Как читать схемы асутп. Принципиальные схемы автоматизации

Прочитать схему – это означает получить из нее сведения, необходимые для выполнения определенной работы при проектировании, монтаже, наладке, эксплуатации или обучении. Читая, например, структурные и функциональные схемы автоматизации, имеют представление о структуре устройства, функциональных узлах, связях между ними и их взаимодействии. Чтение принципиальных схем дает необходимую информацию о принципе действия, эксплуатационных возможностях системы автоматизации в целом или ее отдельного узла, устройства, взаимодействии отдельных элементов схемы, ее режимах работы, об уставках (по току, времени) и других параметрах аппаратов и приборов.

Чтение схем или таблиц внешних соединений дает сведения о внешних соединениях между приборами и средствами автоматизации, включая щиты, пульты, стативы, приемные и отборные устройства (датчики), способах прокладки линий электрических и трубных связей, разветвлений проводок с помощью коробок, коммутационных щитов, модулей, ящиков и т.п.

Читая монтажные схемы или таблицы соединений и подключений щитов, пультов и стативов, а также тесно связанные с ними чертежи общих видов этих конструкций, определяют компоновку приборов, аппаратов установочных изделий, их маркировку, материал, жильность и трассировку линий связи в пределах одного конструктива.

При чтении функциональных схем автоматизации рекомендуется соблюдать следующую последовательность:

2) изучить технологический процесс и взаимодействие всех участвующих в нем аппаратов, агрегатов и установок, начиная знакомство с пояснительными записками к проекту автоматизации и технологической части;

3) определить организацию пунктов контроля и управления данным технологическим процессом;

4) установить перечень узлов контроля, сигнализации и автоматического регулирования и управления электроприводами, предусмотренных данной схемой.

Сложные функциональные схемы автоматизации выполняются двух видов:

С изображением технологических объектов, щитов и пультов, с установленными в них средствами автоматизации и приборами (см. рис. 1.5);

С изображением технологических объектов и средств автоматизации вблизи отборных (датчиков) и приемных устройств с соответствующими указательными надписями и стрелками, а щиты и пульты не вычерчиваются (упрощенно показаны на рис. 1.6).

Рисунок 1.6. Функциональная схема автоматизации

Такая схема дает общее представление об организации системы автоматизации, но не имеет информацию о щитах, пультах и шкафах, однако четко выявляет контуры (цепи) управления (регулирующие сигнализации и т.п.) и, вместе с тем, значительно сокращает объем документации.

При этом регулирующие устройства изображены вблизи технологического оборудования и датчиков, а контуры управления обозначены соответствующими арабскими цифрами. Исполнительные органы и датчики буквенных и цифровых обозначений не имеют.

Полученная в результате разработки схема автоматизации дает информацию об автоматизируемом технологическом объекте и позволяет перейти к ознакомлению и изучению принципиальных схем отдельных функциональных узлов и устройств.

С помощью спецификаций на средства автоматизации документируют все технические средства и комплектующие для данной системы автоматизации.

Контрольные вопросы

1) Перечислите виды схем автоматизации

2) Почему более широкое применение в производстве имеют электрические системы автоматизации?

3) Почему в опасных условиях применяют пневматические схемы?

4) Почему гидравлические схемы имеют короткие линии связи?

5) Что показывают на структурной схеме?

6) Что такое принципиальная схема?

7) Что отражает монтажная схема?

8) Назначение функционально – технологической схемы автоматизации.

9) Используют ли масштаб для выполнения схем?

10) Чем определяется характер работы объекта управления?

11) Примеры возмущающих воздействий на электропривод технологического объекта.

12) Что такое «уставка»?

13) Что может служить управляющим воздействием в дистанционной системе управления?

14) Системы стабилизации выходного параметра отчета (пример.)

15) Что такое условно – графические обозначения в схемах?

16) Что такое условно – буквенные обозначения в схемах?

17) Какие нормативные документы регламентируют схемы автоматизации?

18) Привести пример отборного устройства на технологическом объекте с/х назначения.

19) Привести пример измерительного устройства для технологического объекта.

20) Привести пример датчика (первичного преобразователя) на технологическом объекте (емкость с жидкостью).

21) Приведите УГО исполнительного механизма.

22) Приведите УГО регулирующего органа.

23) Приведите УГО первичного преобразователя.

23а) Приведите УГО средства автоматизаций (прибора), установленного на щите.

24) Когда показывается на функциональной схеме место точки измерения?

25) Как показываются функции средств автоматизаций на УГО?

26) Какие буквенные обозначение служат для уточнения функций средства автоматизаций?

27) Как обозначается на средствах автоматизаций функция «включения»?

28) Как обозначается на средствах автоматизаций функция «сигнализаций»?

29) Как обозначается на средствах автоматизаций функция «регистрация»?

30) Как обозначается на средствах автоматизаций функция «показания»?

31) Как обозначается на средствах автоматизаций функция «регулирования»?

32) Где на схеме указывается позиционное положение средства автоматизаций?

33) Обозначение измеряемого параметра на функциональных схемах автоматизаций:

а) температуры

в) давления

с) плотности

d) скорости

k) размера

l) расхода

m) электрической величины

n) влажность

34) Как обозначить на схеме термометр сопротивления?

