Справочник от Автор24
Поделись лекцией за скидку на Автор24

Проектирование автоматизированных систем

  • ⌛ 2007 год
  • 👀 1317 просмотров
  • 📌 1291 загрузка
  • 🏢️ ОмГТУ
Выбери формат для чтения
Загружаем конспект в формате doc
Это займет всего пару минут! А пока ты можешь прочитать работу в формате Word 👇
Конспект лекции по дисциплине «Проектирование автоматизированных систем» doc
Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Омский государственный технический университет» В.Г. Хомченко Проектирование автоматизированных систем Конспект лекций Омск 2007 УДК 658.512.011.56 ББК 30.2-5-05 Х 76 Рецензенты: В.А. Григорьев, канд. техн. наук, доцент, зам. генерального директора ОАО «Производственно-торговая компания»; Ю.П. Котелевский, канд. техн. наук, ген. директор ООО «АДЛ-Омск» Хомченко, В.Г. Х 76 Проектирование автоматизированных систем: конспект лекций / В.Г. Хомченко. – Омск : Изд-во ОмГТУ, 2007. – 176 с. Рассмотрены основные положения, необходимые нормативные материалы и требования, предъявляемые при разработке проектной документации на создание автоматизированных систем управления технологическими процессами и производствами. Изложены принципы системного подхода к проектированию автоматизированных систем управления, а также правила оформления функциональных, структурных и принципиальных схем автоматизации, схем алгоритмов и схем и таблиц подключения внешних проводок. Приведены сведения по разработке технического задания и составу технической документации на создания автоматизированных систем. Конспект лекций предназначен для студентов специальности 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств» очной, заочной и дистанционной форм обучения. Печатается по решению редакционно-издательского совета Омского государственного технического университета. УДК 658.512.011.56 ББК 30.2-5-05 © В.Г. Хомченко, 2007 © Омский государственный технический университет, 2007 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ 6 1. Назначение, состав, структура, основные принципы и положения по созданию и функционированию автоматизированных систем 7 1.1. Назначение автоматизированных систем 7 1.2. Состав и виды структур автоматизированных систем 7 1.3. Принципы создания автоматизированных систем 9 1.4. Основные рекомендуемые положения по созданию и функционированию автоматизированных систем 10 2. Системный подход В ПРОЕКТИРОВАНИИ И СОЗДАНИИ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ процессами 11 2.1. Сущность системного подхода 12 2.2. Научные направления исследования и проектирования систем 13 2.3. Методология проектирования иерархических АСУ ТП 18 3. СТАДИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И СОСТАВ ПРОЕКТОВ АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ 20 3.1. Общие положения 20 3.2. Задание на проектирование, исходные данные и материалы 22 3.3. Стадии проектирования и состав проектной документации 24 3.4. Состав рабочей документации на создание систем автоматизации ТП 30 3.5. Организации, участвующие в работах по созданию АС 33 4. ВВЕДЕНИЕ В ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ 33 4.1. Общие положения, требования и правила при выполнении схем автоматизации 36 4.2. Условные буквенно-цифровые обозначения технических средств автоматизации 39 4.3. Общие требования к оформлению чертежей (ГОСТ 24.304-82) и текстовых документов (ГОСТ 24.301-80) 41 5. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СХЕМЫ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ 42 5.1. Назначение функциональных схем, методика и общие принципы их выполнения 42 5.2. Изображение технологического оборудования и коммуникаций 45 5.3. Изображение средств автоматизации на функциональных схемах 46 5.4. Позиционные обозначения приборов и средств автоматизации 62 5.5. Требования к оформлению и примеры выполнения функциональных схем 64 6. СТРУКТУРНЫЕ СХЕМЫ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ 69 6.1. Структура систем управления 69 6.2. Выполнение структурных схем автоматизации (схем функциональной структуры) 74 7. ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ 79 7.1. Общие требования 79 7.2. Правила выполнения схем 82 7.3.Условные графические обозначения элементов схем 86 8. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВНЕШНИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И ТРУБНЫХ ПРОВОДОК 87 8.1. Схемы соединений и подключения внешних проводок 87 8.2. Таблицы соединений и подключения внешних проводок 104 9. АЛГОРИТМИЗАЦИЯ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ 107 9.1. Основная терминология 107 9.2. Алгоритмы АСУ ТП 107 9.3. Оформление алгоритмов АСУ ТП 110 10. РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ НА СОЗДАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ 121 10.1. Общие положения 121 10.2. Состав и содержание технических заданий 123 11. ТРЕБОВАНИЯ К СОДЕРЖАНИЮ ДОКУМЕНТОВ, РАЗРАБАТЫВАЕМЫХ ПРИ СОЗДАНИИ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ (РД-34.698-90) 138 11.1. Общие положения 138 11.2. Требования к содержанию документов по общесистемным решениям 139 11.3. Требования к содержанию документов с решениями по организационному обеспечению 149 11.4. Требования к содержанию документов с решениями по техническому обеспечению 152 11.5. Требования к содержанию документов с решениями по информационному обеспечению 157 11.6. Требования к содержанию документов с решениями по программному обеспечению 161 11.7. Требования к содержанию документов с решениями по математическому обеспечению 162 11.8. Содержание документов, разрабатываемых на предпроектных стадиях 165 11.9. Содержание организационно-распорядительных документов 168 Библиографический список 173 Введение Автоматизация технологических процес­сов является одним из решающих факторов улучшения качества продукции, повышения производительности и улучше­ния условий труда. Все существующие и строящиеся промышленные объекты в той или иной степени оснащаются средствами автоматизации. Проектами наиболее сложных произ­водств, особенно в черной металлургии, машиностроении, неф­тепереработке, химии и нефтехимии, на объек­тах производства минеральных удобрений, энергетики и в других отраслях промыш­ленности, предусматривается комплексная автоматизация ряда технологических про­цессов. Средства автоматизации применяются также на объектах жилищного строительства и социально-бытового назначения, в системах кондиционирования воздуха, дымоудаления, энергоснабжения и т. п. За последнее время устарели многие нормы и стандарты, существенно изменилась система проектной документации для строительства. Появи­лись новые руководящие материалы в об­ласти проектирования, внедряются системы автоматизированного проектирования. Настоящий курс лекций содержит систематизированные и методически переработанные сведения и нор­мативные материалы, необходимые при раз­работке проектов автоматизации производ­ственных процессов с учетом современных требований к составу и содержанию проектной документации. В основу конспекта лекций положен материал, содержащийся в учебных и справочных пособиях, перечень которых приведен в библиографическом списке. Вопросы разработки проектов автома­тизации технологических процессов рассмат­риваются в объеме требований, содержа­щихся в «Инструкции о составе, порядке разработки, согласования и утверждения проектно-сметной документации на строи­тельство предприятий, зданий и сооружений» СНиП 1.02.01-85, в СНиП 11-01-95, в ГОСТах систем ЕСКД, ЕСПД, ЕСТД, СПДС, а также в других нормативных документах, ссылки на которые даны в тексте конспекта лекций. Наряду с нормативно-техническими тре­бованиями и указаниями по проектированию систем автоматизации в курсе лекций изложены требования к исполнению документации, входящей в состав про­екта. Глава 1. НАЗНАЧЕНИЕ, СОСТАВ, СТРУКТУРА, ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ И ПОЛОЖЕНИЯ ПО СОЗДАНИЮ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЮ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ 1.1. Назначение автоматизированных систем Автоматизированная система (АС) представляет собой организационно-техническую систему, обеспечивающую выработку решений на основе автоматизации информационных процессов в различных сферах деятельности (управление, проектирование, производство и т. д.) или их сочетаниях. В зависимости от сферы автоматизируемой деятельности АС разделяют на: 1) автоматизированные системы управления (АСУП, АСУ ТП, АСУ ГПС и др.); 2) системы автоматизированного проектирования (САПР); 3) автоматизированные системы научных исследований (АСНИ); 4) АС обработки и передачи информации (АСОИ); 5) автоматизированные системы технологической подготовки производства (АСТПП); 6) автоматизированные системы контроля и испытаний (АСК); 7) системы, автоматизирующие сочетания различных видов деятельности. АС реализуют информационную технологию в виде определенной последовательности информационно связанных функций, задач или процедур, выполняемых в автоматизированном (интерактивном) или автоматическом режимах. Целесообразность создания и внедрения АС определяет­ся социальным, научно-техническим и другими полезными эффек­тами, получаемыми в результате автоматизации. 1.2. Состав и виды структур автоматизированных систем В процессе функционирования АС представляет собой совокупность: - комплекса средств автоматизации; - организационно-методических и технических документов; - специалистов, использующих их в процессе своей профессиональной деятельности. Таким образом, АС – это человекомашинная система с интерактивным управлением. В процессе проектирования АС (ее частей) разрабатывают, в общем случае, следующие виды обеспечений: техническое, программное, информационное, организационно-методическое, метрологическое, правовое, математическое, лингвистическое, эргономическое. Комплекс средств автоматизации автоматизированной системы – это совокупность взаимосогласованных компонентов и комплексов программного, технического и информационного обеспечения, разрабатываемая, изготовляемая и поставляемая как продукция производственно-технического на­значения. Программное обеспечение автоматизированной системы – совокупность программ на носителях информации с программной документацией по ГОСТ 19. 101. Техническое обеспечение автоматизированной системы – совокупность средств реализации управляющих воздействий, средств получения, ввода, под­готовки, преобразования, обработки, хранения, регистрации, вывода, отобра­жения, использования и передачи данных. Информационное обеспечение автоматизированной системы – совокупность системно-ориентированных данных, описывающих принятый в системе словарь базовых описаний (классификаторы, типовые модели, элементы автоматизации, форматы документации и т. д.), и актуализируемых данных о состоянии информационной модели объекта автоматизации (объекта управления, объекта проектирования) на всех этапах его жизненного цикла. Организационно-методическое обеспечение автоматизированной систе­мы – совокупность документов, определяющих: организационную структуру объекта и системы автоматизации, необходимых для выполнения конкретных автоматизируемых функций; деятельность в условиях функционирования системы, а также формы представления результатов деятельности. Правовое обеспечение автоматизированной системы – совокупность правовых норм, регламентирующих правоотношения при функционировании автоматизированной системы, и юридический статус результатов ее функционирования. Математическое обеспечение автоматизированной системы – совокупность математических методов, моделей и алгоритмов обработки информации, используемых при функционировании системы. Лингвистическое обеспечение автоматизированной системы – совокупность языковых средств для формализации естественного языка, построения и сочетания информационных единиц, используемых в АС при функционировании системы для общения с КСА. Эргономическое обеспечение автоматизированной системы – совокупность взаимосвязанных требований, направленных на согласование психологических, психофизиологических, антропометрических, физиологических характеристик и возможностей человека-оператора, технических характеристик КСА, параметров среды на рабочем месте. Проектные решения по программному, техническому и ин­формационному обеспечениям реализуют как изделия в виде взаимоувязанной совокупности компонент и комплексов, входя­щих в состав АС (их частей) с необходимой документацией. Проектные решения по остальным видам обеспечения входят в состав АС (их частей) в качестве организационно-методических и эксплуатационных документов или реализуются в компонентах программного, технического или информационного обеспечения. Проектные решения математического обеспечения реализуют, как пра­вило, через программное или, в отдельных случаях, техническое обеспечение, а лингвистическое обеспечение представляют и реализуют в информационном или программном обеспечении. Внутреннее строение систем характеризуют при помощи структур, описывающих устойчивые связи между их элементами. При описании АС используют следующие виды структур, от­личающиеся типами элементов и связей между ними: 1) функциональные (элементы – функции, задачи, процедуры; связи – информационные); 2) технические (элементы – устройства, компоненты и комп­лексы; связи – линии и каналы связи); 3) организационные (элементы – коллективы людей и от­дельные исполнители; связи – информационные, соподчинения и взаимодействия): 4) документальные (элементы – неделимые составные части и документы АС; связи – взаимодействия, входимости и соподчи­нения); 5) алгоритмические (элементы – алгоритмы; связи – информа­ционные); 6) программные (элементы – программные модули и изделия; связи – управляющие); 7) информационные (элементы – формы существования и представления информации в системе; связи – операции преобразования информации в системе). 1.3. Принципы создания автоматизированных систем АС создают в соответствии с техническим заданием, являющимся основным исходным документом, на основании которого проводят приемку ее заказчиком. При создании АС необходимо руководствоваться принци­пами системности, развития (открытости), совместимости, стан­дартизации (унификации) и эффективности. Принцип системности заключается в том, что при декомпозиции должны быть установлены такие связи между струк­турными элементами системы, которые обеспечивают цельность АС и ее взаимодействие с другими системами. Принцип развития (открытости) заключается в том, что, исходя из перспектив развития объекта автоматизации, АС должна создаваться с учетом возможности пополнения и обновления функций и состава АС без нарушения ее функционирования. Принцип совместимости заключается в том, что при создании систем должны быть реализованы информационные интерфейсы, благодаря которым она может взаимодействовать с другими системами в соответствии с установленными правилами и протоколами. Принцип стандартизации (унификации) заключается в том, что при создании систем должны быть рационально приме­нены типовые, унифицированные и стандартизованные элементы, проектные решения, пакеты прикладных программ, комплексы, компоненты. Принцип эффективности заключается в достижении рационального соотношения между затратами на создание АС и целевыми эффектами, включая конечные результаты, получаемые в результате автоматизации. При создании (модернизации) объектов автоматизации должно быть предусмотрено проведение работ по созданию (модернизации) АС. 1.4. Основные рекомендуемые положения по созданию и функционированию автоматизированных систем Создание АС осуществляют в плановом порядке в соответствии с действующими положениями и нормативными актами. Планирование и разработку АС осуществляют по правилам, установленным для продукции единичного производства. Техническое задание на создание АС является основным документом, определяющим порядок создания и требования к АС. Разработку АС и ее приемку при вводе в действие проводят в соответствии с ТЗ. Создание АС осуществляют специализированные научно-исследователь-ские, проектные и конструкторские организации (далее – разработчик) в соответствии с техническим заданием (ТЗ), выдаваемым заказчиком. Возможно создание АС непосредственно заказчиком при условии создания специализированного подразделения. При создании АС следует обращать внимание на: 1) интеграцию экономических и информационных процессов, технических, программных и организационно-методических средств; 2) развитие системного и программно-целевого подхода в планировании, автоматизации работы объекта, в процессах получения и обработки информации на объекте автоматизации; 3) углубление взаимодействия человека и вычислительной техники на основе диалоговых методов и средств, автоматизированных рабочих мест и интеллектуальных терминалов; 4) построение сетей ЭВМ на базе неоднородных вычислительных средств; 5) индустриализацию процессов создания АС, развитие САПР и тиражи­рования типовых элементов АС; 6) построение информационного фонда в виде распределенной по объектам и уровням иерархии автоматизированной базы данных; 7) минимизацию документооборота, замену его передачей текущей информации по каналам связи и представление ее на устройствах отображения; 8) максимальную автоматизацию формирования первичных исходных сведений; 9) создание гибких систем управления, способных адаптироваться к изменяющимся условиям производства и выпускаемой продукции. Создание АС требует, как правило, изменения (совершенствования) организационной структуры объекта автоматизации. Принципы совершенствования структуры включают следующие основные положения: 1) выделение структурных звеньев на каждом организационном уровне должно осуществляться так, чтобы каждое звено работало на достижение определенной совокупности целей; требуемая при этом интеграция всех видов деятельности достигается созданием специализированных подразделений, пол­ностью отвечающих за выполнение определенной группы функций; 2) организационная структура должна базироваться на интегрированных информационных потоках; потоки между звеньями должны быть сведены до минимума и идти кратчайшими маршрутами; 3) достижение единства организации процессов планирования, учета, ана­лиза, регулирования, т. е. обеспечения координации и синхронизации действия всех служб и исполнителей должно быть получено за счет усиления непо­средственного контакта с вычислительным комплексом. Глава 2. Системный подход в проектировании и создании автоматизированных систем управления технологическими процессами Проектирование автоматизированных систем – это создание графических, текстовых, программных и других документов, достаточных для создания и эксплуатации проектируемой АС и оформленных на бумажных и электронных носителях. В перечисленных документах проектирование АС должно быть выполнено с соблюдением соответствующих требований, норм и правил как к самой АС, так и к документам, отражающим проектное решение. Подлежащая проектированию автоматизированная система обычно не является некоей изолированной, а представляет собой часть более сложной системы. Проектное решение, касающееся разрабатываемой автоматизированной системы, должно быть оптимальным для всей системы в целом, а не только для разрабатываемой, что и обеспечивается, так называемым, системным подходом к проектированию АС. Рассмотрим методологию системного подхода к проектированию применительно к автоматизированным системам управления технологическими процессами (АСУ ТП). Процессы проектирования и создания АСУ ТП являются сложными процессами, в которые вовлекаются большие коллективы людей и привлекаются крупные финансовые средства. Ответственность на руководителях проектирования весьма высокая. Системный подход к проектированию любого объекта и, в частности, АСУ ТП дает определенную гарантию получения качественного проектного решения. Сложность объекта проектирования приводит к тому, что и система создания АСУ ТП, и процесс ее проектирования также являются достаточно сложными. В связи с этим методология проектирования АСУ ТП разделена на несколько частей: общесистемные и специальные вопросы математического, программного и технического обеспечения, а также методология учета человеческих факторов в проектировании АСУ ТП. Все виды обеспечения АСУ ТП необходимо разрабатывать с учетом системного подхода, экономической эффективности и надежности. 2.1. Сущность системного подхода Системный подход отличается от тради­ционного предположением о том, что целое обла­дает такими качествами (свойствами), каких нет у его частей. Наличием этих качеств це­лое, собственно, и отличается от любой своей ча­сти. Данная связь между целым и его ча­стями была положена в основу первых определений системы, например такого: «си­стема – это совокупность связанных между собой частей». Целью объединения элементов в систему и является получение таких свойств и способностей в выполнении требуемых функций, каких нет у каждого отдельно взятого элемента. При этом части системы мо­гут представлять собой системы, которые называют подсистемами. Подсисте­ма обладает свойством функциональной по­лноты, т. е. ей присущи все свойства си­стемы. Системный подход к проектированию АСУ ТП заключается в разбиении всей си­стемы на подсистемы (декомпозиция си­стемы) и учете при ее разработке не только свойств конкретных подсистем, но и связей между ними. Системный подход опирается на из­вестный диалектический закон взаимосвязи и взаимообусловленности явлений в мире и в обществе и требует рассмотрения изу­чаемых явлений и объектов не только как самостоятельной системы, но и как подси­стемы некоторой большей системы, по отно­шению к которой нельзя рассматривать данную систему как замкнутую. Системный подход требует прослеживания как можно большего числа связей (не только внутрен­них, но и внешних), чтобы не упустить дей­ствительно существенные связи и факторы и оценить их эффекты. Системный подход к анализу и разработ­ке систем в том или ином аспекте используется многими науками (системотех­ника, исследование операций, системный ана­лиз и др.). Между этими науками нет четких границ, поэтому весьма часто в них используются одинаковые математические методы. И в настоящее время усилия специалистов направлены на разработку общей теории си­стем, использующей изоморфизм (аналогич­ность) процессов, протекающих в системах различного типа (технических, биологиче­ских, экономических, социальных). Общая теория систем должна стать теоретическим фундаментом системотехники и других, смежных с ней, дисциплин. Остановимся кратко на сущности упомянутых теорий и их применении при проектировании АСУ ТП. 2.2. Научные направления исследования и проектирования систем Общая теория систем – это научное напра­вление, связанное с разработкой совокупности философских, методологических, научных и прикладных проблем анализа и синтеза сложных систем произвольной природы. Считается, что общая теория систем должна представлять собой область научных знаний, позволяющую изучать поведение систем лю­бой сложности и любого назначения. С философской точки зрения реальные системы неисчерпаемы в своих свойствах, и для познания действительности необхо­димы различные уровни абстрагирования. Рассмотрение задач на каком-либо одном уровне абстрагирования позволяет дать от­веты на определенную группу вопросов, а для получения ответов на другие вопросы необходимо провести исследование уже на другом уровне абстракции. В настоящее время общая теория систем еще далека от завершения. Однако ее полез­ность подтверждается практическими приме­нениями, в частности, на ее основе разви­вается теория многоуровневых иерархических систем, к которым относится большин­ство АСУ ТП. Системный подход реализуется в основном в следующих фундаментальных науках: - системотехнике; - исследовании операций; - системном анализе. Системотехника. Данная наука представляет собой направление в кибернетике, изу­чающее вопросы планирования, проектирования и поведения сложных информа­ционных систем. Это определение не является строгим, и существует множество других определений этой науки, что свидетельствует о ее развитии. Нет единого определения и сложной си­стемы. Сформулированы следующие семь признаков, которые ограничивают класс систем, рассма­триваемых в системотехнике: 1) система создается человеком из раз­личного оборудования и сырья; 2) система обладает цельностью, все ее части служат достижению единой цели; 3) система является большой как с точки зрения разнообразия составляющих ее эле­ментов, так и с точки зрения числа одина­ковых частей, возможно, числа выполняемых функций и стоимости; 4) система является сложной, т. е. измене­ние какой-либо переменной влечет за собой изменение многих других переменных, при­чем математическая модель системы должна быть достаточно сложной; 5) система является полуавтоматической, т. е. часть ее функций всегда выпол­няется автоматами, а часть – человеком; 6) входные воздействия системы имеют стохастическую природу, отсюда следует не­возможность предсказания поведения си­стемы для любого момента времени; 7) большинство систем, и в первую оче­редь наиболее сложные системы, содержат элементы конкурентной ситуации. Большинство АСУ ТП удовлетворяют указанным признакам, поэтому методология системотехники используется при их проек­тировании. Процесс проектирования можно подраз­делить на ряд направлений. В частности, воз­можны следующие деления: • фазы (во времени) конструирования си­стемы; • этапы (логические) конструирования си­стемы; • аппарат (математический и научный) кон­струирования системы; • части (функциональные) системы; • подсистемы общей системы. Первое направление предполагает, что конструирование системы проходит в хроно­логическом порядке ряд определенных фаз (например, начало работы, организация ра­бочей группы, предварительное конструиро­вание, основное конструирование, создание макета экспериментальной проверки, обкат­ка и оценка испытаний). Следует отметить, что фазы работ в значительной степени зависят от проектируемой системы и не являют­ся одинаковыми для всех систем. Этапы конструирования системы – это логические этапы. Они не обязательно дол­жны выполняться в заданном порядке. На­пример, прикладные программы для упра­вляющей вычислительной машины можно разрабатывать одновременно с изготовле­нием опытного образца системы. Важная группа этапов, позволяющая ус­пешно разделять проблему на части для ана­лиза, основана на предположении, что любое событие на одном каком-нибудь входе и ре­акцию системы на это событие можно изу­чать изолированно от того случая, когда подобные события имеют место на двух или более входах одновременно. Из этого следует, что этапами изучения могут быть разработка в предположении единичных воз­действий, разработка в предположении мно­гократных воздействий, совершающихся в из­вестном порядке, и разработка с учетом конкретной ситуации. Другая важная группа этапов связана с моделированием и заменой моделью ре­ально работающей системы. Ввиду универ­сальности широко используется статистиче­ское моделирование. Высокая степень абстракции, до которой доводится процесс разработки на основе анализа и моделирования, является одной из отличительных черт системо­техники. В качестве аппарата для инженера-систе­мотехника может служить любая математи­ческая дисциплина, но наибольшее значение имеет теория вероятностей и математическая статистика. Составными частями могут быть ло­кальные системы и системы более высокого иерархического уровня, системы связи, си­стемы отображения информации и др. Разбиение