Функциональные схемы систем автоматизации

Функциональная схема автоматизации (полный шифр Э2) является основным техническим документом проекта автоматизации, определяющим структуру системы управления технологическим процессом, а также оснащение его средствами автоматизации.

Основные принципы разработки функциональных схем:

Должна сохраняться возможность наращивания функций управления (принцип открытости системы).

Система должна строиться на базе ТСА системы ГСП.

Система должна строиться на базе унифицированных комплексов, что дает значительные преимущества при монтаже, наладке, эксплуатации и ремонте.

ТСА выбирают, исходя из следующих условий:

- производства (пожаро- и взрывобезопасность, запыленность, агрессивность и токсичность среды);

- параметров измеряемой среды;

- расстояний, допускаемых от датчиков и исполнительных механизмов до регулирующих устройств;

- требований к точности и быстродействию работы системы.

Схема должна давать представление и об объекте управления. В связи с этим на функциональной схеме должны быть даны изображения технологических аппаратов (колонн, теплообменников и т. д.), машин (насосов, компрессоров и т.п.), трубопроводов, автоматических устройств и показаны связи между ними.

Изображение на функциональных схемах технологических аппаратов, машин, трубопроводов и трубопроводной арматуры.

Технологические аппараты и машины на функциональной схеме изображают упрощенно, но в соответствии со схемой, принятой в технологической части проекта. Контуры графических изображений аппаратов и машин, а также соотношение их габаритных размеров должны, как правило, соответствовать действительным. Допускается изображение объектов управления в виде прямоугольников.

Возможны также графические обозначения аппаратов и машин, построенные по их функциональным признакам (ГОСТ 2.793-79; ГОСТ 2.782-68), и обозначения, отражающие принцип действия машин и аппаратов (ГОСТ 2.780-68; ГОСТ 2.788-74; ГОСТ 2.792-74; ГОСТ 2.794-79; ГОСТ 2.795-80). Указанные стандарты не устанавливают размеров обозначений, поэтому требуется вычерчивать обозначения в соотношениях, в которых они выполнены в стандартах. Толщина линий обозначений аппаратов и машин должна составлять 0,2-0,5 мм. Если начертание технологического аппарата (или машины) в одной плоскости не дает ясного представления об его устройстве и размещении средств автоматизации, то можно изобразить его в аксонометрии или дать разрез.

Около каждого аппарата и машины должно быть дано наименование или позиционное обозначение (арабскими цифрами). Наименование может быть вписано внутри условного графического изображения аппарата (машины). Разрешается использовать и буквенно-цифровое обозначение аппаратов (машин), например Т-3, Е-5, Н-8, где буква означает название аппарата (Т – теплообменник, Е – емкость, Н – насос), а цифра – порядковый номер аппарата среди ему подобных. При обозначении аппаратов и машин цифрами (или буквами с цифрами) на свободном поле схемы должна быть дана таблица с перечнем оборудования.

Трубопроводы на функциональных схемах изображают, как правило, сплошной линией. Толщина линий берется в пределах от 0,5 до 1,5 мм в зависимости от назначения трубопровода. Так, коллекторный трубопровод может быть изображен линией толщиной 1-1,5 мм. Трубопроводы могут быть изображены и по ГОСТ 3464-63 трубопроводов для жидкостей и газов, применяемые на схемах и чертежах. При этом используют прерывистые линии с цифрами, проставляемыми в разрывах линий, соответствующие тому или иному веществу, проходящему по трубопроводу (приложение Б, таблица Б.1). Расстояние между цифрами на обозначениях трубопровода должно быть не менее 50 мм. Если в этом в стандарте отсутствует обозначение какого-либо вещества, вводят произвольные обозначения цифрами, начиная с 28. Для более детальной характеристики среды цифровое обозначение может быть дополнено буквенным индексом (например, вода горячая – 1г, вода холодная – 1х).

