Методические указания построения схем

5. Методические указания по выполнению графической части проекта

5.1 Методические указания по разработке структурной схемы контроля и управления

Структурная схема контроля и управления является для каждого проектируемого объекта основным проектным документом, т.к. им устанавливаются наиболее лучшие (или эффективные) каналы воздействия на технологический процесс.

Структурные схемы контроля и управления составляют по технологическому признаку, границей каждой схемы могут быть пределы оперативного влияния на ведение процесса обособленно действующего объекта.

Деление схем допускается производить по вертикали иерархии управления (отделения, цех, производство, завод). В этом случае схему верхнего звена управления выполняют с полной деталировкой, и нижестоящие показываются упрощенно без расшифровки.

Основным условным графическим является прямоугольник, разделенный по горизонтали на пять строк. Внутри прямоугольников, изображающих подразделения автоматизируемого объекта, раскрывается их производственная структура.

Внутри прямоугольников, изображающих пункты контроля и управления указываются:

1. в верхней строке – наименования пунктов управления (например, диспетчерский пункт сернокислотного производства, операторский пункт контактно-компрессорного отделения, рабочий пост и т.д.);

2. во второй строке – технологический персонал для принятия решений (сменный диспетчер, оператор и т.д.);

3. в третьей строке – наименование основных устройств КТС, устанавливаемых в данном пункте (щит контроля, пульт управления, мнемосхема, УВКС, средства связи и т.д.);

Перечисления этих устройств производится через разделительную вертикальную линию.

4. в четвертой строке перечисляются через вертикальную линию основные функциональные группы КТС в виде условных буквенных обозначений;

5. в пятой строке показываются через вертикальную линию основные функции системы, реализуемые технологическим персоналом и КТС на данном иерархическом уровне управления в виде арабских цифр условных обозначений.

Специальные производственные службы, обеспечивающие нормальное функционирование технологического объекта, показываются на схеме также в виде прямоугольников, в которые заносятся следующие сведения: наименования службы (ремонтно-механическая служба, энергослужба, служба технического обслуживания КТС АСУТП и т.д.), дежурного персонала (сменный мастер, слесарь, приборист и т.д.), технических средств (средств связи) и видов этих средств.

Ниже условных графических изображений первого уровня управления в прямоугольнике под схемой приводится наименование технологического оборудования (башня, компрессор, насос, дробилка и т.п.). А так же технологических установок (нейтрализация, склад и т.п.), на которые оказывает управляющие воздействия персонал из пунктов и постов этого уровня управления, и подписи о принадлежности этого оборудования и установок в соответствии с производственной структурой (отделение, участок, технологическая линия, производство и т.п.)

Указанная структурная схема может быть дополнена административно-техническими подразделениями как ОТЭ, ОГМ, директор, главный инженер, которые на схеме изображаются в виде кружков с соответствующей записью внутри.

На чертеже схемы под основной надписью приводится перечень примененных условных обозначений.

Взаимосвязи между пунктами контроля и управления технологическим персоналом и объектом управления изображаются на схеме сплошными линиями.

Структурные схемы комплекса технических средств (КТС) включают в себя средства сбора информации и управляющие вычислительные комплексы или микроконтроллеры.

В приложении А приведен пример выполнения структурной схемы КТС фьюминг-печи с системами отображения информации на дисплейных модулях или панелях операторов.

2. Методические указания по выполнению схемы автоматизации

Схемы автоматизации являются основным техническим документом, определяющим структуру и уровень автоматизации технологического процесса проектируемого объекта; оснащение его приборами и средствами автоматизации, в том числе средствами ВТ и микроконтроллерами; организацию пунктов контроля и управления.

В процессе разработки схем автоматизации осуществляется выбор методов измерения технологических параметров; основных технических средств автоматизации, наиболее полно отвечающих предъявленным требованиям и условиям работы автоматизируемого объекта; приводов исполнительных механизмов регулирующих и запорных органов технологического оборудования управляемого автоматически или дистанционно; а также определяются места размещения средств автоматизации на щитах, пультах, технологическом оборудовании, трубопроводах и т.п. и способы представления информации о состоянии технологического процесса и оборудования.

Схема автоматизации выполняется в виде чертежа, как правило, на листах формата А1, на котором схематически условными изображениями показывают: технологическое оборудование, коммуникации, органы управления и средства автоматизации, а также связи между отдельными функциональными блоками и элементами автоматики; изображают средства автоматизации и аппаратуру всех систем контроля, регулирования, управления и сигнализации.