35) Как обозначить на схеме контактный манометр?

36) Как обозначить на схеме тахогенератор?

37) Как обозначить на схеме регистрирующий прибор типа КСП?

38) Как обозначить на схеме магнитный пускатель?

39) Каким цветом изобразить пожарный водопровод?

40) Какой буквой обозначается «уровень»?

41) Цифровое обозначение технологических веществ:

b) воздуха

42) УГО нагревательного устройства.

43) Какие дисциплины должны предшествовать подготовки к обучению техники чтения схем?

44) Каков порядок чтения схем автоматизаций?

45) Что является основой схемы автоматизаций?

47) Можно ли определить ошибки в схемах при его чтении?

48) Что дает анализ функционирования по рассматриваемой схеме?

49) Можно ли дополнять схемы автоматизаций надписями, указательными стрелками и т.д.?

50) Что обязательно приведено в пояснительной записке к схеме автоматизаций?

Литература

1. Электротехнический справочник. Под ред. М. Герасимова: М.Энергоатомиздат, 1989г. – т.3.

2. А.С. Клюев и др. «Техника чтения схем автоматического управления и технического контроля»: М. Энергия 1991г. – с 432.

3. О.А. Новицкий и др. Курсовое и дипломное проектирование по автоматизации предприятий: М. Колос 1992 г. – с 207.

Например:

3. АППАРАТНЫЕ И ПРОГРАМНЫЕ СРЕДСТВА

Интерактивные графические комплексы

Нумерация пунктов первого подраздела третьего раздела

документа

Программное обеспечение

Нумерация пунктов второго подраздела третьего раздела

документа

Языки представления информации

Нумерация пунктов третьего подраздела третьего раздела

документа

В документе помещают содержание, включающее номера и наименование разделов и подразделов с указанием номеров листов.

Основной формой записи данных является таблица. Каждая таблица должна иметь заголовок. Таблицу размещают после первого упоминания о ней в тексте без поворота или с поворотом на 90 0 . Таблицы нумеруются последовательно арабскими цифрами.

Для курсовых и дипломных проектов завершающим материалом текстового документа является «Список используемой литературы» т.е. библиография составленная по правилам составления библиографического описания (2-е изд. док. – Москва Книжная палата 1991).

В приложении текстового документа помещают вспомогательный материал. Приложения начинают с нового листа с указанием словам «ПРИЛОЖЕНИЕ», которые нумеруются арабскими цифрами.

3.8 Контрольные вопросы .

1. Что такое схема?

2. Обозначение электрической схемы

3. Обозначение электрогидравлической схемы

4. Обозначение принципиальной схемы

5. Обозначение функциональной схемы

6. Дать пример обозначения принципиальной электропневматической схемы в чертежах

7. Дать определение структурной схемы

8. Дать определение принципиальной схемы

9. Для чего предназначена монтажная схема

10. Какая информация закладывается в ведомости и спецификации чертежей?

11. Какие буквенные коды предпочтительнее?

12. УГО – реостата

13. УГО – потенциометра

14. УГО – конденсатора

15. УГО – катушки индуктивности с магнитопроводом

16. Покажите обозначение однолинейных трехфазных цепей

17. Представьте изображения трехфазного трансформатора

18. Представьте изображение автотрансформатора

19. Представьте изображение реактора

20. Представьте изображение трансформаторного тока

21. Условно-буквенное обозначение: резистора, конденсатора индуктивности.

22. Изобразите размыкающий контакт

23. Изобразите концевой выключатель

24. Изобразите сигнальную лампу

25. Изобразите силовой выключатель

26. Как обозначается задатчик уставок?

27. Что такое – «выходной параметр» и как он обозначается?

28. Как обозначается направления исполнения функции в структурной схеме?

29. Обозначение точки заземления на схеме

30. Возможное обозначение узла (платы) на схеме

32. В каком состоянии должны находится элементы на схеме?

33. Что означает жирная точка на пересечении цепей?

34. Для чего нумеруются параллельные цепи на схеме?

35. Для чего нумеруются отдельные участки электрических цепей в схемах?

36. Как обозначить кнопку «Пуск»?

37. Как обозначить кнопку «Стоп»?

38. Для какой цели схему дополняют надписями, таблицами?

39. Чем осуществляется защита электродвигателя в схеме рис.2?

40. Какая защита цепи управлении в схеме рис.1.5?

41. Что произойдет в схеме при срабатывании SQ3?

42. Где устанавливается сигнальная арматура?

43. Какие коммутационные элементы применены в схеме?

44. Имеют ли защиту автоматический выключатель QF.

45. От какой сети питается схема рис.1.5?

46. Какую информацию получают при прочтении принципиальной схемы?

47. Можно определить ошибку при прочтении схемы?

48. Можно ли определить пути усовершенствования схемы после прочтения ее?

49. Какая цель изучения данной дисциплины?

50. Для чего необходимы значения инженерской графики электрических схем?

Функциональная схема автоматического контроля и управления

предназначена для отображения основных технических решений,

принимаемых при проектировании систем автоматизации технологических

процессов. Объектом управления в системах автоматизации технологических

процессов является совокупность основного и вспомогательного

оборудования вместе с встроенными в него запорными и регулирующими

органами.