Для облегчения чтения схемы на обозначениях трубопроводов проставляют стрелки, указывающие направление движения вещества в трубопроводе. Соединения и пересечения трубопроводов изображают согласно ГОСТ 2.784-70 (рисунок 10.2). У изображения трубопровода, по которому вещество поступает в данную технологическую схему, а также у изображения трубопровода, по которому вещество уходит из данной схемы, делается соответствующая надпись, например: "Из цеха абсорбции", "От насосов", "В схему полимеризации". На условном изображении технологических трубопроводов показывают в основном только ту арматуру (вентили, задвижки и т. п.), которая участвует в управлении процессом. Некоторые условные изображения трубопроводной арматуры показаны в приложении Б, таблица Б.2 (в соответствии с ГОСТ 2.785-70).

Изображение на функциональных схемах автоматических устройств и линий связи между ними. На функциональных схемах автоматизации условно показывают все средства, используемые для автоматического управления процессом, кроме вспомогательной аппаратуры (фильтров, редукторов и т. п).

Для изображения автоматических устройств используют отраслевой стандарт ОСТ 36-27-77 "Обозначения условные в схемах автоматизации технологических процессов".

Основные положения ОСТ 36-27-77 – условные графические обозначения средств автоматизации приведены в приложении Б в таблице Б.3. Условные графические обозначения электроаппаратуры, применяемые в функциональных схемах автоматизации, следует изображать в соответствии со стандартами или правилами (приложении Б, таблица Б.4). При отсутствии стандартных условных обозначений каких-либо автоматических устройств следует принять свои обозначения и пояснить их на схеме. Толщина линий этих обозначений должна быть 0,5-0,6 мм, кроме горизонтальной разделительной линии в условном изображении прибора, устанавливаемого на щите, толщина которой 0,2-0,3 мм.

Отборное, устройство для всех постоянно подключенных приборов не имеет специального обозначения, а представляет собой тонкую сплошную линию, соединяющую технологический трубопровод или аппарат с прибором (рисунок 10.3, приборы 2 и 3а). При необходимости указания точного места расположения отборного устройства или точки измерения (внутри графического обозначения технологического аппарата) в конце тонкой линии изображают окружность диаметром 2 мм.

Комплектные устройства (машины централизованного контроля, управляющие машины, полукомплекты телемеханики и т. п.) обозначают прямоугольником произвольных размеров с указанием внутри прямоугольника типа устройства (по документации завода-изготовителя).

Измеряемые параметры обозначают следующим образом:

Измеряемый параметр Обозначение

Плотность D

Любая электрическая величина E

Расход F

Размер, положение, перемещение G

Время K

Уровень L

Влажность M

Давление, вакуум P

Состав, концентрация и т.п. Q

Для конкретизации измеряемой величины справа от условного графического изображения прибора необходимо дать ее наименование или символ, например рН Оз.

Радиоактивность R

В случае необходимости около условного графического изображения прибора допустимо указать вид радиоактивности.

Скорость, частота S

Температура T

Несколько разнородных измеряемых величин U

Подробная расшифровка измеряемых величин должна быть дана около прибора или на свободном поле схемы.

Вязкость V

Масса W

Для обозначения ручного воздействия используют букву Н.

Для обозначения измеряемых величин, не предусмотренных стандартом, могут быть использованы резервные буквы: А, В, С, I, J, N, О, X, Y, Z (буква X - не рекомендуется). Использованные резервные буквы должны быть расшифрованы на свободном поле схемы.

Ниже приведены обозначения уточняющих значений измеряемых величин:

Уточняющее значение Обозначение

Разность, перепад D

Соотношение, доля, дробь F

Автоматическое переключение J

Интегрирование, суммирование по времени Q

Для обозначения уточняющих значений букв D (плотность), F (расход), Q (состав, концентрация и т. п.) допускается применение строчных букв соответственно d, f, q. Букву, служащую для уточнения измеряемой величины, ставят после буквы, обозначающей измеряемую величину, например Dd - разность плотностей.

Функции, выполняемые приборами по отображению информации, обозначают следующим образом:

Функция Обозначение

Сигнализация A

Сигнализируемые предельные значения измеряемых величин следует конкретизировать добавлением букв Н (верхнее значение) и L (нижнее значение), которые проставляют справа от условного графического изображения прибора.

