Понятие и назначение функциональной схемы автоматизации. Техника чтения схем автоматизации

Схемы автоматизации являются основным техническим документом, определяющим функционально-блочную структуру отдельных узлов автоматического контроля, управления и регулирования технологического процесса и оснащения объекта управления приборами и средствами автоматизации (в том числе средствами телемеханики и вычислительной техники).

При разработке схем автоматизации (ранее применялось название и сейчас оно используется достаточно широко - функциональные схемы автоматизации) необходимо решить следующие задачи:

– получение первичной информации о состоянии технологического процесса и оборудования;

– непосредственное воздействие на технологический процесс для управления им;

– стабилизация технологических параметров процесса;

– контроль и сигнализация (если это необходимо) технологических параметров процесса и состояния технологического оборудования.

Рис. 12. Структура КТС АСУТП полимеризации этилена
(разработчик ООО «ИНДАСОФТ» г.Москва)

Функциональные задачи автоматизации, как правило, реализуются с помощью технических средств, включающих в себя: отборные устройства, средства получения первичной информации, средства преобразования и переработки информации, средства представления и выдачи информации обслуживающему персоналу, комбинированные, комплектные и вспомогательные устройства.

Результатом составления схем автоматизации являются:

1) выбор методов измерения технологических параметров;

2) выбор основных технических средств автоматизации, наиболее полно отвечающих предъявляемым требованиям и условиям работы автоматизируемого объекта;

3) определение приводов исполнительных механизмов регулирующих, либо запорных органов технологического оборудования;

4) размещение средств автоматизации на щитах, пультах, технологическом оборудовании и трубопроводах и т. п. и определение способов представления информации о состоянии технологического оборудования.

Приборы, средства автоматизации, электрические устройства и элементы вычислительной техники на функциональных схемах автоматизации показываются в соответствии с ГОСТ 21.404-85 и отраслевыми нормативными документами.

При отсутствии в стандартах необходимых изображений разрешается применять нестандартные изображения, которые следует выполнять на основании характерных признаков изображаемых устройств.

Схемы автоматизации могут быть выполнены двумя способами:

1) развернуто с изображением МПК, щитов, пультов управления, при помощи условных прямоугольников (как правило, в нижней части чертежа), в пределах которого показываются устанавливаемые на них средства автоматизации;

2) упрощенно с изображением средств автоматизации на технологических схемах вблизи отборных и приемных устройств без построения прямоугольников, условно изображающих щиты, пульты и т.д.

Преимуществом первого способа является большая наглядность, в значительной степени облегчающая чтение схемы. Приборы, встраиваемые в
технологические коммуникации, показывают в разрыве линии изображения трубопроводов; приборы, устанавливаемые на технологическом оборудовании показывают рядом. Остальные технические средства показывают условными графическими обозначениями в прямоугольниках в нижней части схемы.
Прямоугольники, изображающие МПК, щиты, пульты располагают в такой
последовательности, чтобы обеспечивалась простота и ясность схемы и минимум пересечений линий связи. В каждом прямоугольнике с левой стороны дается его наименование (заголовок).

3.1 Структура автоматизированных систем

При разработке проекта автоматизации в первую очередь необходимо решить вопросы выбора структуры управления, т.е. с каких мест те или иные участки объекта будут управляться, где будут размешаться пункты управления, операторские помещения, какова должна быть взаимосвязь между ними.

Под структурой управления понимается совокупность частей автоматической системы, на которые она может быть разделена по определенному признаку, а также пути передачи воздействий между ними Графическое изображение структуры управления называется структурной схемой. Хотя исходные данные для выбора структуры управления и ее иерархии с той или иной степенью детализации оговариваются заказчиком при выдаче задания на проектирование, полная структура управления должна разрабатываться проектной организацией.

Выбор структуры управления объектом автоматизации оказывает существенное влияние на эффективность её работы, снижение относительной стоимости системы управления, ее надежности, ремонтоспособности и т.д.

В самом общем виде структурная схема системы автоматизации представлена на рисунке 6. Система автоматизации состоит из объекта автоматизации и системы управления этим объектом. Благодаря определенному взаимодействию между объектом автоматизации и системой управления, система автоматизации в целом обеспечивает требуемый результат функционирования объекта, характеризующийся параметрами x 1 , х 2 , …, x n .

К этим параметрам можно отнести, например, величины, характеризующие конечный продукт технологического процесса, отдельные параметры, определяющие ход технологического процесса, его экономичность, обеспечение безаварийного режима и т.д.

Рисунок 6 – Структурная схема системы автоматизации

Кроме этих основных параметров, работа комплексного объекта автоматизации характеризуется рядом вспомогательных параметров
y 1 , y 2 ,…, y j , которые также должны контролироваться и регулироваться (например, поддерживаться постоянными). К такого рода параметрам можно отнести, например, величины, характеризующие работу установок подготовки технологического пара, насосных станций оборотного водоснабжения и т.д. От этих установок требуется только подача на вход технологической установки сырья и энергоносителей с заданными параметрами. При этом необходимая дозировка подачи сырья и энергоносителей осуществляется средствами управления, относящимися к технологической установке.

В процессе работы на объект поступают возмущающие воздействия f 1 , f 2 ,…, f i вызывающие отклонения параметров x 1 , х 2 ,…, х n от их требуемых значений. Информация о текущих значениях x 1 , х 2 ,…, х n ; y 1 , y 2 ,…, y j , поступает в систему управления и сравнивается с предписанными им значениями g 1 , g 2 ,…, g k , в результате чего система управления вырабатывает управляющие воздействия  1 ,  2 ,…,  m для компенсации отклонений выходных параметров от их заданных значений.

Таким образом, объект автоматизации в общем случае состоит из нескольких, в большей или меньшей степени, связанных друг с другом участков управления. Участки управления физически могут представляться в виде отдельных установок, агрегатов и т.д. или в виде локальных каналов управления отдельными параметрами одних и тех же установок, агрегатов и т.д.

В свою очередь, система управления, в зависимости от важности регулируемых параметров, квалификации эксплуатационного персонала, которым необходимо знать их значения для осуществления оптимального управления объектом, в общем случае, должна обеспечивать разные уровни управления объектом автоматизации, т.е. должна состоять из нескольких пунктов управления, в той или иной степени взаимосвязанных друг с другом.

С учетом изложенного структуры управления объектом автоматизации могут быть в частных случаях одноуровневыми централизованными, одноуровневыми децентрализованными и многоуровневыми. Одноуровневые системы управления, в которых управление объектом осуществляется с одного пункта управления, называются централизованными . Одноуровневые системы, в которых отдельные части сложного объекта управляются из самостоятельных пунктов управления, называются децентрализованными .

Структурные схемы одноуровневых централизованных и децентрализованных систем приведены на рисунке 6, на котором стрелками показаны только основные потоки передачи информации от объекта управления к системе управления и управляющие воздействия системы на объект управления. На рисунке 7 отдельные части сложного объекта управления, управляемые соответственно с пунктов управления ПУ1 … ПУ3 разделены штриховыми линиями.