Функциональная схема является техническим документом, определяющим

функционально-блочную структуру отдельных узлов автоматического

контроля, управления и регулирования технологического процесса и

оснащения объекта управления приборами и средствами автоматизации. На

функциональной схеме изображаются системы автоматического контроля,

регулирования, дистанционного управления, сигнализации, защиты и

блокировок.

Все элементы систем управления показываются в виде условных
изображений и объединяются в единую систему линиями функциональной
связи. Функциональная схема автоматического контроля и управления
содержит упрощенное изображение технологической схемы

автоматизируемого процесса. Оборудование на схеме показывается в виде условных изображений.

В соответствии с ГОСТ 36-27-77 «Приборы и средства автоматизации. Обозначения условные в схемах автоматизации технологических процессов» устанавливаются обозначения измеряемых величин, функциональные признаки приборов, линии связи, а также способы и методика построения условных графических обозначений приборов и средств автоматизации.

При разработке функциональной схемы автоматизации технологического процесса необходимо решить следующие задачи:

Задачу получения первичной информации о состоянии технологического процесса и оборудования;

Задачу непосредственного воздействия на ТП для управления им и стабилизации технологических параметров процесса;

Задачу контроля и регистрации технологических параметров процессов и состояния технологического оборудования.

При разработке функциональной схемы определяют:

1) целесообразный уровень автоматизации технологического процесса;

2) принципы организации контроля и управления технологическим
процессом;

3) технологическое оборудование, управляемое автоматически,
дистанционно или в обоих режимах по заданию оператора;

4) перечень и значения контролируемых и регулируемых параметров;

5) методы контроля, законы регулирования и управления;

6) объем автоматических защит и блокировок автономных схем управления технологическими агрегатами;

7) комплект технических средств автоматизации, вид энергии для передачи информации;

8) места размещения аппаратуры на технологическом оборудовании, на щитах и пультах управления.

Схема автоматизации должна быть составлена таким образом, чтобы из нее легко можно было определить:

1) параметры технологического процесса, которые подлежат автоматическому контролю и регулированию;

2) наличие защиты и аварийной сигнализации;

3) принятую блокировку механизмов;

4) организацию пунктов контроля и управления;

5) функциональную структуру каждого узла контроля, сигнализации, автоматического регулирования и управления;

6) технические средства, с помощью которых реализуется тот или иной функциональный узел контроля, сигнализации, автоматического регулирования и управления.

В соответствии с рекомендациями ГОСТ 2.702-75 «Правила выполнения электрических схем» графическое построение схемы должно давать наглядное представление о последовательности взаимодействия функциональных частей в системе. На функциональной схеме должны изображаться функциональные части изделия (элементы, устройства и функциональные группы), участвующие в процессе, иллюстрируемой схемой, и связи между этими частями.

Общепринятым являются два варианта представления функциональной схемы:

по ГОСТ 21.404-85 «Автоматизация технологических процессов. Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах» и ГОСТ 21.408-93 «Система проектной документации для строительства. Правила выполнения рабочей документации автоматизации технологических процессов»;

по Стандарту американского общества приборостроителей ANSI/ISA S5.1. «Instrumetation Symbols and Identification».

Примером применения ГОСТ является схема КИПиА, приведенная в приложении ГОСТа 21.408-93 (рис.6). На этой схеме показаны:

Канал преобразования информации чувствительного элемента 7а в унифицированный сигнал 7б;

Канал преобразования управляющего сигнала 7в в управляющее воздействие на исполнительный орган (клапан) 7и с возможностью управления им с панели дистанционного управления 7е, индикацией положения ключа и использованием ручного ключа управления 7г;

Канал сигнализации 7д со световыми сигналами HL1/2.

В шкафу блоков (например, в шкафу релейной автоматики) осуществляется преобразование сигнала измерения для дистанционной передачи. На операторском щите осуществляется наблюдение и ручное (контроллерное) управление. Контур управления замыкается исполнительным устройством.

На экранах диспетчерского уровня осуществляется мониторинг, управление и конфигурирование АС (нижняя часть схемы).

Важно для сигналов на схеме указать размерность и пределы измерений физических параметров: мм, о С, МПа, м 3 /час и др.

Рис.6 Пример функциональной схемы автоматизации по ГОСТ

Функциональные части и связи между ними на схеме изображаются в виде условных графических обозначений, установленных в стандартах Единой Системы Конструкторской Документации. Особую роль при этом занимает семантика абревиатуры КИПиА. Рекомендуемым способом построения системы наименования КИПиА, установленным в ГОСТ, является формирование многобуквенного имени, на первой позиции которого может стоять любая из 20 букв латинского алфавита, на второй - любая из 5 букв, на третьей - любая из 7 и т.д. (например, LIR, где L- уровень; I- показания; R-регистрация).

Примером применения ANSI стандарта является схема КИПиА приведенная на рис. 7.

На этом рисунке можно выделить 4 уровня АС: нижний уровень- это двигатель насоса, уровень щитовых приборов - YSLH и YS, уровень логики блокировок и управления и верхний уровень- сигнализация состояния исполнительных и командных элементов системы автоматизации.