Показание I

Регистрация R

Функции, выполняемые приборами по формированию выходного сигнала, обозначают следующим образом:

Функция Обозначение

Регулирование C

Включение, отключение, переключение (эту букву не следует применять для обозначения функции регулирования, в том числе двухпозиционного) S

Все перечисленные буквенные обозначения проставляют в верхней части окружности, обозначающей прибор (устройство).

Если для обозначения одного прибора используется несколько букв, то порядок их расположения после первой, обозначающей измеряемую величину, должен быть следующим: I, R, С, S, А.

При обозначении устройств, выполненных в виде отдельных блоков и предназначенных для ручных операций, на первом месте ставят букву Н.

При формировании условного обозначения прибора в нижней части окружности располагают позиционное обозначение его (буквевно-цифровое или цифровое). Все элементы одного комплекта, т. е. одной функциональной группы приборов (первичный, промежуточный и передающий измерительные преобразователи, измерительный прибор, регулирующий прибор, исполнительный механизм, регулирующий орган), обозначают одной и той же цифрой. При этом цифру 1 присваивают первому (слева) комплекту, цифру 2 - второму и т. д.

Чтобы различить элементы одного комплекта, рядом с цифрой помещают буквенный индекс: у первичного преобразователя (чувствительного элемента) - индекс а, у передающего преобразователя - б, у измерительного прибора - в, и т. д. Таким образом, для одного комплекта полное обозначение первичного измерительного преобразователя будет 1а, передающего измерительного преобразователя - 16, измерительного (вторичного) прибора - 1в, и т. д. При этом высота цифры равна 3,5 мм, высоты буквы - 2,5 мм. В случае цифрового позиционного обозначения приборов вместо букв используют цифры: 1-1; 1-2; 1-3 и т. д. Не дают позиционных обозначений лишь отборным и приемным устройствам, поставляемым вместе с приборами.

Часто исполнительный механизм и регулирующий орган выпускают как одно целое, поэтому в схеме им присваивают одно позиционное обозначение. Термобаллон манометрического термометра не имеет собственного позиционного обозначения; термобаллон и манометр, работающий с ним, имеют одно и то же позиционное обозначение - см. таблицу 9, п. 11. Буек (поплавок) уровнемера не имеет своего графического, а следовательно, и позиционного обозначения. Отдельным приборам, не входящим в комплекты (стеклянным термометрам расширения, пружинным показывающим манометрам, регуляторам прямого действия и т. п.), присваивается позиция, состоящая только из цифры (1, 2, 3 и т. д.), - см., например, рисунок 2.6, поз. 9.

Электрическим приборам и аппаратам на функциональной схеме автоматизации можно присваивать обозначения, принятые в электрических схемах управления. В отдельных случаях, когда позиционное обозначение не помещается в окружности, наносят его вне пределов окружности.

Графические обозначения элементов автоматических устройств, установленных непосредственно на аппаратах и трубопроводах, наносят на изображения аппаратов, машин и трубопроводов в местах, соответствующих их действительному расположению. К таким элементам относятся отборные устройства, жидкостные термометры расширения, термоэлектрические преобразователи, термопреобразователи сопротивления, термобаллоны, сужающие устройства, расходомеры постоянного перепада давления, счетчики, регулирующие органы, исполнительные механизмы.

Применяют два способа построения условных графических обозначений автоматических устройств: упрощенный и развернутый.

При упрощенном способе не показывают первичные измерительные преобразователи и всю вспомогательную аппаратуру. Приборы и средства автоматизации, осуществляющие сложные функции (контроль, регулирование, сигнализацию и т. п.) и выполненные в виде отдельных блоков, показывают одним условным графическим обозначением. Такой способ прост и менее трудоемок, но не дает представления о месте размещения автоматических устройств (на щитах, пультах, в шкафах).

При развернутом способе каждый прибор или блок, входящий, в единый комплект, изображают отдельным графическим обозначением. Сложные приборы, выполняющие несколько функций, разрешается изображать несколькими окружностями, расположенными слитно. Обозначения аппаратуры помещают в нижней части листа.

