Средств автоматизации

Применяют два способа выполнения ФСА: упрощенный
и развернутый.

Упрощенный способ выполнения ФСА дает общее представление о функциональных группах (узлах). При его использовании на ФСА не показывают первичные измерительные преобразователи
и всю вспомогательную аппаратуру (ключи, кнопки
и т. п.). Приборы и средства автоматизации, осуществляющие сложенные функции (контроль, регулирование, сигнализацию и т. п.), выполненные отдельными блоками, показывают одним условным графическим обозначением без указания места установки (на технологическом оборудовании, стойках, пультах, щитах). Элементы схемы обозначают цифрами по порядку слева направо, сверху вниз. На рис. 6.1 представлен пример упрощенного изображения ФСА.

Рис. 6.1. Упрощенная функциональная схема программной САР давления в аппарате ТА-1: 1 – исполнительный механизм; 2 – функциональный узел, обеспечивающий показание, регистрацию и регулирование давления; 3 – программный задатчик

Упрощенный способ прост, но малоинформативен. Его применяют на начальной стадии разработки системы автоматизации.

Развернутый способ выполнения ФСА дает полное представление о структуре системы, технических средствах автоматизации
и их местоположении. При его использовании каждый прибор или блок, входящий в данный комплект (узел, группу), изображают отдельным графическим обозначением. Многофункциональные приборы изображают несколькими окружностями (по числу функций), расположенными слитно. Например, измерительный прибор, показывающий и интегрирующий расход, установленный по месту отбора сигнала (показывающий дифманометр с интегратором), изображается следующим образом:

Щиты, пульты, компьютеры и другие комплектные средства автоматизации показывают прямоугольниками, размещая их
в нижней части чертежа (на верхней части чертежа ФСА изображают технологическую схему). Внутри прямоугольников размещают обозначения приборов и блоков, установленных на них.

Для первичных приборов, установленных у технологического оборудования, предусматривают отдельный прямоугольник «Приборы местные».

Прямоугольники располагаются сверху вниз в следующей последовательности:

· приборы местные;

· шкафы (щиты) приборов местного управления;

· щит измерительных (вторичных) приборов;

· щит (пульт) блоков преобразователей;

· щит (пульт) сигнализации или графопостроитель;

· управляющий компьютер (контроллер) и т. д.

На рис. 6.2 представлен пример развернутого изображения ФСА.

Рис. 6.2. Развернутая функциональная схема программной САР давления в аппарате ТА-1: 1-1 – измерительный преобразователь давления; 1-2 – вторичный показывающий и регистрирующий прибор;
1-3 – регулятор; 1-4 – усилитель; 1-5 – исполнительный механизм;
1-6 – программный задатчик давления

Связи между приборами изображают вертикальными и горизонтальными линиями. Для сложенных ФСА используют адресный метод изображения связей между приборами: соединительные линии разрывают и на их концах записывают адрес – одну и ту же арабскую цифру. На линиях связи первичных преобразователей с отборными устройствами (точками отбора) указывают предельные значения измеряемых величин.

На развернутых ФСА используют при необходимости обозначения дополнительных функциональных признаков приборов, сигналов и операций с сигналами.

В проектах автоматизации представляют ФСА, выполненные развернутым способом.

Перечень технических средств автоматизации представляется на ФСА в виде таблицы, размещаемой на свободном поле чертежа, либо в пояснительной записке проекта.

Выбор технических средств автоматизации осуществляется
в два этапа. На первом этапе на основе заданных требований
к системе автоматизации составляется перечень всех отечественных
и зарубежных технических средств автоматизации с краткой их технической характеристикой, используя справочники, каталоги отечественных и зарубежных производителей и периодические журналы.

На втором этапе путем детального анализа стоимостных, метрологических и эксплуатационных характеристик отобранных на первом этапе средств автоматизации выбирают те технические средства, которые будут использованы в разрабатываемой системе автоматизации. Результаты выбора технических средств автоматизации представляются в виде табл. 6.1.

Таблица 6.1

Спецификация технических средств системы автоматизации

Понятие «узел» в табл. 6.1 означает функциональную группу приборов и средств автоматизации – совокупность элементов, выполняющую определенные функции в системе автоматизации, а понятие «элемент» – конструктивно обособленную часть узла или системы.

6.2. ФСА объекта на базе программируемых

контроллеров и персональных компьютеров

На схеме в верхней части листа изображают технологическую схему объекта с встроенными датчиками и исполнительными механизмами, а в нижней части – прямоугольники: а) «Приборы по месту» (пусковая аппаратура, измерительные преобразователи, усилители мощности и т. д.); б) «Контроллер ПЛК»; в) «Компьютер оператора». При этом в прямоугольниках «Контроллер ПЛК» и «Компьютер оператора» выделяют субпрямоугольники выполняемых ими функций, связи между элементами схемы изображают непрерывными линиями, а процесс обработки сигналов программным способом – пунктирными горизонтальными линиями.