на подсистемы выполняется с учетом естественной структуры технологи­ческого процесса, удобства организации про­ектирования и других факторов. При этом следует стремиться обеспечить минимум свя­зей между подсистемами. Особое значение в системотехнике имеет системный подход, который проявляется в ряде принципов конструирования сложной системы. Главным, фундаментальным, принципом является принцип максимума эффективности, точнее – максимума ее математического ожи­дания. Критерием эффективности является отношение (или разность) показателей цен­ности результатов, полученных в процессе функционирования системы, к показателю затрат на ее создание. Сложность задачи определения показателя эффективности обус­ловливается, в частности, тем обстоятель­ством, что она вытекает из задач системы более высокого уровня и задается ими. По­этому конструктор конкретной системы дол­жен ориентироваться в проблеме более вы­сокого ранга, чем рассматриваемая, правиль­но оценивать результаты выполняемой ра­боты. На этапе формулирования критерия эффективности необходим тесный контакт с заказчиком. При оценке эффективности можно ис­пользовать следующие методы аналогии, экс­пертных оценок, прямых расчетов, математического моделирования и дру­гие. С помощью принципа эффективности можно сформулировать основной метод проектирования систем: единая система раз­деляется на части по функциональному при­знаку, устанавливаются возможные ва­рианты реализации этих частей, связей ме­жду ними и на заданном множестве вариан­тов выбирается структура системы, отвечаю­щая требованиям максимума математиче­ского ожидания эффективности. Принцип согласования (субоптимизации) частных (локальных) критериев эффективно­сти между собой и общим (глобальным) кри­терием гласит, что для оптимального функ­ционирования системы в целом не требуется оптимизации работы каждой из ее подси­стем. Для достижения общей цели должны быть согласованы между собой критерии эф­фективности каждой подсистемы (причем эти частные критерии могут не совпадать с частными оптимумами). В связи с этим улучшение работы одной из подсистем, не согласованное в общесистемном плане, мо­жет привести к снижению эффективности си­стемы в целом. Из принципа оптимума автоматизации вы­текает, что не все задачи, особенно для частных случаев, должны решаться автома­тически. Уровень автоматизации необходимо обосновать исходя из критериев эффективно­сти. Принцип централизации информации за­ключается в том, что система управления и принятия решений эффективна только в том случае, когда информация собирается, хранится и обрабатывается на основе единых массивов, единого банка данных, который может быть и децентрализованным. Принцип явлений с малой вероятностью утверждает, что основную задачу системы пересматривать нельзя, а основные характе­ристики системы не должны значительно из­меняться для того, чтобы система оказывалось пригодной также в ситуациях, имеющих малую вероятность наступления. В настоящей главе рассмотрены только основные принципы и методы системотехники. Исследование операций. Это научное направление в исследовании и проектировании систем основано на математическом моделировании процессов и явлений. Различных определений науки об исследовании операций, как и системотехники, существует очень много. Более того, трудно провести четкое разделение между этими науками. Полагают, что специалист по исследованию операций имеет склонность к оптимизации операций в существующих системах, в то время как специалист по системотехнике склонен к созданию новых систем. Под операцией обычно понимают действие, осуществляемое некоторой организацией согласно определенным условиям и ин­струкциям, подразумевая под организацией систему, включающую в себя коллективы людей. Часто операции являются малоэффективными из-за подмены целей в организации операций. Поэтому, как правило, работа исследователей операций начинается с анализа критерия эффективности операции. Классическим примером успешного применения исследований операций является решение вопроса о целесообразности установки зенитных орудий на торговых судах союзников во время второй мировой войны. При исследовании операций широко ис­пользуется системный подход и математическое моделирование. Как показала практика, методы исследования операций наиболее пригодны для исследования и разработки организационных систем, однако их можно использовать и при проектировании систем управления технологическими процессами на этапе постановки целей, определения показателей эффективности, составлении и исследовании математи­ческих моделей. Системный анализ. Это научное направле­ние является методологией исследования трудно наблюдаемых и трудно понимаемых свойств и отношений в объектах, заключаю­щейся в представлении этих объектов в каче­стве целенаправленных систем, и изучения свойств этих систем и взаимоотношений ме­жду целями и средствами их реализации. Существует множество определений си­стемного анализа (как и исследования опе­раций или системотехники). В нем нет еще установившихся понятий, общепринятой тер­минологии и единства мнений специалистов по многим принципиальным вопросам. Си­стемный анализ успешно используют при ре­шении таких проблем, как оценка кон­кретных проектов сложных АСУ, промыш­ленных систем, планов капитальных вложе­ний, народнохозяйственных планов, а также в организации процессов народнохозяйствен­ного планирования. Исследование в системном анализе разбивается на несколько этапов. Рассмотрим основные этапы системного анализа, используемые при проектировании организационных и технологических систем управления. На первом этапе формируется постановка зада­чи, которая состоит из определения объекта исследования, постановки целей, а также за­дания критериев для улучшения объекта и управления им. Этот этап плохо формали­зуется, поэтому успех определяется прежде всего искусством и опытом исследователя, глубиной его понимания поставленной про­блемы. Этот этап важен, поскольку непра­вильная или неполная постановка целей мо­жет свести на нет результаты последующего анализа. На втором этапе очерчиваются границы изучаемой системы, и ведется ее первичная структуризация. Совокупность объектов и процессов, имеющих отношение к поста­вленной цели, разбивается на два класса: изучаемую систему и внешнюю среду. Такое разделение происходит в результате после­довательного перебора и включения в систе­му объектов и процессов, оказывающих за­метное влияние на процесс достижения по­ставленных целей. Окончание перебора может произойти, прежде всего потому, что будут исчерпаны все существенные факторы. Систему в этом случае можно рассматривать как замкнутую, т. е. с известной степенью приближения, не зависящей от внешней среды. Другая возможность ограничения си­стемы от внешней среды основывается на том, что в ряде случаев при изучении си­стемы можно ограничиться лишь влиянием внешней среды на систему и пренебречь (с точки зрения поставленных целей) влиянием системы на среду. При этом получаем от­крытую систему, поведение которой зависит от входных сигналов, поступающих из внеш­ней среды. Завершение процесса первичной структу­ризации состоит в том, что выделяются от­дельные составные части – элементы изучае­мой системы, а возможные внешние воздей­ствия представляются в виде совокупности элементарных воздействий. Третий этап заключается в соста­влении математической модели изучаемой системы. Первым шагом в этом направлении является параметризация, т. е. описание вы­деленных элементов системы и элемен­тарных воздействий на нее с помощью тех или иных параметров. Особую роль играют параметры, принимающие конечные множе­ства значений. Эти параметры позволяют описать процессы и объекты, которые не мо­гут быть охарактеризованы с помощью обы­чных числовых параметров, а различаются лишь косвенно. Параметризация изучаемой системы представляет собой лишь первый шаг в по­строении ее математической модели. Второй шаг заключается в установлении различного рода зависимостей между вве­денными параметрами. Характер этих зави­симостей может быть любым: для количе­ственных (числовых) параметров зависимо­сти обычно задают в виде систем уравнений (обыкновенных алгебраических или диффе­ренциальных); для качественных параметров используют табличные способы задания за­висимостей, основанные на перечислении всех возможных комбинаций значений пара­метров. Наряду с вполне определенными функцио­нальными зависимостями (задаваемыми од­нозначными функциями) в системном анализе используется различного рода вероятностные соотношения. Зависимости между элементами обычно являются весьма сложными и разнообразны­ми. Описание всех этих зависимостей также весьма сложно и громоздко, поэтому при построении математической модели обычно стремятся, по возможности, сократить это описание. Одним из наиболее употреби­тельных приемов является разбиение изучае­мой системы на подсистемы, выделение ти­повых подсистем, установление иерархии подсистем и стандартизации связей подси­стем на одних уровнях с однотипными систе­мами на других уровнях. Выделение подсистем и установление их иерархии, помимо упрощения описания, пре­следует и другую цель: в процессе исследо­вания уточняется первоначальная структура и параметры системы, а также окончательно определяются цели и критерии. В результате этого (третьего) этапа возникает законченная математическая модель системы, описанная на формальном математическом языке. Задачей следующих этапов является ис­следование построенной модели. В отличие от классического случая для сложных си­стем, как правило, не удается найти аналити­ческого решений, позволяющих описать по­ведение системы в общем виде, поэтому обычно при исследовании пользуются прямым (имитационным) моделированием изучаемой системы на ЭВМ. В большинстве случаев применяют метод «проб и ошибок», который, в отличие от классического случая, при системном анализе является не только основным, но, как правило, и единственно возможным, поскольку известные аналитические приемы (вариационные методы, принцип максимума Понтрягина и др.) для сложных систем непригодны. Таким образом, системный анализ представляет собой методологию исследования весьма сложных и неопределенных проблем, которая может быть использована при проектировании сложных АСУ ТП. 2.3. Методология проектирования иерархических АСУ ТП АСУ ТП являются сложными системами управления. Как было указано ранее, существует множество определений сложной системы, которые подчеркивают тот или иной признак сложности. Не всякая АСУ ТП состоит из иерархически организованных подсистем. Но если эта система иерархически организована, ее, несомненно, следует считать сложной. Так как большин­ство АСУ ТП представляет собой системы комплексной автоматизации каких-либо про­цессов, состоящих из ряда подпроцессов со своими локальными системами управления, большинство из них является иерархически­ми в том или ином плане. Отсюда вытекает важность рассмотрения методов исследова­ния и проектирования указанных систем. Задачи проектирования иерархических АСУ ТП во многом зависят от признаков, которые положены в основу при подразделе­нии сложной системы на соответствующие уровни иерархии. Чаще всего используется организа­ционный признак, который позволяет ото­бражать фактически существующую суборди­нацию (рис. 2.1). При этом каждый из уровней можно подразделить еще на ряд подуровней. Так, АСУ ТП первого уровня могут быть подразделены на локальные си­стемы управления отдельными агрегатами и системы комплексного управления техно­логическими процессами (автоматическими линиями, участками производства и пр.). В качестве признака часто используется избранный метод управления: регулирова­ние, обучение и адаптация, самоорганизация. Рис. 2.1. Двухуровневая система с нижестоя­щими управляющими системами и единственной вышестоящей управляющей системой В ряде случаев подразделение на ос­новные уровни или расчленение основных уровней на подуровни можно выполнять по признаку, характеризующему определенный аспект деятельности. Систему можно разбить на иерархически связанные между собой уровни также по вре­менному признаку. В этом случае при отне­сении элементов к тому или иному уровню в основу кладется интервал времени, через который необходимо вмешательство после­дующего уровня в процесс управления ниже­стоящим уровнем для обеспечения нормаль­ного функционирования системы. Иерархические системы управления обра­зуются также в результате расчленения ка­кой-либо сложной задачи на более простые подзадачи. В этом случае элементы иерархи­ческой структуры называют уровнями слож­ности принимаемого решения. В АСУ ТП весьма распространены двух­уровневые системы (рис. 2.1), методы синтеза и анализа которых в настоящее время разра­ботаны наиболее полно. Ввиду того, что алгоритмы управления локальных подсистем С1–Сп не учитывают связей между отдельными подпроцессами, возникает проблема координации. Сущность этой проблемы заключается в следующем: требуется разработать систему более высо­кого иерархического уровня Со, которая управляла бы локальными подсистемами та­ким образом, чтобы они функционировали согласованно и были подчинены общей цели. В теории иерархических систем разрабо­таны несколько принципов, пригодных для синтеза алгоритма функционирования коор­динатора Со, которые подобны принципу обратной связи в теории автоматического регулирования и управления. Принцип прогнозирования взаимодействий заключается в том, что управляющие воз­действия верхнего уровня распределяются между подсистемами нижнего уровня таким образом, что каждая из подсистем становит­ся автономной относительно других подси­стем этого же уровня. Принцип оценки взаимодействий в отли­чие от принципа прогнозирования взаимо­действий утверждает, что задача координа­ции решается всякий раз, когда ошибка прогнозирования находится в заданной области. Принцип согласования взаимодействий за­ключается в том, что элементы С1 и С2 трактуют связующий сигнал как дополни­тельную переменную решения. Этот принцип утверждает, что управляющее воздействие (вектор т) решает поставленную задачу, ког­да т является решением задач управления подсистемами С1 и С2 и связующие сигналы, выбранные нижестоящими элементами, совпадают с действительными значениями свя­зующих переменных. В теории иерархических систем рас­смотрены вопросы применимости указанных принципов, синтеза процедур координации и анализа скорости их сходимости. Наиболее часто в двухуровневой АСУ ТП используют линейную процедуру координации. При линейной координации координи­рующие сигналы подаются дискретно в некоторые последовательные моменты времени. Глава 3. СТАДИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И СОСТАВ ПРОЕКТОВ АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ 3.1. Общие положения При разработке проектной документа­ции объектов промышленного строительства руководствуются строительными нормами (СН) и строительными нормами и прави­лами (СНиП), ведомствен­ными строительными нормами (ВСН), го­сударственными и отраслевыми стандар­тами. Основным документом, определяющим общие требования к проектам, является «Инструкция о составе, порядке разработки, согласования и утверждения проектно-сметной документации на строительство пред­приятий, зданий и сооружений» СНиП 1.02.01-85. С 2003 года в качестве рекомендательного действует СНиП 11-01-95 «Инструкция о порядке разработки, согласования, утверждения и составе проектной документации на строительство предприятий, зданий и сооружений», которым планировалось заменить СНиП 1.02.01-85. В настоящее время эти документы действуют параллельно, но второй – как рекомендательный. Состав, объем и содержание проек­тов автоматизации определяются ГОСТ 24. 201–89, РД 50-34.698-90, стандартами «Системы проект­ной документации для строительства» (СПДС), в частности: ГОСТ 24.408-93 «Правила выполнения рабочей документации автоматизации технологических процессов»; руководящими материалами РМ 4-59-95 «Состав, оформление и комплектование рабочей документации» – пособие к ГОСТ 24.408-93; стандартами «Единой системы программной документации», «Инструкцией по проектированию электроустановок систем автоматизации технологических процессов» ВСН 205-84. При проектировании систем автоматиза­ции приходится обращаться ко всей системе стандартов Российской Федерации, а также к различным руководящим и методическим материалам и документам, правилам и нормам. В РФ действуют следующие системы документов (системы стандартов), регламентирующих проектные, строительные, монтажные и эксплуатационные работы на территории РФ: ГСС – Государственная система стандартизации; ЕСКД – Единая система конструкторской документации; ЕСТД – Единая система технологической документации; СПКП – Система показателей качества продукции; УСД – Унифицированные системы документации; СИБИД – Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу; ГСИ – Государственная система обеспечения единства измерений; ЕСЗКС – Единая система защиты от коррозии и старения материалов и изделий; ССБТ – Система стандартов безопасности труда; ЕСТПП – Единая система технологической подготовки производства; ЕСПД – Единая система программной документации; СПДС – Система проектной документации для строительства; СНиП – Строительные нормы и правила; СанПиН – Санитарные правила и нормы. При проектировании систем автоматиза­ции технологических процессов необходимо максимально использовать типовые проекты, утвержденные соответствующими органами, типовые монтажные чертежи и документацию на типовые и закладные конструкции. Проекты автоматизации технологиче­ских процессов выполняются на основании и в соответствии с заданием на проекти­рование. Основные технические решения, принятые в проекте систем автоматизации специализированными проектными организа­циями, должны рассматриваться и согласо­вываться с генпроектировщиком (заказчи­ком) в процессе разработки проекта. Если проект автоматизации разрабатывается подразделением комплексной проект­ной организации, разрабатывающей и другие части проекта, то принятые основные тех­нические решения согласовываются с соот­ветствующими подразделениями проектной организации. Системы автоматизации технологиче­ских процессов являются частью системы управления промышленным предприятием, поэтому проект автоматизации должен быть увязан с проектом системы управления предприятием в целом. Проектированию систем автоматизации технологических процессов с применением средств вычислительной техники, а также автоматизации объектов с новой, неосвоен­ной или особо сложной технологией произ­водства должны предшествовать научно-исследовательские работы, результаты кото­рых используются при выполнении проекта. При проектировании систем автомати­зации технологических процессов проектные организации должны руководствоваться: • основными техническими направлениями в проектировании предприятий соответ­ствующих отраслей промышленности, а также в разработке систем управления и средств автоматизации, исходя из перспекти­вы развития науки и техники; • результатами научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ; • передовым промышленным опытом в об­ласти автоматизации технологических про­цессов; • действующими нормативными докумен­тами по проектированию систем автоматиза­ции технологических процессов, утвержден­ными в установленном порядке, а также эталонами проектов автоматизации; • нормами и правилами строительного проектирования, санитарными, электротехни­ческими, противопожарными и другими тре­бованиями; • нормами и правилами на производство строительных, монтажных и специальных работ; • утвержденными сметными нормами, прейскурантами и ценниками для определе­ния сметной стоимости систем автоматиза­ции технологических процессов; • типовыми методиками по определению экономической эффективности капитальных вложений. Принципиальные технические решения по исполнению трубных и электрических проводок, блочных заготовок систем авто­матизации, применению и размещению крос­совых и других устройств должны прини­маться на технических советах проектной организации с участием представителя мон­тажной организации. Проектные материалы (чертежи, пояс­нительная записка, сметы и др.) должны иметь минимально необходимый объем и должны быть составлены ясно и четко, чтобы поль­зование ими не вызвало затруднений. При разработке проекта автоматизации технологических процессов исполнитель со­ставляет задание на выполнение работ, связанных с автоматизацией объекта в строи­тельной, технологической, электротехниче­ской и других частях и разделах проекта. Генеральный проектировщик (заказчик) обязан обеспечить выполнение указанных за­даний. 3.2. Задание на проектирование, исходные данные и материалы Задание на проектирование систем авто­матизации технологических процессов со­ставляется генеральным проектировщиком или заказчиком с участием специализиро­ванной организации, которой поручается разработка проекта. Задание на проектирование должно со­держать следующие данные: а) наименование предприятия и задачу проекта; б) основание для проектирования; в) перечень производств, цехов, агрега­тов, установок, охватываемых проектом си­стем автоматизации, с указанием для каж­дого особых условий при их наличии (на­пример, класс взрыво- и пожароопасности помещений, наличие агрессивной, влажной, сырой, запыленной окружающей среды и т. д.); г) стадийность проектирования; д) требования к разработке вариантов технического проекта; е) планируемый уровень капитальных затрат на автоматизацию и примерных за­трат на научно-исследовательские работы, опытно-конструкторские работы и проекти­рование с указанием источников финансиро­вания; ж) сроки строительства и очередности ввода в действие производственных подраз­делений предприятия; з) наименование организаций – участни­ков разработки проекта предприятия (объек­та) и систем автоматизации: генпроектировщика, головного научно-исследовательского института по системам автоматизации, орга­низаций-исполнителей смежных (строитель­ной, сантехнической и пр.) частей проекта и др.; и) предложения по централизации уп­равления технологическими процессами и структуре управления объектом, по объему и уровню автоматизации; к) предложения по размещению цент­ральных и местных пунктов управления, щитов и пультов (диспетчерских, цеховых, агрегатных и др.); л) особые условия проектирования. Для выполнения проектов систем авто­матизации должны представляться следую­щие исходные данные и материалы: а) технологические схемы с характери­стиками оборудования, с трубопроводными коммуникациями и указанием действительных внутренних диаметров, толщин стенок и материалов труб; б) перечни контролируемых и регули­руемых параметров с необходимыми требо­ваниями и характеристиками; в) чертежи производственных помеще­ний с расположением технологического обо­рудования и трубопроводных коммуникаций, с указанием рекомендуемых мест располо­жения щитов и пультов (планы и разрезы); г) чертежи технологического оборудо­вания, на котором предусматривается уста­новка приборов и средств автоматизации, перечень и характеристика поставляемых комплектно с оборудованием приборов, средств автоматизации и систем управления, чертежи комплектно поставляемых щитов, пультов и т. д.; д) строительные чертежи помещений для установки и размещения технических средств систем автоматизации; е) схемы управления электродвигателя­ми, типы пусковой аппаратуры и станций управления для использования при проекти­ровании автоматизации; ж) схемы водоснабжения с указанием диаметров труб, расхода, давления и тем­пературы воды; з) схемы воздухоснабжения с указанием давления, температуры, влажности и запы­ленности воздуха, наличия устройств очист­ки и осушки воздуха; и) данные, необходимые для расчета регулирующих органов, сужающих устройств и заполнения опросных листов; к) требования к надежности систем авто­матизации; л) результаты научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, содержа­щие рекомендации по проектированию си­стем и средств автоматизации; результаты научно-исследовательских работ должны со­держать математическое описание динами­ческих свойств объекта управления. Если эти математические зависимости неизвестны, то в задании на проектирование должны приводиться экспериментальные временные или частотные характеристики, снятые на опытных или аналогичных действующих установках, графически отражающие дина­мические свойства объекта по каждому из каналов управления. Для АСУ ТП в составе технического задания на проектирование должны приво­диться данные предпроектных разработок, определяющих основные принципы построе­ния АСУ ТП: иерархию АСУ, ее структуру, функции, алгоритмы и т. п.; м) техническая документация по типо­вым проектам и проектным решениям; н) дополнительные данные и материалы, которые могут потребоваться исполнителю в процессе проектирования. 3.3. Стадии проектирования и состав проектной документации Процесс создания АС представляет собой совокупность упорядоченных во времени, взаимосвязанных, объединённых в стадии и этапы работ, выполнение которых необходимо и достаточно для создания АС, соответствующей заданным требованиям. Стадии и этапы создания АС выделяются как части процесса создания по соображениям рационального планирования и организации работ, заканчивающихся заданным результатом. Работы по развитию АС осуществляют по стадиям и этапам, применяемым для создания АС. Состав и правила выполнения работ на установленных настоящим стандартом стадиях и этапах определяют в соответствующей документации организаций, участвующих в создании конкретных видов АС. Стадии и этапы создания АС приведены в таблице 3.1. Таблица 3.1 Стадии Этапы работ 1. Формирование требований к АС 1.1. Обследование объекта и обоснование необходимости создания АС. 1.2. Формирование требований пользователя к АС. 1.3. Оформление отчёта о выполненной работе и заявки на разработку АС (тактико-технического задания). Окончание табл. 3.1 2. Разработка концепции АС 2.1. Изучение объекта. 2.2. Проведение необходимых научно-исследовательских работ. 2.3. Разработка вариантов концепции АС, удовлетворяющей требованиям пользователя. 2.4. Оформление отчёта о выполненной работе. 3. Техническое задание Разработка и утверждение технического задания на создание АС. 4. Эскизный проект 4.1. Разработка предварительных проектных решений по системе и её частям. 4.2. Разработка документации на АС и её части. 5. Технический проект 5.1. Разработка проектных решений по системе и её частям. 5.2. Разработка документации на АС и её части. 5.3. Разработка и оформление документации на поставку изделий для комплектования АС и (или) технических требований (технических заданий) на их разработку. 5.4. Разработка заданий на проектирование в смежных частях проекта объекта автоматизации. 6. Рабочая документация 6.1. Разработка рабочей документации на систему и её части. 6.2. Разработка или адаптация программ. 7. Ввод в действие 7.1. Подготовка объекта автоматизации к вводу АС в действие. 7.2. Подготовка персонала. 7.3. Комплектация АС поставляемыми изделиями (программными и техническими средствами, программно-техническими комплексами, информационными изделиями). 7.4. Строительно-монтажные работы. 7.5. Пусконаладочные работы. 7.6. Проведение предварительных испытаний. 7.7. Проведение опытной эксплуатации. 7.8. Проведение приёмочных испытаний. 8. Сопровождение АС 8.1. Выполнение работ в соответствии с гарантийными обязательствами. 