Вспомогательные устройства, такие как редуктора и фильтры для воздуха, реле, источники питания, автоматические выключатели и другие устройства и монтажные элементы на схемах автоматизации не показывают.

Схемы автоматизации должны быть выполнены с условным изображением щитов и пультов управления в виде прямоугольников, как правило, в нижней части чертежа, в которых показываются устанавливаемые на них средства автоматизации.

Приборы и средства автоматизации при выполнении схем автоматизации могут быть изображены развернуто: первичные преобразователи, вторичные приборы, исполнительные механизмы, регулирующие и запорные органы, аппаратура управления и сигнализации, комплектные устройства (средства телемеханики, управляющие вычислительные комплексы, микроконтроллеры) и т.д.

Приборы и средства автоматизации, встраиваемые в технологическое оборудование и коммуникации или механически связанные с ними, изображают на чертеже в непосредственной близости от них. Для первичных преобразователей и приборов, указывающих положение регулирующих органов, исполнительных механизмов и т.п., необходимо показывать механическую связь.

Прямоугольники щитов и пультов следует располагать в такой последовательности, чтобы при размещении в них обозначений приборов и средств автоматизации обеспечивалась наибольшая простота и ясность связи и отсутствие пересечений линий связей. 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» или «Приборы по месту».

Для облегчения понимания сущности автоматизируемого объекта, возможности выбора диапазонов измерения и шкал приборов, уставок регуляторов на схемах автоматизации указывают предельные рабочие значения измеряемых и регулируемых технологических параметров при установившихся режимах работы. Эти значения в международной системе единиц указывают на линиях связи над прямоугольником «Приборы местные», а длина линий связи над прямоугольником «Приборы местные» должна быть не менее 50мм.

Пояснительный текст располагают над таблицей условных обозначений или в другом месте.

Над основной надписью должно быть оставлено свободное пространство размером 25мм  185мм.

Контуры технологического оборудования, трубопроводные коммуникации, прямоугольники, изображающие щиты и пульты на схемах автоматизации, рекомендуется выполнять линиями толщиной 0,6-1,5мм; приборы и средства автоматизации – 0,6-1,5 мм; линии связи – 0,2-0,3мм., т.е ¼ толщины линий, изображающих приборы и средства автоматизации.

Всем приборам и средствам автоматизации, изображенным на схемах автоматизации, присваиваются позиционные обозначения (позиции), которые состоят 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 устройства получения информации к устройствам воздействия на управляемый процесс.

Позиционные обозначения в схемах автоматизации проставляют внутри условного графического обозначения прибора – в нижнем полукруге или рядом с условным графическим обозначением по возможности с правой стороны или над ним.

Условные обозначения приборов и средств автоматизации должны быть выполнены по ГОСТ21.404-85 «СПДС. Автоматизация технологических процессов. Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах»

В основу условных обозначений по ГОСТ 21.404-85 положены буквенные обозначения в сочетании с простыми условными графическими обозначениями (таблица 1).

Измеряемые параметры, приборы «Приборы по месту» должны располагаться в последовательности – T,P,L,F,Q,W,D,M,V и т.д., т.е. сначала измерительные преобразователи температуры, затем давление уровня и далее, как принято по ГОСТ 21.110-82. Позиции приборам и комплектам присваиваются аналогично, угловая спецификация и спецификация по ГОСТ 21.110-81 заполняются в таком же порядке.

Таблица 1 Графические условные обозначения приборов и средств автоматизации по ГОСТ 21.404-85

Наименования	Обозначения
Первичный измерительный преобразователь (датчик): прибор, устанавливаемый вне щита (по месту) на технологическом трубопроводе, аппарате, стене, полу, колонне, металлоконструкции: а) базовое обозначение; б) дополнительное обозначение
Прибор, устанавливаемый на щите, пульте: а) базовое обозначение; б) дополнительное обозначение
3. Исполнительный механизм. Общее обозначение. Положение регулирующего органа при прекращении подачи энергии или управляющего сигнала не показывается
4. Исполнительный механизм с дополнительным ручным приводом (обозначение может применяться в сочетании с любым из дополнительных знаков, характеризующих положение регулирующего органа при прекращении подачи энергии или управляющего сигнала)
Продолжение таблицы 1
Наименования	Обозначения
5. 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
6. Регулирующий орган
7. Отборное устройство без постоянно включенного прибора (служит для эпизодического подключения приборов во время наладки, снятия характеристик и т.п.)