Рисунок 7 – Примеры одноуровневых систем управления:

а – централизованная система; б – децентрализованная система; ЦПУ – центральный пост управления; ПУ1… ПУ 3 – местные посты управления данного уровня

До разработки концепции интеграции систем управления предприятия и основ CALS-технологий, одноуровневые централизованные системы применялись в основном для управления относительно несложными объектами или объектами, расположенными на небольшой территории. Это было обусловлено тем, что большинство промышленных объектов в прошлом и настоящем времени представляют собой сложные комплексы, отдельные части которых расположены на значительном расстоянии друг от друга. Более того, кроме основных технологических установок, объекты промышленности, в том числе и строительной, имеют большое число вспомогательных установок-подобъектов (промышленные котельные установки, компрессорные станции, насосные отделения оборотного водоснабжения, котлы-утилизаторы, очистные сооружения и т.п.), которые необходимы для обеспечения технологических установок всеми видами энергии, а также для утилизации и нейтрализации остаточных продуктов технологического процесса.

При использовании проводных связей, система управления такого комплексного объекта, построенная по одноуровневой централизованной системе получается достаточно сложной, в виду усложнения коммуникаций, кроме того, резко возрастают затраты на изготовление такой системы управления и ее эксплуатации. Центральный пункт управления, без применения SCADA-систем (построении мнемосхем на панелях щитов и пультов, с помощью цветной проволоки, или краски, и стрелочных или самопишущих приборов) получается очень громоздким. Переработка информации, большая часть которой является ненужной для непосредственного ведения технологического процесса, представляла ранее достаточно большие затруднения. Удаленность пункта управления от того или иного вспомогательного подобъекта затрудняла принятие оперативных мер по устранению тех или иных неполадок. Поэтому ранее, в основном, на сложных комплексных объектах управления, применялась одноуровневая децентрализованная система управления.

С появлением SCADA-систем, CALS-технологий, развитием аппаратной части электронно-вычислительных машин и появлением достаточно надежных беспроводных систем передачи информации, при автоматизации сложных комплексных объектов управления, вновь стали применяться централизованные системы управления. Основная концепция систем управления, построенных по принципам CALS-технологий и факт использования возможностей SCADA-систем, диктует необходимость централизации систем управления (за счет применения единой базы данных, куда стекается вся информация об объекте управления, управляющих и измеряемых возмущающих воздействиях).

Разработанные, в последнее десятилетие, линейные и нелинейные устройства управления позволяют успешно управлять локальными низкоуровневыми объектами сложного производственного процесса, и, кроме того, приспособлены к передаче информации об объекте управления, управляющих и измеряемых возмущающих воздействиях в единую базу данных предприятия, с использованием стандартных сетевых протоколов. Этот факт диктует необходимость создания многоуровневых (минимально – двухуровневых) систем управления. Нижним уровнем в таких системах являются локальные регуляторы, а верхним – SCADA-система, с помощью которых диспетчеры контролируют работу систем нижнего уровня и задают управляющие воздействия на локальные регуляторы, а также различные системы, осуществляющие анализ производственного процесса и позволяющие определять оптимальные или рациональные режимы работы оборудования. В идеале, в будущем, должны быть созданы автоматические, адаптирующиеся (саморегулирующиеся) системы управления, роль человека в которых должна быть сведена только к контролю за ее работой.

В качестве примера абстрактной многоуровневой системы управления на рисунке 8 представлена трехуровневая система управления сложным объектом с разветвленными технологическими связями между установками. Отдельные технологические установки управляются децентрализовано с пунктов управления 1…7. Это первый уровень управления. С пунктов 1…7 соответственно управляются объекты, имеющие существенную технологическую взаимосвязь. В связи с этим наиболее ответственные регулируемые параметры установок передаются на пункты управления 8…10 второго уровня управления. Основные параметры, определяющие технологический процесс объекта в целом, могут управляться и контролироваться с пункта управления 11 третьего уровня.

Рисунок 8 – Пример трехуровневой системы управления:

I…III уровни управления.

Для первого уровня при проектировании целесообразно предусматривать три режима управления:

командами, поступающими от уровня более высокого ранга;

командами, формирующимися непосредственно на первом уровне;

командами, поступающими как с уровня более высокого ранга, так и формирующимися непосредственно на первом уровне.

Для уровня второго ранга и выше возможны четыре режима работы:

аппаратура данного i-го ранга принимает и реализует в управляющие воздействия команды (i + 1) – го ранга;

команды формируются непосредственно на аппаратуре i-го ранга;

все функции управления с i-го ранга передаются на аппаратуру (i – 1) – го ранга;

часть команд на аппаратуру i-го ранга поступает с (i + 1) – го ранга, часть команд формируется на i-м ранге, часть функций управления передана на аппаратуру (i – 1) – го ранга.

Аппаратура i-го ранга соответственно должна иметь переключатели режимов на четыре положения с четкой сигнализацией положений.

Перевод аппаратуры с режима 1 на режим 2 осуществляется по команде или с разрешения оператора системы вышестоящего ранга.

Передача функций управления тем или иным параметром на нижестоящий ранг осуществляется только после приема команды о передаче и подтверждения оператора системы нижестоящего ранга о готовности к принятию на себя тех или иных функций управления (формирования команд).

Многоуровневая структура системы управления обеспечивает ее надежность, оперативность, ремонтопригодность. При этом легко решается оптимальный уровень централизации управления с минимальным количеством средств технологического контроля, управления и линий связи между ними.

АСУ ТП классифицируются на уровни классов 1, 2 и 3.

К классу 1 (АСУ ТП нижнего уровня) относятся АСУ ТП, управляющие агрегатами, установками, участками производства, не имеющие в своем составе других АСУ ТП (характерный пример – регуляторы).

К классу 2 (АСУ ТП верхнего уровня) относятся АСУ ТП, управляющие группами установок, цехами, производствами, в которых отдельные агрегаты (установки) имеют свои локальные системы управления, не оснащенные АСУ ТП класса 1.

К классу 3 (АСУ ТП многоуровневые) относятся АСУ ТП, объединяющие в своем составе АСУ ТП классов 1, 2 и реализующие согласованное управление отдельными технологическими установками или их совокупностью (цехом, производством).

Построение систем автоматизации по уровням управления определяется как требованиями снижения трудозатрат на их реализацию, так и целями (критериями) управления технологическими объектами.

В общем случае любая система может быть представлена конструктивной, функциональной или алгоритмической структурой. В конструктивной структуре системы каждая ее часть представляет собой самостоятельное конструктивное целое. Примерами изображения конструктивных структурных схем системы автоматизации могут служить рисунки 6…8.

В функциональной структуре каждая часть предназначена для выполнения определенной функции, в алгоритмической – для выполнения определенного алгоритма преобразования входной величины, являющегося частью алгоритма функционирования системы в целом.

В проектах автоматизации изображают конструктивные структурные схемы с элементами функциональных признаков.

Полные сведения о функциональной структуре с указанием локальных контуров регулирования, каналов управления и технологического контроля приводятся в функциональных схемах.

Алгоритмические структурные схемы по контурам регулирования крайне необходимы при производстве наладочных работ систем автоматизации.

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).

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СХЕМЫ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ (ПТК)

1. Назначение функциональных схем, методика и общие принципы их выполнения

Схемы функциональные разъясняют определенные процессы, протекающие в отдельных функциональных цепях изделия или в изделии в целом. Этими схемами пользуются для изучения принципов работы изделия, а также при их наладке, контроле, ремонте.

Функциональная схема по сравнению со структурной более подробно раскрывает функции отдельных элементов и устройств.