8.2. Послегарантийное обслуживание. При проектировании заказных устройств, относящихся к созданию АС, можно руководствоваться общемашиностроительными ГОСТами, в частности ГОСТ 2.103-68 «Стадии разработки». Стадии разработки конструкторской документации изделий всех отраслей промышленности и этапы выполнения работ представлены в таблице 3.2. Таблица 3.2 Стадия разработки Этапы выполнения работ Техническое предложение Подбор материалов. Разработка технического предложения с присвоением документам литеры «П». Рассмотрение и утверждение технического предложения. Эскизный проект Разработка эскизного проекта с присвоением документам литеры «Э». Изготовление и испытание макетов (при необходимости). Рассмотрение и утверждение эскизного проекта. Технический проект Разработка технического проекта с присвоением документам литеры «Т». Изготовление и испытание макетов (при необходимости). Рассмотрение и утверждение технического проекта. Рабочая конструкторская документация: Разработка конструкторской документации, предназначенной для изготовления и испытания опытного образца (опытной партии), без присвоения литеры. а) опытного образца (опытной партии) изделия, предназначенного Изготовление и предварительные испытания опытного образца (опытной партии). для серийного (массового) или единичного производства (кроме разового изготовления) Корректировка конструкторской документации по результатам изготовления и предварительных испытаний опытного образца (опытной партии) с присвоением документам литеры «О». Приемочные испытания опытного образца (опытной партии). Корректировка конструкторской документации по результатам приемочных испытаний опытного образца (опытной партии) с присвоением документам литеры «». Для изделия, разрабатываемого по заказу Министерства обороны, при необходимости, – повторное изготовление и испытания опытного образца (опытной партии) по документации с литерой «» и корректировка конструкторских документов с присвоением им литеры «». Окончание табл. 3.2 б) серийного (массового) производства Изготовление и испытание установочной серии по документации с литерой «» (или «»). Корректировка конструкторской документации по результатам изготовления и испытания установочной серии, а также оснащения технологического процесса изготовления изделия, с присвоением конструкторским документам литеры «А». Для изделия, разрабатываемого по заказу Министерства обороны, при необходимости, – изготовление и испытание головной (контрольной) серии по документации с литерой «А» и соответствующая корректировка документов с присвоением им литеры «Б». Стадии и этапы, выполняемые организациями-участниками работ по созданию АС, устанавливаются в договорах и техническом задании на основе настоящего стандарта. Допускается исключить стадию «Эскизный проект» и отдельные этапы работ на всех стадиях, объединять стадии «Технический проект» и «Рабочая документация» в одну стадию «Технорабочий проект». В зависимости от специфики создаваемых АС и условий их создания допускается выполнять отдельные этапы работ до завершения предшествующих стадий, параллельное во времени выполнение этапов работ, включение новых этапов работ. В соответствии со СНиП 1.02.01-85 проектирование систем автоматизации техно­логических процессов выполняют в две стадии: проект и рабочая документация или в одну стадию: рабочий проект. В проекте разрабатывается следующая документация: 1) структурная схема управления и кон­троля (для сложных систем управления); 2) структурная схема комплекса техни­ческих средств (КТС); 3) структурные схемы комплексов средств автоматизации; 4) функциональные схемы автоматиза­ции технологических процессов. Для объектов с несложным технологи­ческим процессом и простыми системами автоматизации допускается вместо функцио­нальных схем автоматизации составлять пе­речни параметров контроля, регулирования, управления и сигнализации; 5) планы расположения щитов, пультов, средств вычислительной техники и т. д.; 6) заявочные ведомости приборов и средств автоматизации, средств вычислитель­ной техники, электроаппаратуры, трубопро­водной арматуры, щитов и пультов, основных монтажных материалов и изделий, нестандартизированного оборудования; 7) технические требования на разработку нестандартизированного оборудования; 8) локальная смета на монтажные ра­боты, приобретение и монтаж технических средств систем автоматизации, составлен­ные в порядке, установленном СНиП 1.02.01-85; 9) пояснительная записка; 10) задания генпроектировщику (смеж­ным организациям или заказчику) на разра­ботки, связанные с автоматизацией объекта: а) на обеспечение средств автоматизации электроэнергией, сжатым воздухом, гидрав­лической энергией, теплоносителями, хладоагентами (требуемых параметров); на теп­лоизоляцию трубных проводок и уст­ройств; б) на проектирование помещений систем автоматизации (для установки щитов, пуль­тов, средств вычислительной техники, дат­чиков и т. д.), а также помещений для ра­боты оперативного персонала, кабельных сооружений (туннелей, каналов, эстакад и т. д.), проемов и закладных устройств в строительных конструкциях; в) на обеспечение средствами производ­ственной связи; г) на размещение и установку на техно­логическом оборудовании и трубопроводах закладных устройств, первичных прибо­ров, регулирующих и запорных органов и т. п.; д) на устройства пожаротушения и по­жарной сигнализации. На стадии рабочей документации раз­рабатываются: 1) структурная схема управления и контроля; 2) структурная схема комплекса техни­ческих средств; 3) структурные схемы комплексов средств автоматизации; 4) функциональные схемы автоматиза­ции технологических процессов. При двухстадийном проектировании структурные и функциональные схемы на стадии рабочей документации разрабаты­ваются с учетом изменений технологической части или решений по автоматизации, при­нятых при утверждении проекта. В случае отсутствия таких изменений упомянутые чер­тежи включаются в состав рабочей докумен­тации без переработки; 5) принципиальные электрические, гид­равлические и пневматические схемы конт­роля, автоматического регулирования, управ­ления, сигнализации и питания; 6) общие виды щитов и пультов; 7) монтажные схемы щитов и пультов или таблицы для монтажа электрических и трубных проводок в щитах и пультах, вы­полненные по РМЗ-182 -83; 8) схемы внешних электрических и труб­ных проводок; при необходимости реко­мендуется разрабатывать таблицы соедине­ний и таблицы подключения в соответствии с РМ4-6-81; 9) кроссовые ведомости (таблицы под­ключения); 10) планы расположения средств авто­матизации, электрических и трубных прово­док; 11) нетиповые чертежи установки средств автоматизации; 12) общие виды нестандартизированного оборудования [кроме сложного оборудова­ния, по которому в составе проекта приве­дены задания генпроектировщику (техниче­ские требования) на его разработку] в объеме, необходимом для выполнения работ при реализации проекта; 13) пояснительная записка; 14) расчеты регулирующих дроссельных органов. В рабочей документации даются таб­лицы исходных данных и результаты расче­тов в виде приложений к пояснительной записке. В рабочей документации целесообразно также давать расчеты по выбору регуляторов и определения примерных значений их пара­метров настройки при различных технологи­ческих режимах работы оборудования. В со­ставе расчетных материалов необходимо при­водить данные из задания на проектирование по результатам научно-исследовательских ра­бот, знание которых полезно при производ­стве наладочных работ смонтированного объекта; 15) заказные спецификации приборов и средств автоматизации, средств вычислитель­ной техники, электроаппаратуры, щитов и пультов, трубопроводной арматуры, кабелей и проводов, основных монтажных материа­лов и изделий (трубы, металлы, монтажные изделия), нестандартизированного оборудо­вания; 16) перечень типовых чертежей на уста­новку средств автоматизации (типовые чер­тежи к проекту не прикладываются); 17) уточненные задания генпроектиров­щику (смежным организациям или заказ­чику) на разработки, связанные с автомати­зацией объекта; при отсутствии изменений и уточнений подтверждаются задания, вы­данные на стадии проекта. В состав рабочего проекта при односта­дийном проектировании входят: а) техническая документация, разраба­тываемая в составе рабочей документации при двухстадийном проектировании; б) локальная смета на оборудование и монтаж; в) задания генпроектировщику (смеж­ным организациям или заказчику) на работы, связанные с автоматизацией объекта. Допускается совмещать функциональные схемы автоматизации с технологиче­скими (монтажно-технологическими), разрабатываемыми в основных комплек­тах технологического проекта объекта. При этом такая совмещенная схема должна быть приложена к основному комплекту проекта автоматизации. Принципиальные электрические, пневма­тические и гидравлические схемы контуров контроля и регулирования допускается не включать в состав основного комплекта ра­бочих чертежей, если взаимные связи приборов и аппаратуры, входящие в состав этих контуров, просты или однозначны и могут быть с достаточной полнотой отобра­жены в других схемах. Для комплектов технических средств операторских и диспетчерских помещений, в которые кроме щитов и пультов вклю­чаются защитовые конструкции (стойки, щиты зажимов и т. п.), а также элек­трические и трубные проводки (штатные кабели и трубы, несущие и опорные конст­рукции), в состав документации дополни­тельно включают: • план расположения технических средств в операторском помещении; • схемы (таблицы) соединений и подклю­чения проводок операторского помещения; • спецификацию комплекта. Для аппаратурных стоек общий вид может содержать только схему распо­ложения блоков или модулей в стойке. 3.4. Состав рабочей документации на создание систем автоматизации ТП Состав рабочей документации на создание АС ТП регламентируется также ГОСТ 21.408-93 СПДС «Правила выполнения рабочей документации автоматизации технологических процессов» и ГОСТ 34.201-89 «Виды, комплектность и обозначение документов при создании автоматизированных систем». В соответствии с ГОСТ 21.408-93 в состав основного комплекта рабочих чертежей систем автоматизации в общем случае включают: - общие данные по рабочим чертежам; - схемы автоматизации; - схемы принципиальные (электрические, пневматические); - схемы (таблицы) соединений и подключения внешних проводок; - чертежи расположения оборудования и внешних проводок; - чертежи установок средств автоматизации. ГОСТ 34.201-89 предусматривает следующие документы, разрабатываемые при проектировании системы в целом или ее частей. На стадии создания эскизного проекта (ЭП) разрабатываются: - ведомость эскизного проекта; - пояснительная записка к эскизному проекту; - схема организационной структуры; - схема структурная комплекса технических средств; - схема функциональной структуры; - перечень заданий на разработку специализированных (новых) технических средств; - схема автоматизации; - технические задания на разработку специализированных (новых) технических средств. На стадии создания технического проекта (ТП): - схема организационной структуры; - схема структурная комплекса технических средств; - схема функциональной структуры; - перечень заданий на разработку специализированных (новых) технических средств; - схема автоматизации; - технические задания на разработку специализированных (новых) технических средств; - задания на разработку строительных, электротехнических, санитарно-технических и других разделов проекта, связанных с созданием системы; - ведомость технического проекта; - ведомость покупных изделий; - перечень входных сигналов и данных; - перечень выходных сигналов (документов); - перечень заданий на разработку строительных, электротехнических, санитарно-технических и других разделов проекта, связанных с созданием системы; - пояснительная записка к техническому проекту; - описание автоматизируемых функций; - описание постановки задач (комплекса задач); - описание информационного обеспечения системы; - описание организации информационной базы; - описание систем классификации и кодирования; - описание массива информации; - описание комплекса технических средств; - описание программного обеспечения; - описание алгоритма (проектной процедуры); - описание организационной структуры; - план расположения; - ведомость оборудования и материалов; - локальный сметный расчет; - проектная оценка надежности системы; - чертеж формы документа (видеокадра). На стадии создания рабочей документации (РД) разрабатываются: - проектная оценка надежности системы; - чертеж формы документа (видеокадра); - ведомость держателей подлинников; - ведомость эксплуатационных документов; - спецификация оборудования; - ведомость потребности в материалах; - ведомость машинных носителей информации; - массив входных данных; - каталог базы данных; - состав выходных данных (сообщений); - локальная смета; - методика (технология) автоматизированного проектирования; - технологическая инструкция; - руководство пользователя; - инструкция по формированию и ведению базы данных (набора данных); - инструкция по эксплуатации КТС; - схема соединений внешних проводок; - схема подключения внешних проводок; - таблица соединений и подключений; - схема деления системы (структурная); - чертеж общего вида; - чертеж установки технических средств; - схема принципиальная; - схема структурная комплекса технических средств; - план расположения оборудования и проводок; - описание технологического процесса обработки данных (включая телеобработку); - общее описание системы; - программа и методика испытаний (компонентов, комплексов средств автоматизации, подсистемы, систем); - формуляр; - паспорт. В соответствии с этим ГОСТом на основных стадиях проектирования АС «Эскизный проект», «Технический проект» и «Рабочая документация» составляются документы следующих видов (табл. 3.3). Таблица 3.3 Вид документа Код документа Назначение документа Ведомость В Перечисление в систематизированном виде объектов, предметов и т. д. Схема С Графическое изображение форм документов, частей, элементов системы и связей между ними в виде условных обозначений Инструкция И Изложение состава действий и правил их выполнения персоналом Обоснование Б Изложение сведений, подтверждающих целесообразность принимаемых решений Описание П Пояснение назначения системы, ее частей, принципов их действия и условий применения Конструкторский документ – По ГОСТ 2.102 Программный документ – По ГОСТ 19.101 ГОСТ 34.201-89 и ГОСТ 21.408-93 вышли в разное время и предназначались для разных целей, что привело к некоторой несогласованности вводимых ими положений. Для разъяснения этих несоответствий было выпущено пособие РМ4-59-95. 3.5. Организации, участвующие в работах по созданию АС Организации, участвующие в работах по созданию АС: 1. Организация-заказчик (пользователь), для которой создаются АС и которая обеспечивает финансирование, приемку работ и эксплуатацию АС, а также выполнение отдельных работ по созданию АС. 2. Организация-разработчик, которая осуществляет работы по созданию АС, представляет заказчику совокупность научно-технических услуг на разных стадиях и этапах создания, а также разрабатывает и поставляет различные программные и технические средства АС. 3. Организация-поставщик, которая изготавливает и поставляет программные и технические средства по заказу разработчика или заказчика. 4. Организация-генпроектировщик объекта автоматизации. 5. Организации-проектировщики различных частей проекта объекта автоматизации для проведения строительных, электротехнических, санитарно-технических и других подготовительных работ, связанных с созданием АС. 6. Организации строительные, монтажные, наладочные и другие. В зависимости от условий создания АС возможны различные совмещения функций заказчика, разработчика, поставщика и других организаций, участвующих в работах по созданию АС. Стадии и этапы выполняемых ими работ по созданию АС определяются на основании стандарта ГОСТ 34.601-90 «Автоматизированные системы. Стадии создания». Глава 4. ВВЕДЕНИЕ В ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ В связи со сложным интегрированным характером АС при их проектировании приходиться привлекать весь комплекс нормативных материалов РФ, регламентирующих проектные работы, а именно: стандарты и руководящие материалы ЕСКД, ЕСТД, ЕСТПП, ЕСПД, СПДС и другие. Практика применения стандартов на АСУ, САПР, АСУ ТП, АСТПП показала, что в них применяется одинаковый понятийный аппарат, имеется много общих объектов стандартизации, однако требования стандартов не согласованы между собой, имеются различия по составу и содержанию работ, различия по обозначению, составу, содержанию и оформлению документов и пр. На фоне отсутствия единой технической политики в области создания АС многообразие стандартов не обеспечивало широкой совместимости АС при их взаимодействии, не позволяло тиражировать системы, тормозило развитие перспективных направлений использования средств вычислительной техники. В настоящее время осуществляется переход к созданию сложных АС (за рубежом системы CAD/СAM), включающих в свой состав АСУ технологическими процессами и производствами, САПР конструктора, САПР технолога, АСНИ и др. системы. Использование противоречивых правил при создании таких систем приводит к снижению качества, увеличению стоимости работ, затягиванию сроков ввода АС в действие. Единый комплекс стандартов и руководящих документов должен распространяться на автоматизированные системы различного назначения: АСНИ, САПР, ОАСУ, АСУП, АСУ ТП, АСУ ГПС, АСК, АСТПП, включая их интеграцию. При разработке документов на создание АС необходимо учитывать следующие особенности АС, как объектов проектирования: 1) техническое задание является основным документом, в соответствии с которым проводят создание АС и приемку его заказчиком; 2) АС, как правило, создают проектным путем с комплектацией изделиями серийного и единичного производства и проведением строительных, монтажных наладочных и пусковых работ, необходимых для ввода в действие АС; 3) в общем случае АС (подсистема АС) состоит из программно-техничеc-ких (ПТК), программно-методических комплексов (ПМК) и компонентов технического, программного и информационного обеспечений. Компоненты этих видов обеспечений, а также ПМК и ПТК должны изготовляться и поставляется, как продукция производственно-технического назначения. Компоненты могут входить в АС в качестве самостоятельных частей или могут быть объединены в комплексы. 4) создание ЛС в организациях (предприятиях) требует специальной под­готовки пользователей и обслуживающего персонала системы; 5) функционирование АС и комплексов обеспечивается совокупностью организационно-методических документов, рассматриваемых в процессе создания как компоненты правового, методического, лингвистического, математического, организационного и др. видов обеспечения. Отдельные решения, получаемые в процессе разработки этих обеспечений, могут реализовываться в виде компонен­тов технического, программного или информационного обеспечений; 6) совместное функционирование и взаимодействие различных систем и комплексов осуществляется на базе локальных сетей ЭВМ; 7) программно-технические и программно-методические комплексы рас­сматриваются как сложные изделия, не имеющие аналогов в промышленности. Учитывая статус ПТК и ПМК, как продукции производственно-технического назначения, правила и порядок их разработки должны быть аналогичны тре­бованиям, установленным стандартами системы разработки и постановки про­дукции на производство (СРПП). Спецификации и соглашения, принятые для локальных сетей ЭВМ, обяза­тельны для обеспечения совместимости систем, комплексов и компонентов. Имеются две группы стандартов, ориентированных непосредственно на проектирование автоматизированных систем. Это группа Т52: «Система технической документации на АСУ» и группа П87: «Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы», которые образуют «Единый комплекс стандартов автоматизированных систем» (ЕКС АС). В руководящем документе РД 50-682-89 этого комплекса устанавливаются назначение, область действия, структура и положение по созданию АС. Документ позволяет правильно ориентироваться в структуре ГОСТов по автоматизированным системам. Назначение ЕКС АС заключается в установлении единых правил и требований, выполнение которых обеспечивает: 1) необходимый технический уровень, качество и эффективность функционирования создаваемых АС; 2) сокращение затрат и сроков создания АС; 3) совместимость различных видов АС и их составных частей; 4) типизацию и унификацию в АС, внедрение промышленных технологий создания АС и их составных частей; 5) упорядочение процесса создания, развития и функциониро­вания АС. Документы, входящие в ЕКС АС, должны устанавливать: 1) терминологию АС; 2) классификацию АС и их составных частей; 3) порядок создания, функционирования и развития АС; 4) требования к составу и содержанию технической документа­ции на АС; 5) основные положения и требования к АС в целом; 6) технические требования к составным частям АС, создаваемым как продукция производственно-технического назначения; 7) требования к интерфейсам, протоколам обмена информацией и другим средствам, обеспечивающим совместимость составных частей АС, а также взаимосвязь различных АС между собой; 8) показатели технического уровня и качества АС, методы контроля и испытания систем; 9) требования к типовым и унифицированным проектным решениям АС. Направления и задачи стандартизации при нормативно-техническом обеспечении процессов создания и функционирования АС заключаются в следующем: 1) установление технических требований к продукции; 2) регламентация методов испытаний и правил аттестации и сертификации; 3) регламентация правил и порядка разработки; 4) установление правил документирования; 5) обеспечение совместимости; 6) регламентация организационно-методических вопросов функционирования систем. Проектирование АС в основном, как это видно из ранее приведенных составов документов на создание АС, заключается в разработке ряда схем и текстовых документов. К основным схемам, описывающим проектные решения на создание АС, можно отнести следующие схемы: - функциональные схемы автоматизации; - структурные схемы автоматизации; - принципиальные схемы автоматизации; - схемы алгоритмов АСУ ТП; - схемы и таблицы соединений и подключения внешних проводок. Правила разработки именно этих схем и будут рассмотрены в данном лекционном курсе. Кроме названных выше схем, проектная документация на создание АСУ ТП содержит важные текстовые документы, такие, как: техническое задание, пояснительная записка, сметы и др. Порядок оформления этих документов регламентируется соответствующими ГОСТами, в частности, ГОСТами на оформление текстовых документов и чертежей. При разработке перечисленных схем, чертежей и текстовых документов необходимо соблюдать ряд общих правил, требований и положений, которые будут приведены далее. 4.1. Общие положения, требования и правила при выполнении схем автоматизации Схема – конструкторский документ, на котором показаны в виде условных изображений или обозна­чений составные части изделия и свя­зи между ними. При выполнении схем используются следующие термины. Элемент схемы – составная часть схемы, которая выполняет определен­ную функцию в изделии и не может быть разделена на части, имеющие самостоятельное назначение (резис­торы, трансформаторы, диоды, тран­зисторы и т. п.). Устройство – совокупность эле­ментов, представляющая единую конструкцию (блок, плата, шкаф, па­нель и т. п.). Устройство может не иметь в изделии определенного функ­ционального назначения. Функциональная группа – сово­купность элементов, выполняющих в изделии определенную функцию и не объединенных в единую конструкцию (панель синхронизации главного ка­нала и др.). Функциональная часть – эле­мент, функциональная группа, а так­же устройство, выполняющее определенную функцию (усилитель, фильтр). Функциональная цепь – линия, канал, тракт определенного назна­чения (канал звука, видеоканал, тракт СВЧ и т. п.). Линия взаимосвязи – отрезок прямой, указывающий на наличие электрической связи между элемен­тами и устройствами. Классификацию схем по видам и типам устанавливает ГОСТ 2.701-84. Виды схем определяются в зави­симости от видов элементов и связей, входящих в состав изделия, и обозна­чаются буквами русского алфавита. Различают десять видов схем: элек­трическая – Э, гидравлическая – Г, пневматическая – П, газовая – X, кинематическая – К, вакуумная – В, оптическая – Л, энергетиче­ская – Р, деления – Е, комбиниро­ванная – С. Схемы деления изделия на состав­ные части (буквенное обозначение Е) разрабатывают для определения состава изделия. Комбинированные схемы выполняют, если в состав из­делия входят элементы разных ви­дов. Схемы в зависимости от назна­чения подразделяют на типы и обо­значают арабскими цифрами. Уста­новлено восемь типов схем: струк­турная – 1, функциональная – 2, принципиальная (полная) – 3, со­единений (монтажная) – 4, подклю­чения – 5, общая – 6, расположе­ния – 7, объединенная – 0. На объединенной схеме совме­щаются различные типы схем одно­го вида, например схема электри­ческая соединений и подключения. Наименование и код схемы опре­деляются ее видом и типом. Код схемы должен состоять из буквенной части, определяющей вид схемы, и цифровой части, определяющей тип схемы. Например, схема электрическая принципиальная – Э3, схема гидравлическая соединений – Г4 и т. д. Наименование комбинированной схемы определяется видами схем, входящих в ее состав, и соответ­ствующим типом, например схема электрогидравлическая принципиальная – СЗ. Наименование объединенной схе­мы определяется видом схемы и ти­пами схем, входящих в ее состав, например схема электрическая со­единений и подключения – Э0. При выполнении комбинированных и объ­единенных схем должны соблюдаться правила, установленные для соответ­ствующих видов и типов схем. В технических документах, раз­рабатываемых при проектировании, эксплуатации и исследовании элек­тротехнических устройств, приме­няют все типы схем, указанные вы­ше, при этом на стадиях эскизного и технического проектирования разрабатывают структурные и функцио­нальные схемы, на стадии рабочего проектирования – принципиальные, соединений, подключения, общие и расположения. Общее количество схем, входящих в комплект конструк­торской документации на изделие, выбирается минимальным, но в со­вокупности они должны содержать сведения в объеме, достаточном для проектирования, эксплуатации, конт­роля и ремонта изделия. Между схе­мами одного комплекта осущест­вляется однозначная связь при по­мощи буквенно-цифровых позицион­ных обозначений. Такая связь необ­ходима для быстрого отыскания од­них и тех же элементов или устройств, входящих в схемы различного типа. Общие правила выполнения схем устанавливают ГОСТ 2.701-84, ГОСТ 24.302-80, ГОСТ 2.702-75, ГОСТ 2.708-81, ГОСТ 2.710-81. Схемы выполняют без соблюдения масштаба, действи­тельное пространственное располо­жение составных частей не учиты­вается или учитывается приближен­но. Электрические элементы и устрой­ства на схеме изображают в состоя­нии, соответствующем обесточенно­му. Элементы и устройства, которые приводятся в действие механически, изображают в нулевом или отклю­ченном положении. При отклонении от этого правила на поле схемы не­обходимо давать соответствующие указания. Общие требования к выполнению схем при разработке конструкторских документов на создание АС регламентируются ГОСТ 24.302-80. В этом ГОСТе указывается, что на схемах АС приводят элементы схем и связи между элементами схем, а также необходимые