При этом вдоль листа вычерчивают прямоугольники произвольных размеров (толщина линий 0,5-1 мм), условно изображающие щиты, пульты, шкафы. Число их должно соответствовать действительному. В каждом прямоугольнике помещают обозначения аппаратуры, установленной на соответствующем этому прямоугольнику щите (пульте, шкафе). Для первичных приборов, устанавливаемых непосредственно у технологического оборудования (например, дифманометров), предусматривают отдельный прямоугольник. Прямоугольники рекомендуется располагать в такой последовательности (сверху вниз): приборы местные (установленные без шкафов и щитов); шкафы местных приборов или щиты (пульты) местного управления; щит (пульт) измерительных (вторичных) приборов; щит (пульт) блоков и преобразователей; щит (пульт) сигнализации или графопанель.

Развернутый способ построения условных обозначений более полно раскрывает решения по автоматизации, поэтому им пользуются чаще. Для развернутого способа установлены дополнительные буквенные обозначения.

Функциональные признаки приборов при развернутом способе построения условных обозначений изображают следующим образом:

Функциональный признак	Обозначение
Первичное преобразование (обозначение чувствительных элементов: термоэлектрического преобразователя, термопреобразователя сопротивления, сужающих устройств расходомеров и.т.п.)	Е
Промежуточное преобразование (обозначение дистанционной передачи)	Т
Управление (обозначение станции управления)	К
Преобразование, вычислительная функция	Y

Преобразователи сигналов и вычислительные устройства при развернутом способе построения условных обозначений изображают следующим образом:

Наименование Обозначение

Электрический сигнал E

Пневматический сигнал P

Гидравлический сигнал G

Аналоговый сигнал A

Дискретный сигнал D

Суммирование ∑

Умножение на постоянный коэффициент K K

Перемножение сигналов X

Возведение величины сигнала ƒ в степень n ƒn

Извлечение корня степени n √

Логарифмирование lg

Дифференцирование dx/dt

Интегрирование ∫

Изменение знака сигнала x(-1)

Ограничение верхнего значение сигнала max

Ограничение нижнего значения сигнала min

Передача сигнала на ЭВМ B_i

Вывод информации с ЭВМ B₀

Надписи, расшифровывающие вид преобразования или операции, наносят справа от графического обозначения преобразователя или вычислительного устройства.

Во избежание неправильного понимания схемы допускается вместо условных обозначений приводить полные наименования преобразуемых сигналов, например: "э.д.с./ток" или "электрический/пневматический".

Связи между автоматическими устройствами на функциональных схемах изображают сплошными тонкими линиями. При любом числе проводов или труб, связывающих два устройства, проводят одну линию. Толщина линий связи 0,2-0,3 мм. На линиях связи указывают предельные (максимальные или минимальные) значения измеряемых или заданные значения регулируемых параметров. Для приборов, встраиваемых в технологическое оборудование или трубопроводы, эти значения указывают вблизи от их графических обозначений.

Подвод линий связи к условному графическому обозначению прибора допускается изображать сверху, снизу или сбоку. Если необходимо указать направление передачи сигнала, допускается нанесение стрелки на линии связи. Допускается пересечение соединительными линиями условных обозначений технологических аппаратов. Пересекать же соединительными линиями условные обозначения средств автоматизации не разрешается.

Если схема сложна, рекомендуется применять адресный метод изображения связи между приборами. При этом соединительную линию разрывают и каждому ее концу присваивают одну и ту же арабскую цифру. Целесообразно сначала проставить цифры обрывов линий у прямоугольника, символизирующего щит, слева направо.

Допускается комбинированное изображение линий связи на одной схеме - непрерывными линиями и адресным методом (для тех участков схемы, где нанесение непрерывных линий затруднительно).

Если средства автоматизации поставляются вместе с технологическим оборудованием, то на поле схемы делают пометку, например: "Приборы 1а, 1б, 1в поставляются комплектно с компрессором".

Для однотипных технологических объектов, имеющих один общий щит с приборами, на функциональной схеме рекомендуется показывать лишь один объект; приборы же изображают для всех объектов. Если при этом приборы однотипны, а параметры имеют одинаковые значения, то такие приборы показывают один раз, а около условного обозначения проставляют их число.

Дата добавления: 2014-01-15