряемую (регулируемую) величину:

Таблица 1.3.

D	Плотность (Density)
E	Электрическая величина (Electric)
F	Расход (Flow)
G	Размер, положение, перемещение (Gabarit)
H	Ручное воздействие (Hand)
K	Время, временная программа (Control)
L	Уровень (Level)
M	Влажность (Moist)
P	Давление, вакуум (Pressure)
Q	Величина, характеризующая качество: состав, концентрация и т.п. (Quality)
R	Радиоактивность (Radiation)
S	Скорость, частота (Speed)
T	Температура (Temperature)
U	Несколько разнородных измеряемых величин (Universal)
V	Вязкость (Viscosity)
W	Масса (Weight)

Для обозначения величин, не предусмотренных данным стандартом, допускается использовать резервные буквы. Применение резервных букв должно быть расшифровано на функциональной схеме.

Резервные буквы: A, B, C, I, J, N, O, Y, Z.

*На месте буквы могут быть:

Таблица 1.4.

Q	Интегрирование, суммирование по времени (Quantity)
J	Автоматическое переключение, обегание
F	Соотношение, доля, дробь (Fraction)
D	Разность, перепад (Differential)

* функциональные признаки ТСА (в строгом нижеследующем порядке):

Таблица 1.5.

I	Показание (Indicate)
R	Регистрация (Record)
C	Автоматическое регулирование, управление (Choice)
S	Включение, отключение, переключение, блокировка (Switch)
A	Сигнализация (Alarm)

При построении буквенных обозначений указывают не все функциональные признаки прибора, а лишь те, которые используют в данной схеме.

Букву S применяют для обозначения контактного устройства прибора, используемого только для включения, отключения, переключения, блокировки.

Букву А применяют для обозначения функции «сигнализация» независимо от того, вынесена ли сигнальная аппаратура на какой-либо щит или для сигнализации используются лампы, встроенные в сам прибор.

При применении контактного устройства прибора для включения, отключения и одновременно для сигнализации в обозначении прибора используют обе буквы S и A.

Таблица 1.6. Дополнительные буквенные обозначения функциональных признаков ТСА.

Обозначение	Наименование	Назначение
E	Чувствительный элемент	Устройства, выполняющие первичное преобразование: преобразователи термоэлектрические, термопреобразователи сопротивления, датчики пирометров, сужающие устройства расходомеров и т. п. (Elementary)
T	Дистанционная передача	ТСА с дистанционной передачей сигнала: манометры, дифманометры, манометрические термометры. (Transmit)
K	Станция управления	ТСА, имеющие переключатель для выбора вида управления и устройство для дистанционного управления. (Control station)
Y	Преобразование, вычислительные функции	Для построения обозначений преобразователей сигналов и вычислительных устройств.

Таблица 1.7. Буквенные обозначения для построения

преобразователей сигналов, вычислительных устройств

Обозначение	Наименование
E P G	Род энергии сигнала: электрический (Electric) пневматический (Pneumatic) гидравлический
Bi (Di) Boi (Doi)	Связь с вычислительным комплексом: передача аналогового (дискретного) сигнала на ЭВМ, на контроллер. Вывод аналогового (дискретного) сигнала с ЭВМ, с контроллера.

Примеры обозначений

Некоторые характерные примеры обозначений средств ТСА на чертежах приведены ниже в таблице.

Таблица 1.8.