поясняющие надписи. Элементами схемы являются условные графические обозначения объектов с их кодами или наименованиями. Связи между элементами отражают отношения между объектами. Выделение группы элементов схемы по какому-либо признаку следует выполнять штрихпунктирной линией с поясняющей надписью в левом верхнем углу окаймления. Линии связи, как правило, должны быть параллельны линиям внешней рамки схемы. Направления линий связи сверху вниз и слева направо следует принимать за основные, допускается не обозначать их стрелками. В остальных случаях направления линий связи обозначают стрелками. Изображение стрелки – по ГОСТ 2.307-68. Слияние линий связи следует обозначать точкой в отличие от пересечения. Обрывы линий должны быть обозначены. В местах обрывов допускается использовать идентификаторы в виде букв, цифр или букв и цифр. Толщина линий – по ГОСТ 2.303-68. Расстояние между соседними параллельными линиями связи должно быть не менее 3 мм. Расстояния между соседними элементами схемы должно быть не менее 10 мм. Поясняющие надписи, условные обозначения, сокращения размещают на свободном поле листа (по возможности над основной надписью) и, при необходимости, сводят в таблицу. В качестве условного графического обозначения элементов структурной схемы применяют прямоугольник с соотношением сторон b = 1,5a, где a выбирают из ряда 20, 25, 35, 40 мм. При выполнении схемы организационной структуры элементами схемы могут быть условные обозначения структурных подразделений, служб, пунктов управления и отдельных должностных лиц, реализующих функции и задачи управления. При выполнении функциональной схемы автоматизации элементами схемы могут быть условные обозначения приборов и других функциональных средств автоматизации. Связи на схеме показывают позиционное размещение приборов и устройств относительно управляемого объекта, информационные связи между элементами в процессе функционирования АСУ. В ГОСТе приводятся требования к выполнению структурной схемы комплекса технических средств, а также требования к выполнению схемы соединений и подключений внешних проводок. Кроме того, в ГОСТ 24.302-80 даются ссылки на другие ГОСТы, которые следует использовать при разработке конкретных схем. 4.2. Условные буквенно-цифровые обозначения технических средств автоматизации Каждый элемент схемы, устройство или функциональная группа элементов должны иметь условное обозначение в соответствии с требованиями ГОСТ 2.710-81. Система условных буквенно-цифровых обозначений, предусматриваемая указанным стандартом, позволяет производить в сокра­щенной форме запись сведений об элементах, устройствах, функциональных группах. Эти буквенно-цифровые обозначения могут наноситься и непосредственно на изделие, если это предусмотрено в его конструкции. ГОСТ 2.710-81 вводит условные обозначения следующих типов элементов автоматизированных систем и позиционного расположения этих элементов: - обозначение устройства высшего уровня – условное обозначение, присвоенное объекту, имеющему схему и перечень элемен­тов; обозначение устройств высшего уровня применяют только в составных обозначениях; - обозначение функциональной группы – условное обозначение, присвоен­ное функциональной группе, передающее, как правило, информацию о функциональном назначении функциональной группы; - обозначение конструктивно­го расположения – условное обозначе­ние, указывающее место расположения эле­мента или устройства в изделии; - позиционное обозначение – ус­ловное обозначение, присвоенное каждому элементу и устройству, входящему в состав изделия, и содержащее информацию о виде элемента (устройства), его порядковый но­мер среди элементов (устройств) данного вида и, при необходимости, указание о функции, выполняемой данным элементом (устрой­ством) в изделии; - обозначение электрического контакта – условное обозначение, присво­енное электрическому контакту (выводу) элемента или устройства, предназначенному для осуществления электрических соедине­ний или контроля; - адресное обозначение – услов­ное обозначение, указывающее место на документе, в котором содержится изображе­ние (на схеме) или описание (в таблице) соот­ветствующего элемента (устройства, функцио­нальной группы); адресное обозначение при­меняют только в составных обозначениях; - составное обозначение – услов­ное обозначение, состоящее из двух и более условных обозначений различного типа и передающее совокупность сведений, содержа­щихся в условных обозначениях, входящих в его состав. Перед каждым условным обозначением, входящим в составленное обозначение, должен быть указан так называемый квалифицирующий символ — специальный, установленный стандартом знак, который указывает тип условного обозначения (табл. 4.1). Указанные типы условных обозначений совместно с квалифицирующими символами позволяют передавать комплексную информацию об объекте: входимость в состав устройства (обозначение высшего уровня), входимость элемента в функциональную группу (обозначение функциональной груп­пы), место расположения элемента (конст­руктивное обозначение), позиционные обозна­чения элементов и обозначения электрических контактов, а также место изображения элемен­та в документации (адресное обозначение). Необходимость применения тех или иных видов обозначений, а также необходимость применения составного обозначения уста­навливается разработчиком схемы. В принципиальных электрических схемах проектов автоматизации из перечисленных типов условных обозначений, как правило, применяются: позиционные обозначения элементов схем, обозначения электрических контактов (например, для контактов штеп­сельных разъемов и др.) и составное обозначение. Составное обозначение образовывается, как правило, из обозначения функциональ­ной группы и позиционного обозначения. В составное обозначение может быть вклю­чено и обозначение электрического контакта. Составное обозначение вводится в слож­ных схемах, когда различные схемы целесообразно сгруппировать в функциональные группы и (или) выделить какие-либо уст­ройства. Например, в качестве условных обозначений элементов можно применить составное обозначение, образо­ванное из обозначений функциональной группы (≠75) и позиционного обозначения различных элементов схем (= К1, = SB1 и др.). Таким образом, условное обозначение можно записать: ≠75-К1. Составное обозначение образовывается после­довательной записью условных обозначений различных типов в том порядке, в котором эти типы условных обозначений записаны в ГОСТ 2.710-81. Допускается изменять установленную последовательность записи различных типов, когда необходимо, напри­мер, передать более полную информацию о вхождении элементов, устройств или функциональных групп в устройства, функци­ональные группы более высокого уровня. Например, может быть следующее составное обозначение: ≠75-А1-К1 (реле К1 входит в состав устройства А1, которое входит в функциональную группу 75). Перед каждым условным обозначением, входящим в составленное обозначение, должен быть указан так называемый квалифицирующий символ – специальный, установленный стандартом знак, который указывает тип условного обозначения (табл. 4.1). Запись условного обозначения с квали­фицирующим символом, если оно не входит в составное, не требуется, хотя стандарт и допускает записывать его с квалифицирующим символом, если это необходимо для уточнения типа условного обозначения. Таблица 4.1 Квалифицирующие символы условных обозначений Тип условного обозначения Квалифицирующий символ Наименование применяемого знака Примечание 1. Обозначение высшего уровня – функциональное устройство = Равно 2. Обозначение высшего уровня – функциональная группа  Не равно Допускается # 3. Обозначение конструктивного расположения (конструктивное расположение) + Плюс 4. Обозначение элемента (позиционное обозначение)  Минус 5. Обозначение электрического контакта : Двоеточие 6. Адресное обозначение ( ) Круглые скобки Обозначение заключают в круглые скобки 4.3. Общие требования к оформлению чертежей (ГОСТ 24.304-82) и текстовых документов (ГОСТ 24.301-80) В ГОСТе 24.304-82 даны требования к оформлению чертежей, формы документов и формы видеограммы. Приводятся ссылки на необходимые при оформлении чертежей АС ГОСТы. ГОСТ 24.301-80 устанавливает требования к формам и основным надписями документов со ссылками на соответствующие ГОСТы. Устанавливается следующий состав документов: - титульный лист; - заглавный лист; - содержание; - основной текст; - приложения; - список литературы; - лист регистрации изменений. Приводятся правила оформления каждого из перечисленных документов. В ГОСТе содержатся требования к построению и изложению текста документа, правила выполнения таблиц, иллюстраций и приложений, требования к оформлению машинописного текста, в частности, указывается, что нельзя размещать наименования разделов и подразделов в нижней части листа, если под ними помещают менее двух строк текста. Глава 5. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СХЕМЫ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ 5.1. Назначение функциональных схем, методика и общие принципы их выполнения Схемы функциональные разъясняют определенные процессы, протекающие в отдельных функциональных цепях изделия или в изделии в целом. Этими схемами пользуются для изучения принципов работы изделия, а также при его наладке, приемке, контроле и ремонте. Функциональная схема по срав­нению со структурной более подроб­но раскры­вает функции отдельных элементов и устройств. Схема является основ­ным техническим документом, опреде­ляю­щим функционально-блочную структуру от­дельных узлов автоматического кон­троля, управления и регулирования технологиче­ского процесса и оснащение объ­екта управ­ления приборами и средствами автоматиза­ции (в том числе средствами телемеханики и вычислительной техники). Объектом управления в системах автома­тизации технологических процессов является совокупность основного и вспомогательного оборудования вместе с встро­енными в него запорными и регулирующими органами, а также энергии, сырья и других материалов, определяемых особенностями используемой технологии. Задачи автоматизации решаются наи­более эффективно тогда, когда они прора­ба­тываются в процессе разработки технологи­ческого процесса. В этот период нередко выявляется необ­ходимость изменения технологических схем с целью приспособления их к требованиям автоматизации, установленным на основа­нии технико-экономического анализа. Создание эффективных систем автома­тизации предопределяет необходимость глу­бокого изучения технологического процесса не только проектировщиками, но и специа­листами монтажных, наладочных и эксплуа­тационных организаций. При разработке функциональных схем автоматизации технологических процес­сов необходимо следующее: • получение первичной информации о со­стоянии технологического про­цесса и обору­дования; • непосредственное воздействие на техно­логический процесс для управле­ния им; • стабилизация технологических парамет­ров процесса; • контроль и регистрация технологических параметров процессов и состоя­ния техноло­гического оборудования. Указанные задачи решаются на основа­нии анализа условий работы технологиче­ского оборудования, выявленных законов и критериев управления объ­ектом, а также требований, предъявляемых к точности стабилизации, контроля и ре­гистрации техноло­гических параметров, к качеству регулиро­вания и надежности. Функциональные задачи автоматизации, как правило, реализуются с помощью техни­ческих средств, включающих в себя: отбор­ные устройства, средства получения первич­ной информации, средства преобразования и переработки информации, сред­ства пред­ставления и выдачи информации обслужи­вающему персоналу, комбиниро­ванные, ком­плектные и вспомогательные устройства. Результатом составления функциональных схем являются: 1) выбор методов измерения технологи­ческих параметров; 2) выбор основных технических средств автоматизации, наиболее полно отве­чающих предъявляемым требованиям и условиям работы автоматизируемого объекта; 3) определение приводов исполнитель­ных механизмов регулирующих и за­порных органов технологического оборудования, управляемого автоматиче­ски или дистан­ционно; 4) размещение средств автоматизации на щитах, пультах, технологическом оборудо­вании и трубопроводах и т. п. и определение способов представления ин­формации о со­стоянии технологического процесса и обору­дования. Современное развитие всех отраслей про­мышленности характеризуется боль­шим раз­нообразием используемых в них технологи­ческих процессов. Практически не ограничены и условия их функционирования и требования по управ­лению и автоматизации. Однако, базируясь на опыте проектирования систем управления и автоматизации, можно сформулировать некоторые общие принципы, которыми сле­дует руководствоваться при разработке функ­циональных схем автома­тизации: 1) уровень автоматизации технологиче­ского процесса в каждый период времени должен определяться не только целесообраз­ностью внедрения определен­ного комплекса технических средств и достигнутым уровнем научно-технических разработок, но и перс­пективой модернизации и развития техноло­гических процес­сов. Должна сохраняться воз­можность наращивания функций управления; 2) при разработке функциональных и других видов схем автоматизации и выборе технических средств должны учитываться: вид и характер технологиче­ского процесса, условия пожаро- и взрывоопасности, агрес­сивность и токсичность ок­ружающей среды и т. д.; параметры и физико-химические свойства измеряемой среды; расстояние от мест установки датчиков, вспомогательных устройств, испол­нительных механизмов, при­водов машин и запорных органов до пунктов управле­ния и контроля; требуемая точность и быстродействие средств автоматизации; 3) система автоматизации техноло­гических процессов должна стро­иться, как правило, на базе серийно выпускаемых средств автоматизации и вычислительной техники. Необходимо стремиться к примене­нию однотипных средств автоматизации и предпочтительно унифицированных систем, характери­зующихся простотой сочетания, взаи­мозаменяемостью и удобством компоновки на щитах управления. Использование одно­типной аппаратуры дает значительные преи­мущества при монтаже, наладке, эксплуата­ции, обеспечении запасными частями и т. п. 4) в качестве локальных средств сбора и накопления первичной информации (авто­матических датчиков), вторичных приборов, регулирующих и исполнительных устройств следует использовать преимущественно при­боры и средства автома­тизации Государ­ственной системы промышленных приборов (ГСП); 5) в случаях, когда функциональные схе­мы автоматизации не могут быть по­строены на базе только серийной аппаратуры, в про­цессе проектирования выда­ются соответ­ствующие технические задания на разработку новых средств автома­тизации; 6) выбор средств автоматизации, ис­пользующих вспомогательную энергию (элек­трическую, пневматическую и гидравличе­скую), определяется условиями пожаро- и взрывоопасности автоматизируемого объек­та, агрессивности окружающей среды, тре­бованиями к быстродействию, дальности передачи сигналов информа­ции и управления и т. д.; 7) количество приборов, аппаратуры уп­равления и сигнализации, устанавли­ваемой на оперативных щитах и пультах, должно быть ограничено. Избыток ап­паратуры усложняет эксплуатацию, отвлекает внима­ние обслуживающего персо­нала от наблюде­ния за основными приборами, определяю­щими ход технологиче­ского процесса, увели­чивает стоимость установки и сроки мон­тажных и нала­дочных работ. Приборы и средства автоматизации вспомогательного назначе­ния целесообразнее размещать на от­дельных щитах, располагаемых в производ­ст­венных помещениях вблизи технологиче­ского оборудования. Перечисленные принципы являются об­щими, но не исчерпывающими для всех случаев, которые могут встретиться в прак­тике проектирования систем автоматиза­ции технологических процессов. Однако для каж­дого конкретного случая их сле­дует иметь в виду при реализации технического задания на автоматизацию проекти­руемого объекта. 5.2. Изображение технологического оборудования и коммуникаций При разработке функциональ­ных схем технологическое оборудование и комму­никации должны изображаться, как правило, упрощенно, без указания отдельных техноло­гических аппаратов и трубопроводов вспомо­гательного назначения. Однако изображен­ная таким образом технологическая схема должна давать ясное представ­ление о принципе ее работы и взаимодействии со сред­ствами автоматизации. На технологических трубопроводах обы­чно показывают ту регулирующую и запор­ную арматуру, которая непосредственно уча­ствует в контроле и управлении процессом, а также запорные и регулирующие органы, необходимые для определе­ния относитель­ного расположения мест отбора импульсов или поясняющие необхо­димость измерений. Технологические аппараты и трубопро­воды вспомогательного назначения показы­вают только в случаях, когда они механи­чески соединяются или взаимодействуют со средствами автоматизации. В отдельных слу­чаях некоторые элементы технологического оборудования допускается изображать на функцио­нальных схемах в виде прямоуголь­ников с указанием наименования этих эле­ментов или не показывать вообще. Около датчиков, отборных, приемных и других подобных по назначению уст­ройств следует указывать наименование того техно­логического оборудования, к ко­торому они относятся. Технологические коммуникации и трубо­проводы жидкости и газа изображают услов­ными обозначениями в соответствии с ГОСТ 2.784-70, приведенными в табл. 5.1, а также ГОСТ 21.408-93 СПДС. Для более детального указания характера среды к цифровому обозначению мо­жет до­бавляться буквенный индекс, например: вода чистая – 1ч, пар перегретый – 2п, пар насы­щенный – 2н и т. п. Условные числовые обо­значения трубопроводов следует проставлять через расстояния не менее 50 мм. Детали трубопроводов, арматура, тепло­технические и санитарно-технические устрой­ства и аппаратура показываются условными обозначениями по ГОСТ 2.785-70 и стандар­там СПДС. Для жидкостей и газов, не предусмотрен­ных табл. 5.1, допускается использо­вать для обозначения другие цифры, но обязательно с необходимыми пояснениями новых услов­ных обозначений. Если обозначения трубопроводов на тех­нологических чертежах не стандарти­зиро­ваны, то на функциональных схемах автома­тизации следует применять услов­ные обозна­чения, принятые в технологических схемах. У изображения технологического обору­дования, отдельных его элементов и трубо­проводов следует давать соответствующие поясняющие надписи (наименова­ние техноло­гического оборудования, его номер, если та­ковой имеется, и др.), а также указывать стрелками направление потоков. Отдельные агрегаты и установки технологического обо­рудования можно изображать оторвано друг от друга с соот­ветствующими указаниями на их взаимосвязь. Таблица 5.1 Условные цифровые обозначения трубопроводов для жидкостей и газов по ГОСТ 2.784-70 Наименование среды, транспортируемой трубопроводом Обозначение Наименование среды, транспортируемой трубопроводом Обозначение Вода -1-1- Жидкое горючее -15-15- Пар -2-2- Горючие и взрывоопасные газы: Воздух -3-3- водород -16-16- Азот -4-4- ацетилен -17-17- Кислород -5-5- фреон -18-18- Инертные газы: метан -19-19- аргон -6-6- этан -20-20- неон -7-7- этилен -21-21- гелий -8-8- пропан -22-22- криптон -9-9- пропилен -23-23- ксенон -10-10- бутан -24-24- Аммиак -11-11- бутилен -25-25- Кислота (окислитель) -12-12- Противопожарный трубопровод -26-26- Щелочь -13-13- Вакуум -27-27- Масло -14-14- На трубопроводах, на которых преду­сматривается установка отборных уст­ройств и регулирующих органов, указывают диа­метры условных проходов. 5.3. Изображение средств автоматизации на функциональных схемах Приборы, средства автоматизации, элек­трические устройства и элементы вы­числи­тельной техники на функциональных схемах автоматизации показываются в соответствии с ГОСТ 21.404-85, ГОСТ 21.408-93 и отраслевыми норма­тив­ными документами. Общие требования к выполнению функциональных схем систем автоматизации изложены в ГОСТ 24.302-80 (п.п. 2.1–2.4). При отсутствии в стандартах необходи­мых изображений разрешается приме­нять нестандартные изображения, которые сле­дует выполнять на основании харак­терных признаков изображаемых устройств. ГОСТ 21.404-85 предусматривает си­стему построения графических и бук­венных условных обозначений по функциональным признакам, выполняемым при­борами (табл. 5.2). В стандарте установлены два способа построения условных обозначений: уп­рощен­ный и развернутый. Для упрощенного способа построения достаточно основных условных обозна­чений, приведенных в табл. 5.2, и буквенных обозна­чений, приведенных в табл. 5.3. Развернутый способ построения услов­ных графических обозначений может быть выполнен путем комбинированного приме­нения основных (табл. 5.2 и 5.3) и допол­нительных обозначений, приведенных в табл. 5.4 и 5.5. Методика построения графических услов­ных обозначений для упрощенного и развер­нутого способов является общей. Сложные приборы, выполняющие не­сколько функций, допускается изображать несколькими окружностями, примыкающими друг к другу. В верхней части окружности наносятся буквенные обозначения измеряемой величины и функционального признака прибора. В нижней части окружности наносится позиционное обозначение (цифровое или бук­венно-цифровое), служащее для нумерации комплекта измерения или регу­лирования (при упрощенном способе построения услов­ных обозначений) или от­дельных элементов комплекта (при развернутом способе по­строения условных обо­значений). Порядок расположения буквенных обо­значений в верхней части (слева на­право) должен быть следующим: обозначение основ­ной измеряемой величины; обо­значение, уточняющее (если необходимо) основную измеряемую величину; обозна­чение функ­ционального признака прибора. Функциональные признаки (если их не­сколько в одном приборе) также распола­гаются в определенном порядке. Пример построения условного обозна­чения прибора для измерения, регистра­ции и автоматического регулирования перепада давления приведен на рис. 5.1. При построении условных обозначений приборов следует указывать не все функцио­нальные признаки прибора, а лишь те, кото­рые используются в данной схеме. Так, при обозначении показывающих и самопишущих приборов (если функ­ция «показание» не используется) следует писать TR вместо TIR, PR вместо PIR и т. п. Таблица 5.2 Основные условные обозначения приборов и средств автомати­зации по ГОСТ 21.404-85 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 Окончание табл. 5.2 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 Отборное устройство для всех постоянно подключенных приборов изображают сплошной тонкой линией, соединяющей технологический трубопровод или аппарат с прибором (рис. 5.1). При необходимости указания конкретного места расположения отборного устройства (внутри контура технологического аппарата) его обозначают кружком диаметром 2 мм (рис. 5.2). Рис. 5.1 Рис. 5.2 Основные буквенные обозначения измеряемых величин и функциональных призна­ков приборов должны соответствовать приведенным в табл. 5.3. Таблица 5.3 Буквенные условные обозначения по ГОСТ 21.404-85 Обо­зна­че­ние Измеряемая величина Функциональный признак прибора основное обо­значение изме­ряемой величины дополнительное обозначение, уточняющее из­меряемую вели­чину отображение информации формирование выходного сиг­нала дополнительное значение 1 2 3 4 5 6 A + - Сигнализация - - B + - - - - C + - - Автоматическое регулирование, управление - D Плотность Разность, пере­пад - - - E Электрическая величина - + - - F Расход Соотношение, доля, дробь - - - G Размер, положе­ние, перемещение - + - - H Ручное воздейст­вие - - - Верхний предел измеряемой ве­личины I + - Показание - - 1 2 3 4 5 6 J + Автоматическое переключение, обегание - - - K Время, временная программа - - + - L Уровень - - - Нижний предел измеряемой ве­личины Окончание табл. 5.3 M Влажность - - - - N + - - - - O + - - - - P Давление, вакуум - - - - Q Величина, характеризующая ка­чество: состав, концентрация и т. п. Интегрирование, суммирование по времени - + - R Радиоактивность - Регистрация - - S Скорость, час­тота - - Включение, отключение, переключение, блокировка - T Температура - - + - U Несколько разно­родных измеряе­мых величин - - - - V Вязкость - + - - W Масса - - - - X Нерекоменду-емая, резервная буква - - - - Y + - - + - Z + - - + - Таблица 5.4 Дополнительные буквенные обозначения, отражающие функцио­нальные признаки приборов по ГОСТ 21.404-85 Наименование Обозначение 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 пере-дачей 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 Таблица 5.5 Дополнительные обозначения, отражающие функциональные при­знаки преобразователей сигналов и вычислительных устройств по ГОСТ 21.404-85 Наименование Обозначение 1 2 1. Род энергии сигнала: электрический пневматический гидравлический E P G 2. Виды форм сигнала: аналоговый дискретный A D При построении условного обозначения сигнализатора уровня, блок сигнализа­ции которого является бесшкальным прибором и снабжен контактным устройством и встроенными сигнальными лампами, следует писать: a) LS – если прибор используется только для дистанционной сигнализации от­кло­нения уровня, включения, выключения на­соса, блокировок и т. д; б) LA – если используются только сиг­нальные лампочки самого прибора; в) LSA – если используются обе функ­ции в соответствии с а) и б); г) LC – если прибор используется для позиционного регулирования уровня. Размеры графических условных обозна­чений по ГОСТ 21.404-85 приведены в табл. 5.6. Условные графические обозначения на схемах должны выполняться ли­ниями толщиной 0,5–0,6 мм. Горизонтальная разделительная черта внутри обозначения и линии связи должны выполняться линиями толщиной 0,2–0,3 мм. В обоснованных случаях (например, при позиционных обозначениях, состоя­щих из большого числа знаков) для обозначения первичных преобразователей и приборов допускается вместо окружности применять обо­значения в виде эллипса. Примеры построения условных обозна­чений, устанавливаемых ГОСТ 21.404-85, приведены в табл. 5.7. При использовании условных обозначе­ний по ГОСТ 21.404-85 необходимо руководствоваться следующими правилами: 1) буква А (см. табл. 5.3) применяется для обозначения функции сигнализации при упрощенном способе построения условных обозначений, а также при раз­вернутом спо­собе, когда для сигнализации используются лампы, встроенные в сам прибор. Во всех остальных случаях для обозначения контакт­ного устройства при­бора применяется буква S и при необходимости символ ламп, гудка, звонка. Сигна­лизируемые предельные значения измеряемых величин следует конкретизиро­вать добавлением букв Н и L. Эти буквы наносятся вне графического обозначения, справа от него (см. табл. 5.7, пп. 31, 32). Букву S не следует применять для обо­зна­чения функции регулирования (в том числе позиционного); 2) для конкретизации измеряемой величи­ны около изображения прибора (справа от не­го) необходимо указывать наименование или символ измеряемой вели­чины, например «на­пряжение», «ток», рН, О2 и т. д. (см. табл. 5.7, пп. 38–43); 3) в случаях необходимости около изоб­ражения прибора допускается указы­вать вид радиоактивности, например -, - или - излучение (см. табл. 5.7, п. 41); 4) буква U может быть использована для обозначения прибора, из-меряющего несколь­ко разнородных величин. Подробная расшиф­ровка измеряемых величин должна быть при­ведена около прибора или на поле чертежа (см. табл. 5.7, п. 43); 5) для обозначения величин, не преду­смотренных данным стандартом, могут быть использованы резервные буквы. Многократно применяемые величины следует обозначать одной и той же резервной буквой. Для одноразового или редкого примене­ния может быть использована буква X. При необходимости применения резервных буквенных обозначений они должны быть расшифрованы на схеме. Не допускается в одной и той же документации при­менение одной резервной буквы для обозначения раз­личных величин; 6) для обозначения дополнительных зна­чений прописные буквы D, F, Q допус­кается заменять строчными d, f, q; Рис. 5.3. Пример построения условного обо­значения прибора для измерения, регистра­ции и автоматического регулирования пере­пада давления Таблица 5.6 Размеры графических условных обозначений приборов и средств автоматизации по ГОСТ 21. 