Функциональные схемы являются основным техническим документом, определяющим функционально-блочную структуру отдельных узлов автоматического контроля, управления и регулирования технологического процесса и оснащение объекта управления приборами и средствами автоматизации (в том числе средствами телемеханики и вычислительной техники).

Объектом управления в системах автоматизации технологических процессов является совокупность основного и вспомогательного оборудования вместе с встроенными в него запорными и регулирующими органами, а также энергии, сырья и других материалов, определяемых особенностями используемой технологии.

Задачи автоматизации решаются наиболее эффективно тогда, когда они прорабатываются в процессе разработки технологического процесса.

В этот период нередко выявляется необходимость изменения технологических схем с целью приспособления их к требованиям автоматизации, установленным на основании технико-экономического анализа.

Создание эффективных систем автоматизации предопределяет необходимость глубокого изучения технологического процесса не только проектировщиками, но и специалистами монтажных, наладочных и эксплуатационных организаций.

При разработке функциональных схем автоматизации технологических процессов необходимо решить следующее:

получение первичной информации о состоянии технологического процесса и оборудования;

непосредственное воздействие на технологический процесс для управления им;

стабилизация технологических параметров процесса;

контроль и регистрация технологических параметров процессов и состояния технологического оборудования.Указанные задачи решаются на основании анализа условий работы технологи-ческого оборудования, выявленных законов и критериев управления объектом, а также требований, предъявляемых к точности стабилизации, контроля и регистрации технологических параметров, к качеству регулирования и надежности.

1) выбор методов измерения технологических параметров;

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

4) размещение средств автоматизации на щитах, пультах, технологическом оборудовании и трубопроводах и т.п. и определение способов представления информации о состоянии технологического процесса и оборудования.

Современное развитие всех отраслей промышленности характеризуется большим разнообразием используемых в них технологических процессов.

Практически не ограничены и условия их функционирования и требования по управлению и автоматизации. Однако, базируясь на опыте проектирования систем управления и автоматизации, можно сформулировать некоторые общие принципы , которыми следует руководствоваться при разработке функциональных схем автоматизации:

1) уровень автоматизации технологического процесса в каждый период времени должен определяться не только целесообразностью внедрения определенного комплекса технических средств и достигнутым уровнем научно-технических разработок, но и перспективой модернизации и развития технологических процессов. Должна сохраняться возможность наращивания функций управления;

2) при разработке функциональных и других видов схем автоматизации и выборе технических средств должны учитываться: вид и характер технологического процесса, условия пожаро - и взрывоопасноe, агрессивность и токсичность окружающей среды и т.д.; параметры и физико-химические свойства измеряемой среды; расстояние от мест установки датчиков, вспомогательных устройств, исполнительных механизмов, приводов машин и запорных органов до пунктов управления и контроля; требуемая точность и быстродействие средств автоматизации;

3) система автоматизации технологических процессов должна строиться, как правило, на базе серийно выпускаемых средств автоматизации и вычислительной техники. Необходимо стремиться к применению однотипных средств автоматизации и предпочтительно унифицированных систем, характеризуемых простотой сочетания, взаимозаменяемостью и удобством компоновки на щитах управления. Использование однотипной аппаратуры дает значительные преимущества при монтаже, наладке, эксплуатации, обеспечении запасными частями и т. п.

4) в качестве локальных средств сбора и накопления первичной информации (автоматических датчиков), вторичных приборов, регулирующих и исполнительных устройств следует использовать преимущественно приборы и средства автоматизации Государственной системы промышленных приборов (ГСП);

5) в случаях, когда функциональные схемы автоматизации не могут быть построены на базе только серийной аппаратуры, в процессе проектирования выдаются соответствующие технические задания на разработку новых средств автоматизации;

6) выбор средств автоматизации, использующих вспомогательную энергию (электрическую, пневматическую и гидравлическую), определяется условиями пожаро- и взрывоопасное автоматизируемого объекта, агрессивности окружающей среды, требованиями к быстродействию, дальности передачи сигналов информации и управления и т.д.;

7) количество приборов, аппаратуры управления и сигнализации, устанавливаемой на оперативных щитах и пультах, должно быть ограничено. Избыток аппаратуры усложняет эксплуатацию, отвлекает внимание обслуживающего персонала от наблюдения за основными приборами, определяющими ход технологического процесса, увеличивает стоимость установки и сроки монтажных и наладочных работ. Приборы и средства автоматизации вспомогательного назначения целесообразнее размещать на отдельных щитах, располагаемых в производственных помещениях вблизи технологического оборудования.

Перечисленные принципы являются общими, но не исчерпывающими для всех случаев, которые могут встретиться в практике проектирования систем автоматизации технологических процессов. Однако для каждого конкретного случая их следует иметь в виду при реализации технического задания на автоматизацию проектируемого объекта.

2. Изображение технологического оборудования и коммуникаций

Технологическое оборудование и коммуникации при разработке функциональных схем должны изображаться, как правило, упрощенно, без указания отдельных технологических аппаратов и трубопроводов вспомогательного назначения. Однако изображенная таким образом технологическая схема должна давать ясное представление о принципе ее работы и взаимодействии со средствами автоматизации.

На технологических трубопроводах обычно показывают ту регулирующую и запорную арматуру, которая непосредственно участвует в контроле и управлении процессом, а также запорные и регулирующие органы, необходимые для определения относительного расположения мест отбора импульсов или поясняющие необходимость измерений. Технологические аппараты и трубопроводы вспомогательного назначения показывают только в случаях, когда они механически соединяются или взаимодействуют со средствами автоматизации. В отдельных случаях некоторые элементы технологического оборудования допускается изображать на функциональных схемах в виде прямоугольников с указанием наименования этих элементов или не показывать вообще.

Около датчиков, отборных, приемных и других подобных по назначению устройств следует указывать наименование того технологического оборудования, к которому они относятся.

Технологические коммуникации и трубопроводы жидкости и газа изображают условными обозначениями в соответствии с ГОСТ 2.784-70 , приведенными в табл. 7.1 , а также ГОСТ 21.408-93 СПДС.

Для более детального указания характера среды к цифровому обозначению может добавляться буквенный индекс, например вода чистая - 1ч, пар перегретый - 2п, пар насыщенный - 2н и т. п. Условные числовые обозначения трубопроводов следует проставлять через расстояния не менее 50 мм.

Детали трубопроводов, арматура, теплотехнические и санитарно-технические устройства и аппаратура показываются условными обозначениями по ГОСТ 2.785-70 и стандартам СПДС.

Условные цифровые обозначения трубопроводов для жидкостей и газов по ГОСТ 2. 784-70

Таблица 7. 1

Наименование среды, транспортируемой трубопроводом	Обозначение	Наименование среды, транспортируемой трубопроводом	Обозначение
		Жидкое горючее
		Горючие и взрывоопасные газы:

		ацетилен
Кислород
Инертные газы:



		пропилен


Кислота (окислитель)		Противопожарный трубопровод

Для жидкостей и газов, не предусмотренных табл. 7.1 , допускается использовать для обозначения другие цифры, но обязательно с необходимыми пояснениями новых условных обозначений.

Если обозначения трубопроводов на технологических чертежах не стандартизированы, то на функциональных схемах автоматизации следует применять условные обозначения, принятые в технологических схемах.

