1. Основные понятия и определения теории автоматического управле ния
 Скачать 4.71 Mb.
|
|
7.1Технические средства системы автоматического управления химико- технологическими процессами. Знакомства с основными механизмами, регулирующими органами и регуляторами прямого действия. Основные методы управления переключениями технологического оборудования. Управляющие устройства. Автоматические регуляторы. Электрические регуляторы с непрерывным и импульсным выходными сигналами. Пневматические регуляторы и приборы. Гидравлические и комбинированные регуляторы. Исполнительные механизмы. 7.2 Роль микропроцессорной техники в системе управления. Объяснение роли и принципа функционирования микропроцессорных устройств в системах управления химико-технологическими процессами. Управляющие вычислительные машины, микропроцессорные контроллеры для систем автоматизации. Блок – схема микропроцессора. 8.1. Элементы проектирования систем управления технологическим процессом. 1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО СОСТАВЛЕНИЮ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ 2. ОБОЗНАЧЕНИЯ УСЛОВНЫЕ ПРИБОРОВ И СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ В СХЕМАХ 3. ПРАВИЛА ПОСТРОЕНИЯ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 4. ПРИМЕРЫ ПОСТРОЕНИЯ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ ПРИБОРОВ И СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ Основы проектирования автоматических систем управления технологическими процессами. Методика составления функциональных схем систем управления основных технологических процессов с использованием условных обозначений систем автоматизации. 8. 1 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО СОСТАВЛЕНИЮ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ 1. На чертежах и схемах элементы систем автоматизации изображают сплошной толстой основной линией, технологическое оборудование, коммуникации и строительные конструкции изображают упрощенно - сплошной тонкой линией. 2. Перечень закладных конструкций, первичных приборов (размещаемых на технологическом, санитарно-техническом и другом оборудовании и коммуникациях). В перечень закладных конструкций, первичных приборов и средств автоматизации включают: - закладные конструкции, предназначенные для установки приборов измерения температуры, отборных устройств давления, уровня, состава и качества вещества; - первичные приборы (объемные и скоростные счетчики, сужающие устройства, ротаметры, датчики расходомеров и концентратомеров); - поплавковые и буйковые датчики уровнемеров и сигнализаторов уровня; - регулирующие клапаны. 3. Схемы автоматизации 3.1 Схемы автоматизации разрабатывают в целом на технологическую (инженерную) систему или ее часть - технологическую линию, блок оборудования, установку или агрегат. Схему автоматизации допускается совмещать со схемой соединений (монтажной), выполняемой в составе основного комплекта марки ТХ по ГОСТ 21.401, или со схемами инженерных систем. 3.2 На схеме автоматизации изображают: 1) технологическое и инженерное оборудование и коммуникации (трубопроводы, газоходы, воздуховоды) автоматизируемого объекта (далее - технологическое оборудование); 2) технические средства автоматизации или контуры контроля, регулирования и управления*; ___________________________ * К техническим средствам автоматизации относят приборы, регуляторы, функциональные блоки, исполнительные механизмы, регулирующие органы (далее - приборы), а также электроаппараты, щиты, пульты, комплексы и др. средства автоматизации * Контур контроля, регулирования и управления - это совокупность отдельных функционально связанных приборов, выполняющих определенную задачу по контролю, регулированию, сигнализации, управлению и т.п. 3) линии связи между отдельными техническими средствами автоматизации или контурами (при необходимости). 3.3 Технологическое оборудование на схемах автоматизации рекомендуется изображать в соответствии со схемой соединений, принятой в основном комплекте марки ТХ или схемами инженерных систем. При этом допускается упрощать изображения технологического оборудования, не показывая на схеме оборудование, коммуникации и их элементы, которые не оснащаются техническими средствами автоматизации и не влияют на работу систем автоматизации. 