Для всех измерительных преобразователей (датчиков), а также приборов, устанавливаемых по месту (на технологическом трубопроводе, аппарате, стене, полу, колонне, металлоконструкции) принято единое графическое обозначение в виде окружности или овала в зависимости от объема вписываемых буквенных обозначений. То же обозначение, но разделенное горизонтальной чертой на две половины, соответствует приборам, устанавливаемым на щите или пульте. Поскольку для отборных устройств постоянно подключенных приборов специальное обозначение отсутствует, предусмотрено специальное графическое условное обозначение отборного устройства без постоянно подключенного прибора, которое служит для эпизодического подключения приборов во время наладки, контрольного снятия характеристик и других поверочных работ. Такие отборные устройства обозначают в виде полукруга, к которому подведена линия связи. Этот прием, не меняя основного принципа построения условных обозначений приборов и средств автоматизации, обеспечивает возможность быстрого нахождения на схеме нужных отборов в период наладки и других контрольных операций.

В отличие от обозначения приборов все без исключения исполнительные механизмы изображают кружком с отрезком линии связи. Для показа положения регулирующего органа при прекращении подачи энергии или управляющего сигнала на отрезке линии связи, входящим в условное обозначение исполнительного механизма, наносят стрелку либо поперечную черточку. Дополнительный ручной привод исполнительного механизма изображают буквой Н, вписанной в окружность. Собственно регулирующий орган изображают аналогично трубопроводной арматуре.

Для получения полного обозначения прибора или средства автоматизации в его графическое условное обозначение в виде круга или овала вписывают буквенное условное обозначение, которое и определяет назначение, выполняемые функции, характеристики работы.

Условные обозначения строят на основании общего принципа построения буквенных обозначений, когда место расположения буквы определяет ее значение. Поэтому вся необходимая информация о приборах или средствах автоматизации укладывается в объем латинского алфавита и математических знаков.

Все буквенные обозначения построены из букв латинского алфавита.

В таблице 2 приведены основные значения первой буквы в условном обозначении. Из таблицы видно, что в ней отсутствуют буквы A, B, C, I, N, O, Y, Z, которые являются резервными и могут быть использованы в необходимых случаях для ввода в обозначение информации, не предусмотренной ГОСТом. Буква X не рекомендуется к применению.

Для обозначения функций, выполняемых прибором, служат семь букв, приведенных в таблице 3.

Таблица 2 Основные буквенные условные обозначения измеряемых величин по ГОСТ 21.404-85

Обозн-ачения	Основное значение первой буквы, обозначающее измеряемую величину	Обозначения	Основное значение первой буквы, обозначающее измеряемую величину
D E F G H K L M	Плотность Любая электрическая величина Расход Размер, положение, перемещение Ручное воздействие Время, временная программа Уровень Влажность	P Q R S T U V W	Давление, вакуум Величина, характеризующая качество: состав, концентрацию и т.п. Радиоактивность Скорость, частота Температура Несколько разнородных измеряемых величин Вязкость Масса

Функция, выполняемая прибором, может быть обозначена буквами E, G, V, являющимися резервными среди букв, обозначающих функцию. Для обозначения формирования выходного сигнала предусмотрено пять резервных букв: K, O, T, Y, Z.

Таблица 3 Буквенные условные обозначения функций по ГОСТ 21.404-85

Обознач.	Отображение информации	Обознач.	Формирование выходного сигнала	Обознач.	Дополнительное значение
A I R	Сигнализация Показание Регистрация	C S Q	Регулирование, управление Включение, отключение, переключение Интегрирование, суммирование	H L _	Верхний предел измеряемой величины Нижний предел измеряемой величины

Функциональные признаки измерительных преобразователей, приборов и средств автоматизации обозначают четырьмя основными буквами (таблица 4).

Таблица 4 Дополнительные буквенные обозначения функциональных признаков приборов, измерительных преобразователей

Обозначение	Функциональный признак
E T K Y	Чувствительный элемент Дистанционная передача Станция управления Преобразования, вычислительные функции

Буква Е применяется для обозначения чувствительных элементов, т.е. устройств, выполняющих первичное преобразование, например приемных (сужающих) устройств расходомеров, преобразователей термоэлектрических (термопар), термопреобразователей сопротивления (термометров сопротивления), датчиков расходомеров, уровнемеров и т.п.