Далее рассматривается пример разработки ФСА для технологического участка (звена) «Насос – технологический аппарат (ТА)», обеспечивающей решение следующих задач автоматизации:

1. Индикацию и регистрацию давления хладоносителя (воды)
в технологическом аппарате.

2. Автоматическое регулирование – стабилизацию в ТА давления хладоносителя на заданном уровне Р = Р_ЗАД = const.

3. Автоматическую защиту ТА от чрезмерного повышения давления хладоносителя путем открытия клапана аварийного давления при Р = Р_АВ.

4. Предупредительную и аварийную сигнализацию по заданным значениям давления хладоносителя, соответственно,
Р = Р_ПР и Р = Р_АВ.

5. Сигнализацию состояния насоса Включен/Выключен.

6. Дистанционное управление насосом по командам оператора Включить/Выключить.

ФСА участка «Насос – ТА», решающая вышеуказанные задачи автоматизации, показана на рис. 6.3. Спецификация приведена в табл. 6.2.

Таблица 6.2

Спецификация технических средств системы автоматизации

(пример для участка «Насос – Технологический аппарат»)

Функцио-нальный узел	Функции, выполняемые узлом	Позиционное обозначение элемента на ФСА	Наименование, тип элемента. Основные технические данные	Место установки элемента
	Дистанционное управление и сигнализация состояния насоса	1-1	Промышленный компьютер PPC-153 (ф. Advantech, Тайвань). Предназначен для построения интерфейсов «Человек-машина». Процессор Intel Pentium III. Коммуникационные порты RS-232/485, контроллер Ethernet. Стальной каркас. Температура среды 0–60 °С, влажность до 95 %. ЖК-дисплей	Пульт оператора
1-2	Программируемый контроллер ОВЕН GKR150. Предназначен для обработки и обмена информацией, логического уравнения, ПИД-регулирования. Встроенные интерфейсы Ethernet, RS-232/485, USB. 6(4) дискретных и 4(2) аналоговых входов (выходов). Температура от 10 до 70 °С, влажность до 85 %	Шкаф управления
1-3	Пускатель магнитный ПМ-12: ~ 380 В, температура среды от +1 до +60°С	По месту

Окончание табл. 6.2

	Измерение, индикация, регистрация, регулирование, защита и сигнализация давления в технологическом аппарате	2-1	Преобразователь избыточного давления ПД 100-ДИ: измеряемое давление до 0,1 МПа, погрешность измерения 1 %, выходной сигнал 4…20 мА, диапазон температуры среды –40…80 °С, степень защиты JP 65	По месту
2-2	Пускатель бесконтактный реверсивный ПБР3: номинальное напряжение 380 В, ток 3 А, напряжение питания цепей управления 24 В	По месту
2-3	Механизм электрический однооборотный МЭО-630/25: 380 В, токовый датчик положения	По месту
2-4	Сирена СИ-1. Предназначена для звуковой аварийной сигнализации. Напряжение +24 В	По месту
2-5	Реле электромагнитное HE-4; ~ 220 В	Шкаф управления
2-6	Клапан ПР-Э 3,25 с электромагнитным приводом. Входной сигнал ~ 220 В. Условная пропускная способность 0,2 м3/ч, диаметр 3 мм, давление 1 МПа	По месту
1-2   1-1	Контроллер ОВЕН ПЛК 150 Компьютер PPC-153	–   –

На схеме вертикальными непрерывными линиями показаны связи между элементами системы, а пунктирными горизонтальными линиями – обработка сигналов в соответствии с алгоритмами контроля, регулирования и управления, реализуемыми программным обеспечением системы автоматизации (программами работы ПЛК и компьютера).

Рис. 6.3. ФСА участка «Насос – ТА», выполненная на базе применения ПЛК и персонального компьютера (ПК): ТА – технологический аппарат (охладитель горячего продукта); Р_ЗАД, Р_ПР, Р_АВ – уставки, соответственно для регулирования, предупредительной и аварийной сигнализации и защиты ТА по давлению хладоносителя в ТА

ПЛК выполняет функции локального управляющего устройства. Основное назначение компьютера – создание с помощью SCADA-системы интерфейса «Человек – машина», обеспечивающего: а) отображение на экране монитора (на мнемосхеме технологического процесса) значений параметров (здесь давления) цифровыми и световыми сигналами; б) задание уставок регулирования, защиты и сигнализации; в) подачу команд дистанционного управления (Включить/Выключить электродвигатель насоса) и сигнализацию состояния управляемого механизма (здесь насоса); г) регистрацию (архивирование) параметров процесса (здесь давления).