404-85 Наименование Обозначение Прибор: а) основное обозначение б) допускаемое обозначение Исполнительный механизм Таблица 5.7 Примеры построения условных обозначений по ГОСТ 21.404-85 № п/п Обозначение Наименование 1 2 3 1 Первичный измерительный преобразователь (чувствительный элемент) для измерения температуры,установленный по месту. Например: преобразователь термоэлектрический (термо­пара), термопреобразователь сопротивления, термобаллон ма­нометрического термометра, датчик пирометра и т. п. 2 Прибор для измерения температуры, показывающий, установ­ленный по месту. Например: термометр ртутный, термометр манометрический и т. п. 3 Прибор для измерения температуры, показывающий, установ­ленный на щите. Например: милливольтметр, логометр, потенциометр, мост ав­томатический и т. п. 4 Прибор для измерения температуры, бесшкальный, с дистанционной передачей показаний, установленный по месту. Например: термометр манометрический (или любой другой датчик температуры) бесшкальный с пневмо- или электропередачей. 5 Прибор для измерения температуры, одноточечный, регистрирующий, установленный на щите. Например: самопишущий милливольтметр, логометр, потенциометр, мост автоматический и т. п. 6 Прибор для измерения температуры с автоматическим обегающим устройством, регистрирующий, установленный на щите. Например: многоточечный самопишущий потенциометр, мост автоматический и т. п. 7 Прибор для измерения температуры, регистрирующий, регулирующий, установленный на щите. Например: любой самопишущий регулятор температуры (тер­мометр манометрический, милливольтметр, логометр, потен­циометр, мост автоматический и т. п.) Продолжение табл. 5.7 1 2 3 8 Регулятор температуры, бесшкальный, установленный по месту. Например: дилатометрический регулятор температуры 9 Комплект для измерения температуры регистрирующий, регулирующий, снабженный станцией управления, установленный на щите. Например: вторичный прибор и регулирующий блок системы «Старт». 10 Прибор для измерения температуры, бесшкальный, с контактным устройством, установленный по месту. Например: реле температурное. 11 Байпасная панель дистанционного управления, установленная на щите. 12 Переключатель электрических цепей измерения (управления), переключатель для газовых (воздушных) линий, установленный на щите. 13 Прибор для измерения давления (разрежения), показывающий, установленный по месту. Например: любой показывающий манометр, дифманометр, тягомер, напоромер, вакуумметр и т. п. 14 Прибор для измерения перепада давления, показывающий, ус­тановленный по месту. Например: дифманометр показывающий. 15 Прибор для измерения давления (разрежения), бесшкальный, с дистанционной передачей показаний, установленный по месту. Например: манометр (дифманометр) бесшкальный с пневмо- или электропередачей. 16 Прибор для измерения давления (разрежения), регистрирующий, установленный на щите. Например: самопишущий манометр или любой вторичный прибор для регистрации давления. 17 Прибор для измерения давления с контактным устройством, установленный по месту. Например: реле давления. Продолжение табл. 5.7 1 2 3 18 Прибор для измерения давления (разрежения), показывающий, с контактным устройством, установленный по месту. Например: электроконтактный манометр, вакуумметр и т. п. 19 Регулятор давления, работающий без использования постороннего источника энергии (регулятор давления прямого действия) «до себя». 20 Первичный измерительный преобразователь (чувствительный элемент) для измерения расхода, установленный по месту. Например: диафрагма, сопло, труба Вентури, датчик индукционного расходомера и т. п. 21 Прибор для измерения расхода бесшкальный с дистанционной передачей показаний, установленный по месту. Например: дифманометр (ротаметр), бесшкальный, с пневмо- или электропередачей. 22 Прибор для измерения соотношения расходов, регистрирую­щий, установленный на щите. Например: любой вторичный прибор для регистрации соотношения расходов. 23 Прибор для измерения расхода, показывающий, установленный по месту. Например: дифманометр (ротаметр), показывающий. 24 Прибор для измерения расхода, интегрирующий, установлен­ный по месту. Например: любой бесшкальный счетчик-расходомер с интегратором. 25 Прибор для измерения расхода, показывающий, интегрирую­щий, установленный по месту. Например: показывающий дифманометр с интегратором. 26 Прибор для измерения расхода, интегрирующий, с устройством для выдачи сигнала после прохождения заданного количества вещества, установленный по месту. Например: счетчик-дозатор. Продолжение табл. 5.7 1 2 3 27 Первичный измерительный преобразователь (чувствительный элемент) для измерения уровня, установленный по месту. Например: датчик электрического или емкостного уровнемера. 28 Прибор для измерения уровня, показывающий, установленный по месту. Например: манометр (дифманометр), используемый для измерения уровня. 29 Прибор для измерения уровня, с контактным устройством, ус­тановленный по месту. Например: реле уровня, используемое для блокировки и сигнализации верхнего уровня. 30 Прибор для измерения уровня, бесшкальный, с дистанционной передачей показаний, установленный по месту. Например: бесшкальный уровнемер с пневмо- или электропередачей. 31 Прибор для измерения уровня, бесшкальный, регулирующий, с контактным устройством, установленный по месту. Например: электрический регулятор-сигнализа-тор уровня. Буква Н в данном примере означает блокировку по верхнему уровню. 32 Прибор для измерения уровня, показывающий, с контактным устройством, установленный на щите. Например: вторичный показывающий прибор с сигнальным устройством. Буквы Н и L означают сигнализацию верхнего и нижнего уровней. 33 Прибор для измерения плотности раствора, бесшкальный, с дистанционной передачей показаний, установленный по месту. Например: датчик плотномера с пневмо- или электропередачей. 34 Прибор для измерения размеров, показывающий, установлен­ный по месту. Например: показывающий прибор для измерения толщины стальной ленты. Продолжение табл. 5.7 1 2 3 35 Прибор для измерения любой электрической величины, показывающий, установленный по месту. Например: Напряжение * Сила тока * Мощность * 36 Прибор для управления процессом по временной программе, установленный на щите. Например: командный электропневматический прибор (КЭП), многоцепное реле времени. 37 Прибор для измерения влажности, регистрирующий, установленный на щите. Например: вторичный прибор влагомера. 38 Первичный измерительный преобразователь (чувствительный элемент) для измерения качества продукта, установленный по месту. Например: датчик рН-метра. 39 Прибор для измерения качества продукта, показывающий, установленный по месту. Например: показывающий газоанализатор для контроля содержания кислорода в дымовых газах. 40 Прибор для измерения качества продукта, регистрирующий, регулирующий, установленный на щите. Например: вторичный самопишущий прибор регулятора концентрации серной кислоты в растворе. 41 Прибор для измерения радиоактивности, показывающий, с контактным устройством, установленный по месту. Например: прибор для показания и сигнализации предельно допустимых концентраций α- и β- лучей. 42 Прибор для измерения скорости вращения привода, регистрирующий, установленный на щите. Например: вторичный прибор тахогенератора. Продолжение табл. 5.7 1 2 3 43 Прибор для измерения нескольких разнородных величин, регистрирующий, установленный по месту. Например: самопишущий дифманометр-расходомер с дополнительной записью давления. Надпись, расшифровывающая измеряемые величины, наносится справа от прибора. 44 Прибор для измерения вязкости раствора, показывающий, установленный по месту. Например: показывающий вискозиметр. 45 Прибор для измерения массы продукта, показывающий, с контактным устройством, установленный по месту. Например: устройство электронно-тензометри-ческое, сигнализирующее. 46 Прибор для контроля погасания факела в печи, бесшкальный, с контактным устройством, установленный на щите. Например: вторичный прибор запально-защитного устройства. Применение резервной буквы В должно быть оговорено на поле схемы. 47 Преобразователь сигнала, установленный на щите. Входной и выходной сигналы электрические. Например: измерительный преобразователь, служащий для преобразования т.э.д.с. термоэлектрического термометра в сигнал постоянного тока. 48 Преобразователь сигнала, установленный по месту. Входной сигнал пневматический, выходной – электрический. 49 Вычислительное устройство, выполняющее функцию умножения. Например: множитель на постоянный коэффициент К. 50 Пусковая аппаратура для управления электродвигателем (включение и выключение насоса; открытие и закрытие задвижки и т. д.). Например: магнитный пускатель, контактор и т. п. Применение резервной буквы N должно быть оговорено на поле схемы. Окончание табл. 5.7 1 2 3 51 Аппаратура, предназначенная для ручного дистанционного управления (включение и выключение двигателя; открытие и закрытие запорного органа, изменение задания регулятору), установленная на щите. Например: кнопка, ключ управления, задатчик. 52 Аппаратура, предназначенная для ручного дистанционного управления, снабженная устройством для сигнализации, установленная на щите. Например: кнопка со встроенной лампочкой, ключ управления с подсветкой и т. п. * Надписи, расшифровывающие конкретную измеряемую электрическую вели­чину, располагаются либо рядом с прибором, либо в виде таблицы на поле чертежа. 7) в отдельных случаях, когда позицион­ное обозначение прибора не по­мещается в окружность, допускается нанесение его вне окружности; 8) буква Е (см. табл. 5.7) применяется для обозначения чувствительных эле­ментов, т. е. устройств, выполняющих первичное пре­образование. Примерами пер­вичных преобра­зователей являются термометры термоэлек­трические (термопары), термометры сопро­тивления, датчики пирометров, сужающие устройства расходомеров, датчики индук­ционных расходомеров и т. п.; 9) буква Т означает промежуточное пре­образование – дистанционную пере­дачу сиг­нала. Ее рекомендуется применять для обо­значения приборов с дистанци­онной переда­чей показаний, например бесшкальных мано­метров (дифманометров), манометрических термометров с дистанционной передачей и т. п. 10) буква К применяется для обозначе­ния приборов, имеющих станцию управле­ния, т. е. переключатель выбора вида управ­ления (автоматическое, ручное); 11) буква Y рекомендуется для построе­ния обозначений преобразователей сиг­налов и вычислительных устройств; 12) порядок построения условных обо­значений с применением дополни­тельных букв следующий: на первом месте ставится буква, обозначающая измеряе­мую величину, на втором – одна из дополнительных букв: Е, Т, К или Y. Например, первичные измерительные преобразователи температуры (термометры термоэлек­трические, термометры сопротив­ления и др.) обозначаются ТЕ, первичные измери­тельные преобразователи расхода (су­жающие устройства расходомеров, датчики индукционных расходомеров и др.) – FЕ; бесшкальные манометры с дистанцион­ной передачей показаний – РТ; бесшкальные рас­ходомеры с дистанционной пере­дачей – FТ и т. д.; 13) при применении обозначений из табл. 5.5 надписи, расшифровываю­щие вид преобразования или операции, выполняемые вычислительным устройст­вом, наносятся справа от графического изображения при­бора; 14) в обоснованных случаях во избежа­ние неправильного понимания схемы допускается вместо условных обозначений при­водить полное наименование преоб­разуемых сигналов. Так же рекомендуется обозначать некоторые редко применяе­мые или специфи­ческие сигналы, например: кодовый, времяимпульсный, числоимпульсный и т. д.; 15) при построении обозначений комп­лектов средств автоматизации первая буква в обозначении каждого прибора, входящего в комплект, является наименова­нием изме­ряемой комплектом величины. Например, в комплекте для измерения регулирования температуры первичный измерительный преобразователь следует обозначать ТЕ, вторич­ный регистрирующий прибор – TR, регули­рующий блок – ТС и т. п. При построении условных обозначе­ний по ГОСТ 21.404-85 предусматрива­ются следующие исключения: 1) все устройства, выполненные в виде отдельных блоков и предназначен­ные для ручных операций, должны иметь на первом месте в обозначении букву Н неза­висимо от того, в состав какого измерительного комп­лекта они входят, например: переключатели электрических цепей измерения (управления), переключатели газовых (воз­душных) линий обозначаются HS, байпасные панели дистан­ционного управления – НС, кнопки (ключи) для дистанционного управления, задатчики – Н и т. п.; 2) при обозначении комплекта, предназначенного для измерения нескольких разно­родных величин, первичные измерительные преобразователи (датчики) сле­дует обозна­чать в соответствии с измеряемой величиной, вторичный прибор – UP; 3) в отдельных случаях при построении обозначений комплектов, предназна­ченных для измерения качества косвенным методом, первая буква в обозначении дат­чика может отличаться от первой буквы в обозначении вторичного прибора (напри­мер, для измерения качества продукта пользуются методом температурной депрес­сии). Датчиками темпе­ратуры при этом являются термометры со­противления, вто­ричным прибором – авто­матический мост. Обозначение такого комплекта при развернутом способе будет сле­дующим: датчики – ТЕ, вторичный при­бор – QR (см. табл. 5.7, п. 40). Щиты, пульты управления на функциональных схемах изображаются ус­ловно в виде прямоугольников произвольных размеров, достаточных для нанесения графических условных обозначений устанав­ливаемых на них приборов, средств ав­тома­тизации, аппаратуры управления и сигнали­зации по ГОСТ 21.404-85. Комплектные устройства (машины цент­рализованного контроля, управляющие ма­шины, полукомплекты телемеханики и др.) обозначаются на функциональных схемах также в виде прямоугольников. Функциональные связи между технологи­ческим оборудованием и установлен­ными на нем первичными преобразователями, а также со средствами автоматизации, установлен­ными на щитах и пультах, на схемах пока­зываются тонкими сплошными линиями. Каждая связь обозначается одной линией не­зависимо от фактического числа проводов или труб, осуществляющих эту связь. К ус­ловным обозначениям приборов и средств автоматизации для входных и выходных сигналов линии связи допускается подводить с любой стороны, в том числе сбоку и под углом. Линии связи должны наноситься на чертежи по кратчайшему расстоянию и про­водиться с минимальным числом пересече­ний. Допускается пересечение линиями связи изображений технологического обо­рудования и коммуникаций. Пересечение линиями связи условных обозначений приборов и средств автоматизации не допускается. Функциональные части и связи меж­ду ними на схеме изображают в виде услов­ных графических обозначений, установленных соответствующими ГОСТами ЕСКД. Отдельные функ­циональные части допускается изо­бражать в виде прямоугольни­ков. Графическое построение схемы дол­жно давать наиболее наглядное пред­ставле­ние о последовательности про­цессов, иллюстрируемых схемой. Эле­менты и устрой­ства на схеме могут быть изображены совмещенным или разнесенным способом. Для каждой функциональной группы, устройства, элемента долж­ны быть ука­заны обозначение, на­именование и тип. Наименование не указывают, если функ­циональная группа или элемент изображены в виде условного графического обозна­чения. Функциональные схемы приме­няются, как правило, совместно с принципиаль­ными, поэтому буквен­но-цифровые обозначения элементов и устройств на этих до­кументах дол­жны быть одинаковыми. Перечень элементов в этом случае для функ­циональной схемы не разрабаты­вают, так как пользуются данными принципиальной электрической схе­мы. Если функциональная схема разрабатывается самостоятельно (без принципиальной схемы), бук­венно-цифровые обозначения при­сваивают эле­ментам и устройствам по общим правилам, выполняют пе­речень элементов, в кото­ром для каж­дого элемента и устройства указы­вают тип и документ (ГОСТ, ТУ и др.), на основании которого они при­менены. На функциональных схемах реко­мендуется указывать технические ха­рактери­стики функциональных час­тей (рядом с графическими обозна­чениями или на сво­бодном поле схе­мы), диаграммы и таблицы, пара­метры в характерных точках. 5.4. Позиционные обозначения приборов и средств автоматизации Всем приборам и средствам автоматиза­ции, изображенным на функциональных схе­мах, присваиваются позиционные обозначе­ния (позиции), сохраняющиеся во всех мате­риалах проекта. На стадии проекта позиционные обозна­чения выполняют арабскими цифрами в соот­ветствии с нумерацией и заявочной ведомостью приборов, средств автоматиза­ции и электроаппаратуры. На стадии рабочей документации при одностадийном проектировании позици­он­ные обозначения приборов и средств автома­тизации образуются 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 устройств получения информации к устрой­ствам воздействия на управ­ляемый процесс (например: приемное устройство – датчик, вторичный преобразо­ватель – задатчик – ре­гулятор – указатель положения – исполни­тельный меха­низм, регулирующий орган). Позиционные обозначения отдельных приборов и средств автоматизации, таких, как: регулятор прямого действия, манометр, термометр и др., состоят только из по­ряд­кового номера. Позиционные обозначения должны при­сваиваться всем элементам функцио­нальных групп, за исключением: а) отборных устройств; б) приборов из средств автоматизации, поставляемых комплектно с технологи­ческим оборудованием; в) регулирующих органов и исполни­тельных механизмов, входящих в данную систему автоматического управления, но за­казываемых и устанавливаемых в техноло­гических частях проекта. Обозначения на функциональных схемах электроаппаратуры на стадии рабочей доку­ментации или при одностадийном проекти­ровании должны соответствовать обозначе­ниям, принятым в принципиальных электри­ческих схемах. При определении границ каждой функ­циональной группы следует учитывать сле­дующее обстоятельство: если какой-либо прибор или регулятор связан с не­сколькими датчиками или получает дополнительные воздействия под другим пара­метром (напри­мер, корректирующий сигнал), то все эле­менты схемы, осуществ­ляющие дополнитель­ные функции, относятся к той функциональ­ной группе, на ко­торую они оказывают воз­действие. Регулятор соотношения, в частности, входит в состав той функциональной группы, на которую оказывается ведущее воздействие по независимому параметру. То же отно­сится и к прямому цифровому управлению, где входным цепям контура регулирования присваивается одна и та же позиция. В системах централизованного контроля с применением вычислительной тех­ники, в схемах телеизмерения, в сложных схемах автоматического управления с об­щими для разных функциональных групп устройствами все общие элементы выно­сятся в самостоя­тельные функциональные группы. Позиционные обозначения в функциональных схемах проставляют рядом с услов­ными графическими обозначениями прибо­ров и средств автоматизации (по возмож­ности с правой стороны или над ними). 5.5. Требования к оформлению и примеры выполнения функциональных схем Функциональная схема выполняется в соответствии с ГОСТ 21.404-85, ГОСТ 21.408-93 и другими нормативными документами в виде чертежа, на котором схемати­чески условными изображениями показывают: тех­нологическое оборудование, коммуникации, органы управления и средства автоматизации с указанием связей между технологическим оборудованием и средствами автоматизации, а также свя­зей между отдельными функцио­нальными блоками и элементами автома­тики. Функциональные схемы автоматизации могут разрабатываться с большей или мень­шей степенью детализации. Однако объем информации, представленный на схеме, дол­жен обеспечить полное представление о при­нятых основных решениях по автоматизации данного технологического процесса и воз­можность составления на стадии проекта заявочных ведомостей приборов и средств автоматизации, трубо­проводной арматуры, щитов и пультов, основных монтажных ма­териалов и изделий, а на стадии рабочего проекта – всего комплекса проектных мате­риалов, преду­смотренных в составе проекта. Функциональную схему автоматизации выполняют, как правило, на одном листе, на котором изображают средства автомати­зации и аппаратуру всех систем контроля, регулирования, управления и сигнализации, относящуюся к данной тех­нологической уста­новке. Вспомогательные устройства, такие, как: редукторы и фильтры для воздуха, источ­ники питания, реле, автоматы, выключатели и предохра­нители в цепях питания, соедини­тельные коробки и другие устройства и мон­тажные элементы, на функциональных схе­мах не показывают. Сложные технологические схемы реко­мендуется расчленять на отдельные тех­ноло­гические узлы и выполнять функциональные схемы этих узлов в виде отдель­ных черте­жей на нескольких листах или на одном. Для технологических процессов с боль­шим объемом автоматизации функцио­наль­ные схемы могут быть выполнены раздельно по видам технологического кон­троля и управ­ления. Например, отдельно выполняются схемы автоматического управления, конт­роля и сигнализации и т. п. Функциональные схемы автоматизации могут быть выполнены двумя спосо­бами: развернутым, с условным изображением щитов и пультов управления в виде прямоугольников (как пра­вило, в нижней части чертежа), в которых показываются устанавливаемые на них сред­ства автоматизации; упрощенным, с изображением средств автоматизации на технологических схемах вблизи отборных и приемных устройств, без построения прямоугольников, условно изоб­ражающих щиты, пульты, пункты контроля и управления. При выполнении схем по первому спо­собу на них показываются все приборы и средства автоматизации, входящие в состав функционального блока или группы, и место их установки. Преимуществом этого способа является большая наглядность, в значитель­ной степени облегчающая чтение схемы и ра­боту с проектными материа­лами. Пример выполнения функциональных схем по первому способу дан на рис. 5.4. Технологическое оборудование в этом случае изображают в верхней части схемы. При построении схем по второму спо­собу, хотя он и дает только общее пред­ставле­ние о принятых решениях по автома­тизации объекта, достигается сокращение объ­ема документации. Чтение функциональ­ных схем, выполненных таким образом, за­труднено, т. к. они не отображают организацию пунктов контроля и управления объектом. Примеры выполнения функциональных схем по второму способу даны на рис. 5.5. Как уже указывалось, приборы и средст­ва автоматизации при выполнении функ­циональных схем как первым, так и вторым способом могут быть изображены раз­вер­нуто, упрощенно или комбинированно. При развернутом изображении на схемах показывают: отборные устройства, дат­чики, преобразователи, вторичные приборы, испол­нительные механизмы, регули­рующие и за­порные органы, аппаратуру управления и сигнализации, комплектные устройства (машины централизованного контроля, телемеханиче­ские устройства) и т. д. При упрощенном изображении на схемах показывают: отборные устройства, измери­тельные и регулирующие приборы, исполни­тельные механизмы и регули­рующие органы. Для изображения промежуточных устройств (вторичных приборов, преобразователей, ап­паратуры управления и сигнализации и т. п.) используются общие обозначения в соответ­ствии с действующими стандартами на услов­ные обо­значения в схемах автоматизации. Комбинированное изображение предпо­лагает показ средств автоматизации в основ­ном развернуто, однако некоторые узлы изображают упрощенно. Приборы и средства автоматизации, встраиваемые в технологическое оборудо­ва­ние и коммуникации или механически свя­занные с ними, изображают на чертеже в непосредственной близости от них. К та­ким средствам автоматизации относятся: отборные устройства давления, уровня, со­става вещества, датчики, воспринимаю­щие воздействие измеряемых и регулирующих ве­личин (измерительные сужающие устройства, ротаметры, счетчики, термометры расшире­ния и т. п.), исполнительные механизмы, ре­гулирующие и запорные органы. Для датчиков и приборов, указывающих положение регулирующих органов, исполни­тельных механизмов и т. п., необходимо по­казывать существующую меха­ническую связь (см. табл. 5.4). Прямоугольники щитов и пультов сле­дует располагать в такой последователь­ности, чтобы при размещении в них обозна­чений приборов и средств автоматизации обеспечивалась наибольшая простота и яс­ность схемы и минимум пересечений ли­ний связи. В прямоугольниках можно указывать но­мера чертежей общих видов щитов и пуль­тов. 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». При вычерчивании функциональной схемы следует избегать дублирования одинаковых ее частей, отно­сящихся как к технологи­ческому оборудованию, так и к средствам автоматизации. На чертежах функциональных схем долж­ны быть приведены пояснения, указаны документы, на ос­новании которых они разработаны. Допускается также на свободном поле схемы давать краткую техническую характеристику автоматизируемого объекта, поясняющие таблицы, диаграммы и т. п. Для облегчения понимания сущности автоматизируемого объекта, воз­можности выбора диапазонов измерения и шкал при­боров, установок регуляторов на функциональных схемах указывают предельные (максимальные или ми­нимальные) рабочие значения измеряемых или регулируемых технологических параметров при установившихся режимах работы (см. рис. 5.4). Эти значения в единицах шкалы выбираемого прибора или в международной системе единиц без буквенных обозначений указываются на линиях связи от отборных устройств датчиков до приборов. Для приборов, встраиваемых непосред­ственно в технологическое оборудование или трубопроводы (термометры расшире­ния, расходомеры постоянного перепада и т. п.) и располагаемых вне прямоуголь­ников, предельные значения величин указывают под позиционными обозначениями приборов или вблизи обозначений. Над основной надписью, по ее ширине сверху вниз, на первом листе чертежа располагают таблицу не предусмотренных стан­дартами условных обозначений, принятых в данной функциональной схеме; при необходимости эти таблицы можно выполнять на отдельных листах. Пояснительный текст располагают обыч­но над таблицей условных обозначений (или над основной надписью) или в другом сво­бодном месте. Контуры технологического оборудования на функциональных схемах рекомен­дуется вы­полнять линиями толщиной 0,6–1,5 мм; трубопроводные коммуникации 0,6–1,5 мм; приборы и средства автоматизации 0,5–0,6 мм, линии связи 0,2–0,3 мм; прямо­угольники, изображающие щиты и пульты, 0,6–1,5 мм. При выполнении функциональных схем обоими способами с изображением прибо­ров по ГОСТ 21.404-85 отборное устройство для всех постоянно подклю­ченных приборов не имеет специального обозначения, а пред­ставляет собой тонкую сплошную линию, соединяющую технологический трубопровод или аппарат с пер­вичным измерительным преобразователем или прибором (см. рис. 5.4). Рис. 5.4. Пример выполнения схемы автоматизации развернутым способом При необходимости указания точного места расположения отборного устрой­ства или точки измерения (внутри контура техно­логического аппарата) в конце тон­кой линии изображается окружность диаметром 2 мм (рис. 5.4). Допускается запорную и регулирующую арматуру (например, задвижки, за­слонки, шиберы, направляющие аппараты и т. п.), участвующую в системах автома­тизации и заказываемую по технологической части проекта, изображать на функ­циональных схе­мах в соответствии с действующими стан­дартами. Подвод линий связи к символу прибора допускается изображать в любой точке ок­ружности (сверху, снизу, сбоку). При необходимости указания направле­ния передачи сигнала на линиях связи до­пускается наносить стрелки (см. линии связи рис. 5.5). Рис. 5.5. Пример выполнения схемы автоматизации упрощенным способом Глава 6. СТРУКТУРНЫЕ СХЕМЫ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ Структурные схемы определяют основные функциональные части из­делия, их назначение и взаимосвязи и служат для общего ознакомления с изделием. На структурной схеме раскрывается не принцип работы от­дельных функциональных частей из­делия, а только взаимодействие меж­ду ними, поэтому составные части изделия изображают упрощенно, в виде прямоугольников произвольной формы. Допускается применять ус­ловные графические обозначения. 