У изображения технологического оборудования, отдельных его элементов и трубопроводов следует давать соответствующие поясняющие надписи (наименование технологического оборудования, его номер, если таковой имеется, и др.), а также указывать стрелками направление потоков. Отдельные агрегаты и установки технологического оборудования можно изображать оторвано друг от друга с соответствующими указаниями на их взаимосвязь.

На трубопроводах, на которых предусматривается установка отборных устройств и регулирующих органов, указывают диаметры условных проходов.

3. Изображение средств автоматизации на функциональных схемах

Приборы, средства автоматизации, электрические устройства и элементы вычислительной техники на функциональных схемах автоматизации показываются в соответствии с ГОСТ 21.404-85 , ГОСТ 21.408-93 и отраслевыми нормативными документами. Общие требования к выполнению функциональных схем систем автоматизации изложены в ГОСТ 24.302-80 (п.п.2.1 - 2.4)

ГОСТ 21.404-85 предусматривает систему построения графических и буквенных условных обозначений по функциональным признакам, выполняемым приборами (табл. 7.2 ).

В стандарте установлены два способа построения условных обозначений: упрощенный и развернутый.

Для упрощенного способа построения достаточно основных условных обозначений, приведенных в табл. 7.2 , и буквенных обозначений, приведенных в табл. 7.3 .

Развернутый способ построения условных графических обозначений может быть выполнен путем комбинированного применения основных (табл. 7.2 и 7.3 ) и дополнительных обозначений, приведенных в табл. 7.4 и 7.5 .

Сложные приборы, выполняющие несколько функций, допускается изображать несколькими окружностями, примыкающими друг к другу.

Методика построения графических условных обозначений для упрощенного и развернутого способов является общей.

В верхней части окружности наносятся буквенные обозначения измеряемой величины и функционального признака прибора.

В нижней части окружности наносится позиционное обозначение (цифровое или буквенно-цифровое), служащее для нумерации комплекта измерения или регулирования (при упрощенном способе построения условных обозначений) или отдельных элементов комплекта (при развернутом способе построения условных обозначений).

Порядок расположения буквенных обозначений в верхней части (слева направо) должен быть следующим: обозначение основной измеряемой величины; обозначение, уточняющее (если необходимо) основную измеряемую величину; обозначение функционального признака прибора.

Функциональные признаки (если их несколько в одном приборе) также распо-лагаются в определенном порядке.

Пример построения условного обозначения прибора для измерения, регистрации и автоматического регулирования перепада давления приведен на рис. 7.1 .

При построении условных обозначений приборов следует указывать не все функ-циональные признаки прибора, а лишь те, которые используются в данной схеме. Так, при обозначении показывающих и самопишущих приборов (если функция «показание» не используется) следует писать TR вместо TIR , PR вместо PIR и т.п.

Основные условные обозначения приборов и средств автоматизации по ГОСТ 21. 404-85

Таблица 7.2

Наименование	Обозначение
1. Прибор, устанавливаемый вне щита (по месту): а) основное обозначение б) допускаемое обозначение
2. Прибор, устанавливаемый на щите, пульте: а) основное обозначение б) допускаемое обозначение
3. Исполнительный механизм. Общее обозначение
4. Исполнительный механизм, который при прекращении подачи энергии или управляющего сигнала: а) открывает регулирующий орган б) закрывает регулирующий орган в) оставляет регулирующий орган в неизменном положении
5. Исполнительный механизм с дополнительным ручным приводом Примечание. Обозначение может применяться с любым из дополнительных знаков, характеризующих положение регулирующего органа при прекращении подачи энергии или управляющего сигнала
6. Линия связи. Общее обозначение
7. Пересечение линий связи без соединения друг с другом
8. Пересечение линий связи с соединением между собой

Отборное устройство для всех постоянно подключенных приборов изображают сплошной тонкой линией, соединяющей технологический трубопровод или аппарат с прибором (черт.1 ). При необходимости указания конкретного места расположения отборного устройства (внутри контура технологического аппарата) его обозначают кружком диаметром 2 мм (черт.2 ).

Черт. 2

Буквенные обозначения.

Основные буквенные обозначения измеряемых величин и функциональных признаков приборов должны соответствовать приведенным в табл. 7.3 .

Буквенные условные обозначения по ГОСТ 21. 404-85

Таблица 7. 3

Обозначение	Измеряемая величина		Функциональный признак прибора
Обозначение	Основное обозначение измеряемой величины	Дополнительное обозначение, уточняющее измеряемую величину	Отображение информации	Формирование выходного сигнала	Дополнительное значение
			Сигнализация

				Автоматическое регулирование, управление
	Плотность	Разность, перепад
	Электрическая величина
		Соотношение, доля, дробь
	Размер, положение, перемещение
	Ручное воздействие				Верхний предел измеряемой величины
			Показание
		Автоматическое переключение,обегание
	временная программа
					Нижний предел измеряемой величины
	Влажность


	Давление, вакуум
	Величина, характеризующая качество: состав, концентрация и т.п.	Интегрирование, суммирование по времени
	Радиоактивность		Регистрация
	Скорость, частота			Включение, отключение, переключение, блокировка
	Температура
	Несколько разнородных измеряемых величин
	Вязкость

Дополнительные буквенные обозначения, отражающие функциональные признаки приборовпо ГОСТ 21. 404 - 85

Таблица 7. 4

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

Дополнительные обозначения, отражающие функциональные признаки преобразователей сигналов и вычислительных устройств по ГОСТ 21. 404-85

Таблица 7. 5

Наименование	Обозначение
1. Род энергии сигнала: электрический пневматический гидравлический
2. Виды форм сигнала: аналоговый дискретный
3. Операции, выполняемые вычислительным устройством: суммирование умножение сигнала на постоянный коэффициент k перемножение двух и более сигналов друг на друга деление сигналов друг на друга возведение величины сигнала f в степень n извлечение из величины сигнала корня степени n логарифмирование дифференцирование интегрирование изменение знака сигнала ограничение верхнего значения сигнала ограничение нижнего значения сигнала
4. Связь с вычислительным комплексом: передача сигнала на ЭВМ вывод информации с ЭВМ

При построении условного обозначения сигнализатора уровня, блок сигнализации которого является бесшкальным прибором и снабжен контактным устройством и встроенными сигнальными лампами, следует писать:

a) LS - если прибор используется только для дистанционной сигнализации отклонения уровня, включения, выключения насоса, блокировок и т. д;

б) LA - если используются только сигнальные лампочки самого прибора;

в) LSA - если используются обе функции в соответствии с а) и б);

г) LC - если прибор используется для позиционного регулирования уровня.

Размеры графических условных обозначений по ГОСТ 21.404-85 приведены в табл. 7.6 . Условные графические обозначения на схемах должны выполняться линиями толщиной 0,5 - 0,6 мм .

Горизонтальная разделительная черта внутри обозначения и линии связи долж-ны выполняться линиями толщиной 0,2 - 0,3 мм .

В обоснованных случаях (например, при позиционных обозначениях, состоящих из большого числа знаков) для обозначения первичных преобразователей и приборов допускается вместо окружности применять обозначения в виде эллипса.

Примеры построения условных обозначений, устанавливаемых ГОСТ 21.404-85 , приведены в табл. 7.7 .