Блок защиты и управления электродвигателем ESD обеспечивает:

Мягкий пуск двигателя;

Реверс двигателя;

Торможение с заданным током в течение заданного времени;

Ограничение токов при пуске, движении и торможении;

Управление по дискретным сигналам, по последовательному интерфейсу, с местного поста управления;

Отключение нагрузки при коротком замыкании;

Отключение по таймеру;

Проверка наличия фаз электродвигателя через заданные промежутки времени и выдача предупреждений в остановленном состоянии;

Определение изменения чередования фаз при включении блока и выдача предупреждений;

Определение провала одной из фаз сети ниже установленного уровня и выдача предупреждения;

Регулирование угла открытия тиристоров с помощью сигнала аналогового входа.

Состояние насоса показывается щитовым прибором YSLH. По этому сигналу формируется логика блокировок YSL, которая отражается затем предупредительной сигнализацией останова YAL и сигнализацией работа YLH.

По состоянию щитового ключа YS формируется логика релейного управления двигателем, которая отражается сигнализацией YL.

По состоянию ключа YS включается дистанционно формирователь напряжения ESD, что подтверждается индикацией «Блокировка сработала» LA. Связь с первичным и вторичными приборами показывается прерывистой линий.

В системах технологического контроля и управления часто используются комбинированные и комплексные устройства, такие как

Рис.8 Пример щитовой части разнесенного варианта функциональной схемы

комбинированные измерительные и регулирующие приборы,

микропроцессоры, компьютеры, полукомплекты телемеханики и т.п. Такие устройства обозначают прямоугольником произвольных размеров с указанием внутри прямоугольника (рис.8) типа устройства (U- несколько разнородных измеряемых величин; Y- преобразования и вычислительные функции; I- показания; R- регистрация; C- управление; S- включение, отключение, переключение, блокировка; A- сигнализация).

Всем КИПиА, изображенным на функциональной схеме автоматизации, присваиваются позиционные обозначения, состоящие из двух частей: арабских цифр – номера функциональной группы и строчных букв русского алфавита – номера КИПиА в данной функциональной группе (например, 5а, 3б и т.п.).

Буквенные обозначения присваивают каждому элементу функциональной группы в порядке алфавита в зависимости от последовательности прохождения сигнала – от устройств получения информации к устройствам воздействия на управляемый процесс (например, первичный измерительный прибор, вторичный преобразователь, задатчик, регулятор, указатель положения, исполнительный механизм, регулирующий орган).

Допускается вместо букв русского алфавита использовать арабские цифры (например, 5-1, 3-2 и т.д.).

Позиционные обозначения отдельных приборов и средств автоматизации, таких как регулятор прямого действия, манометр, термометр, и т.п., состоят только из порядковых номеров.

При определении границ каждой функциональной группы необходимо учитывать следующее обстоятельство: если какой-либо прибор или регулятор связан с несколькими датчиками или получает дополнительные воздействия по другим параметрам (например, корректирующий сигнал), то все элементы схемы, осуществляющие дополнительные функции, относятся к той функциональной группе, на которую оказывается воздействие. В частности, регулятор соотношения входит в состав той функциональной группы, на которую оказывается ведущее воздействие по независимому параметру.

В системах централизованного контроля с применением вычислительной техники, в системах телеизмерения, а также в сложных схемах автоматического управления с общими для разных функциональных групп устройствами все общие элементы выносятся в самостоятельные функциональные группы.

Позиционные обозначения проставляют, как правило, в нижней части окружности, обозначающей прибор, или рядом с ней с правой стороны, или над ней.

Похожая информация.

Схема автоматизации при разработке АСУТП является своеобразной объединен­ной функциональной схемой технологического объекта управления, охватывающей так называемое «полевое оборудование» нижнего уровня системы и показывающей его связи с приборами, средствами управляющей вычислительной техники и пункта­ми контроля и управления более высокого уровня.

Схема автоматизации выполняется с учетом требований раздела 2 ГОСТ 2.702-75* ЕСКД, п. 2.4 ГОСТ 24.302-80, раздела 4.1 РД 50-34.698-90 и раздела4.3 ГОСТ 21.408-93 СПДС.

Схема автоматизации разрабатывается в целом на технологический объект управ­ления ТОУ АСУТП или на отдельную инженерную систему (электроснабжение, те­плоснабжение, вентиляция и т. п.) или часть технологической/инженерной системы, процесса и операции: линию, участок, блок, установку, агрегат.

Пример: функциональная схема автоматизации парового котла

Функциональная схема разрабатывается на основании исходных материалов по созданию АСУТП и в первую очередь материалов технологического регламента или отдельных документов, включаемых в «технологический регламент».

Наилучшим вариантом функциональной схемы автоматизации ТОУ является схема, совмещенная со схемой соединений, которая выполняется в составе основного комплекта марки Т по ГОСТ 21.401-88 СПДС или со схемами соединений инженерных систем.

Выполнение совмещенной схемы допускается п. 3.3 ГОСТ 21.404-88 «Техноло­гия производства. Основные требования к рабочим чертежам».

В зарубежной практике применяется разработка PID схем (Process Instrument Diagram). Разработка совмещенной схемы специалистами по технологической час-н (ТХ, ОВ, ВК, ЭМ и др.) совместно со специалистами по разработке АСУТП (.в том числе низового, «полевого» уровня) дает наиболее эффективные решения в обеих частях проекта (например, ТХ и АТХ).