6.1. Структура систем управления При разработке проекта автоматизации в первую очередь необходимо решить, с ка­ких мест те или иные участки объекта будут управляться, где будут размещаться пункты управления, операторские помещения, какова должна быть взаимосвязь между ними, т. е. необходимо решить вопросы вы­бора структуры управления. Под структурой управления понимается совокупность частей автоматической системы, на которые она мо­жет быть разделена по определенному при­знаку, а также пути передачи воздействий между ними. Графическое изображение струк­туры управления называется структурной схемой. Хотя исходные данные для выбора структуры управления и ее иерархии с той или иной степенью детализации оговари­ваются заказчиком при выдаче задания на проектирование, полная структура управле­ния должна разрабатываться проектной орга­низацией. Выбор структуры управления объектом автоматизации оказывает существенное влия­ние на эффективность его работы, снижение относительной стоимости системы управле­ния, ее надежности, ремонтоспособности и т. д. В самом общем виде структурная схема системы автоматизации представлена на рис. 6.1. Система автоматизации состоит из объекта автоматизации и системы управле­ния этим объектом. Благодаря определен­ному взаимодействию между объектом авто­матизации и системой управления система автоматизации в целом обеспечивает тре­буемый результат функционирования объек­та, характеризующийся параметрами х1, х2, ..., хn. К этим параметрам можно отнести, например, величины, характеризующие целе­сообразный конечный продукт технологиче­ского процесса, отдельные параметры, опре­деляющие ход технологического процесса, его экономичность, обеспечение безаварий­ного режима и т. д. Кроме этих основных параметров, ра­бота комплексного объекта автоматизации характеризуется рядом вспомогательных па­раметров y1, y2,... yi, которые также должны контролироваться и регулироваться (например, поддерживаться постоянными). К такого рода параметрам можно отнести, например, величины, характеризующие ра­боту установок подготовки технологического пара, насосных станций оборотного водо­снабжения и т. д. От этих установок требуется только по­дача на вход технологической установки сырья и энергоносителей с заданными пара­метрами. При этом необходимая дозировка подачи сырья и энергоносителей осуще­ствляется средствами управления, относя­щимися к технологической установке. В процессе работы на объект посту­пают возмущающие воздействия f1, f2,... fi, вызывающие отклонения параметров x1, х2, ..., хn от их требуемых значений. Информа­ция о текущих значениях x1, х2,..., хn, у1, у2, ..., yi поступает в систему управления и сравнивается с предписанными им значе­ниями g1, g2,..., gk, в результате чего система управления вырабатывает управляющие воз­действия ε1, ε2… εm для компенсации от­клонений выходных параметров. Рис. 6.1. Структурная схема системы автоматизации Таким образом, объект автоматизации в общем случае состоит из нескольких в боль­шей или меньшей степени связанных друг с другом участков управления. Участки управ­ления физически могут представляться в виде отдельных установок, агрегатов и т. д. или в виде локальных каналов управления от­дельными параметрами одних и тех же уста­новок, агрегатов и т. д. В свою очередь, система управления в за­висимости от важности регулируемых пара­метров, круга работников эксплуатационного персонала, которым необходимо знать их значения для осуществления оптимального управления объектом, в общем случае долж­на обеспечивать разные уровни управления объектом автоматизации, т. е. должна со­стоять из нескольких пунктов управления, в той или иной степени взаимосвязанных друг с другом. С учетом изложенного структуры управ­ления объектом автоматизации могут быть в частных случаях одноуровневыми централи­зованными, одноуровневыми децентрализован­ными и многоуровневыми. Одноуровневые системы управления, в которых управление объектом осуществляется с одного пункта управления, называются централизованными. Одноуровневые системы, в которых отдель­ные части сложного объекта управляются из самостоятельных пунктов управления, назы­ваются децентрализованными. Структурные схемы одноуровневых цент­рализованных и децентрализованных си­стем приведены на рис. 6.2, на котором стрел­ками показаны только основные потоки пере­дачи информации от объекта управления к системе управления и управляющие воз­действия системы на объект управления. На рис. 6.2 отдельные части сложного объекта управления, управляемые соответственно с пунктов ПУ1–ПУ3, разделены штрихо­выми линиями. Одноуровневые централизованные си­стемы применяются в основном для управ­ления относительно несложными объектами или объектами, расположенными на неболь­шой территории. Большинство промышлен­ных объектов в настоящее время представ­ляет собой сложные комплексы, отдельные части которых расположены на значитель­ном расстоянии друг от друга. Рис. 6.2. Примеры одноуровневых систем управления: а – централизованная система; б – децентрализованная система Кроме основ­ных технологических установок, объекты имеют большое число вспомогательных установок-подобъектов (промышленные котель­ные, компрессорные, насосные станции обо­ротного водоснабжения, котлы-утилизаторы, очистные сооружения и т. п.), которые необ­ходимы для обеспечения технологических установок всеми видами энергии, а также для утилизации и нейтрализации остаточных продуктов технологического процесса. Если управление такого комплексного объекта построить по одноуровневой центра­лизованной системе, то намного усложнятся коммуникации системы управления, резко возрастут затраты на ее сооружение и экс­плуатацию, центральный пункт управления получится громоздким. Переработка инфор­мации, большая часть которой является не­нужной для непосредственного ведения техно­логического процесса, представляет большие затруднения. Удаленность пункта управления от того или иного вспомогательного подобъекта затрудняет принятие оперативных мер по устранению тех или иных неполадок. В этом случае более приемлемой становится одноуровневая децентрализованная система управления. Однако с помощью одноуровневых си­стем не всегда представляется возможным оптимально решить вопросы управления технологическими процессами. Это в первую очередь относится к сложным технологиче­ским процессам. Тогда целесообразно пере­ходить к многоуровневым системам управ­ления. Рис. 6.3. Пример трехуровневой системы управления: I–III – уровни управления В качестве примера на рис. 6.3 представлена трехуровневая система управления сложным объектом с разветвленными техно­логическими связями между установками. Отдельные технологические установки управ­ляются децентрализовано с пунктов управ­ления 1–7. Это первый уровень управления. С пунктов 1–7 соответственно управляются объекты, имеющие существенную технологи­ческую взаимосвязь. В связи с этим наиболее ответственные регулируемые параметры установок передаются на пункты управления 8–10 второго уровня управления. Основные параметры, определяющие технологический процесс объекта в целом, могут управляться и контролироваться с пункта управления 11 третьего уровня. Для первого уровня при проектировании целесообразно предусматривать три режима управления: 1) командами, формирующимися непо­средственно на первом уровне; 2) командами, поступающими от уровня более высокого ранга; 3) командами, поступающими как с уро­вня более высокого ранга, так и формирую­щимися непосредственно на первом уровне. Для уровня второго ранга и выше воз­можны четыре режима работы: 1) команды формируются непосред­ственно на аппаратуре i-го ранга; 2) аппаратура данного i-го ранга прини­мает и реализует в управляющие воздейст­вия команды (i + 1)-го ранга; 3) все функции управления с i-го ранга передаются на аппаратуру (i — 1)-го ранга; 4) часть команд на аппаратуру i-го ранга поступает с (i + 1)-го ранга, часть команд формируется на i-м ранге, часть функций управления передана на аппаратуру (i–1)-го ранга. Аппаратура i-го ранга соответственно должна иметь переключатели режимов на три положения с четкой сигнализацией по­ложений. Перевод аппаратуры с режима 1 на ре­жим 2 осуществляется по команде или с раз­решения оператора системы вышестоящего ранга. Передача функций управления тем или иным параметром на нижестоящий ранг осу­ществляется только после приема команды о передаче и подтверждения оператора си­стемы нижестоящего ранга о готовности к принятию на себя тех или иных функций управления (формирования команд). Многоуровневая структура системы уп­равления обеспечивает ее надежность, опера­тивность, ремонтопригодность. При этом легко решается оптимальный уровень централизации управления с минимальным количе­ством средств технологического контроля, управления и линий связи между ними. АСУ ТП класси­фицируются на уровни классов 1, 2 и 3. К классу 1 (АСУ ТП нижнего уровня) отно­сятся АСУ ТП, управляющие агрегатами, установками, участками производства и не имеющие в своем составе других АСУ ТП. К классу 2 (АСУ ТП верхнего уровня) отно­сятся АСУ ТП, управляющие группами уста­новок, цехами, производствами, в которых отдельные агрегаты (установки) имеют свои локальные системы управления, не оснащен­ные АСУ ТП класса 1. К классу 3 (АСУ ТП многоуровневые) относятся АСУ ТП, объеди­няющие в своем составе АСУ ТП классов 1, 2 и реализующие согласованное управление отдельными технологическими установками или их совокупностью (цехом, производ­ством). Построение систем автоматизации по уровням управления определяется как тре­бованиями снижения трудозатрат на их реа­лизацию, так и целями (критериями) управ­ления технологическими объектами. Система автоматизации структурно мо­жет быть представлена по-разному. В общем случае любая система может быть представлена конструктивной, функцио­нальной или алгоритмической структурой. В конструктивной структуре системы каждая ее часть представляет собой самостоятельное конструктивное целое. Примерами изобра­жения конструктивных структурных схем системы автоматизации могут служить рис. 6.1–6.3. В функциональной структуре каждая часть предназначена для выполнения опреде­ленной функции, в алгоритмической – для выполнения определенного алгоритма пре­образования входной величины, являющегося частью алгоритма функционирования систе­мы в целом. В проектах автоматизации изображают конструктивные структурные схемы с элемен­тами функциональных признаков. Полные сведения о функциональной структуре с указанием локальных контуров регулирования, каналов управления и техно­логического контроля приводятся в функцио­нальных схемах. Алгоритмические структурные схемы по контурам регулирования крайне необходимы при производстве наладочных работ систем автоматизации. 6.2. Выполнение структурных схем автоматизации (схем функциональной структуры) Структурные схемы автоматизации в проектах автоматизации рекомен­дуется разрабатывать в соответствии с ГОСТ 24.302-80 Система технической документации на АСУ. Общие требования к выполнению схем (пп. 2.1, 2.2, 2.6). Графическое построение схемы должно давать наиболее наглядное представление о последовательности взаимодействия функциональных частей в изделии. На линиях взаимо­действия рекомендуется стрелками (по ГОСТ 2.721-74) обозначать на­правления хода процессов, происхо­дящих в изделии. На структурной схеме отображаются в общем виде основные решения проекта по функциональной, организационной и техни­ческой структурам автоматизированной си­стемы управления технологическими процес­сами (АСУ ТП) с соблюдением иерархии си­стемы и взаимосвязей между пунктами конт­роля и управления, оперативным персоналом и технологическим объектом управления. Принятые при выполнении структурной схемы принципы организации оперативного управления технологическим объектом, со­став и обозначения отдельных элементов структурной схемы должны сохраняться во всех проектных документах на АСУ ТП, в которых они конкретизируются и детали­зируются: в функциональных схемах автоматизации, в структурной схеме комплекса технических средств системы, в принципиаль­ных схемах контроля и управления, а также в проектных документах, касающихся орга­низации оперативной связи и организацион­ного обеспечения АСУ ТП. Исходными материалами для разра­ботки структурных схем являются: а) задание на проектирование АСУ ТП; б) принципиальные технологические схемы основного и вспомогательного произ­водств технологического объекта; в) задание на проектирование оператив­ной связи подразделений автоматизируемого технологического объекта; г) генплан и титульный список техноло­гического объекта. Структурная схема разрабатывается на стадиях «проект» и «рабочий проект». На стадии «рабочая документация» при двухстадийном проектировании структурная схе­ма разрабатывается только в случае изме­нений технологической части проекта или решений по АСУ ТП, принятых при утверж­дении проекта автоматизации. В качестве примера на рис. 6.4 приве­дена структурная схема управления серно­кислотным производством. На структурной схеме показывают: а) технологические подразделения автоматизируемого объекта (отделения, участки, цехи, производства); б) пункты контроля и управления (мест­ные щиты, операторские и диспетчерские пункты и т. п.), в том числе не входящие в состав разрабатываемого проекта, но имею­щие связь с проектируемыми системами контроля и управления; в) технологический (эксплуатационный) персонал и руководители подразделений, специализированные службы, обеспечивающие оперативное управление и нормальное функционирование технологиче­ского объекта; г) основные функции и технические сред­ства (устройства), обеспечивающие их реализацию в каждом пункте контроля и управ­ления; д) взаимосвязь подразделений техноло­гического объекта, пунктов контроля и управ­ления и технологического персонала между собой и с вышестоящей системой управле­ния (АСУ). Элементы структурной схемы изобра­жаются, как правило, в виде прямоугольни­ков. Отдельные функциональные службы [отдел главного энергетика (ОГЭ), отдел главного механика (ОГМ), отдел техниче­ского контроля (ОТК) и т. п. ] и должност­ные лица (директор, главный инженер, на­чальник цеха, начальник смены, мастер и т. п. ) допускается изображать на струк­турной схеме в виде кружков. Внутри прямоугольников, изображаю­щих участки (подразделения) автоматизируе­мого объекта, раскрывается их производ­ственная структура. При этом выделяются цехи, участки, технологические линии либо группы агрегатов для выполнения закончен­ного этапа технологического процесса, кото­рые являются существенными для раскры­тия в документах проекта всех взаимосвязей между управляемой (технологическим объек­том управления) и управляющей системами. На схеме функции АСУ ТП могут ука­зываться в виде условных обозначений, рас­шифровка которых дается в таблице на поле чертежа (табл. 6.1). Наименование элементов производствен­ной структуры должны соответствовать тех­нологической части проекта и наименова­ниям, используемым при выполнении других документов проекта АСУ ТП. Взаимосвязь между пунктами контроля и управления, технологическим персоналом и объектом управления изображается на схеме сплошными линиями. Слияние и раз­ветвление линий показываются на чертеже линиями с изломом (рис. 6.4). При наличии аналогичных технологи­ческих объектов (цехов, отделений, участков и т. д.) допускается раскрывать на схеме структуру управления только для одного объекта. Об этом на схеме даются необхо­димые пояснения. Система управления основными технологическими процессами сернокислот­ного производства четырехуровневая: • первый уровень – местное управле­ние агрегатами, осуществляемое аппаратчи­ками с рабочих постов; • второй уровень – централизован­ное управление несколькими агрегатами, входящими в тот или иной технологический участок, осуществляемое старшим аппарат­чиком; • третий уровень – централизован­ное управление несколькими участками, вхо­дящими в I и II (или III и IV) технологи­ческие линии сернокислотного производства; • четвертый уровень – управление с диспетчерского пункта всеми технологиче­скими линиями сернокислотного производ­ства, осуществляемое диспетчером. Структурные схемы выполняются, как правило, на одном листе. Таблица с услов­ными обозначениями (см. табл. 6.1) распола­гается на поле чертежа схемы над основной надписью. Таблица заполняется сверху вниз. При большом числе условных обозначений продолжение таблицы помещают слева от основной надписи с тем же порядком запол­нения. Основную надпись и дополнитель­ные графы к ней выполняют согласно ГОСТ 21.103-78. Толщину линий на схеме выбирают в соответствии с ГОСТ 2.303-68. Рекомен­дуется использовать для условных изображе­ний линии толщиной 0,5 мм; для линий связи – 1 мм; для остальных линий – 0,2–0,3 мм. Размеры цифр и букв для надписей выбирают в соответствии с ГОСТ 2.304-81. Пояснительный текст следует выполнять в соответствии с ГОСТ 2.316-68. Текстовую часть, помещенную на поле чертежа, распо­лагают над основной надписью. Между тек­стовой и основной надписями не допускается помещать изображения, таблицы и т. п. Пункты пояснительного текста должны иметь сквозную нумерацию. Каждый пункт записы­вают с красной строки. В тексте и надписях не допускаются сокращения слов, за исключе­нием общепринятых, а также установлен­ных приложениями к ГОСТ 2.316-68 и ГОСТ 2.105-79. Размеры всех условных изображений не регламентируются и выбираются по усмот­рению исполнителя с соблюдением одинако­вых размеров для однотипных изображений. В настоящее время для технологического контроля и автоматического управления ши­рокое применение находят агрегатированные системы средств телемеханики, комплексы технических средств локальных измеритель­ных и управляющих систем, агрегатирован­ные системы контроля и регулирования, электрические централизованные и др. Агрегатированные комплексы выпол­няются, как правило, на элементах микро­электронной техники, имеют развитую и гибкую систему связей между входящими в нее устройствами, а также с объектом управления и обслуживающим персоналом, обеспечивающую достаточно широкие воз­можности их использования в различных вариантах компоновки и режимах работы. В проекте автоматизации необходимо произвести выбор и компоновку агрегатированных комплексов технических средств и средств автоматизации, т. е. на базе типовых технических средств разработать структур­ную схему технологического контроля и управления определенными параметрами данного объекта автоматизации. На структурной схеме агрегатированные и модульные элементы комплекса техниче­ских средств и средств автоматизации изоб­ражают в виде прямоугольников с указа­нием в них условных обозначений. Расшиф­ровка этих обозначений с указанием их функций производится в таблице, помещен­ной на чертеже схемы. Связь между эле­ментами схемы изображается линиями со стрелками, показывающими направление прохождения сигналов. При разработке проектов автоматизации сложных технологических процессов с исполь­зованием агрегатированных комплексов вы­числительной техники, требующих предва­рительного проведения научно-исследова­тельских экспериментальных работ в усло­виях действующего оборудования в период освоения проектных мощностей, следует предусматривать поэтапное выполнение мон­тажных работ и включение УВК в работу. При необходимости в проектах автома­тизации приводятся структурные схемы от­дельных комплексов технических средств и средств автоматизации. Рис. 6.4. Фрагмент структурной схемы управления и контроля серно­кислотным производством: 1 – линия связи с цеховой химической лабораторией; 2 – линия связи с пунктами контроля и управления кислотным участком; 3 – линия связи с пунктом контроля и управления III и IV технологическими линиями Глава 7. ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ 7.1. Общие требования Принципиальные электрические схемы определяют полный состав приборов, аппаратов и устройств (а также связей между ними), действие которых обеспечивает решение задач управления, регулирования, защиты, измерения и сигнализации. Принци­пиальные схемы служат основанием для раз­работки других документов проекта: мон­тажных таблиц щитов и пультов, схем внеш­них соединений и др. Эти схемы дают детальное представление о работе системы и необходимы для изучения принципа действия системы, а также при производстве наладочных работ и экс­плуатации. При разработке систем автоматизации технологических процессов принципиальные электрические схемы обычно выполняют при­менительно к отдельным самостоятельным элементам, установкам или участкам автоматизируемой системы (например, выполняют схему управления задвижкой, схему автома­тического и дистанционного управления насо­сом, схему сигнализации уровня в резервуаре и т. п.). Используя эти схемы, составляют в случае необходимости принципиальные электрические схемы, охватывающие целый комплекс отдельных элементов, установок или агрегатов, которые дают полное пред­ставление о связях между всеми элементами управления, блокировки, защиты и сигнали­зации этих установок или агрегатов. Приме­ром таких схем может служить принципиаль­ная электрическая схема управления насосной установкой, состоящей из насоса, вакуум-на­соса и нескольких электрифицированных за­движек. При всем многообразии принципиаль­ных электрических схем в различных систе­мах автоматизации любая схема, независимо от степени ее сложности, представляет собой определенным образом составленное соче­тание отдельных, достаточно элементарных электрических цепей и типовых функциональ­ных узлов, выполняющих в заданной последовательности ряд стандартных операций: передачу командных сигналов от органов управления или измерения к исполнитель­ным органам, усиление или размножение командных сигналов, их сравнение, превра­щение кратковременных сигналов в длитель­ные и, наоборот, блокировку сигналов и т. п. К элементарным цепям могут быть отнесены типовые схемы включения измерительных приборов различного назначения. Разработка принципиальных электриче­ских схем всегда содержит определенные эле­менты творчества и требует умелого приме­нения элементарных электрических цепей и типовых функциональных узлов, оптималь­ной компоновки их в единую схему с уче­том удовлетворения предъявляемых к схемам требований, а также возможного упрощения и минимизации схем. В практике проектиро­вания принципиальных электрических схем на базе опыта проектирования монтажа, на­ладки и эксплуатации различного рода си­стем автоматизации сложились некоторые общие принципы построения электрических схем. Вопрос о методах разработки прин­ципиальных электрических схем в процессе проектирования систем автоматизации технологических процессов следует рассматри­вать в общем комплексе вопросов, связанных с контролем, управлением и регулированием данного объекта. Во всех случаях помимо полного удовлетворения требований, предъ­являемых к системе управления, каждая схе­ма должна обеспечивать высокую надежность, простоту и экономичность, четкость действий при аварийных режимах, удобство оперативной работы, эксплуатации, четкость оформления. Под надежностью схемы понимают ее способность безотказно выпол­нять свои функции в течение определенного интервала времени в заданных режимах работы. Это требование обычно обеспечи­вается целым рядом технических мероприя­тий, таких, как: применение наиболее надеж­ных элементов, приборов и аппаратов; опти­мальные режимы их работы; резервирование малонадежных или наиболее ответственных элементов или цепей схемы; автоматический контроль за неисправностью схемы; запрет­ные блокировки, исключающие возможность проведения ложных операций; сокращение времени нахождения элементов схемы под напряжением и т. д. Надежность действия является главным требованием, которое предъявляется к схе­мам. Если при проектировании обеспечению надежности действия схемы не будет уделено должного внимания, то все другие преиму­щества, которые имеет схема, могут быть утрачены. Требования к уровню надеж­ности схем регулирования, управления и сигнализации определяются оценкой по­следствий отказов их действия для конкрет­ных участков технологического процесса. Иногда эти отказы могут явиться причинами возникновения или развития тяжелых аварий. Простота и экономичность проектируе­мых схем обеспечивается применением стан­дартной, наиболее дешевой аппаратуры и типовых (нормализованных) узлов; сокраще­нием до минимума числа элементов в схеме и ограничением их номенклатуры; примене­нием систем электропривода производствен­ных механизмов, обеспечивающих высокие энергетические показатели в установившихся и переходных режимах работы, и т. п. Существенное, а иногда и решающее зна­чение при выборе схемы контроля и управ­ления процессом на расстоянии имеет стои­мость соединительных кабелей или проводов. При проектировании принципиальной электрической схемы необходим тщательный анализ предъявляемых к этой схеме требований Если некоторые второстепенные требования значительно усложняют и удорожают схему, то эти требования следует пересмотреть. Решая вопросы эконо­мичности схемы, необходимо учитывать не только капитальные вложения, но и ежегодные эксплуатационные расходы. Каждая принципиальная электри­ческая схема в системах автоматизации технологических процессов должна быть построена таким образом, чтобы обеспечивать четкость ее действия при возникновении аварийных режимов, вызванных неисправностями в цепях управления, безопасность обслужи­вающего персонала при полном исчезновении или снижении и последующем восстановлении напряжения питания в главных (силовых) цепях управления, а также предотвращать дальнейшее развитие аварии, приводящее к повреждению механического или электрического оборудования и браку продукции. При анализе работы схемы в аварийных режимах следует учитывать возможность перегорания предохранителей или отключения автоматов; появление короткого замыкания или замыкания на землю в различ­ных точках схемы (в основном во внешних соединениях); обрыв проводов; сгорание катушек контакторов или реле; приваривания контактов и т. п. Принято рассматривать аварийный режим, возникающий в результате появления какой-либо одной неисправности, так как вероятность появления одно­временно двух или более неисправностей в одной и той же схеме достаточно мала. Принципиальная электрическая схема должна обеспечивать оптимальные условия и удобство для работы оперативного персонала. Это требование предусматривает упрощение операций, производимых обслуживающим персоналом при управлении; сокращение числа органов управления; возможность простого и быстрого выбора необходимого режима работы; переход с автоматического управления на ручное и обратно; снятие и введение блокировочных связей и зависимостей и т. д. Принципиальная электрическая схема должна быть спроектирована так, чтобы ее эксплуатация в производственных условиях была предельно простой, удобной и требовала минимум затрат и внимания эксплуатационного персонала, обеспечивала возможность проведения ремонтных и нала­дочных работ с соблюдением необходимых мер безопасности. Оформление лю­бой электрической схемы следует выполнять четко, ясно, просто и компактно. Графическое оформление схемы должно способствовать наилучшему восприятию ее содержания. В процессе проектирования систем авто­матизации различных технологических про­цессов принципиальные электрические схемы разрабатывают обычно в следующем по­рядке: 1) на основании функциональной схемы автоматизации составляют четко сформули­рованные технические требования, предъяв­ляемые к принципиальной электрической схеме; 2) применительно к этим требованиям устанавливают условия и последователь­ность действия схемы; 3) каждое из заданных условий действий схемы изображают в виде тех или иных элементарных цепей, отвечающих данному действию; 4) элементарные цепи объединяют в об­щую схему; 5) производят выбор аппаратуры и элек­трический расчет параметров отдельных эле­ментов (сопротивлений обмоток реле, на­грузки контактов и т. п.); 6) корректируют схему в соответствии с возможностями принятой аппаратуры; 7) проверяют в схеме возможность воз­никновения ложных или обходных цепей или ее неправильной работы при повреждениях элементарных цепей или контактов; 8) рассматривают возможные варианты решения и принимают окончательную схему применительно к имеющейся аппаратуре. При составлении принципиально новых сложных электрических схем помимо проект­ной проработки и необходимых расчетов требуется тщательная экспериментальная проверка и отладка разработанной схемы на макете или на опытной установке. Описанный метод разработки принци­пиальных электрических схем (интуитивный или, как его еще называют, ручной) в зна­чительной мере зависит от способностей и опыта проектировщика, так как сам про­цесс составления схем по существу является творческим и основан на приспособлении к данным условиям отдельных, уже ставших стандартными решений или интуитивном отыскании новых. Сложность построения оп­тимального варианта усугубляется тем, что одним и тем же условиям может удовлетво­рять значительное число различных схем. В настоящее время большое внимание уделяется внедрению в практику проектиро­вания автоматизированных (машинных) способов выполнения схем, в том числе и прин­ципиальных электрических, что призвано зна­чительно улучшить качество документации и сократить сроки проектирования. Автома­тизация проектирования в первую очередь необходима для разработчиков сложных си­стем автоматизации технологических про­цессов. 