3.4 При отсутствии в основном комплекте марки ТХ схемы соединений технологическое оборудование изображают с учетом требований следующих стандартов: - оборудование - по ГОСТ 2.780, ГОСТ 2.782, ГОСТ 2.788, ГОСТ 2.789, ГОСТ 2.790, ГОСТ 2.791, ГОСТ 2.792, ГОСТ 2.793, ГОСТ 2.794, ГОСТ 2.795; - коммуникации в зависимости от транспортируемых сред в соответствии с приложением 3 ГОСТ 14202; - трубопроводную запорную арматуру, используемую в системах автоматизации (не регулирующую) - по ГОСТ 2.785. Условные графические и буквенные обозначения приборов и контуров контроля и управления принимают по ГОСТ 21.404. Буквенные обозначения измеряемых величин и функциональных признаков приборов указывают в верхней части окружности (овала). Линии связи между приборами и контурами контроля и управления изображают на схемах сплошной тонкой линией независимо от вида сигналов и количества проводов и труб. 3.5 Схемы автоматизации выполняют двумя способами: 1) развернутый, при котором на схеме изображают состав и место расположения технических средств автоматизации каждого контура контроля и управления. 2) упрощенный, при котором на схеме изображают основные функции контуров контроля и управления (без выделения входящих в них отдельных технических средств автоматизации и указания места расположения). 4. Развернутый способ выполнения схем автоматизации 4.1 Технологическое оборудование изображают в верхней части схемы. Приборы, встраиваемые в технологические коммуникации, показывают в разрыве линий изображения коммуникаций в соответствии с рисунком 1, устанавливаемые на технологическом оборудовании (с помощью закладных устройств) показывают рядом – в соответствии с рисунком 2. Рисунок 8.1 Рисунок 8.2 4.2 Остальные технические средства автоматизации показывают условными графическими обозначениями в прямоугольниках, расположенных в нижней части схемы. Каждому прямоугольнику присваивают заголовки, соответствующие показанным в них техническим средствам. Первым располагают прямоугольник, в котором показаны внещитовые приборы, конструктивно не связанные с технологическим оборудованием, с заголовком "Приборы местные", ниже - прямоугольники, в которых показаны щиты и пульты, а также комплексы технических средств (при необходимости). Заголовки прямоугольников, предназначенных для изображения щитов и пультов, принимают в соответствии с наименованиями, принятыми в эскизных чертежах общих видов, для комплексов технических средств – в соответствии с их записью в спецификации оборудования. 4.3 На схеме автоматизации буквенно-цифровые обозначения приборов указывают в нижней части окружности (овала) или с правой стороны от него, обозначения электроаппаратов – справа от их условного графического обозначения. При этом обозначения технических средств присваивают по спецификации оборудования и составляют из цифрового обозначения соответствующего контура и буквенного обозначения (прописными буквами русского алфавита) каждого элемента, входящего в контур (в зависимости от последовательности прохождения сигнала). При большом количестве приборов допускается применять обозначения, в которых первый знак соответствует условному обозначению измеряемой величины, последующие знаки – порядковому номеру контура в пределах измеряемой величины. Электроаппараты, входящие в систему автоматизации (звонки, сирены, сигнальные лампы, табло, электродвигатели и др.) показывают на схеме графическими условными обозначениями по ГОСТ 2.722, ГОСТ 2.732, ГОСТ 2.741 и присваивают им буквенно-цифровые обозначения по ГОСТ 2.710. 4.4 Линии связи допускается изображать с разрывом при большой протяженности и/или при сложном их расположении. Места разрывов линий связи нумеруют арабскими цифрами в порядке их расположения в прямоугольнике с заголовком "Приборы местные". Допускается пересечение линий связи с изображениями технологического оборудования. Пересечение линий связи с обозначениями приборов не допускается. 