Так как подобная схема выпускается за двумя подписями (ТХ и АТХ), то любое изменение в части ТХ автоматически становится достоянием разработчиков АТХ, -:то снимает многие конфликтные ситуации, возникающие при раздельном выпуске документов - отдельно схем соединений ТХ (ОВ, ВК и др.) и отдельно схем автома­тизации АТХ.

Схема автоматизации (СЗ) при разработке ее отдельно от выпуска схемы со­пений ТХ (ОВ, ВК и др.) должна быть согласована с соответствующими специ­алистами технологической (сантехнической, отопления и вентиляции и др.) части проекта.

Следует учесть, что в схеме соединений (ТХ, ОВ, ВК) согласно п. 3.2 ГОСТ 1 1 -88 должны быть указаны «…трубопроводы и их элементы» со всеми буквенно-цифровыми обозначениями.

Приведем пояснения некоторых терминов.

Технологический блок - комплекс или сборочная единица технологического оборудования заданного уровня заводской готовности и производственной техно­логичности, предназначенные для осуществления основных или вспомогательных технологических процессов. В состав блока включают машины, аппараты, первич­ные средства контроля и управления, трубопроводы, опорные и обслуживающие конструкции, тепловую изоляцию и химическую защиту.

Блоки, как правило, фор­мируют для осуществления теплообменных, массообменных, гидродинамических, химических и биологических процессов. Номенклатура блоков устанавливается ве­домственными нормативными документами, согласованными с министерствами, осуществляющими монтажные работы.

Технологический трубопровод - трубопровод, предназначенный для транспорти­рования различных веществ, необходимых для ведения технологического процесса или эксплуатации оборудования.

Элементы трубопровода - патрубки (трубы), отводы, переходы, тройники, флан­цы, компенсаторы, отключающая, регулирующая, предохранительная арматура, опо­ры, прокладки и крепежные изделия, устройства, устанавливаемые на трубопроводах для контроля и управления, конденсационные и другие детали и устройства.

Устройства, устанавливаемые на трубопроводах для контроля и управления, пока­зываются как элементы трубопровода на схеме соединений или совмещенной схеме.

Буквенно-цифровые обозначения наносятся на полках линий-выносок и соот­ветствуют номеру чертежа элемента.

Элемент (закладной элемент) - это деталь или сборочная единица, неразрывно встраиваемая в технологические аппараты и трубопроводы (бобышка, штуцер, кар­ман, гильза и т. п.).

Подобный элемент в соответствии со СНиП 3.05.07-85 «Системы автоматиза­ции» называется закладной конструкцией или закладным элементом.

Закладная конструкция или закладной элемент должен обеспечивать необходи­мую герметичность технологического оборудования и трубопровода до установки на них прибора автоматизации. Это позволяет проводить гидравлические и пневмати­ческие испытания оборудования и трубопроводов до установки приборов автомати­зации, до начала монтажно-наладочных работ систем автоматизации и АСУТП.

Отборное устройство - устройство, устанавливаемое на технологическом обору­довании или трубопроводе и предназначенное для подвода измеряемой среды к из­мерительным приборам или измерительным преобразователям (датчикам).

Заметим, что согласно п. 2.12 СНиП 3.05.07-85 закладные элементы или конструк­ции для монтажа первичных приборов, для установки отборных устройств давления, рас­хода и уровня и др. (заканчивающиеся запорной арматурой), индивидуальные приборы-расходомеры, расходомеры-датчики, регулирующие и запорные органы, обводные линии (байпасы), материалы для изготовления закладных элементов (конструкций) предусмат­риваются и осмечиваются в технологической части проекта (ТХ, ОВ, ВК).

Схема является основным документом, поясняющим принцип действия и взаимодействия различных элементов, устройств или в целом систем автоматического управления. Наиболее часто используют принципиальные, функциональные структурные (функциональные) и алгоритмические структурные (структурные) типы схем. Кроме них при проектировании, монтаже, наладке и эксплуатации САУ применяют схемы соединения и подключения (монтажные).

ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ, ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ И СТРУКТУРНЫЕ СХЕМЫ

На принципиальной схеме все элементы системы изображают в соответствии с условными обозначениями во взаимосвязи между собой. Из принципиальной схемы должен быть ясен принцип ее действия и физическая природа происходящих в ней процессов. Принципиальные схемы могут быть электрическими, гидравлическими, пневматическими, кинематическими и комбинированными. На рисунке 1.19 в качестве примера представлены фрагменты принципиальной электрической и принципиальной гидравлической схем.

Элементы автоматики на принципиальных схемах следует обозначать в соответствии со стандартом. Изображение элементов должно соответствовать выключенному состоянию (обесточенному, при отсутствии избыточного давления и т.д.) всех цепей схемы и отсутствию внешних воздействий. Схема должна быть логи-

Рис. 1.19.

а - электрической, б - гидравлической

чески последовательной и читаться слева направо или сверху вниз. Каждому элементу принципиальной схемы присваивают буквенно-цифровое позиционное обозначение. Буквенное обозначение обычно представляет собой сокращенное наименование элемента, а цифровое в порядке возрастания и в определенной последовательности условно показывает нумерацию элемента, считая слева направо или сверху вниз. Для сложных схем, как правило, расшифровывают сокращенные буквенные и цифровые обозначения.