Обозначение	Наименование
	Буквенные обозначения устройств, выполненных в виде отдельных блоков и предназначенных для ручных операций должны начинаться с буквы H. Пример: Переключатель электрических цепей измерения (управления), переключатель для газовых (воздушных) линий, установленный на щите.
	Первичный измерительный преобразователь температуры (термоэлектрический преобразователь (термопара), термопреобразователь сопротивления).
E/E	Выходной преобразователь. Y - преобразование сигнала: Е/Е - не унифицированный электрический сигнал преобразуется в уни­фицированный электрический сигнал; Е/Р - унифицированный электросигнал преобразуется в унифицирован­ный пневматический сигнал (электропневмопреобразователь); Р/Е - унифицированный пневмосигнал преобразуется в унифицирован­ный электрический сигнал. (пневмоэлектропреобразователь).
	Прибор для измерения температуры показывающий, установленный по месту (термометр ртутный, термометр манометрический и т.п.; милливольтметр, логометр, потенциометр, мост автоматический и т.п.).
	Прибор для измерения температуры бесшкальный с дистанционной передачей показаний (электрического сигнала), установленный по месту (термометр манометрический или любой другой датчик температуры).
	Прибор для измерения температуры одноточечный, регистрирующий, установленный на щите (самопишущий милливольтметр, логометр, потенциометр, мост автоматический и т. п.).
	Прибор для измерения температуры с автоматическим обегающим устройством, регистрирующий, установленный на щите (многоточечный самопишущий потенциометр, мост автоматический и т. п.).
	Прибор для измерения давления (разрежения) показывающий, установленный по месту (показывающий манометр, дифманометр, тягомер, напоромер, вакуумметр и т. п).
	Прибор для измерения перепада давления показывающий, установленный по месту (дифманометр показывающий).
	Прибор для измерения соотношения расходов регистрирующий, установленный на щите (вторичный прибор для регистрации соотношения расходов).
	Прибор для измерения расхода интегрирующий, установленный по месту (бесшкальный счетчик-расходомер с интегратором).
P	Прибор для измерения уровня с контактным устройством, установленный по месту (реле уровня, используемое для блокировки и сигнализации верхнего уровня). .
	Прибор для измерения уровня бесшкальный, с дистанционной передачей показаний, установленный по месту (уровнемер бесшкальный с пневмопередачей (электропередачей)).
	Прибор для измерения уровня бесшкальный, регулирующий, с контактным устройством, установленный по месту (электрический регулятор-сигнализатор уровня. Буква H в данном примере означает блокировку по верхнему уровню).
LISA H L	Предельные значения измеряемых величин, по которым осуществляется, например, включение, отключение, блокировка, сигнализация, допускается конкретизировать добавлением букв H и L. Эти буквы наносят справа от графического обозначения. Пример: Прибор для измерения уровня показывающий, с контактным устройством, установленный на щите (вторичный показывающий прибор с сигнальным устройством. Буквы H и L означают сигнализацию верхнего и нижнего уровней).
E	Прибор для измерения плотности раствора бесшкальный, с дистанционной передачей показаний, установленный по месту (датчик плотномера с электропередачей).
	Прибор для измерения размеров показывающий, установленный по месту (показывающий прибор для измерения толщины ленты).
	Прибор для измерения любой электрической величины показывающий, установленный по месту (например, напряжение, сила тока, мощность).
	Прибор для управления процессом по временной программе, установленный на щите.
	Прибор для измерения влажности регистрирующий, установленный на щите.
pH	Первичный измерительный преобразователь (чувствительный элемент) для измерения качества продукта, установленный по месту (датчик рН-метра).
O2	Прибор для измерения качества продукта показывающий, установленный по месту.

H2SO4	Прибор для измерения качества продукта регистрирующий, регулирующий, установленный на щите.
	Прибор для измерения скорости вращения привода регистрирующий, установленный на щите.
U=f(F,P)	Прибор для измерениря нескольких разнородных величин регистрирующий, установленный по месту.
	Прибор для измерения вязкости раствора показывающий, установленный по месту.
Е/Р	Прибор для измерения массы продукта показывающий, с контактным устройством, установленный по месту.
	Преобразователь электропневматический. Входной сигнал – электрический, выходной – пневматический.
	Пусковая аппаратура для управления электродвигателем (включение, выключение насоса; открытие, закрытие задвижки с электромагнитным приводом и т.д.).
	Аппаратура, предназначенная для ручного дистанционного управления (включение, выключение двигателя; открытие, закрытие запорного органа), установленная на щите.

