5.4. Разработка функциональной схемы автоматизации производственного процесса

Функциональная схема автоматизации выполняется в виде чертежа, на котором условными изображениями показывают технологическое оборудование, средства автоматизации и все функциональные связи. Схема, как правило, вычерчивается на одном листе.

Функциональные схемы автоматизации могут разрабатываться с большей или меньшей степенью детализации. Но объем информации должен быть достаточен для полного представления о принятых решениях по автоматизации и составления укрупненных заявочных ведомостей основных средств автоматизации, пультов, щитов и другого оборудования на стадии разработки технического проекта.

Сложные технологические системы рекомендуется расчленять на отдельные узлы и выполнять функциональные схемы автоматизации этих узлов в виде нескольких чертежей на одном листе.

Вспомогательные узлы, необходимые для работы автоматической системы, такие как источники питания, автоматические выключатели и предохранители, реле, монтажные элементы и т. п. на функциональных схемах не показывают.

В функциональную схему автоматизации могут входить схемы контроля, регулирования, управления, защиты, блокировки и сигнализации. Обычно в схему автоматики включают цепи ручного управления объектом. Все элементы должны быть связаны между собой и представлять единую схему.

Элементы автоматической системы вычерчиваются с помощью условных изображений по ГОСТ 21.404–85. Условные изображения технологического оборудования, регламентированные стандартами, также показываются согласно соответствующему ГОСТ. Для условных изображений оборудования, не отраженного в стандартах, общеприняты контурные изображения, соответствующие по форме и пропорциям отдельным элементам производственной установки.

Объект автоматизации показывают в разрезе, что необходимо для пояснения взаимосвязи элементов схемы автоматизации, и вычерчивают без масштаба, но с соблюдением относительных пропорций. Датчики показывают на функциональной схеме, как правило, там, где предполагается их монтаж. При необходимости точного указания места установки датчика внутри контура объекта автоматизации рисуют окружность диаметром 2 мм и соединяют ее с изображением чувствительного элемента (рис. 5.3).

Исполнительные механизмы изображаются в непосредственной близости от объекта автоматизации. Они связываются с ним линиями механических и гидравлических передач.

В противоположность датчикам и исполнительным механизмам приборы контроля, сигнализации, защиты, блокировки, регулирования и управления показывают в прямоугольниках высотой по 40 мм, которые располагаются под объектом на всю его длину в следующей последовательности:

- прямоугольник приборов местного действия;

- прямоугольник аппаратуры щитов и пультов;

- прямоугольник дополнительных и центральных щитов (например, диспетчерских);

- прямоугольник управляющих устройств.

Каждому элементу схемы автоматики присваивается номер (позиция), который затем проставляется в спецификацию чертежа. Причем каждому комплекту аппаратуры (автономной цепи) системы автоматики присваивается определенный порядковый номер, а каждой составной части комплекта – дополнительный порядковый индекс. Присвоение индексов комплекту аппаратуры производится в следующем порядке: датчик, контролирующий прибор, регулятор, сигнальная лампа и т. д.

Для возможности выбора диапазона измерений и шкал приборов, пределов регулирования и установок регуляторов на функциональных схемах указывают предельные (максимальные и минимальные) рабочие значения контролируемых и регулируемых технологических параметров при установившихся режимах работы оборудования. Эти значения в единицах шкалы выбираемого прибора указывают на линиях связи от датчиков до контролирующих приборов или регуляторов.

В сложных схемах автоматизации практикуется разрыв соединительных линий между элементами схемы. При этом начало обрыва и его конец нумеруются одной и той же цифрой.

Пояснительная записка к функциональной схеме должна содержать как вопросы непосредственно разработки функциональной схемы автоматизации, так и предшествующий этому анализ объекта автоматизации. Рекомендуется придерживаться следующего плана пояснительной записки: общие сведения, характеристика и описание объекта автоматизации; обоснование необходимости автоматизации; задание на автоматизацию; разработка функциональной схемы автоматизации и описание принципа действия основных устройств автоматической системы.

При необходимости в пояснительную записку включают схемы, чертежи, графики и другой материал, помогающий полнее раскрыть характеристики разрабатываемой схемы автоматизации. Допускается повторное изложение в записке данных, содержащихся в функциональной схеме, на которых следует акцентировать внимание.

Во вводной части записки показываются роль и место автоматизируемого устройства или процесса в соответствующей отрасли и преимущества применения автоматизированных механизмов по сравнению с неавтоматизированными.

В разделе «Характеристика и описание объекта автоматизации» приводятся основные параметры этого объекта, выполняемые задачи, принцип работы устройства в целом и отдельных узлов, сведения о характере и особенностях производства и технологического процесса.

При описании и анализе технологического процесса целесообразно привести сведения об особенностях работы технологического оборудования. Желательно дать характеристику материальных и энергетических потоков и рабочих сред (воздействие осадков и повышенной влажности, температура окружающей среды, запыленность, наличие химически активных веществ в окружающей среде, пожароопасность), предусмотреть мероприятия по энергосбережению.

Затем дается обоснование автоматизации рассматриваемого устройства с точки зрения повышения производительности труда, качества выполнения работ, безопасности технологического процесса, культуры труда, сокращения числа работающих, затрат материалов и времени выполнения работы. Также приводятся требования к точности регулирования и контроля работы технологического оборудования, дается оценка уровня автоматизации и подготовленности рассматриваемого устройства к автоматизации с учетом использования доступных средств, включая микропроцессорные системы и другие устройства цифрового управления.

Задание на автоматизацию должно быть конкретным, четким, кратким, но достаточно информативным. Целесообразно представить задание в виде отдельных пунктов, в которых поочередно отразить следующие задачи, подлежащие выполнению: контроль технологических параметров, их регистрация, регулирование работы устройства по каждому параметру, автоматическое и ручное управление, дистанционное включение механизмов, сигнализация критических значений технологических параметров.

В разделе «Разработка функциональной схемы автоматизации» даются описание принятой структуры управления технологическим оборудованием, описание систем, выполняющих поставленные задачи технологического контроля, сигнализации и регистрации параметров, автоматического управления и регулирования, а также сведения о размещении пультов и щитов управления. Особое внимание надо уделить связи датчиков с управляющими, регулирующими и контролирующими приборами, а также взаимодействию регуляторов или систем управления с исполнительными механизмами. При описании принципа действия системы необходимо ссылаться на номера автоматических устройств, изображенных на чертеже функциональной схемы автоматизации.

Все представленные в следующих главах данного раздела функциональные схемы автоматизации производства ЖБИиК разработаны на базе рассмотренной методики. Схемы сопровождаются пояснением взаимодействия узлов и элементов, а также — принципа работы управляющих и регулирующих устройств, датчиков и других элементов автоматических систем. Из технических средств автоматизации представлены в основном современные зарубежные устройства, которые пока превосходят отечественные аналоги по качественным показателям. Детальные сведения по рассмотренным техническим средствам приведены в специальной литературе, которой при необходимости может воспользоваться инженер-технолог.