При использовании условных обозначений по ГОСТ 21.404-85 необходимо руководствоваться следующими правилами:

1) буква А (см. табл. 7.3 ) применяется для обозначения функции сигнализации при упрощенном способе построения условных обозначений, а также при развернутом способе, когда для сигнализации используются лампы, встроенные в сам прибор. Во всех остальных случаях для обозначения контактного устройства прибора применяется буква S и при необходимости символ ламп, гудка, звонка. Сигнализируемые предельные значения измеряемых величин следует конкретизировать добавлением букв Н и L . Эти буквы наносятся вне графического обозначения, справа от него (см. табл. 7.7, пп. 31 , 32 ). Букву S не следует применять для обозначения функции регулирования (в том числе позиционного);

2) для конкретизации измеряемой величины около изображения прибора (спра-ва от него) необходимо указывать наименование или символ измеряемой величины, например "напряжение", "ток", рН, О2 и т. д. (см. табл. 7.7, пп. 41-43 );

3) в случаях необходимости около изображения прибора допускается указывать вид радиоактивности, например альфа -, бетта - или гамма - излучение (см. табл. 7.7, п. 44 );

Рис. 7. 1 . Пример построения условного обозначения прибора для измерения, регистрации и автоматического регулирования перепада давления

Размеры графических условных обозначений приборов и средств автоматизации по ГОСТ 21. 404-85

Таблица 7.6

Примеры построения условных обозначений по ГОСТ 21.404 - 85

Таблица 7. 7

N п/п	Обозначение	Наименование
		Первичный измерительный преобразователь (чувствительный элемент) для измерения температуры,установленный по месту. Например: преобразователь термоэлектрический(термопара), термопреобразователь сопротивления,термобаллон манометрического термометра, датчик пирометра и т.п.
		Прибор для измерения температуры показывающий,установленный по месту. Например: термометр ртутный, термометр манометрический и т.п.
		Прибор для измерения температуры показывающий,установленный на щите. Например: милливольтметр, логометр, потенциометр,мост автоматический и т.п.
		Прибор для измерения температуры бесшкальный с дистанционной передачей показаний, установленный по месту. Например: термометр манометрический (или любой другой датчик температуры) бесшкальный с пневмо- или электропередачей
		Прибор для измерения температуры одноточечный,регистрирующий, установленный на щите. Например: самопишущий милливольтметр, логометр,потенциометр, мост автоматический и т.п.
		Прибор для измерения температуры с автоматическим обегающим устройством, регистрирующий, установленный на щите. Например: многоточечный самопишущий потенциометр, мост автоматический и т.п.
		Прибор для измерения температуры регистрирующий,регулирующий, установленный на щите. Например: любой самопишущий регулятор температуры (термометр манометрический, милливольтметр, логометр, потенциометр, мост автоматический и т.п.)
		Регулятор температуры бесшкальный, установленный по месту. Например: дилатометрический регулятор температуры
		Комплект для измерения температуры регистрирующий, регулирующий, снабженный станцией управления, установленный на щите. Например: вторичный прибор и регулирующий блок системы "Старт"
		Прибор для измерения температуры бесшкальный с контактным устройством, установленный по месту. Например: реле температурное
		Байпасная панель дистанционного управления,установленная на щите
		Переключатель электрических цепей измерения (управления), переключатель для газовых (воздушных) линий, установленный на щите
		Прибор для измерения давления (разрежения) показывающий, установленный по месту. Например: любой показывающий манометр, дифманометр,тягомер, напоромер, вакуумметр и т.п.
		Прибор для измерения перепада давления показывающий,установленный по месту. Например: дифманометр показывающий
		Прибор для измерения давления (разрежения) бесшкальный с дистанционной передачей показаний, установленный по месту. Например: манометр (дифманометр) бесшкальный с пневмо- или электропередачей
		Прибор для измерения давления (разрежения) регистрирующий, установленный на щите. Например: самопишущий манометр или любой вторичный прибор для регистрации давления
		Прибор для измерения давления с контактным устройством, установленный по месту. Например: реле давления
		Прибор для измерения давления (разрежения) показывающий с контактным устройством, установленный по месту. Например: электроконтактный манометр, вакуумметр и т.п.
		Регулятор давления, работающий без использования постороннего источника энергии (регулятор давления прямого действия) "до себя".
		Первичный измерительный преобразователь (чувствительный элемент) для измерения расхода, установленный по месту. Например: диафрагма, сопло, труба Вентури, датчик индукционного расходомера и т.п.
		Прибор для измерения расхода бесшкальный с дистанционной передачей показаний, установленный по месту. Например: дифманометр (ротаметр), бесшкальный с пневмо- или электропередачей
		Прибор для измерения соотношения расходов регистрирующий, установленный на щите. Например: любой вторичный прибор для регистрации соотношения расходов
		Прибор для измерения расхода показывающий, установленный по месту. Например: дифманометр (ротаметр), показывающий
		Прибор для измерения расхода интегрирующий, установленный по месту. Например: любой бесшкальный счетчик-расходомер с интегратором
		Прибор для измерения расхода показывающий, интегрирующий, установленный по месту Например: показывающий дифманометр с интегратором
		Прибор для измерения расхода интегрирующий, с устройством для выдачи сигнала после прохождения заданного количества вещества, установленный по месту. Например: счетчик-дозатор
		Первичный измерительный преобразователь (чувствительный элемент) для измерения уровня, установленный по месту. Например: датчик электрического или емкостного уровнемера
		Прибор для измерения уровня показывающий, установленный по месту. Например: манометр (дифманометр), используемый для измерения уровня
		Прибор для измерения уровня с контактным устройством, установленный по месту. Например: реле уровня, используемое для блокировки и сигнализации верхнего уровня
		Прибор для измерения уровня бесшкальный, с дистанционной передачей показаний, становленный по месту. Например: уровнемер бесшкальный с пневмо- или электропередачей
		Прибор для измерения уровня бесшкальный, регулирующий, с контактным устройством, установленный по месту. Например: электрический регулятор-сигнализатор уровня. Буква Н в данном примере означает блокировку по верхнему уровню
		Прибор для измерения уровня показывающий, с контактным устройством, установленный на щите. Например: вторичный показывающий прибор с сигнальным устройством. Буквы Н и L означают сигнализацию верхнего и нижнего уровней
		Прибор для измерения плотности раствора бесшкальный, с дистанционной передачей показаний, установленный по месту. Например: датчик плотномера с пневмо- или электро- передачей
		Прибор для измерения размеров показывающий, установленный по месту. Например: показывающий прибор для измерения толщины стальной ленты
		Прибор для измерения любой электрической величины показывающий, установленный по месту. Например: Напряжение * Сила тока * Мощность * ___________ * Надписи, расшифровывающие конкретную измеряемую электрическую величину, располагаются либо рядом с прибором, либо в виде таблицы на поле чертежа.
		Прибор для управления процессом по временной программе, установленный на щите. Например: командный электропневматический прибор (КЭП), многоцепное реле времени
		Прибор для измерения влажности регистрирующий, установленный на щите. Например: вторичный прибор влагомера
		Первичный измерительный преобразователь (чувствительный элемент) для измерения качества продукта, установленный по месту. Например: датчик рН-метра
		Прибор для измерения качества продукта показывающий, установленный по месту. Например: газоанализатор показывающий для контроля содержания кислорода в дымовых газах
		Прибор для измерения качества продукта регистрирующий, регулирующий, установленный на щите. Например: вторичный самопишущий прибор регулятора концентрации серной кислоты в растворе
		Прибор для измерения радиоактивности показывающий, с контактным устройством, установленный по месту. Например: прибор для показания и сигнализации предельно допустимых концентраций a- и b - лучей
		Прибор для измерения скорости вращения,привода регистрирующий, установленный на щите. Например: вторичный прибор тахогенератора
		Прибор для измерения нескольких разнородных величин регистрирующий, установленный по месту. Например: самопишущий дифманометр-расходомер с дополнительной записью давления. Надпись,расшифровывающая измеряемые величины,наносится справа от прибора
		Прибор для измерения вязкости раствора показывающий, установленный по месту. Например: вискозиметр показывающий
		Прибор для измерения массы продукта показывающий, с контактным устройством, установленный по месту.Например: устройство электронно-тензометрическое, сигнализирующее
		Прибор для контроля погасания факела в печи бесшкальный, с контактным устройством, установленный на щите.Например: вторичный прибор запально-защитного устройства. Применение резервной буквы В должно быть оговорено на поле схемы
		Преобразователь сигнала, установленный на щите. Входной сигнал электрический, выходной сигнал тоже электрический.Например: преобразователь измерительный,служащий для преобразования т.э.д.с. термометра термоэлектрического в сигнал постоянного тока
		Преобразователь сигнала, установленный по месту. Входной сигнал пневматический, выходной - электрический
		Вычислительное устройство, выполняющеефункцию умножения.Например: множитель на постоянный коэффициент К
		Пусковая аппаратура для управления электродвигателем (включение, выключение насоса; открытие, закрытие задвижки и т.д.).Например: магнитный пускатель, контактор и т.п. Применение резервной буквы N должно быть оговорено на поле схемы
		Аппаратура, предназначенная для ручного дистанционного управления (включение, выключение двигателя; открытие, закрытие запорного органа, изменение задания регулятору), установленная на щите.Например: кнопка, ключ управления, задатчик
		Аппаратура, предназначенная для ручного дистанционного управления, снабженная устройством для сигнализации,установленная на щите.Например: кнопка со встроенной лампочкой,ключ управления с подсветкой и т.п.