Функциональные структурные схемы отражают взаимодействие устройств, блоков, узлов и элементов автоматики в процессе их работы. Графически отдельные устройства автоматики изображают прямоугольниками, соответствующими направлению прохождения сигнала. Внутреннее содержание каждого блока не конкретизируют. Функциональное назначение блоков обозначают буквенными символами. На рисунке 1.20 в качестве примера представлена функциональная схема САУ температурой воздуха в парнике, где ОУ- объект управления (парник), ВЭ - воспринимающий элемент (датчик температуры), ПЭ - преобразующий

Рис. 1.20. Функциональная схема САУ температурой воздуха в парнике элемент (усилитель с реле на выходе), РО- регулирующий орган (электронагреватель), у -управляемая величина (температура), g-задающее воздействие (требуемая температура);/-возмущающее воздействие (влияние внешних факторов на температуру воздуха в парнике).

Алгоритмические структурные схемы показывают взаимосвязь составных частей автоматической системы и характеризуют их динамические свойства. Эти схемы разрабатывают на основе функциональных или принципиальных схем автоматики. Алгоритмическая структурная схема - наиболее удобная графическая форма представления САУ в процессе исследования ее динамических свойств. В этой схеме не учитывают физическую природу воздействий и особенности конкретной аппаратуры, но отображают лишь математическую модель процесса управления.

На структурной схеме, как и на функциональной, элементы УУ и ОУ изображают в виде прямоугольников. При этом какое-либо устройство может быть представлено несколькими звеньями (прямоугольниками) и, наоборот, несколько однотипных устройств могут быть изображены как одно звено.

Разделение САУ на элементарные звенья направленного действия выполняют в зависимости от вида математического уравнения, связывающего выходную величину с входной для каждого звена. Внутри звена (прямоугольника) указывают математическую зависимость между входной и выходной величинами. Эта зависимость может быть представлена либо формулой, либо графиком, либо таблицей. Аналогично функциональной схеме связи между звеньями изображают в виде стрелок, указывающих направление и точки приложения воздействующих величин.

Структурная схема САУ температурой воздуха в парнике представлена на рисунке 1.21. Общий вид этой схемы совпадает с функциональной схемой (см. рис. 1.20), однако внутри прямоугольников содержатся функции или графики, связывающие выходные величины каждого элемента с входными.

В качестве примера рассмотрим принцип действия принципиальной электрической схемы САУ температурой теплоносителя в

Рис. 1.21.

Рис. 1.22.

/-заслонка; 2- ИМ; 3 ~усилитель

шахтной зерносушилке (рис. 1.22) и составим для нее функциональную схему. Требуемая температура теплоносителя в зерносушилке поддерживается при помощи заслонки 7, которая, поворачиваясь, изменяет соотношение притоков горячего воздуха Q r , поступающего из топки, и холодного Q x , забираемого из атмосферы. Температуру внутри зерносушилки измеряет термодатчик R, включенный в одно их плеч измерительного моста. Заданное значение управляемой величины g (температуры) устанавливают, перемещая движок резистора - задатчика R1. Поскольку сигнал выхода с измерительного моста малой мощности, то для управления реверсивным электродвигателем 2 (ИМ) используют усилитель 3.

Когда температура теплоносителя внутри зерносушилки отклоняется от заданной, на выходе моста появляется сигнал разбаланса, который через усилитель 3 и реле К1 или К2 поступает в электродвигатель 2, включая его. От двигателя приводится в действие заслонка 7, перемещающаяся в ту или иную сторону в зависимости от знака сигнала.

Вследствие инерционности термодатчика R, и его удаленности от заслонки 7 процесс управления может продолжаться бесконечно, т. е. новый равновесный режим в системе не установится. Действительно, когда заслонка займет новое равновесное положение, температура термодатчика еще некоторое время остается прежней, вследствие чего исполнительный механизм продолжит перемещать заслонку. Далее температура в месте установки термодатчика сначала сравняется с заданной, а затем отклонится от нее в противоположную сторону, т. е. примет значение с обратным знаком. Иными словами, в системе возникнут периодические колебания, называемые автоколебаниями. Автоколебания управляемой величины (температуры) в данной системе возникают вследствие того, что двигатель останавливается не в момент достижения заслонкой требуемого положения, а с некоторым запаздыванием.

Для устранения автоколебаний или уменьшения их амплитуды применяют обратную связь (ОС), которая позволяет остановить двигатель до того, как температура теплоносителя достигнет заданного значения, поскольку после прекращения перемещения заслонки температура объекта и термодатчика приближается к заданному значению.

Обратная связь осуществляется с помощью переменного резистора Ло. с, ползунок которого механически связан с ротором электродвигателя 2 и перемещается одновременно с ним. Очевидно, что равновесие в системе наступит в тот момент, когда приращение сопротивления Л ос, возникающее вследствие передвижения ползунка, и приращение сопротивления R„ вызванное изменением температуры теплоносителя, станут равны между собой (АД, с = ДЛ,). Таким образом, электродвигатель 2 в данной системе останавливается и переходный процесс полностью прекращается в тот момент, когда отклонение температуры станет меньше зоны нечувствительности регулятора.