7.2. Правила выполнения схем Принципиальные электрические схемы управления, регулирования, измерения, сиг­нализации, питания, входящие в состав проектов автоматизации технологических процессов, выполняют в соответствии с тре­бованиями государственных стандартов по правилам выполнения схем, условным графи­ческим обозначениям, маркировке цепей и буквенно-цифровым обозначениям элементов схем. Общие требования по выполнению принципиальных схем систем автоматизации содержатся в ГОСТ 21.408-93 (п. 4.4). В этом ГОСТе указывается, что в зависимости от назначения и применяемых средств автоматизации разрабатывают: - принципиальные электрические и пневматические схемы контуров контроля регулирования и управления; - принципиальные схемы питания. Принципиальные электрические схемы управления электроприводами оборудования и трубопроводной арматуры включают в состав основного комплекта при управлении ими со щитов и пультов систем автоматизации. Принципиальные схемы контуров контроля и регулирования допускается не разрабатывать, если взаимные связи приборов и аппаратов, входящих в них, просты и однозначны и могут быть показаны на других чертежах основного комплекта. Допускается совмещение схем различного функционального назначения (например, схемы питания со схемой управления) с соблюдением правил выполнения этих схем. Все остальные стандарты устанавливают условные графические обозначения элементов схем. ГОСТ 2.701-84 помимо классификации схем, общих требований к их выполнению содержит также определение основных понятий, используемых в стандартах. На чертежах принципиальных электри­ческих схем системы автоматизации в общем случае должны изображаться: - цепи управления, регулирования, из­мерения, сигнализации, электропитания, силовые цепи; - контакты аппаратов данной схемы, за­нятые в других схемах, и контакты аппаратов других схем; - диаграммы и таблицы включений кон­тактов переключателей, программных уст­ройств, конечных и путевых выключателей, циклограммы работы аппаратуры; - таблицы применяемости; - поясняющая технологическая схема, схема блокировочных зависимостей работы оборудования; - циклограмма работы оборудо­вания; - необходимые пояснения и примечания; - перечень элементов; - основная надпись. В зависимости от сложности проектируе­мого объекта указанные различные цепи могут изображаться совмещено на одном или нескольких чертежах либо для каждой из цепей разрабатываются отдельные схемы, например, принципиальные электрические схемы управления, сигнализации и т. п. Графическое обозначение элементов и соединяющие их линии связи необходимо располагать на схеме таким образом, чтобы обеспечить наилучшее представ­ление о взаимодействии ее составных частей. Линии связи должны состоять из горизонтальных и вертикальных отрезков и иметь наименьшее число изломов и взаимных пересечений. Расстояние между соседними параллельными линиями связи должно быть не менее 3 мм. Линии связи показываются, как правило, полностью. Однако в случае, когда это затрудняет чтение схем, допускается обрывать линии связи. Место обрыва линии связи за­канчивается стрелкой, около которой указывают, куда эта линия подключается и (или) необходимые характеристики цепей, например обозначение цепи, полярность и др. Линии связи, переходящие с одного листа на другой, обрывают за пределами изображения схем. Рядом с обрывом указывается обозначение, присвоенное этой линии, например: маркировка провода и в круглых скобках номер листа схемы, на который переходит линия связи. Если в состав принципиальной схемы входит какое-либо устройство, имеющее самостоятельную принципиальную схему, то выделяется (очерчивается) сплошной линией, равной по толщине линии связи. Элементы, составляющие функциональную группу или устройство, не имеющее самостоятельной принципиальной схемы, могут выделяться на схемах штрихпунктирными линиями, равными по толщине линиям связи, при этом указывается наименование функциональной группы, а для устройства – наименование и (или) его тип и (или) обозначение документа, на основании которого это устройство применено. На схемах можно также разграничить штрихпунктирными линиями, равными по толщине линиям связи, элементы и устройства, расположенные в разных помещениях, с указанием наименования и (или) номера помещений. На принципиальных электрических схемах при необходимости могут показываться элементы схем другого вида, например: элементы пневматических, гидравлических или кинематических схем, а также элементы, не входящие в данную установку, но необходи­мые для разъяснения принципа ее работы. Графическое обозначение таких элементов и устройств отделяют на схеме штрихпунктирными линиями, равными по толщине линиям связи, и помещают надписи, указывая в них местонахождение этих элементов, а также необходимые данные. Схемы, как правило, выполняют для систем (объектов автоматизации), находящих­ся в отключенном (нерабочем) состоянии. Однако в случаях, когда возникает необхо­димость, допускается изображать отдельные элементы схем в каком-либо выбранном ра­бочем положении, оговаривая это на поле чертежа. Элементы и устройства на принципиаль­ных электрических схемах могут выпол­няться совмещенным или разнесенным спосо­бом. При совмещенном способе составные части элементов, например катушки, кон­такты и т. п., изображают на схеме в непо­средственной близости друг к другу (как в собранном виде). Этот способ находит при­менение при изображении, например, регу­лирующих устройств. При разнесенном способе составные части элементов и устройств или отдельные элементы устройств изображают на схеме в разных местах таким образом, чтобы отдельные цепи были изображены наиболее наглядно. В этом случае схема состоит из ряда цепей, расположенных слева направо или сверху вниз, как правило, в порядке последовательности действия отдельных элементов схемы (строчный способ). Предпочтительно отдельные цепи распо­лагать в горизонтальную строчку, чтобы они читались слева направо, а вся схема, в целом, сверху вниз аналогично чтению текстового материала. При выполнении схемы строчным способом допускается нумеровать строки арабскими цифрами. Чтобы при разнесенном способе принци­пиальная электрическая схема читалась просто и понятно, необходимы специальные меры, которые позволили бы легко устано­вить принадлежность элемента к соответст­вующему аппарату или устройству, а также отличительный признак элемента (катушка, контакт, ключ управления и т. п.). Это дости­гается, во-первых, введением специальной системы условных графических обозначе­ний аппаратов и их отдельных элементов и, во-вторых, системой буквенно-цифровых обозначений элементов схем. При составлении принципиальных элек­трических схем иногда бывает целесообраз­но некоторые элементы показывать разнесен­ным способом, а другие (обычно конструк­тивные более сложные) совмещенным. Допускается также при изображении эле­ментов разнесенным способом на свободном поле схемы помещать условные графические обозначения элементов, выполненные сов­мещенным способом, например схемы реле. Элементы, используемые в изделии частично, изображают полностью с указанием исполь­зуемых и неиспользуемых частей (у реле, на­пример, изображены все контакты). Принципиальные электрические схемы питания, управления, измерения, сигнали­зации выполняют, как правило, в многоли­нейном изображении. Однако схемы питающей сети системы электропита­ния иногда целесообразно выполнять в одно­линейном изображении, так как в этом случае достигается сокращение объема графических работ и уменьшение размеров схемы без какой-либо потери наглядности и удобства пользования ею. При многолиней­ном выполнении схемы каждую цепь изобра­жают отдельной линией, а элементы, содержа­щиеся в этих цепях, – отдельными услов­ными графическими обозначениями. При однолинейном выполнении цепи с идентич­ными функциями изображают одной линией, а одинаковые элементы этих цепей – одним условным графическим обозначением. Принципиальные электрические схемы электропитания выполняют, как правило, отдельно для питающей и распределитель­ной сетей. Схемы питающей и распредели­тельной сетей могут изображаться на отдель­ных листах либо на одном, если распредели­тельная сеть состоит из небольшого числа групп питания. В нижней части схемы распределитель­ной сети помещается таблица, в которой перечисляют все электроприемники, питающиеся с данного щита питания, с указанием их позиций по заказным специ­фикациям, потребляемой мощности, напря­жения и места установки. Принципиальные электрические схемы систем автоматизации со сложными техноло­гическими процессами рекомендуется допол­нять поясняющей технологической схемой и схемой блокировочных зависимостей работы оборудования. Поясняющая технологическая схема выполняется в упрощенном виде с указанием всех агрегатов, входящих в состав данного технологического узла и участвующих в данной электрической схеме. В сложных схемах для облегчения нахож­дения составных частей реле, изображенных разнесенным способом, рекомендуется раз­бивать поле схемы на зоны, а около графи­ческого обозначения обмотки реле (справа) помещать таблицу с указанием в ней типов контактов реле (размыкающий, замыкаю­щий), обозначений (номеров) контактов и место на схеме, адрес, где контакты эти распо­ложены. По вертикали поля схемы границы зоны обозначаются буквами латинского ал­фавита (А, В... ); по горизонтали – араб­скими цифрами (1, 2, 3... ). 7. 3. Условные графические обозначения элементов схем Графическое обозначение элементов схем устанавливается группой стандартов «Обозначения условные графические в схе­мах». С помощью этих графических изображений могут быть выпол­нены принципиальные электрические схемы проектов автоматизации практически любой сложности. Возможны случаи, когда возни­кает необходимость в применении каких-либо графических изображений, не предусмотрен­ных стандартами. Тогда допускается принять нестандартизированные графические обозна­чения, приводя при этом необходимые пояс­нения на схеме. В проектах автоматизации находят применение многие условные гра­фические обозначения, предусмотренные стандартами. Допускается все обозначения пропорцио­нально уменьшать, однако при этом просвет между двумя соседними линиями условного графического обозначения должен быть не менее 1 мм. Размеры условных графических обозначений можно и увеличивать, если это, например, необходимо для вписывания в них поясняющих знаков. Условные графические обозначения эле­ментов изображают на схеме в положении, в котором они приведены в соответствующих стандартах, или повернутыми на 90°, если в соответствующих стандартах отсутствуют специальные указания. Допуска­ется также условные графические обозначе­ния повертывать на 45° или изображать зеркально повернутыми. Если при повороте или зеркальном изображении условных графических обозначений может нарушиться смысл или ухудшиться читаемость обозначений, то такие обозначения изображаются только в положении, в кото­ром они приведены в соответствующих стан­дартах. Условные графические обозначения, содержащие буквенные, цифровые или буквенно-цифровые обозначения, допускается повертывать против часовой стрелки только на 90 или 45°. Графические обозначения должны выпол­няться линиями той же толщины, что и линии связи. Если в условных графических обозначе­ниях имеются утолщенные линии, то они должны выполняться толще линий связи в два раза. Сами линии связи могут выполняться толщиной от 0,2 до 1 мм в зависимости от форматов схемы и размеров графических обозначений. При форматах схем 24 и меньше рекомендуется толщину линий связи при­нимать в пределах от 0,3 до 0,4 мм. Если на одной схеме изображаются цепи различ­ного функционального назначения (например, силовые цепи, цепи управления и т. д.), то допускается изображать их линиями различ­ной толщины. На одной схеме рекомендуется применять не более трех размеров линий по толщине. Для упрощения схемы допускает­ся несколько электрически не связанных линий связи сливать в общую линию. При подходе общей линии к элементам каждую линию связи вновь изображают отдельной линией. В месте слияния линий связи каждую линию с обеих сторон помечают соответствующим обозначением цепи по ГОСТ 2.709-72. Глава 8. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВНЕШНИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И ТРУБНЫХ ПРОВОДОК Проектные решения по созданию автоматизированных систем, в части соединения отдельных элементов систем друг с другом электрическими, пневматическими и гидравлическими связями, представляются в виде схем или таблиц соединений и подключения внешних проводок. Оформление таких схем и таблиц регламентирует ГОСТ 21.408-93 СПДС (Правила выполнения рабочей документации автоматизации технологических процессов), а также ГОСТ 2.414-75 (Правила оформления чертежей жгутов, кабелей и проводов). 8.1. Схемы соединений и подключения внешних проводок 8.1.1. Общие положения Схема соединений внешних проводок – это комбинированная схема, на которой показывают электрические и трубные связи между приборами и средствами автомати­зации, установленными на технологическом оборудовании, вне щитов и на щитах, а также подключения проводок к приборам и щитам. Схеме присваивают наименование: «Схема соединений внешних проводок». Схема подключения показывает внешние подключения изделия. На схеме должны быть изображены из­делие, его входные и выходные эле­менты (разъемы, зажимы и т. п.) и подводимые к ним концы проводов и кабелей внешнего монтажа, указа­ны данные о подключении изделия (характеристики внешних цепей, ад­реса). Схема подключения внешних проводок выполняется отдельным документом только при наличии единичных многосекционных или составных щитов, большого числа соеди­нительных коробок, групповых стоек приборов, когда подключения к ним затрудняют чтение схемы соединений. Схему подключения допускается не выполнять, если все подключения могут быть показаны на схеме соединений внешних проводок. Схеме присваивают наименование «Схема подключения внешних проводок». При необходимости раздельного изображения электрических и трубных проводок цеха, участка, технологического агрегата и т. п. допускается выполнять схемы соединений и подключения раздельно, на разных листах: для электрических и отдельно трубных проводок. Схемы соединений и подключения внешних проводок выполняют на основании следующих материалов: • схем автоматизации технологических процессов; • принципиальных, электрических, пневматических, гидравлических схем; • эксплуатационной документации на приборы и средства автоматизации, примененные в проекте; • таблиц соединений и подключения проводок щитов и пультов, выполняемых в соответствии с указаниями РМ4-107-77; • чертежей расположения технологического, сантехнического, энергетического и тому подобного оборудования и трубопроводов c отборными и приемными устройствами и также строительных чертежей со всеми необходимыми для прокладки внешних проводок закладными и приварными конструкциями, туннелями, каналами, проемами и т. д. Обязательным предварительным этапом работы по выполнению схем соединений и подключения должны быть: • проверка наличия на технологических чертежах всех закладных и отборных устройств, необходи­мых для установки первичных измеритель­ных преобразователей на трубопроводах и оборудовании, размещение на чертежах (пла­нах, разрезах); • согласование с генпроектировщиком мест установки индивидуальных внещитовых приборов и групповых стоек приборов, местных щитов и щитов, распо­ложенных в щитовых помещениях. Схемы соединений и подключения вы­полняют без соблюдения масштаба на одном или нескольких листах формата не более А1 (594841) по ГОСТ 2.301-68. Действительное пространственное распо­ложение устройств и элементов схем либо не учитывается вообще, либо учитывается приближенно. Толщина линий, изображающих устрой­ства и элементы схем, в том числе кабели, провода, трубы, должна быть от 0,4 до 1 мм по ГОСТ 2.303-68. На схемах должно быть наименьшее число изломов и пересечений проводок. Расстояние между соседними параллель­ными проводками, а также между соседними изображениями приборов и средств автома­тизации должно быть не менее 3 мм. При наличии в проекте систем автома­тизации нескольких аналогичных агрегатов (цехов и т. п.) с постоянными данными, об­щими для всех агрегатов, схемы выполняют для одного агрегата (цеха и т. п.), а в тех­нических требованиях (указаниях) дают по­яснение. Маркировку жил кабелей и проводов на схемах соединений и подключения простав­ляют в соответствии с принципиальными электрическими схемами и указаниями ру­ководящего материала РМ4-106-77 «Схемы электрические принципиальные систем авто­матизации. Требования к выполнению». На схемах соединений следует указывать категории импульсных трубных проводок в со­ответствии с требованиями СНиП 3.05.07-85. Категорию одиночных трубных прово­док допускается указывать над изображени­ем трубы после обозначения ее характери­стики. 8.1.2. Схемы соединений внешних проводок Схемы в общем случае должны содержать: первичные приборы; щиты; пульты; внещитовые прибо­ры; групповые установки приборов; внеш­ние электрические и трубные проводки; за­щитное зануление систем автоматизации; технические требования (указания); перечень элементов. В необходимых случаях схемы соедине­ний могут содержать дополнительно табли­цу нестандартизированных условных обозна­чений и таблицу применяемости. На схемах соедине­ний сверху поля чертежа, а при большой насыщенности схемы приборами – сверху и снизу в зеркальном изображении, размещают таблицу с поясняющими надписями по при­меру рис. 8.1. Размеры строк таблицы следует прини­мать, исходя из размещаемых в этих гра­фах текстов надписей. Разбивку строки таблицы «Наименова­ние параметра и место отбора импульса» на заголовки и подзаголовки выполняют произвольно, группируя приборы либо по параметрам, либо по принадлежности к од­ному и тому же технологическому оборудо­ванию. В строку «Позиция» вносятся позиции приборов по схеме автоматизации и пози­ционные обозначения электроаппаратуры, присвоенные ей по принципиальным электри­ческим схемам. Для элементов систем авто­матизации, не имеющих самостоятельной позиции (отборные устройства и т. п.), указывают позицию прибора, к которому они относятся, с предлогом «к», например: к 1a. Под таблицей с поясняющими надписями располагают условные обозначения приборов и средств автоматизации, устанавливаемых непосредственно на технологическом оборудовании и трубопроводах. Для приборов, не имеющих номеров электрических внешних выводов (например, преобразователей термоэлектрических, термопреобразователей сопротивления), а также для пневматических исполнительных механизмов применяют графические условные обозначения, принятые для этих приборов на схемах автоматизации, т. е. по ОСТ 36-27-77. Датчики, исполнительные механизмы и другие средства автоматизации с электрическими входами и выходами изображают монтажными символами по заводским инструкциям. При этом внутри символа указывают номера зажимов и подключение к ним жил кабеля или проводов. Маркировку жил наносят вне монтажного символа. Щиты, пульты изображают в виде прямоугольников в средней части чертежа (при расположении таблицы с поясняющими надписями сверху и снизу поля чертежа) или в нижней части поля чертежа (при расположении таблицы только сверху). Внутри прямоугольника указывается наименование щита, пульта, а под ним (в скобках) – обозначение таблицы подключения данного пульта, щита, выполненной в соответствии с РМ4-107-81. Для составных щитов, пультов, состоящих из нескольких единичных щитов пультов, дополнительно для каждого из них указывают их номера и обозначения таблиц подключения. Для щитов, состоящих из нескольких секций, дополнительно указывают номера отдельных секций. Размеры прямоугольников, обозначающих щиты, пульты, следует принимать, исходя из размещаемой в них информации. Расположение графических обо­значений устройств и элементов на схеме должно примерно соответ­ствовать действительному размеще­нию элементов и устройств в изделии, а расположение входных и выходных элементов внутри устройства – дей­ствительному размещению их в устройстве. Если полный объем внешних проводок для данного щита, пульта не помещается на одном листе или документе, то на одном листе или документе делают обрыв щита, пульта и продолжение их с соответствующими проводками изображают на следующем листе или документе со встречным указанием в месте обрыва листа или документа, на котором изображено продолжение этого щита, пульта. Это указание распространяется и на случай, если щиты, пульты имеют продолжение на после­дующие листы или документы. Для единичных односекционных щитов подключение внешних проводок на схеме соединений изображают следующим обра­зом: • в прямоугольнике щита показывают блоки зажимов, разъемы, соединители, а также подключение к ним труб, жил кабелей и проводов с соответствующей маркировкой; • на свободном поле прямоугольника, изображающего щит, наносят наименование щита и обозначение таблицы подключении щита; • при наличии в данном щите сальников и вводов (в случаях подвода трассы к шкафным щитам сверху) их изображают по ГОСТ 2.702-75 в местах подвода соответствующих проводов к прямоугольнику щита. На полках линий-выносок проставляют номера сальников, вводов, присвоенные им по чертежам общих видов щитов (выбор типов сальников, вводов и заказ их осуществляют в чертежах общих видов щитов). При наличии на щитах, пультах приборов, проводки к которым не допускаются разрыва на зажимах щита, пульта (например, термоэлектродных, коаксиальных и других специальных проводов и кабелей), в прямоугольниках, обозначающих щиты, пульты, показывают условно прибор, его позицию по схеме автоматизации и контакты прибора, к которым непосредственно подключают внешнюю проводку. При подводе внешних проводок к единичному односекционному щиту линии, изо­бражающие внешние проводки, заканчива­ются у контура прямоугольника, обозначающего щит. При подводе внешних проводок к многосекционному или составному щиту линии, изображающие внешние проводки, доводят до середины соответствующей секции или щита и заканчивают окружностью диаметром 2 мм. Внещитовые приборы (датчик, электроконтактные манометры и т. п.) и групповые установки приборов располагают на поле чертежа между таблицей с поясняющими надписями и прямоугольниками, изображающими щиты, пульты. Для внещитовых приборов, не имеющих номеров внешних электрических выводов, а также для датчиков с пневматической дистанционной передачей применяют графические условные обозначения, принятые для этих приборов на схемах автоматизации, т. е. по ОСТ 36-27-77. Внещитовые приборы, имеющие номера электрических и пневматических входов и выходов, изображают символами по заводским инструкциям. Позиции всех внещитовых приборов указывают над полками линий-выносок, а под полками – обозначения чертежей их установки. Для групповых установок приборов, имеющих самостоятельные схемы соединений, применяют условные обозначения в виде прямоугольников с указанием в них позиций устанавливаемых приборов по схемам автоматизации и в скобках – обозначение схемы соединений. Размеры монтажных символов для при­боров с электрическими и пневматическими входами и выходами, а также прямоугольники для графических обозначений групповых установок приборов следует принимать, исходя из размещаемой в них информации. Внешние проводки. Первичные и внещитовые приборы, групповые установки приборов, щиты, пульты соединяют между собой электрическими и пневмати­ческими кабелями, проводами и жгутами проводов, а также трубопроводами (импульсными, командными, питающими и др.), которые показывают на схемах отдельными сплошными линиями. Выбор проводов и кабелей, а также способа выполнения электропроводки производят в соответствии с указаниями руководящего материала РМ4-6-84 «Проек­тирование электрических и трубных проводок систем автоматизации. Часть I. Электрические проводки». Выбор труб (импульсных, командных, питающих