4) буква U может быть использована для обозначения прибора, измеряющего несколько разнородных величин. Подробная расшифровка измеряемых величин должна быть приведена около прибора или на поле чертежа (см. табл. 7.7, п. 46 );

5) для обозначения величин, не предусмотренных данным стандартом, могут быть использованы резервные буквы. Многократно применяемые величины следует обозначать одной и той же резервной буквой.

Для одноразового или редкого применения может быть использована буква X. При необходимости применения резервных буквенных обозначений они должны быть расшифрованы на схеме. Не допускается в одной и той же документации применение одной резервной буквы для обозначения различных величин;

6) для обозначения дополнительных значений прописные буквы D, F, Q допускается заменять строчными d, f, q ;

7) в отдельных случаях, когда позиционное обозначение прибора не помещается в окружность, допускается нанесение его вне окружности;

8) буква Е (см. табл. 7.7 ) применяется для обозначения чувствительных элементов, т. е. устройств, выполняющих первичное преобразование. Примерами первичных преобразователей являются термометры термоэлектрические (термопары), термометры сопротивления, датчики пирометров, сужающие устройства расходомеров, датчики индукционных расходомеров и т. п.;

9) буква Т означает промежуточное преобразование - дистанционную передачу сигнала. Ее рекомендуется применять для обозначения приборов с дистанционной передачей показаний, например бесшкальных манометров (дифманометров), манометрических термометров с дистанционной передачей и т.п.

10) буква К применяется для обозначения приборов, имеющих станцию управления, т. е. переключатель выбора вида управления (автоматическое, ручное);

12) порядок построения условных обозначений с применением дополнительных букв следующий: на первом месте ставится буква, обозначающая измеряемую величину, на втором - одна из дополнительных букв Е, Т, К или Y . Например, первичные измерительные преобразователи температуры (термометры термоэлектрические, термометры сопротивления и др.) обозначаются ТЕ , первичные измерительные преобразователи расхода (сужающие устройства расходомеров, датчики индукционных расходомеров и др.) - FЕ ; бесшкальные манометры с дистанционной передачей показаний - РТ ; бесшкальные расходомеры с дистанционной передачей - FТ и т. д.;

13) при применении обозначений из табл. 7. 5 надписи, расшифровывающие вид преобразования или операции, выполняемые вычислительным устройством, наносятся справа от графического изображения прибора;

14) в обоснованных случаях во избежание неправильного понимания схемы допускается вместо условных обозначений приводить полное наименование преобразуемых сигналов. Также рекомендуется обозначать некоторые редко применяемые или специфические сигналы, например кодовый, время-импульсный, число-импульсный и т. д.;

15) при построении обозначений комплектов средств автоматизации первая буква в обозначении каждого прибора, входящего в комплект, является наименованием измеряемой комплектом величины. Например, в комплекте для измерения регулирования температуры первичный измерительный преобразователь следует обозначать ТЕ , вторичный регистрирующий прибор - TR , регулирующий блок - ТС и т. п.

При построении условных обозначений по ГОСТ 21.404-85 предусматриваются следующие исключения:

1) все устройства, выполненные в виде отдельных блоков и предназначенные для ручных операций, должны иметь на первом месте в обозначении букву Н независимо от того, в состав какого измерительного комплекта они входят, например, переключатели электрических цепей измерения (управления), переключатели газовых (воздушных) линий обозначаются HS , байпасные панели дистанционного управления - НС, кнопки (ключи) для дистанционного управления, задатчики - Н и т.п.;

2) при обозначении комплекта, предназначенного для измерения нескольких разнородных величин, первичные измерительные преобразователи (датчики) следует обозначать в соответствии с измеряемой величиной, вторичный прибор - UP ;

3) в отдельных случаях при построении обозначений комплектов, предназначенных для измерения качества косвенным методом, первая буква в обозначении датчика может отличаться от первой буквы в обозначении вторичного прибора (например, для измерения качества продукта пользуются методом температурной депрессии). Датчиками температуры при этом являются термометры сопротивления, вторичным прибором - автоматический мост. Обозначение такого комплекта при развернутом способе будет слетим: датчики - ТЕ , вторичный прибор - QR (см. табл.7.7, п. 43 ).

Щиты, стативы, пульты управления на функциональных схемах изображаются условно в виде прямоугольных произвольных размеров, достаточных для нанесения графических условных обозначений устанавливаемых на них приборов, средств автоматизации, аппаратуры управления и сигнализации по ГОСТ 21.404-85 .

Комплектные устройства (машины централизованного контроля, управляющие машины, полукомплекты телемеханики и др.) обозначаются на функциональных схемах также в виде прямоугольников.

Функциональные связи между технологическим оборудованием и установленными на нем первичными преобразователями, а также со средствами автоматизации, установленными на щитах и пультах, на схемах показываются тонкими сплошными линиями. Каждая связь обозначается одной линией независимо от фактического числа проводов или труб, осуществляющих эту связь. К условным обозначениям приборов и средств автоматизации для входных и выходных сигналов линии связи допускается подводить с любой стороны, в том числе сбоку и под углом. Линии связи должны наноситься на чертежи по кратчайшему расстоянию и проводиться с минимальным числом пересечений.

Допускается пересечение линиями связи изображений технологического оборудования и коммуникаций. Пересечение линиями связи условных обозначений приборов и средств автоматизации не допускается.