На функциональной схеме (рис. 1.23) зерносушилка представляет собой объект управления (030, термодатчик - воспринимающий орган (50), измерительный мост - сравнивающий элемент (СО), усилитель - усилительный элемент (УЭ ), электродвигатель - исполнительный механизм (ИМ), заслонка - регулирующий орган (РО), между валом ИМ и ползунком потенциометра - обратная связь (ОС). Здесь же/- возмущающее воздействие (температура наружного воздуха, влажность и начальная температура зерна), g- задающее воздействие (требуемая температура сушки), у - управляемая величина (фактическая температура теплоносителя), и - управляющее воздействие (теплота, поступающая в зерносушилку с теплоносителем).

Рис. 1.23.

СХЕМЫ СОЕДИНЕНИЙ ЩИТОВ, ПУЛЬТОВ УПРАВЛЕНИЯ, ВНЕШНИХ СОЕДИНЕНИЙ И ПОДКЛЮЧЕНИЙ

Схемы соединений - это схемы, на которых изображают соединения составных частей устройства или внешние соединения между отдельными устройствами. Схемы для приборов, устанавливаемых в щитах или пультах управления, разрабатывают на основе функциональных схем, принципиальных электрических схем, схем питания, а также общих видов щитов и пультов.

Общие правила выполнения схем соединений следующие:

схемы соединений разрабатывают на один щит, пульт, станцию управления;

все типы аппаратов, приборов и арматуры, предусмотренные принципиальной электрической схемой, должны быть полностью отражены на схеме соединений;

позиционное обозначение приборов и средств автоматизации и маркировку участков цепей, принятые на принципиальной электрической схеме, необходимо сохранять в схеме соединений.

Применяют три способа составления схем соединений: графический, адресный и табличный. Для адресного и табличного способа, кроме перечисленных правил, следует соблюдать еще несколько:

приборы и аппараты на схемах соединений изображают упрощенно без соблюдения масштаба в виде прямоугольников, над которыми помещают окружность, разделенную горизонтальной чертой. Цифры над чертой указывают порядковый номер устройства (рис. 1.24, цифра 8); номера присваивают попанельно слева направо и сверху вниз), а под чертой - позиционное обозначение этого изделия (например, КТЗ)

при необходимости показывают внутреннюю схему аппаратов (рис. 1.24);

Рис. 1.24.

для нескольких реле, расположенных в одном ряду, внутреннюю схему показывают только один раз, если она у них одинаковая;

выводные зажимы приборов условно изображают окружностями, внутри которых указывают их заводскую маркировку (например, 1...8 на рис. 1.24). Если у выводных зажимов аппаратов заводской маркировки нет, то их маркируют условно арабскими цифрами и указывают это в поясняющей записи;

платам, на которых размещены диоды, триоды, резисторы и т. п., присваивают только порядковый номер (его проставляют в окружности под чертой);

позиционное обозначение элементов помещают в непосредственной близости от их условного графического изображения (рис. 1.25);

Рис. 1.2

если приборы и средства автоматизации располагаются на нескольких элементах конструкции щита или пульта (крышке, задней панели, дверце), то необходимо выполнить развертку этих конструкций в одну плоскость, соблюдая взаимное размещение приборов и средств автоматизации.

Графический способ заключается в том, что на чертеже условными линиями показывают все соединения между элементами аппаратов (рис. 1.26). Этот способ применяют только для щитов и пультов, относительно мало насыщенных аппаратурой. Схемы трубных проводок выполняют только графическим способом. Если на одном щите или пульте прокладывают трубы из разного материала (стальные, медные, пластмассовые), то и условные обозначения используют различные: сплошные линии, штриховые, штриховые-пунктирные с двумя точками и т. д.

Адресный («встречный») способ состоит в том, что линии связи между отдельными элементами аппаратов, установленных на щите или пульте, не изображают. Вместо этого у места присоединения провода на каждом аппарате или элементе проставляют цифровой или буквенно-цифровой адрес того аппарата или элемента, с которым он должен быть электрически связан (позиционное обозначение соответствует принципиальной электрической схеме или порядковому номеру изделия). При таком изображении

Рис. 1.26.

Рис. 1.27.

схемы чертеж не загромождается линиями связи и легко читается (рис. 1.27). Адресный способ выполнения схем соединений - основной и наиболее распространенный.

Табличный способ применяют в двух вариантах. Для первого составляют монтажную таблицу, где указывают номера каждой электрической цепи. В свою очередь, для каждой цепи последовательно перечисляют условные буквенно-цифровые обозначения всех приборов, аппаратов и их контактов, посредством которых эти цепи соединены (табл. 1.1). Так, для цепи 7запись обозначает, что зажим 6 прибора КМ1 соединяется с зажимом 4 прибора КМ2 , который, в свою очередь, должен быть соединен с зажимом 3 устройства КТ4.

1.1. Пример таблицы соединений

Номер цепи	Соединение
	КМ 1 КМ2 КТ 4 6 4 3
	КМ 4 XT 1 2 293
	XTI HL1 КН2 XT 2 328 1 12 307

Второй вариант заполнения таблицы соединений отличается от первого тем, что в таблицу вписывают проводники по возрастанию номеров маркировки цепей принудительных электрических схем (табл. 1.2). Направление прокладки проводов, как и для первого варианта, записывают в виде дроби. Для более четкого распознавания проводников принято использовать дополнительные обозначения. Например, перемычку, выполняемую в аппарате, обозначают буквой «п».