4.5 На линиях связи указывают предельные (максимальные или минимальные) рабочие значения измеряемых (регулируемых) величин по ГОСТ 8.417 или в единицах шкалы выбираемого прибора. Для обозначения разрежения (вакуума) ставят "минус". Для приборов, встраиваемых непосредственно в технологическое оборудование и не имеющих линий связи с другими приборами, предельные значения величин указывают рядом с обозначением приборов. 4.6 Технологическое оборудование допускается не изображать на схеме в случаях, когда точки контроля и управления в технологических цехах немногочисленны (например, в рабочей документации по диспетчеризации). В этом случае в верхней части схемы вместо изображения технологического оборудования приводят таблицу по рисунку 3, в графах которой указывают наименование оборудования и коммуникаций. Вход в цех гидрогенизации Исходный продукт Азот Рисунок 8.3 4.7 Пример выполнения схемы автоматизации развернутым способом приведен в приложении Б. 5. Упрощенный способ выполнения схем автоматизации 5.1 При упрощенном способе выполнения схем автоматизации контуры контроля и управления, а также одиночные приборы наносят рядом с изображением технологического оборудования и коммуникаций (или в их разрыве) по рисункам 1 и 2. В нижней части схемы рекомендуется приводить таблицу контуров в соответствии с приложением В. В таблице контуров указывают номера контуров и номер листа основного комплекта, на котором приведен состав каждого контура. 5.2 Контур (независимо от количества входящих в него элементов) изображают в виде окружности (овала), разделенного горизонтальной чертой. В верхнюю часть окружности записывают буквенное обозначение, определяющее измеряемый (регулируемый) параметр и функции, выполняемые данным контуром, в нижнюю - номер контура. Для контуров систем автоматического регулирования, кроме того, на схеме изображают исполнительные механизмы, регулирующие органы и линию связи, соединяющую контуры с исполнительными механизмами. Предельные рабочие значения измеряемых (регулируемых) величин указывают рядом с графическими обозначениями контуров или в дополнительной графе таблицы контуров. 5.3 Состав каждого контура должен быть приведен на: - принципиальной (электрической, пневматической) схеме контроля, регулирования и управления; - схеме соединений внешних проводок. Пример выполнения структурной схемы Рисунок 8.4 5.4 Когда на схемах автоматизации сложно привести полный состав элементов контура, разрабатывают структурную схему контура, пример выполнения которой приведен на рисунок 4. 5.5 Пример выполнения схемы автоматизации упрощенным способом приведен в приложении В. ПРИЛОЖЕНИЕ Б (справочное) Пример выполнения схемы автоматизации развернутым способом ПРИЛОЖЕНИЕ В (справочное) Пример выполнения схемы автоматизации упрощенным способом 8. 2 ОБОЗНАЧЕНИЯ УСЛОВНЫЕ ПРИБОРОВ И СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ В СХЕМАХ 1.1. Графические обозначения 1.1.1. Графические обозначения приборов, средств автоматизации и линий связи должны соответствовать приведенным в табл.1. Таблица 1 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 со- бой 1.1.2. 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. 1 Черт. 2 1.2. Буквенные обозначения 1.2.1. Основные буквенные обозначения измеряемых величин и функциональных признаков приборов должны соответствовать приведенным в табл. 2. Таблица 2 ----------------------------------------------------------------------------- -- ¦ Измеряемая величина ¦ Функциональный признак прибора Обоз-+--------------------------------------+------------------------------- -- наче-¦Основное ¦ Дополнительное ¦Отображение¦Формирова- ¦Дополните- ние ¦обозначение ¦обозначение,уточ-¦информации ¦ние выход-¦льное зна- ¦измеряемой ¦няющее измеряемую¦ ¦ного сиг- ¦чение ¦величины ¦ величину ¦ ¦нала ¦ ------+--------------------+-----------------+-----------+----------+-------- -- А ¦ + ¦ _ ¦Сигнализа- ¦ - ¦ - ¦ ¦ ¦ция ¦ ¦ В ¦ + ¦ _ ¦ - ¦ - ¦ - С ¦ + ¦ _ ¦ - ¦Автомати- ¦ - ¦ ¦ ¦ ¦ческое ре-¦ ¦ ¦ ¦ ¦гулирова- ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ние, упра-¦ ¦ ¦ ¦ ¦вление ¦ D ¦ Плотность ¦Разность, перепад¦ - ¦ - ¦ - E ¦Электрическая вели- ¦ _ ¦ + ¦ - ¦ - ¦чина (п.2.13) ¦ ¦ ¦ ¦ F ¦ Расход ¦Соотношение, до- ¦ - ¦ - ¦ - ¦ ¦ля, дробь ¦ ¦ ¦ G ¦Размер, положение, ¦ - ¦ + ¦ - ¦ - ¦перемещение ¦ ¦ ¦ ¦ Н ¦Ручное воздействие ¦ - ¦ - ¦ - ¦Верхний ¦ ¦ ¦ ¦ ¦предел из- ¦ ¦ ¦ ¦ ¦меряемой ¦ ¦ ¦ ¦ ¦величины I ¦ + ¦ - ¦Показание ¦ - ¦ - J ¦ + ¦Автоматическое ¦ - ¦ - ¦ - ¦ ¦переключение, ¦ ¦ ¦ ¦ ¦обегание ¦ ¦ ¦ K ¦Время, временная ¦ - ¦ - ¦ + ¦ - ¦программа ¦ ¦ ¦ ¦ L ¦ Уровень ¦ - ¦ - ¦ - ¦Нижний пре- ¦ ¦ ¦ ¦ ¦дел измеря- ¦ ¦ ¦ ¦ ¦емой вели- ¦ ¦ ¦ ¦ ¦чины M ¦ Влажность ¦ - ¦ - ¦ - ¦ - N ¦ + ¦ - ¦ - ¦ - ¦ - O ¦ + ¦ - ¦ - ¦ - ¦ - P ¦Давление, вакуум ¦ - ¦ - ¦ - ¦ - Q ¦Величина, характери-¦Интегрирование, ¦ - ¦ + ¦ - ¦зующая качество: со-¦суммирование по ¦ ¦ ¦ ¦став, концентрация ¦времени ¦ ¦ ¦ ¦и т.п. (см. п. 2.13)¦ ¦ ¦ ¦ R ¦Радиоактивность ¦ - ¦Регистрация¦ - ¦ - ¦(см. п. 2.13) ¦ ¦ ¦ ¦ S ¦Скорость, частота ¦ - ¦ - ¦Включение,¦ - ¦ ¦ ¦ ¦отключе- ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ние, пере-¦ ¦ ¦ ¦ ¦ключение, ¦ ¦ ¦ ¦ ¦блокировка¦ T ¦Температура ¦ - ¦ - ¦ + ¦ - U ¦Несколько разнород- ¦ - ¦ - ¦ - ¦ - ¦ных измеряемых ве- ¦ ¦ ¦ ¦ ¦личин ¦ ¦ ¦ ¦ V ¦Вязкость ¦ - ¦ + ¦ - ¦ - W ¦Масса ¦ - ¦ - ¦ - ¦ - Х ¦Нерекомендуемая ре- ¦ - ¦ - ¦ - ¦ - ¦зервная буква ¦ ¦ ¦ ¦ Y ¦ + ¦ - ¦ - ¦ + ¦ - Z ¦ + ¦ - ¦ - ¦ + ¦ - Примечание. Буквенные обозначения, отмеченные знаком "+", являются резервными, а отмеченные знаком "-" - не используются. 1.2.2. Дополнительные буквенные обозначения, применяемые для указания дополнительных функциональных признаков приборов, преобразователей сигналов и вычислительных устройств, приведены в рекомендуемом приложении 1. 1.3. Размеры условных обозначений 1.3.1. Размеры условных графических обозначений приборов и средств автоматизации в схемах приведены в табл. 3. 1.3.2. Условные графические обозначения на схемах выполняют сплошной толстой основной линией, а горизонтальную разделительную черту внутри графического обозначения и линии связи - сплошной тонкой линией по ГОСТ 2.303-68. 1.3.3. Шрифт буквенных обозначений принимают по ГОСТ 2.304-81 равным 2,5 мм. Таблица 3 Наименование Обозначение Прибор: а) основное обозначение б) допускаемое обозначение Исполнительный механизм 1.4 Дополнительные буквенные обозначения, отражающие функциональные признаки приборов, приведены в табл. 1. Таблица 1 Наименование Обозна- чение Назначение Чувствительный элемент Дистанционная передача Станция управления Преобразование, вычислительные функции Е Т К Y Устройства, выполняющие первичное преобразование: преобразователи термоэлектрические, термопреобразователи сопротивления, датчики пирометров, сужающие устройства расходомеров и т.п. Приборы бесшкальные с дистанционной передачей сигнала: манометры, дифманометры, манометрические термометры Приборы, имеющие переключатель для выбора вида управления и устройство для дистанционного управления Для построения обозначений преобразователей сигналов и вычислительных устройств 1.5 Дополнительные буквенные обозначения, применяемые для построения преобразователей сигналов, вычислительных устройств, приведены в табл. 2. Таблица 2 Наименование Обозна- чение 1. Род энергии сигнала: электрический пневматический гидравлический E P G 2. Виды форм сигнала: аналоговый A дискретный D 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 k : f n извлечение из величины сигнала корня степени n логарифмирование дифференцирование интегрирование изменение знака сигнала ограничение верхнего значения сигнала ограничение нижнего значения сигнала n lg dx dt x 1 max min 4. Связь с вычислительным комплексом: передача сигнала на ЭВМ вывод информации с ЭВМ B i B 0 1.6 Порядок построения условных обозначений с применением дополнительных букв принимают следующим: основное обозначение измеряемой величины; одна из дополнительных букв: E, T, K или Y. 1.7 При построении условных обозначений преобразователей сигналов, вычислительных устройств надписи, определяющие вид преобразования или операции, осуществляемые вычислительным устройством, наносят справа от графического обозначения прибора. |