Функциональные части и связи между ними на схеме изображают в виде условных графических обозначений, установленных соответствующими ГОСТами ЕСКД. Отдельные функциональные части допускается изображать в виде прямоугольников. Графическое построение схемы должно давать наиболее наглядное представление о последовательности процессов, иллюстрируемых схемой. Элементы и устройства на схеме могут быть изображены совмещенным или разнесенным способом.

Для каждой функциональной группы, устройства, элемента должны быть указаны обозначение, наименование и тип. Наименование не указывают, если функциональная группа или элемент изображены в виде условного графического обозначения.

Функциональные схемы применяются, как правило, совместно с принципиальными, поэтому буквенно-цифровые обозначения элементов и устройств на этих документах должны быть одинаковыми. Перечень элементов в этом случае для функциональной схемы не разрабатывают, так как пользуются данными принципиальной электрической схемы. Если функциональная схема разрабатывается самостоятельно (без принципиальной схемы), буквенно-цифровые обозначения присваивают элементам и устройствам по общим правилам, выполняют перечень элементов, в котором для каждого элемента и устройства указывают тип и документ (ГОСТ, ТУ и др.), на основании которого они применены.

4. Позиционные обозначения приборов и средств автоматизации)

Всем приборам и средствам автоматизации, изображенным на функциональных схемах, присваиваются позиционные обозначения (позиции), сохраняющиеся во всех материалах проекта.

На стадии проекта позиционные обозначения выполняют арабскими цифрами в соответствии с нумерацией и заявочной ведомостью приборов, средств автоматизации и электроаппаратуры.

На стадии рабочей документации при одностадийном проектировании позиционные обозначения приборов и средств автоматизации образуются из двух частей: обозначение арабскими цифрами номера функциональной группы и строчными буквами русского алфавита номеров приборов и средств автоматизации в данной функциональной группе.

Буквенные обозначения присваиваются каждому элементу функциональной группы в порядке алфавита в зависимости от последовательности прохождения сигнала - от устройств получения информации к устройствам воздействия на управляемый процесс (например, приемное устройство - датчик, вторичный преобразователь - задатчик - регулятор - указатель положения - исполнительный механизм, регулирующий орган).

Позиционные обозначения отдельных приборов и средств автоматизации, таких как регулятор прямого действия, манометр, термометр и др., состоят только из порядкового номера.

Позиционные обозначения должны присваиваться всем элементам функциональных групп, за исключением:

а) отборных устройств;

б) приборов из средств автоматизации, поставляемых комплектно с технологическим оборудованием;

в) регулирующих органов и исполнительных механизмов, входящих в данную систему автоматического управления, но заказываемых и устанавливаемых в технологических частях проекта.

Обозначения на функциональных схемах электроаппаратуры на стадии рабочей документации или при одностадийном проектировании должны соответствовать обозначениям, принятым в принципиальных электрических схемах.

При определении границ каждой функциональной группы следует учитывать следующее обстоятельство: если какой-либо прибор или регулятор связан с несколькими датчиками или получает дополнительные воздействия под другим параметром (например, корректирующий сигнал), то все элементы схемы, осуществляющие дополнительные функции, относятся к той функциональной группе, на которую они оказывают воздействие.

Регулятор соотношения, в частности, входит в состав той функциональной группы, на которую оказывается ведущее воздействие по независимому параметру. То же относится и к прямому цифровому управлению, где входным цепям контура регулирования присваивается одна и та же позиция.

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

Позиционные обозначения в функциональных схемах проставляют рядом с условными графическими обозначениями приборов и средств автоматизации (по возможности с правой стороны или над ними).

5. Требования к оформлению и примеры выполнения функциональных схем

Функциональная схема выполняется в соответствии с ГОСТ 21.404-85 , ГОСТ 21.408-93 и другими нормативными документами, в виде чертежа, на котором схематически условными изображениями показывают: технологическое оборудование, коммуникации, органы управления и средства автоматизации с указанием связей между технологическим оборудованием и средствами автоматизации, а также связей между отдельными функциональными блоками и элементами автоматики.

Функциональные схемы автоматизации могут разрабатываться с большей или меньшей степенью детализации. Однако объем информации, представленный на схеме, должен обеспечить полное представление о принятых основных решениях по автоматизации данного технологического процесса и возможность составления на стадии проекта заявочных ведомостей приборов и средств автоматизации, трубопроводной арматуры, щитов и пультов, основных монтажных материалов и изделий, а на стадии рабочего проекта - всего комплекса проектных материалов, предусмотренных в составе проекта.

Функциональную схему автоматизации выполняют, как правило, на одном листе, на котором изображают средства автоматизации и аппаратуру всех систем контроля, регулирования, управления и сигнализации, относящуюся к данной технологической установке. Вспомогательные устройства, такие как редукторы и фильтры для воздуха, источники питания, реле, автоматы, выключатели и предохранители в цепях питания, соединительные коробки и другие устройства и монтажные элементы, на функциональных схемах не показывают.

Для технологических процессов с большим объемом автоматизации функциональные схемы могут быть выполнены раздельно по видам технологического контроля и управления. Например, отдельно выполняются схемы автоматического управления, контроля и сигнализации и т.п.

Рис. 7.2 . Пример выполнения схемы автоматизации развернутым способом

Функциональные схемы автоматизации могут быть выполнены двумя способами: развернутым, с условным изображением щитов и пультов управления в виде прямоугольников (как правило, в нижней части чертежа), в которых показываются устанавливаемые на них средства автоматизации; упрощенным, с изображением средств автоматизации на технологических схемах вблизи отборных и приемных устройств, без построения прямоугольников, условно изображающих щиты, пульты, пункты контроля и управления.

При выполнении схем по первому способу на них показываются все приборы и средства автоматизации, входящие в состав функционального блока или группы, и место их установки. Преимуществом этого способа является большая наглядность, в значительной степени облегчающая чтение схемы и работу с проектными материалами.

Пример выполнения функциональных схем по первому способу дан на рис.7.2 .

Технологическое оборудование в этом случае изображают в верхней части схемы.

При построении схем по второму способу, хотя он и дает только общее представление о принятых решениях по автоматизации объекта, достигается сокращение объема документации. Чтение функциональных схем, выполненных таким образом, затруднено, не отображают организацию пунктов контроля и управления объектом. Примеры выполнения функциональных схем по второму способу даны на рис. 7.3 .

Рис. 7.3 . Пример выполнения схемы автоматизации упрощенным способом

Как уже указывалось, приборы и средства автоматизации при выполнении функциональных схем как первым, так и вторым способом могут быть изображены развернуто, упрощенно или комбинированно.

При развернутом изображении на схемах показывают: отборные устройства, датчики, преобразователи, вторичные приборы, исполнительные механизмы, регулирующие и запорные органы, аппаратуру управления и сигнализации, комплектные устройства (машины централизованного контроля, телемеханические устройства) и т.д.

При упрощенном изображении на схемах показывают: отборные устройства, измерительные и регулирующие приборы, исполнительные механизмы и регулирующие органы. Для изображения промежуточных устройств (вторичных приборов, преобразователей, аппаратуры управления и сигнализации и т.п.) используются общие обозначения в соответствии с действующими стандартами на условные обозначения в схемах автоматизации.

Комбинированное изображение предполагает показ средств автоматизации в основном развернуто, однако некоторые узлы изображают упрощенно.

