4 ФункцИональнЫе схемЫ автоматизацИи

4.1 Назначение и виды функциональных схем автоматизации

Технологический объект управления (ТОУ) – это совокупность технологического оборудования и технологического процесса, который реализован на этом оборудовании по соответствующим технологическим инструкциям или регламентам.

Автоматизированные системы контроля и управления имеют органическую связь с ТОУ, поэтому, прежде чем приступить к разработке систем управления, необходимо изучить и описать состав оборудования, технологический процесс и вытекающие из него требования к системам автоматического контроля и управления ТОУ. Эти требования целесообразно оформить в виде таблицы с указанием измеряемых параметров, предполагаемых мест измерения, пределов и точности измерения. Знание этих параметров и их характеристик необходимо в дальнейшем при выборе технических средств автоматизации.

Необходимо выявить также законы и критерии управления объектом, а также требования, предъявляемые к точности стабили­зации, контроля и регистрации технологических параметров, к качеству регулирования. Если ТОУ не отвечает требованиям автоматизации, то выдвигают требования по его модернизации, изменению технологической схемы.

После изучения и описания ТОУ, анализа его особенностей и обоснования необходимых систем контроля и управления приступают к составлению функциональной схемы автоматизации.

Управление любым объектом включает выполнение следующих функций:

– получение первичной технологической информации о ТОУ;

– обработку информации по заранее заложенным алгоритмам;

– принятие решения;

– исполнение решения (реализация управляющих воздействий на ТОУ).

Для реализации перечисленных функций необходимы соответ­ствующие технические средства. Разбиение системы на элементы по выполняемым ими функциям приводит к построению функциональной схемы автоматизации. Такая схема является основным проектным документом, определяющим характер построения системы автомати­ческого контроля и управления ТОУ.

Систему автоматизации представляют в виде функционально–блочных узлов автоматического контроля, управления и регулирования, дающих полное представление об оснащении объекта приборами и средствами автоматизации, включая вычислительную технику.

В процессе составления функциональной схемы выбирают ме­тоды измерения технологических параметров; определяют основные технические средства автоматизации, наиболее полно отвечающие предъявляемым требованиям и условиям работы ТОУ; выбирают исполнительные механизмы, приводящие в действие регулирующие органы; определяют способы представления информации о состоянии техно­логического процесса и оборудования; предусматривают средства автоматической защиты, блокировки и сигнализации.

4.2 Обозначения элементов автоматики

Функциональную схему выполняют в виде чертежа, на котором в упрощенном виде схематически показывают технологическое оборудование и располагают приборы и средства автоматизации в условных изображениях с указанием связей между ними.

Поэтому, прежде чем приступить к выполнению схем автоматизации, необходимо изучить основные условные изображения приборов и средств автоматизации и правила их составления по ГОСТ 21.404–85, которые изложены в приложении 2.

Из составленной таким образом схемы автоматизации должно быть ясно, где установлены измерители, исполнительные механизмы и регулирующие органы. Она должна давать полное представление о принципе работы оборудования во взаимодействии со средствами автоматизации и служить основанием для составления заказных специ­фикаций на приборы, средства автоматизации и разработки черте­жей, входящих в состав проекта.

Функциональные схемы автоматизации обычно выполняются в развернутом изображении. Основные условные обозначения приборов и средств автоматизации по ГОСТ 21.404–85 приведены в таблице П.2.1. Отборные и приемные устройства, встраиваемые в технологическое оборудование и трубопроводы, на функциональных схемах не показывают.

Для всех типов измерительных преобразователей (датчиков) и для приборов, устанавливаемых по месту, применяется единое графическое обозначение в виде окружности (в случае большого объема буквенных обозначении допускается применять овал). Такое же обозначение, но разделенное горизонтальной чертой на две равные половины, применяется для приборов, установленных на щите и пульте. Приборы и средства автоматизации, условные обозначения которых не представляется возможным построить по настоящему стандарту, допускается обозначать произвольными обозначениями с расшифровкой их на схеме.

Для получения полного обозначения прибора или средства автоматизации в его графическое обозначение в виде круга или овала вписывается буквенное условное обозначение, которое опре­деляет его назначение, выполняемые функции, характеристику работы. Необходимая информация о приборе или средстве автоматизации обозначается буквами латинского алфавита, которые приведены в таблице П.2.2. В таблице П.2.3 приведены принятые в ГОСТ 21.404–85 дополнительные буквенные обозначения, уточняющие измеряемые параметры и определяющие характеристики работы приборов и средств автоматизации.