1.2. Пример таблицы соединения проводов

Схемы подключений служат рабочими чертежами, по которым выполняют монтаж аппаратуры автоматики, поэтому их еще называют монтажными. Схемы, показывающие внешнее подключение аппаратов, установок, щитов, пультов и т. п., выполняют на основе функциональных и принципиальных схем питания, спецификации приборов и оборудования, а также чертежей производственных помещений с расположением технологического оборудования и трубопроводов.

Схемы подключений используют при монтаже проводов, при помощи которых установку, прибор, аппарат подключают к источникам питания, щитам, пультам и т. п.

На практике применяют два способа составления схем подключений: графический и табличный. Наиболее распространен графический.

На схемах подключений при помощи условных графических обозначений показывают: отборные устройства и первичные преобразователи; щиты, пульты и местные пункты управления, контроля, сигнализации и измерения; внещитовые приборы и средства автоматизации; соединительные, протяжные и свободные коробки; электропровода и кабели, проложенные вне щитов; узлы присоединения электропроводов к приборам, аппаратам, коробкам; запорную аппаратуру и элементы для соединений и ответвлений; коммутационные зажимы, расположенные вне щитов, защитное заземление. Шкафы, пульты, отдельные приборы и аппараты условно изображают в виде прямоугольников или кружков, внутри которых помещают соответствующие подписи.

Связи одного назначения на схемах подключений показывают сплошной линией и лишь в местах присоединения к приборам, исполнительным механизмам и другим аппаратам провода разделяют с целью маркировки. На линиях связи, обозначающих провода или кабели, указывают номер провода (подключение), марку, сечение и длину проводов и кабелей (если проводка выполнена в трубе, то необходимо также привести характеристику трубы). Провода подключений и кабели изображают линиями толщиной 0,4.. .1 мм.

Схемы подключений выполняют без соблюдения масштаба в виде, удобном для пользователя. Иногда схемы подключений представляют в виде таблиц, которые выполняют отдельно на каждую секцию (или панель) щита управления (табл. 1.3).

1.3. Пример таблицы подключений

Кабель, провод		Направление проводки

Для общего ознакомления с системой предназначена структурная схема (рис. 6.2). Структурная схема - это схема, определяющая основные функциональные части изделия, их назначение и взаимосвязи .

Структура - это совокупность частей автоматизированной системы, на которые она может быть разделена по определенному признаку, а также пути передачи воздействия между ними. В общем случае любая система может быть представлена следующими структурами:

• ? конструктивной - когда каждая часть системы представляет собой самостоятельное конструктивное целое;
• ? функциональной - когда каждая часть системы предназначена для выполнения определенной функции (полные сведения о функциональной структуре с указанием контуров регулирования даются на схеме автоматизации);

Рис. 6.2.

? алгоритмической - когда каждая часть системы предназначена для выполнения определенного алгоритма преобразования входной величины, являющегося частью алгоритма функционирования.

Надо отметить, что для простых объектов автоматизации структурные схемы могут не приводиться.

Требования к данным схемам устанавливает РТМ 252.40 «Автоматизированные системы управления технологическими процессами. Структурные схемы управления и контроля». Согласно этому документу конструктивные структурные схемы содержат: технологические подразделения объекта автоматизации; пункты

контроля и управления, в том числе не входящие в состав разрабатываемого проекта, но имеющие связь с проектируемой системой; технический персонал и службы, обеспечивающие оперативное управление и нормальное функционирование технологического объекта; основные функции и технические средства, обеспечивающие их реализацию в каждом пункте контроля и управления; взаимосвязи между частями объекта автоматизации.

Элементы структурной схемы изображают в виде прямоугольников. Отдельные функциональные службы и должностные лица допускается изображать кружком. Внутри прямоугольников раскрывается структура данного участка. Функции автоматизированной системы управления технологическим процессом указываются условными обозначениями, расшифровка которых дается в таблице над основной надписью по ширине надписи. Взаимосвязь между элементами структурной схемы изображают сплошными линиями, слияния и разветвления - линиями с изломом. Толщина линий следующая: условных изображений - 0,5 мм, линий связи - 1 мм, остальных - 0,2...0,3 мм. Размеры элементов структурных схем не регламентируются и выбираются по усмотрению.

В примере (рис. 6.2) приведен фрагмент выполнения конструктивной схемы управления и контроля станции водоочистки. В нижней части раскрыты технологические подразделения объекта автоматизации; в прямоугольниках средней части - основные функции и технические средства пунктов местного управления агрегатами; в верхней части - функции и технические средства пункта централизованного управления станцией. Поскольку схема занимает несколько листов, обозначены переходы линий связи па последующие листы и показан обрыв прямоугольника, раскрывающего структуру объекта автоматизации.

На линиях связи между отдельными элементами системы управления может быть указано направление передаваемой информации или управляющих воздействий; при необходимости линии связи могут быть помечены буквенными обозначениями вида связи, па- пример: К - контроль, С - сигнализация, ДУ - дистанционное управление, АР - автоматическое регулирование, ДС - диспетчерская связь, ПГС - производственная телефонная (громкоговорящая) связь и т.п.