Выбрать конкретные ТСА при выполнении проекта можно, используя современную номенклатуру приборов и средств автоматизации в каталогах заводов-изготовителей, адреса которых в сети «Интернет» приводятся ниже:

1. Группа предприятий «Метран». Россия, г. Челябинск,

http://www.metran.ru

2. АООТ «Теплоприбор». Россия, г. Рязань,

http://www.teplopribor.ryazan.ru

3. Завод электроники и механики. Россия, г. Чебоксары,

http://www.zeim.ru

Саранский приборостроительный завод. Россия, г. Саранск,

http://pribor.moris.ru

4. ПНФ «ЛГавтоматика». Россия, г. Москва,

http://www.klapan.ru

4. ЗАО «РУСТ-95». Россия, г.г. Москва, Санкт-Петербург,

http://www.roost.ru

4. Завод «ТИЗПРИБОР», Россия, г. Москва,

http://www.tizpribor.ru

4. ОАО Арзамасский приборостроительный завод. Россия, г. Арзамас

http://www.oaoarz.com

4. Фирма «YOKOGAWA». Япония,

http://www.yokogawa.ru

9. www.aviametrolog.ru/docs/reestr2009.pdf

10. Фирма «VEGA». Техника измерения уровня и давления. Германия,

http://www.vega.com; http://www.vega-rus.ru

11. Фирма «EMERSON». США, Сент-Луис, Миссури,

http://www. Emerson Process.ru

12. Фирма «SAMSON». Германия, Франкфурт на Майне, http://www.samson.ru

13. ООО Фирма «ЮМО». Германия, www.jumo.de

При выполнении курсового (дипломного) проекта может быть полезна также следующая литература:

1. Кулаков, М.В. Технологические измерения и приборы для химических производств / М.В.Кулаков.- М.: Машиностроение, 1983. - 424 с.

2. Фарзане, Н.Г. Технологические измерения и приборы / Н.Г. Фарзане, Л.В. Илясов, А.Ю. Азим-Заде. - М.: Высш. школа, 1989. - 456 с.

3. Лапшенков, Г.К. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности / Г.К. Лапшенков, Л.М. Полоцкий. - М.: Химия, 1988. - 288 с.

4. Полоцкий. Л.М. Автоматизация химических производств / Л.М. Полоцкий, Г.И. Лапшенков. - М.: Химия, 1982.-288 с.

5. Полоцкий, Л.М. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности. Технические средства и лабораторные работы / Л.М. Полоцкий, Г.И. Лапшенков - М.: Химия, 1988. - 288 с.

6. Основы автоматики и автоматизации химических процессов / А.А. Казаков, М.В. Кулаков, М.В. Мелюшов. - М., 1970. - 367 с.

7. Обновленский, П.А. Основы автоматики химических производств / П.А. Обновленский, А.Я. Гуревич*- М. : Химия, 1975. - 370 с.

8. APACS. Advanset Control Module. «Moore» product information, 1996.

9. APACS. I/O Module. «Moore» product information, 1996.

10. APACS. Standart Analog Module. «Moore» product information, 1996.

11. Номенклатурный каталог технических средств автоматизации. ЗАО «Промышленная группа Метран», г. Челябинск, № 1-5, выпуск 5/ 2006 г.

12. Номенклатурный перечень ФГУП СПО « АНАЛИТПРИБОР», г. Смоленск 2007 – 230с.

13.Основы проектирования систем автоматизации технологических процессов и аппаратов: Учебное пособие/ А.В.Фафурин, И.А.Дюдина, В.М. Анкудинов; Казан.гос.технол.ун.-т.Казань, 2005, 80 с.

14. Проекты систем автоматизации технологических процессов зарубежных фирм: Метод. указания / Казан. гос.технол.ун-т; сост.: А.В.Фафурин, И.А.Дюдина, Е.А.Фафурина. Казань, 2005, 48с.

15. Основы проектирования систем автоматизации технологических процессов и аппаратов: Учебное пособие / А.В.Фафурин, И.А.Дюдина, В.П. Ившин. Казань: Изд-во Казан.гос.технол.ун.-та, 2007, 174 с.

16. ГОСТ 6616-94. Преобразователи термоэлектрические. Общие технологические условия.- М.: Изд-во стандартов, 1994.

17. ГОСТ 6651-94. Термопреобразователи сопротивления. Общие технологические требования и методы испытаний.- М.: Изд-во стандартов, 1998.

Рассмотрим на примере функционирование типовой схемы автоматического регулирования, выполненной в соответствии с ГОСТ 21.404-85 – Схемы регулирования температуры целевого продукта на выходе из теплообменника.