и т. д.) производят в соответствии с указаниями руководящего материала РМ4-6-79 «Проектирование электрических и трубных проводок. Часть 2. Трубные про­водки». Для соединения и разветвления электри­ческих кабелей и пневмокабелей на схемах соединений показывают соответственно элек­трические соединительные коробки, а при прокладке проводов в защитных трубках – протяжные коробки. Протяжные коробки, необходимые толь­ко для протяжки проводов в магистральные защитные трубы, на схемах не показывают. Их выбирают монтажные организации при монтаже. Протяжные коробки изображают в виде прямоугольника, внутри которого пунктиром наносят разветвления жгутов провода. Пневматические соединительные короб­ки изображают в виде прямоугольника. В местах ввода одиночных труб показывают переборочные соединители, а в месте ввода пневмокабеля – сальники. Типы соедините­лей и сальников указывают на полках линии-выноски. Электрические соединительные коробки изображают в виде прямоугольника, внутри которого размещают сборки зажимов с необходимой нумерацией и показывают подключение к ним жил кабелей (проводов) с соответствующей маркировкой. Для каждой внешней электрической про­водки приводят ее техническую характери­стику: для проводов – марку, сечение и при не­обходимости расцветку, а также длину. Дли­ну указывают один раз для линии проводки, отходящей непосредственно от первичного прибора, при этом указывают полную дли­ну провода или жгута до места его подключения к зажимам щитов, коробок, приборов. При прокладке в одной защитной трубе нескольких проводок перед маркой проставля­ют их количество; для кабелей – марку, количество и сече­ние жил и при необходимости количество занятых жил, которые указывают в прямо­угольнике, помещаемом справа от обозначе­ния данных кабеля, а также длину кабелей; для металлорукава – тип и длину (рис. 8.1); для трубы – диаметр, толщину стенки и длину. Для импульсных, командных, питающих, продувочных, дренажных и других труб приводят техническую характеристику, в которую входят: диаметр трубы, толщина стенки и длина, а также тип запорной арматуры. Рис. 8.1. Фрагмент схемы соединений внешних проводок с применением термоэлектродных проводов в защитных трубах и протяжных коробок Для пневмокабелей указывают марку, количество труб, их диаметр, толщину стенки и длину. Если на схеме находятся несколько кабелей, труб одной марки, одного сортамента, а также запорной арматуры одного типа и они расположены рядом, то их марку и тип допускается указывать на общей выносной линии. Контрольным кабелям и защитным трубам, в которых проложены жгуты проводов, присваивают порядковые номера: 1, 2, 3. Короба, применяемые для прокладки внешних проводок, изображают двумя параллельными тонкими сплошными линиями на расстоянии 3–4 мм друг от друга. Коробам, в которых проложены жгуты проводов, присваивают порядковые номера с добавлением индекса, например: 1К. Трубным проводкам (импульсным, командным, питающим, дренажным, вспомогательным и т. д., в том числе пневмокабелям) присваивают порядковые номера с добавлением перед ними индекса 0: 01, 02 и т. д. Номера кабелей, жгутов проводов, трубопроводов проставляют в окружностях, помещаемых в разрывах изображений проводок (рис. 8.1). Диаметры окружностей следует принимать из размеров записываемых в них номеров, но эти окружности на одном листе схемы должны быть одного диаметра. При разработке схем соединений для крупных объектов допускается применять систему нумерации кабелей, жгутов проводов и труб, отображающую их принадлежность к конкретным цехам, участкам, агрегатам и т. п. Проводкам присваи­вают порядковые номера на схеме соединений сверху вниз (при расположении щитов, пультов снизу поля чертежа), снизу вверх (при расположении щитов, пультов в средней части чертежа) и слева направо. Нумерация внешних проводок должна быть сквозной в пределах документа. При выполнении схем на нескольких листах или отдельными документами кабели, провода, жгуты проводов, трубы, которые должны переходить с одного листа на дру­гой, обрывают. В месте обрыва указывают обозначение, присвоенное этой проводке (номер кабеля, провода, трубы), и в скобках номер листа (при выполнении схемы на нескольких листах) или обозначение доку­мента (при выполнении схем самостоятель­ными документами). На последующем листе или документе показывают продолжение про­водки со ссылкой на предыдущий и (или) последующий листы или документ. Обрывы внешних проводок в пределах одного листа или документа (когда эти проводки не переходят на другие листы или документы) заканчивают стрелками. Нестандартные условные обозначения на схеме соединений внешних проводок поясня­ются на поле чертежа. Защитное зануление систем автоматиза­ции выполняют в соответствии с требова­ниями гл. 1.7 ПУЭ-87. Защитные проводники, а также узлы присоединения их к оборудованию, проходы через строительные элементы зданий и т. д. вносят в перечень элементов схем соедине­ний. При этом следует руководствоваться соответствующими нормативно-технически­ми материалами. Жилам кабелей и проводов, используе­мым в качестве нулевых проводников, при­сваивают цифровую маркировку с буквой N, например: «N801» (по принципиальной схеме питания). Технические требования (указания) в общем случае должны содержать: • ссылки на схемы автоматизации, на основании которых указаны позиции приборов на схемах соединений; • пояснения по нумерации кабелей, проводов, труб, коробов; • указания по защитному занулению электроустановок; • указания о том, что длины кабелей даны с учетом 6 %-ной надбавки на изгибы, повороты и отходы. Технические требования (указания) размещают на первом листе схемы в соот­ветствии с указаниями РМ4-59-78. Перечень элементов. На схеме соединений внешних проводок приводят перечень элементов, в который включают: • запорную арматуру; • соединительные и протяжные коробки; • кабели, провода, пневмокабели; • трубопроводы, металлорукава; • материалы зануления проводников, узлы присоединения их к оборудованию и т. п. Короба в перечень элементов не включают, о чем в технических требованиях (указаниях) схемы должна быть сделана соответствующая запись. Форму перечня элементов, последовательность заполнения и порядок размещения выполняют в соответствии с указаниями РМ4-59-78. Элементы и устройства изображают на схеме в виде прямоугольни­ков, внешних очертаний или услов­ных графических обозначений, вход­ные и выходные элементы – в виде условных графических обозначений или таблиц. Вводные элементы, через которые проходят провода, жгуты и кабели, изображают в виде условных графических обозначений, установ­ленных в стандартах ЕСКД. На схеме около графических обозначений устройств указывают позиционные обозначения, присвоен­ные им на принципиальной схеме. Допускается указывать также наиме­нование, тип, основные параметры элементов и устройств. На схеме следует указывать обо­значения выводов (контактов) эле­ментов и устройств, нанесенные на изделие или установленные в их доку­ментации. При изображении на схеме нескольких одинаковых устройств обозначения выводов допускается указывать на одном из них, напри­мер: цоколевка электровакуумных приборов. При изображении на схеме разъ­емов допускается применять услов­ные графические обозначения, не по­казывающие отдельные контакты, при этом сведения о подключении контактов приводят в таблице, размещаемой около разъема или на сво­бодном поле схемы (рис. 8.2). При использовании многокон­тактных элементов допускается ука­зывать сведения о присоединении проводов и жил кабеля к контактам одним из следующих способов: - многоконтактное изделие изобра­жают в виде прямоугольника, внутри которого условно изображают кон­такты и провода или жилы кабеля; - концы линий направляют в сторону соответствующего жгута или кабеля и обозначают; - рядом с изображением многоконтактного устройства помещают таблицу с ука­занием подключения контактов. Провода, группы проводов, жгуты и кабели должны быть показаны на схеме отдельными линиями. Для упрощения графики схемы допуска­ется сливать отдельные провода, идущие на схеме в одном направле­нии, в общую линию. При подходе к контактам каждый провод изобра­жают отдельной линией. Провода, жгуты и кабели должны быть обозна­чены порядковыми номерами в преде­лах изделия отдельно для каждого вида проводников. Номера кабелей проставляют в окружностях, поме­щенных в разрывах линий, изобра­жающих кабель, вблизи мест развет­вления жил, номера жгутов – на полках линий-выносок, номера групп проводов – около линий-выносок (см. рис. 8.3). Жилы кабелей нумеруют в пределах кабеля. Если на принципиальной схеме электрическим цепям были присвое­ны обозначения, то всем проводам и жилам кабелей должны быть при­своены те же обозначения, при этом в целях удобства чтения схемы реко­мендуется нумеровать порядковыми числами отдельные участки цепи в пределах цепи, отделяя их от номе­ра цепи знаком дефис. Допускается линии, изображаю­щие провода, группы проводов, жгу­ты и кабели, не проводить или обры­вать около мест присоединения, при этом около обрыва линии связи и мест присоединения должны быть указаны адреса присоединений (рис. 8.2, 8.4). На схеме соединений должны быть указаны: для проводов – марка, сечение, при необходимости расцветка; для кабе­лей – марка, количество и сечение жил, а также количество занятых жил. Количество занятых жил указы­вают в прямоугольнике справа от обозначения данных кабеля. Сведения о проводах и присоеди­нениях могут быть указаны в табли­це соединений, размещаемой на поле схемы, на первом листе, как правило, над основной надписью на расстоянии не менее 12 мм от нее. Продолжение таблицы помещают слева от основ­ной надписи, повторяя головку таб­лицы. Таблица соединений может быть выполнена в виде самостоятель­ного документа на формате А4 с ос­новной надписью по ГОСТ 2.104-68, при этом ей присваи­вается наименование «Таблица со­единений». Форма таблицы соедине­ний может выполняться в двух вари­антах, представленных на рис. 8.5. В таблицах указывают: • в графе «Обозначение провода» – обозначение провода, жилы кабеля; • в графах «Откуда идет», «Куда поступает» – условные буквенно-цифровые обозначения соединяемых элементов или устройств; • в графе «Соединения» – услов­ные буквенно-цифровые обозначения соединяемых элементов или уст­ройств, разделяя их запятой; • в графе «Данные провода»: для провода – марку, сечение и при не­обходимости расцветку; для кабе­ля – марку, сечение и количество жил; • в графе «Примечание» – допол­нительные данные. При выполнении соединений жгу­тами проводов или жилами кабелей перед записью проводов и жил по­мещают заголовок, например: «Жгут 1» или «Жгут АВГД. ХХХХХХ.085». Провода жгута или жилы кабеля записывают в порядке возрастания номеров, присвоенных проводам и жилам. При выполнении соединений от­дельными проводами, жгутами про­водов и кабелями в таблицу соеди­нений записывают вначале отдель­ные провода (без заголовка), а затем, с соответствующими заголовками, жгуты проводов и кабели. Пример за­полнения таблицы соединений приве­ден на рис. 8.3 (окончание). На поле схемы над основной над­писью допускается помещать необхо­димые технические требования: о не­допустимости совместной прокладки некоторых проводов, жгутов и кабе­лей; значения минимально допусти­мых расстояний между ними; о спе­цифике прокладки и др. Рис. 8.2. Схема электрических соединений и подключений Рис. 8.3. Тракт передачи. Схема электрических соединений Рис. 8.3 (окончание). Тракт передачи. Схема электрических соединений Рис. 8.4. Различные варианты указания адресов при соединений Рис. 8.5. Форма таблицы соединений: а – первый вариант; б – второй вариант 8.1.3. Схемы подключения внешних проводок Схемы подключения в общем случае должны содержать: электрические соединительные коробки: щиты, пульты, технические требования (указания). Схемы подключения показывают внешние подключения изделия. На схеме должны быть изображены: изделие, его входные и выходные элементы (разъемы, зажимы и т. п.) и подводимые к ним концы проводов и кабелей внешнего монтажа, указаны данные о подключении изделия (характеристики внешних цепей, адреса). Изделие изображают в виде пря­моугольника или внешних очертаний, входные и выходные элементы – в виде условных графических обозна­чений или внешних очертаний. Раз­мещение изображений входных и вы­ходных элементов относительно из­делия должно примерно соответствовать их действительному размеще­нию в изделии. Всем этим элементам присваивают буквенно-цифровые по­зиционные обозначения согласно принципиальной схеме или схеме соединений. Допускается также указы­вать наименование и тип разъемов, к которым присоединяется внешний монтаж. Вводные элементы, через которые проходят провода и кабели, изобра­жают графически (рис. 8.6). На всех элементах, изображенных на схеме, должна быть показана мар­кировка, предусмотренная в кон­струкции этих элементов. Изображе­ние и обозначение проводов внешнего монтажа показаны на рис. 8.6. Сведения о внешнем подключении указывают в таблице подключения, расположенной на поле схемы над основной надписью. Форма таблицы произвольная. В таблице должны быть указаны характеристики внешних цепей и адреса. В соответствии со схемой соединений показывают отрезки кабелей и труб с присвоением им на схеме номеров соединений. Противоположные подключения отрез­ков кабелей и труб заканчивают фигурной скобкой и дают ссылку на обозначение схе­мы соединений. Для многосекционных и составных щитов каждую секцию или щит показывают отдельным прямоугольником. При нанесении наименования щита до­бавляют номер секции или составного щита и обозначение таблицы подключения данной секции или данного щита. Изображение блоков зажимов, разъемов, соединителей, подключения к ним, а также изображение приборов, подключения к кото­рым не допускают разрыва внешних проводок на зажимах, выполняют в соответствии с рис. 8.4. Технические требования (указания) размещают на первом листе схемы в соответствии с указаниями РМ4-59-78. Технические требования (указания) в общем случае должны содержать: • ссылку на электрические (пневматические) принципиальные схемы, на основании кото­рых выполнена схема; • пояснения по применяемости схемы (при необходимости). Схема общая определяет состав­ные части комплекса и соединение их между собой, используется при мон­таже и наладке, а также при проек­тировании. На общей схеме устройства и элементы, вхо­дящие в комплекс, изобра­жают прямоугольника­ми, условными графическими обозна­чениями или внешними очертаниями и соединяющие их провода, жгуты и кабели. Входные, выходные и ввод­ные элементы изображают в виде условных графических обозначений или таблиц. Расположение графиче­ских обозначений устройств и эле­ментов на схеме должно примерно соответствовать действительному их размещению. Для каждого устрой­ства и элемента, жгута и кабеля должны быть указаны наименование, тип, документ, на основании которо­го они применены. Данные об устрой­ствах и элементах записывают в пе­речень элементов, о жгутах, кабелях и проводах – в таблицу перечня про­водов, жгутов и кабелей. Связь перечня элементов со схе­мой осуществляется через позицион­ные обозначения (как правило, циф­ровые). Связь перечня проводов со схемой осуществляется через обозначения проводов, жгутов и кабелей, присво­енные по правилам, установленным для схем соединений. Рис. 8.6. Схема электрическая подключения 8.2. Таблицы соединений и подключения внешних проводок Таблицы соединений и подключения вы­полняют на основании тех же документов, что и при выполнении схем графическим методом. 8.2.1. Таблицы соединений внешних проводок Таблица соединений должна содержать технические требования и перечень элементов. За таблицей соединений располагают перечень элементов системы. При заполнении таблиц соединений внеш­них проводок необходимо соблюдать сле­дующие правила. В зависимости от вида внешних прово­док таблицы соединений заполняют в после­довательности: • электропроводки кабелем; • электропроводки проводом в защитных трубах, коробах, лотках; • проводки металлическими трубами (им­пульсные, командные), проводки пневмокабелем, пластмассовыми трубами (команд­ные). Соединения внешних проводок записы­вают по возрастанию номеров этих про­водок. Заполнение таблиц соединений для труб­ных проводок начинают с нового листа. Допускается оставлять свободные строки в таблице соединений между записями раз­ных видов проводок. В графах таблицы соединений указы­вают следующие данные (рис. 8.7): в графе «Кабель, жгут, труба» – номер кабеля, трубы, жгута проводов в защитной трубе с указанием в скобках номера жгутов, затягиваемых в данную защитную трубу; в графах «Откуда», «Куда» – устройства средств автоматизации, от которых и к ко­торым направляется данная соединительная проводка. Условно принято, что соединительная проводка имеет направление от первичных приборов, расположенных непосредственно на технологическом оборудовании и трубо­проводах, к внещитовым приборам, группо­вым установкам приборов, соединительным и протяжным коробкам и, далее, к конеч­ному адресу, т. е. к щитам, пультам. Для электропроводок, выполняемых жгу­тами проводов в защитных трубах, в графе «Куда» дополнительно указывают в скобках обозначения протяжных коробок, через кото­рые проходит жгут проводов; в графе «Направление по планам рас­положения» – адрес прокладки внешних про­водок. Данная графа заполняется в случае выполнения чертежа расположения оборудо­вания и проводок адресным методом; в графах «Марка, число жил, сечение» и «Длина» – марку, число жил, сечение кабелей и проводов и при необходимости расцветку провода, а также их длину; в графах для труб «Марка, диаметр» и «Длина» – марку, диаметр и толщину стенки труб, в том числе защитных, а также их длину; Рис. 8.7. Пример выполнения таблицы соединений внешних проводок для пневмокабеля указывают дополнительно его марку, число труб, диаметр и толщину стенки труб; в графе «Чертеж установки» – обозначе­ние чертежей установки приборов и средств автоматизации, указанных в графе «Оттуда». На рис. 8.8 дан пример выполнения таблиц соединений внешних проводок, а на рис. 8.3 (окончание) – пример оформления таблиц соединений с использованием классифицирующих символов. 8.2.2. Таблицы подключения внешних проводок Таблицы подключения должны содер­жать технические требования и таблицу. Таблицы подключения, как правило, выполняют с разбивкой по устройствам, т. е. щитам, пультам, соединительным ко­робкам, внещитовым и первичным при­борам. Наименование устройства выносят в заголовок. Заголовок подчеркивают. Устройства записывают в таблицы в последовательности: • центральные щиты (щиты диспетчера, оператора); • вспомогательные щиты и шкафы зажи­мов, расположенные в диспетчерских и опе­раторских помещениях; • местные щиты; • соединительные коробки; • стойки групповые установки приборов, утепленные шкафы; • внещитовые приборы: • приборы, установленные на технологи­ческом оборудовании и трубопроводах. В графах таблиц подключения сначала записывают электрические проводки, затем, начиная с нового листа, трубные. В таблице подключения указы­вают следующие данные: в графе «Кабель, жгут» – номер кабеля, жгута проводов, провода, пневмокабеля, под­ключаемого к устройству, указанному в за­головке. При подключении внешних проводок к соединительным коробкам под номером кабеля (пневмокабеля) приводят в скобках тип сальника. При подключении проводок к шкафным щитам (подвод трассы сверху) под номером кабеля (пневмокабеля) приводят в скобках номер сальника в соответствии с чертежом общего вида щита; в графе «Проводник» – маркировку жил кабелей, проводов, труб. Если два проводника подключают к од­ному выводу (зажиму), рядом с обозначе­нием проводника ставят двоеточие; в графе «Вывод» – обозначение блока зажимов и номер зажима (сборки перебороч­ных соединителей и номер соединителя), т. е. место подключения жил кабеля (труб) в дан­ном устройстве. При наличии на щитах при­боров, подключения к которым не допускают разрыва внешних проводок на зажимах щита, указывают позицию прибора, обозначение и номер зажима этого прибора, например: 5б-К2:1; Рис. 8.8. Форма таблицы подключения внешних проводок в графе «Адрес связи» – наименование или обозначение устройства, к которому направляется кабель (пневмокабель), жгут проводов, провод (труба). Для перемычек, выполняемых на блоке зажимов, указывают сокращенное обозначение (П). В целях более рационального разме­щения текста в таблице подключе­ния графы «Проводник» и «Вывод» повто­ряются дважды. Для электрических кабелей, жгутов проводов и пневмокабелей запись входящих в них жил и труб, идущих в одном направлении и имеющих одинаковый адрес связи, осуществляют последовательно в ле­вых и правых графах. Глава 9. АЛГОРИТМИЗАЦИЯ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ 9.1. Основная терминология Приведем некоторые основные термины, используемые при алгоритмизации работы систем управления. Алгоритм – совокупность предписаний, выполнение которых приводит к решению поставленной задачи. Алгоритм управления – алгоритм, формализующий процесс управления некоторым объектом. Алгоритмизация – процесс получения и формулирования алгоритма. Алгоритмический язык – формальный язык, разработанный для представления алгоритмов. Алфавит – набор букв, употребляемых в языке. Ассемблер – машинно-ориентированный язык программирования. Буквы – элементарные символы языка. Выражение – синтаксическая форма, образованная из слов. Идентификатор – произвольная последовательность букв, служащая для обозначения переменных, меток, функций, переключателей, процедур и т. п. Мнемокод – см. «Ассемблер». Описание – словесная характеристика некоторых свойств величин, используемых в программе, служащая для связи этих величин с идентификаторами. Оператор – указание о выполнении неко­торых вычислений или операций. Процедурно-ориентированный язык – алгоритмический язык, не привязанный к конкретной ЭВМ (например: Паскаль, С ++, MATLAB). Проблемно-ориентированный язык – алгоритмический язык, содержащий понятия и методы, связанные с данной областью науки, с определенным классом решаемых задач. Слова – наименьшие смысловые единицы языка, представляющие собой последовательности букв. 9.2. Алгоритмы АСУ ТП Отличительными особенностями алгоритмов управления, используемых в АСУ ТП, являются: 1) тесная временная связь алгоритма с управляемым процессом; 2) хранение рабочих программ, реали­зующих алгоритмы управления в основной (оперативной) памяти УВМ для обеспечения доступа к ним в любой произвольный момент времени; 3) превышение удельного веса логических операций в алгоритмах АСУ ТП над удельным весом арифметических операций; 4) разделение алгоритмов АСУ ТП на функциональные части; 5) реализация на УВМ алгоритмов АСУ ТП в режиме разделения времени. Учет временного фактора в алгоритмах управления сводится к необходимости фик­сации времени приема информации в систе­му, времени выдачи сообщений оператором для формирования управляющих воздей­ствий, прогнозирования состояния объекта управления и т. п. Необходимо обеспечить своевременную обработку сигналов УВМ, связанной с управляемым объектом. Это до­стигается составлением наиболее эффек­тивных (по быстродействию) алгоритмов, ре­ализуемых на быстродействующих УВМ. Из второй особенности алгоритмов АСУ ТП вытекают жесткие требования к объему памяти, необходимой для реализации алго­ритма, т. е. к связности алгоритма. Третья особенность алгоритмов АСУ ТП обусловлена тем, что технологические про­цессы в большинстве случаев управляются на основе решений, принимаемых по резуль­татам сопоставления различных событий, сравнения значений параметров объекта, проверки выполнения различных условий и ограничений и т. п. Использование четвертой особенности алгоритмов АСУ ТП дает возможность раз­работчику сформулировать несколько задач АСУ ТП, а затем объединить разработанные алгоритмы этих задач в единую систему. Естественно, что степень взаимосвязи задач АСУ ТП может быть различной и в сильной степени зависит от конкретного объекта управления. Для учета пятой особенности алгоритмов управления необходимо разрабатывать операционные системы реального времени и планировать очередность загрузки моду­лей, реализующих алгоритмы задач АСУ ТП, и их выполнение в зависимости от приоритетов. При создании АСУ ТП различают следующие алгоритмы: • алгоритмы обнаружения событий; • алгоритмы анализа ситуаций; • алгоритмы подготовки советов и рекомендаций; • алгоритм подготовки и принятия решений; • алгоритмы вспомогательные. 9.2.1. Алгоритмы обнаружения событий Снимаемую с датчиков информацию о событиях, характеризующих функциониро­вание объекта управления, обрабатывают по различным алгоритмам, зависящим от типа входных сигналов: В – «бинарные сигналы»; GE – «больше или равно эталону»; LE – «меньше или равно эталону»; Z – «зона»; V – «количественная оценка события». Алгоритм В. Проверяется, какой из двух возможных уровней имел сигнал («1» – со­бытие произошло, «0» – событие не про­изошло). Проверка осуществляется в опреде­ленный момент времени, регистрируемый таймером. Алгоритм GE. Сигнал I(Т) о событии сравнивается с заданным эталоном Е и вы­рабатывается значение логической перемен­ной В(Т) по правилу Алгоритм LE. Аналогичен алгоритму GE, за исключением того, что значение логической переменной В(Т) вырабатывается по закону Алгоритм Z. Проверяется попадание сигнала о событии в определенную зону. Значение логической переменной В(Т) вырабатывается в соответствии с соотношениями причем E2
«Проектирование автоматизированных систем» 👇
Готовые курсовые работы и рефераты
Купить от 250 ₽
Решение задач от ИИ за 2 минуты
Решить задачу
Помощь с рефератом от нейросети
Написать ИИ

Тебе могут подойти лекции

ЧЕРЧЕНИЕ
#Лекция

Понятие проектирования как процесса. Задачи проектировщика. Трудности проектирования. Проектирование: искусство или наука. Проектирование как объект автоматизации. Аспекты и иерархические уровни проектирования. Стадии, этапы и процедуры проектирования. Виды проектирования. Принципы создания САПР. Состав и структура САПР. Автоматизированные системы технологической подготовки производства (АСТПП) или (САМ). Интеграция средств САПР и АСТПП (САМ) в единый процесс. Тактическое значение применения интегрированных систем САПР/АСТТП (интегрированная система автоматизации — ИСА). Роль САПР АСТПП в производственном цикле. Компоненты видов обеспечения САПР. Способы задания параметризованной геометрической модели. Параметрическое конструирование с полным набором связей. Параметрическое конструирование с неполным набором связей. Ассоциативная геометрия. Объектно-ориентированное моделирование. Программное обеспечение САПР. Средства двумерного черчения. 3D моделирование. Поверхностное моделирование. Твердотельное моделирование (ТМ). Информационное обеспечение САПР. СУБД - Система Управления Базами ДанныхСистема управления производственной информацией (PDM). EPD – полное электронное описание изделия. Техническое обеспечение САПР. Лингвистическое обеспечение САПР. Методическое обеспечение САПР. Организационное обеспечение САПР. Классификация САПР. Взаимодействие САПР с другими автоматизированными системами. Эргономика и автоматизированные системы. Автоматизированное моделирование процесса взаимодействия человека и машины, применение эргономических пакетов.

Смотреть все 142 лекции
Все самое важное и интересное в Telegram

Все сервисы Справочника в твоем телефоне! Просто напиши Боту, что ты ищешь и он быстро найдет нужную статью, лекцию или пособие для тебя!

Перейти в Telegram Bot