Приборы и средства автоматизации, встраиваемые в технологическое оборудование и коммуникации или механически связанные с ними, изображают на чертеже в непосредственной близости от них. К таким средствам автоматизации относятся: отборные устройства давления, уровня, состава вещества, датчики, воспринимающие воздействие измеряемых и регулирующих величин (измерительные сужающие устройства, ротаметры, счетчики, термометры расширения и т.п.), исполнительные механизмы, регулирующие и запорные органы.

Для датчиков и приборов, указывающих положение регулирующих органов, исполнительных механизмов и т. п., необходимо показывать существующую механическую связь (см. табл. 7.2 ).

Прямоугольники щитов и пультов следует располагать в такой последовательности, чтобы при размещении в них обозначений приборов и средств автоматизации обеспечивалась наибольшая простота и ясность схемы и минимум пересечений линий связи.

В прямоугольниках можно указывать номера чертежей общих видов щитов и пультов.В каждом прямоугольнике с левой стороны указывают его наименование.

Приборы и средства автоматизации, которые расположены вне щитов и не связаны непосредственно с технологическим оборудованием и трубопроводами, условно показывают в прямоугольнике "Приборы местные". При вычерчивании функциональной схемы следует избегать дублирования одинаковых ее частей, относящихся как к технологическому оборудованию, так и к средствам автоматизации.

На чертежах функциональных схем должны быть приведены пояснения, на основании каких документов они разработаны. Допускается также на свободном поле схемы давать краткую техническую характеристику автоматизируемого объекта, поясняющие таблицы, диаграммы и т.п.

Для облегчения понимания сущности автоматизируемого объекта, возможности выбора диапазонов измерения и шкал приборов, установок регуляторов на функциональных схемах указывают предельные рабочие (максимальные или минимальные) значения измеряемых или регулируемых технологических параметров при установившихся режимах работы (см. рис.7.2 ).

Эти значения в единицах шкалы выбираемого прибора или в международной системе единиц без буквенных обозначений указываются на линиях связи от отборных устройств датчиков до приборов. Для приборов, встраиваемых непосредственно в технологическое оборудование или трубопроводы (термометры расширения, расходомеры постоянного перепада и т.п.) и располагаемых вне прямоугольников, предельные значения величин указывают под позиционными обозначениями приборов или вблизи обозначений.

Над основной надписью, по ее ширине сверху вниз, на первом листе чертежа располагают таблицу не предусмотренных стандартами условных обозначений, принятых в данной функциональной схеме; при необходимости эти таблицы можно выполнять на отдельных листах.

Пояснительный текст располагают обычно над таблицей условных обозначений (или над основной надписью) или в другом свободном месте.

Контуры технологического оборудования на функциональных схемах рекомендуется выполнять линиями толщиной 0,6 - 1,5 мм ; трубопроводные коммуникации 0,6 - 1,5 мм ; приборы и средства автоматизации 0,5 - 0,6 мм , линии связи 0,2 - 0,3 мм ; прямоугольники, изображающие щиты и пульты, 0,6 - 1,5 мм .

При выполнении функциональных схем обоими способами с изображением приборов по ГОСТ 21.404-85 отборное устройство для всех постоянно подключенных приборов не имеет специального обозначения, а представляет собой тонкую сплошную линию, соединяющую технологический трубопровод или аппарат с первичным измерительным преобразователем или прибором (см. рис. 7.2 ).

При необходимости указания точного места расположения отборного устройства или точки измерения (внутри контура технологического аппарата) в конце тонкой линии изображается окружность диаметром 2 мм (см. рис. 7.2 ).

Допускается запорную и регулирующую арматуру (например, задвижки, заслонки, шиберы, направляющие аппараты и т.п.), участвующую в системах автоматизации и заказываемую по технологической части проекта, изображать на функциональных схемах в соответствии с действующими стандартами.

Подвод линий связи к символу прибора допускается изображать в любой точке окружности (сверху, снизу, сбоку).

При необходимости указания направления передачи сигнала на линиях связи допускается наносить стрелки (см. линии связи рис.7.3 ).

При разработке проекта автоматизации в первую очередь необходимо решить, с каких мест те или иные участки объекта будут управляться, где будут размещаться пункты управления, операторские помещения, какова должна быть взаимосвязь между ними, т.е. необходимо решить вопросы выбора структуры управления. Под структурой управления понимается совокупность частей автоматической системы, на которые она может быть разделена по определенному признаку, а также пути передачи воздействий между ними. Графическое изображение структуры управления называется структурной схемой. Хотя исходные данные для выбора структуры управления и ее иерархии с той или иной степенью детализации оговариваются заказчиком при выдаче задания на проектирование, полная структура управления должна разрабатываться проектной организацией.

Выбор структуры управления объектом автоматизации оказывает существенное влияние на эффективность его работы, снижение относительной стоимости системы управления, ее надежности, ремонтоспособности и т.д.

В общем случае любая система может быть представлена:

конструктивной структурой;

функциональной структурой;

алгоритмической структурой.

В конструктивной структуре системы каждая ее часть представляет собой самостоятельное конструктивное целое.

В конструктивной схеме присутствуют:

Объект и система автоматизации;

Информационные и управляющие потоки.

В алгоритмической структуре каждая часть предназначена для выполнения определенного алгоритма преобразования входного сигнала, являющегося частью всего алгоритма функционирования системы.

Проектировщик разрабатывает алгоритмическую структурную схему (АСС) объекта автоматизации по дифференциальным уравнениям или графическим характеристикам. Объект автоматизации представляется в виде нескольких звеньев с различными передаточными функциями, соединенными между собой. В АСС отдельные звенья могут не иметь физической целостности, но соединение их (схема в целом) по статическим и динамическим свойствам, по алгоритму функционирования должно быть эквивалентно объекту автоматизации. На рисунке 9.2 дан пример АСС АСУ.

В функциональной структуре каждая часть предназначена для выполнения определенной функции.

В проектах автоматизации изображают конструктивные структурные схемы с элементами функциональных признаков. Полные сведения о функциональной структуре с указанием локальных контуров регулирования, каналов управления и технологического контроля приводятся в функциональных схемах.

Структурная схема АСУ ТП разрабатывается на стадии “Проект” при двухстадийном проектировании и соответствует составу системы.

На структурной схеме отображаются в общем виде основные решения проекта по функциональной, организационной и технической структурам АСУ ТП с соблюдением иерархии системы и взаимосвязей между пунктами контроля и управления, оперативным персоналом и технологическим объектом управления. Принятые при выполнении структурной схемы принципы организации оперативного управления технологическим объектом, состав и обозначения отдельных элементов структурной схемы должны сохраняться во всех проектных документах на АСУ ТП.

На структурной схеме показывают следующие элементы:

Технологические подразделения (отделения, участки, цеха, производства);

Пункты контроля и управления (местные щиты, операторские и диспетчерские пункты, блочные щиты и т.д.);

Технологический персонал (эксплуатационный) и дополнительные специальные службы, обеспечивающие оперативное управление;

Основные функции и технические средства, обеспечивающие их реализацию в каждом пункте контроля и управления;

Взаимосвязь между подразделениями и с вышестоящей АСУ.

Структурная схема системы автоматизации выполняется по узлам и включает все элементы системы от датчика до регулирующего органа с указанием места расположения, показывая их взаимосвязи между собой.