Таблица Спецификация технических средств автоматизации

Номер позиции на функциональной схеме	Наименование параметра среды и места отбора импульс			Предел. рабочее значение параметра	Место установки	Наименование и характеристика	Тип и модель	Количество		Завод изготови тель или поставщик	Примечание
								На один аппарат	На все аппара ты
1	2			3	4	5	6	7	8	9	10
0-1					На трубо- провод. целев. продукта	Интеллектуальный преобразователь температуры. Выходной сигнал (4-20)mA/HART, НСХ K, диапазон измеряемых температур (-50  +300) 0C. Доп. погр. анал. сигн. 1 0C, цифр. сигн. 0,5 0C.	Метран-281- Exia	1	1	ПГ Метран, г. Челябинск	Каталог №2, в.5/2006, стр.79.
0-2			САР температуры целевого продукта на выходе из теплообменника Т 1.	100 0C	На интеграционной панели	Барьеры для обеспечения искробезопасности цепей электропневматических преобразователей. Напряжение питания 24 В. выходной сигнал по цепи нагрузки 4-20 мА. Класс точности 0,1.	РИФ-А5	1	1	ПГ Метран, г. Челябинск	Каталог ПГ «Метран»
0-3					На интеграционной панели	Барьеры для обеспечения искробезопасности цепей электропневматических преобразователей. Напряжение питания 24 В. выходной сигнал по цепи нагрузки 4-20 мА. Класс точности 0,1.	РИФ-А5	1	1	ПГ Метран, г. Челябинск	Каталог ПГ «Метран»
1	2			3	4	5	6	7	8	9	10
0-4					На клапане	Электропневматический позиционер. Диапазон входного сигнала 4-20 мА. Взрывозащита: EexbIICT6.	SIPART PS2	1	1	«Siemens», Германия	Каталог «Siemens»
0-5					На трубо- проводе	Клапан малогабаритный, регулирующий в комплекте с электропневмопозиционером (во взрывозащищенном исполнении), предназначенным для преобразования электрического сигнала в пневматический.	КМР-П-101-НЖ-32-4,0	1	1	ПНФ «ЛГ автоматика»	Каталог ПНФ «ЛГ автоматика»

Описание функционирования типовой схемы автоматического регулирования

Схема 0. Регулирование температуры целевого продукта на выходе из теплообменника.

Для управления регулирующим клапаном используется электропневматический позиционер Sipart PS2. Он предназначен для обеспечения соответствия между заданной величиной регулирующего воздействия (4-20мА) и положением пневматического исполнительного механизма поступательного или поворотного действия. Для установки во взрывоопасных зонах позиционеры Sipart PS2 должны работать в комплекте с активным универсальным барьером искробезопасности, обеспечивающим искробезопасность входных цепей и устанавливаемым вне взрывоопасной зоны.

Искробезопасность входных и выходных цепей обеспечивается барьерами искробезопасности серии РИФ–А5 ПГ «Метран», которые разработаны для использования совместно с системами управления технологическими процессами и состоит из набора компактных модулей барьеров искробезопасности, предназначенных для обработки и согласования входных и выходных сигналов технологической установки.

Сигнал с интеллектуального датчика Метран 281-Ехia (поз.0-1) через барьер искробезопасности РИФ–А5 (поз.0-2) подается в контроллер, где он регистрируется. Это значение сравнивается с заранее заданным значением 100С и при наличии рассогласования система APACS вырабатывает управляющее воздействие на регулирующий клапан КМР–П–101–НЖ–32–4,0 (поз.0-5) через барьер искробезопасности РИФ–А5 (поз.0-3) и через электропневматический позиционер Sipart PS2 (поз.0-4) до тех пор, пока величина рассогласования не станет равной нулю. В итоге температура целевого продукта в точке А будет поддерживаться на значении 100С.

Здесь изображена типовая схема автоматического регулирования в ее классическом понимании.

В дальнейшем будет использоваться более простая матрица (рекомендуемая для студенческих проектов), хотя наличие барьеров искробезопасности, блоков питания несомненно подразумевается.