В верхней части окружности проставляют буквенные обозначения измеряемой величины и функционального признака прибора, в нижней – позиционное обозначение (цифровое или буквенно-цифровое), служащее для нумерации элемента в схеме.

Порядок расположения буквенных обозначений выполняют согласно ГОСТ 21.404–85. Отметим особенности отдельных буквенных обозначений этой таблицы.

Буква Е применяется для обозначения чувствительных элементов, т.е. устройств, выполняющих первичное преобразование. Например, сужающие устройства расходомеров, преобразователи термоэлектрические (термопары), термопpеобразователи сопротив­ления. датчики уровнемеров и т.п.

Буква Т применяется для обозначения промежуточного пре­образования с дистанционной передачей сигнала, например, для обозначения приборов с дистанционной передачей показании: бесшкальных манометров, дифманометров и т.п. Буквой К обозначаются станции управления, входящие в состав приборов.

Буква А применяется для обозначения сигнализации, независимо от того, вынесена ли сигнальная аппаратура (арматура) на щит (пульт), или встроена в прибор. Буквами Н и L конкретизируют предельные значения изме­ряемых величин (соответственно, верхний и нижний уровень).

Буквой S обозначают конкретное устройство, выполняющее коммутационные функции (включение, отключение, блокировку и т.п.). Применение резервных букв (B, N, O, X, Z) должно быть оговорено на поле схемы.

Рассмотрим принципы построения всех буквенных обозначений приборов и средств автоматизации по ГОСТ 21.404-85.

В верхней части окружности или овала условного графиче­ского обозначения приборов проставляются буквенные обозначения измеряемой величины и функционального признака прибора, в нижней – позиционное обозначение этого прибора в конкретной схеме изме­рения, регулирования, сигнализации, управления.

Порядок расположение букв в буквенном обозначении следующий: основное обозначение измеряемой величины, дополнительное обозначение измеряемой величины.

При наличии у изображаемого прибора нескольких используемых функциональных признаков они должны располагаться в следующей очередности: показание I, регистрация R, регулирование, управление С, включение, отключе­ние, переключение S, сигнализация А.

Необходимо помнить, что в условное обозначение прибора входят буквенные символы только тех его функциональных признаков, которые используются в данной конкретной схеме. Например, если у показывающего и самопишущего потенциометра используется только показание, то его обозначают TI, а не TIR. Если электронный бесшкальный сигнализатор уровня имеет контактное устройство и встроенные сигнальные лампы, то в зависимости от функций его обозначают: LS – прибор применяется только для включения (отключения) оборудования; LSA – ­для включения (отключения) и одновременно для сигнализации; LC – для регулирования уровня.

Функциональную схему автоматизации выполняют, как правило, на одном листе. Сложные технологические схемы расчленяют на отдельные технологические узлы и выполняют функциональные схемы этих узлов в виде отдельных чертежей на нескольких листах или на одном. Наименование схемы, соответствующее ее содержанию, пишут в штампе – в правом нижнем углу чертежа. Например, «Регенеративный нагревательный колодец. Функциональная схема автоматизации». Над штампом размещают таблицу условных обозначений, не предусмотренных стандартом. Над этой таблицей располагают пояснительный текст к схеме.

Основные буквенные условные обозначения измеряемых величин и функций, выполняемых прибором, проставляются на условных изображениях соответствующих приборов.

Пример построения условного обозначения для измерения, регистрации и автоматического регулирования перепада давления приведен на рис. 4.1.

Первая буква в обозначении каждого входящего в комплект прибора или устройства (кроме устройств ручного управления) явля­ется наименованием измеряемой комплектом величины или буквой Н для устройств, предназначенных для ручных операций, независимо от назначения комплекта, в состав которого они входят.

Последовательность буквенных обозначений

Место для нанесения позиционного обозначения

Рис. 4.1. Пример построения условного обозначения прибора

Предельные значения измеряемых величин, по которым осу­ществляются, например, отключение, блокировка, сигнализация, допускается конкретизировать добавлением букв Н и L, которые наносятся справа от графического изображения.

При необходимости конкретизации измеряемой величины справа от графического изображения прибора допускается указывать наименование или символ этой величины, например: «напряжение» (U), «сила тока» (I), рН, О₂, «вид радиоактивности» (, , ). Для обозначения величин, не предусмотренных стандартом, допускается использовать резервные буквы, которые должны быть расшифрованы.

Если буквой U обозначают несколько разнородных величин, измеряемых прибором, справа от обозначения приводят расшифровку измеряемых величин.