Буквой Т обозначают промежуточное преобразование с дистанционной передачей сигнала. Ее применяют обычно для обозначения приборов с дистанционной передачей показаний, например бесшкальных манометров, дифманометров, манометрических термометров и т.п.

Буквой К обозначают станции управления, входящие в состав приборов.

Для построений обозначений преобразователей сигналов и вычислительных устройств применяют букву Y – разложение сигнала, - умножение, - логические операции.

Для уточнения измеряемого параметра предусмотрено четыре дополнительных буквенных обозначения, приведенных в таблице 5, причем три из них – D, F и Q – разрешается записывать строчными буквами: d, f, q.

Таблица 5 Дополнительные буквенные обозначения, уточняющие измеряемый параметр

Обозначения	Дополнительное значение первой буквы
D(d) F(f) I Q(q)	Разность (перепад) Соотношение, доля, дробь Автоматическое переключение, обегание Интегрирование, суммирование по времени

В таблице 6 показаны дополнительные буквенные обозначения, определяющие характеристики работы приборов и средств автоматизации. Эти обозначения построены с применением букв латинского алфавита и математических знаков. Необходимо отметить особенности отдельных буквенных обозначений.

Таблица 6 Дополнительные буквенные обозначения характеристик работы прибора

Обозначение	Характеристика
E P G A D АЕ (AI) АА (AO) DE (DI) DA (DO) ЛС	Энергия сигнала: Электрическая Пневматическая Гидравлическая Формы сигнала: Аналоговая Дискретная Аналоговый ввод сигналов Аналоговый вывод сигналов Дискретный ввод сигналов Дискретный вывод сигналов Локальная сеть

Сигнализацию обозначают, как в таблице 3 буквой А. Это обозначение применяют независимо от того, вынесена сигнальная аппаратура (арматура) на какой-либо щит или встроена в сам прибор.

Предельные значения измеряемых величин конкретизируют буквами H и L (верхний и нижний уровни).

Контактное устройство прибора, выполняющее коммутационные операции (включение, отключение, блокировку и т.п.), обозначают буквой S.

Если контактное устройство наряду с коммутационными выполняет и сигнальные функции, то в этом случае для его обозначения используют буквы S и A. В то же время для обозначения функции регулирования букву S в обозначение прибора или средства автоматизации не вводят.

Зная, какую информацию могут передать буквы, рассмотрим принцип построения всех буквенных обозначений.

Основное буквенное обозначение вписывают в верхнее поле условного графического обозначения прибора (окружности, овала). В поле под чертой указывают позиционное обозначение данного прибора в конкретной схеме измерения, регулирования, сигнализации управления. Принята следующая очередность записи информации в буквенном условном обозначении.

Сначала записывают обозначение основной измеряемой величины и ее уточнение, если это требуется. Затем указывают функциональные признаки. прибора, которые, если их несколько у прибора, также записывают в строго определенной последовательности: показание I; регистрация R; регулирование, управление C; включение, отключение, переключение S; сигнализация А. Следует помнить, что в условное обозначение прибора вносят буквенные символы только тех его функциональных признаков, которые используют в данной конкретной схеме. Например, если у показывающего и самопишущего манометров в данной схеме используется только показание, его обозначают PI, а не PIR. Если электронный бесшкальный блок сигнализатора уровня снабжен контактным устройством и встроенными сигнальными лампами, то в зависимости от функций, предусмотренных конкретной схемой, условное обозначение прибора будет различным.

Так, если прибор применен только для включения (отключения) оборудования, то его обозначают LS; для сигнализации (местной, дистанционной) – LA; для включения (отключения) и сигнализации – LSA; для регулирования уровня – LC.

В ряде случаев необходимо в условном обозначении прибора передать объем информации больший, чем закодирован в буквенном обозначении, вписанном в графическое обозначение. В этих случаях дополнительную информацию записывают справа от графического обозначения (окружности, овала). Например, для конкретизации измеряемой величины справа от условного графического обозначения прибора указывают «напряжение», «сила тока», рН, О₂; вид радиоактивности; -, - или -излучение. Когда буквой U обозначают несколько разнородных величин, измеряемых прибором, справа от обозначения приводят расшифровку измеряемых величин.