Принципиальные электрические, гидравлические и пневматические схемы контроля, автоматического регулирования, управления, сигнализации, защиты, блокировки и питания

Принципиальные электрические схемы служат основой для разработки таких документов как: монтажных схем щитов (шкафов) и пультов, схем подключения и др. Они необходимы для изучения принципа действия системы, при проведении наладочных работ и при эксплуатации.

Выполняются в соответствии с ГОСТ 2.701-76, ГОСТ 2702-75, ГОСТ 2704-68, ГОСТ 2.708-72.

Условные обозначения элементов и их позиционное обозначение должно быть выполнено по ГОСТ 2.755-74, ГОСТ 2.728-74, ГОСТ 2.725-68, ГОСТ 2.729-68, ГОСТ 2.747-66, ГОСТ 2.710-75. Маркировка цепей по ГОСТ 2.709-72. Для элементов гидравлических и пневматических схем условные обозначения по ГОСТ 2.743-72. В схемах с широко развитой функциональной частью при большом числе совершаемых операций с достаточно высокой скоростью рекомендуется использовать бесконтактные логические элементы /9/. Условные обозначения логических элементов на принципиальных электрических схемах соответствует ГОСТ 2.743-72 (см. приложение Б,Б1).

При составлении принципиальных схем систем управления должны предъявляться следующие требования /3/:

1) надежность - способность системы работать безотказно в течение определенного времени в заданном режиме;

2) гибкость схемы – удобство оперативной работы – возможность выбора режима работы (переход от автоматического к ручному управлению и обратно, снятие с блокировочных связей и т.д.);

3) четкость действия системы при аварийных режимах - предотвращение повреждения оборудования при аварийных ситуациях;

4) удобство в эксплуатации, простота при наладке и ремонте;

5) экономичность схемы.

При разработке принципиальных схем следует придерживаться следующего порядка:

1) на основании задания КП, четко формулируются технические требования;

2) устанавливается последовательность действия схемы;

3) каждое из заданных условий реализуется в виде элементарных цепей;

4) составляется предварительный вариант принципиальной схемы; элементарные цепи объединяются в общую схему;

5) проводится выбор аппаратуры и расчет параметров элементов схемы;

6) осуществляется корректировка схемы в соответствии с выбранной аппаратурой;

7) проводится проверка схемы с точки зрения возможности ложных цепей и контактов;

8) рассматриваются различные варианты решения и принимается окончательный вариант.

При разработке электрических схем цепи маркируются в зависимости от их назначения:

- для цепей управления группы чисел 1-399;

- для цепей сигнализации группой чисел 400-799;

- для цепей питания группой чисел 800 – 999.

Примеры изображения принципиальных схем показаны на рисунке А.2 и электрической схемы питания на рисунке А.3.

Принципиальные электрические схемы

Схемы определяют полный состав приборов, аппаратов и устройств, связей между ними, действие которых обеспечивает решение задачи управления, регулирования, защиты, измерения и сигнализации.

Выполняют принципиальные электрические схемы самостоятельных элементов, установок или участков автоматизированной системы, например, схему управления задвижкой, схему автоматического или дистанционного управления насосом, или составляют схемы, охватывающие целый комплекс отдельных элементов, установок или агрегатов. Схема представляет собой составленное сочетание отдельных, достаточно элементарных электрических цепей и типовых функциональных узлов в заданной последовательности выполняющих ряд типовых 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.

Схемы сигнализации

Схемыразрабатываются для создания систем централизованного контроля и управления, организации служб диспетчерского управления, для оповещения обслуживающего персонала о состоянии контролируемого объекта. Для отображения состояния отдельных элементов объекта или для оповещении о нарушениях нормального хода производственных процессов на пункте управления используются различного рода электромеханические и световые указатели, звуковые сигналы.

По назначению схемы сигнализации делятся на:

1 – схемы сигнализации положения;

2 – схемы командно-переговорной сигнализации;

3 – схемы сигнализации действия защиты и автоматики;

4 – схемы технологической сигнализации, которые подразделяются на предупреждающую и аварийную.

По принципу действия схемы сигнализации делятся на:

1-схемы сигнализации с индивидуальным съемом звукового сигнала;

2-схемы с центральным съемом звукового сигнала без повторного действия;

3-схемы с центральным съемом звукового сигнала с повторностью действия.

Схемы управления

Схемы управленияэлектроприводами производственных механизмов, запорных и регулирующих устройств обладают определенной спецификой, которой необходимо придерживаться. Одной из таких особенностей является выбор и обеспечение заданных режимов управления электроприводом. В зависимости от расстояния до объекта управление может быть местным и дистанционным.

Принципиальные пневматические схемы контроля и автоматического управления подразделяются на:

1)одноконтурные стабилизирующие автоматические системы регулирования. В одноконтурных системах регулируемым объектом, как правило, является технологический аппарат или установка, ход процесса в которой характеризуется одной независимой регулируемой величиной, поддерживаемой на заданном значении одним регулирующим устройством, отрабатывающим различные законы регулирования. Одноконтурные стабилизирующие автоматические системы регулирования делятся на системы аналогового и дискретного действия. Аналоговые – реализуются на базе аналоговых регуляторов с П, ПИ, ПД и ПИД-законами регулирования. Дискретные – на базе дискретных регуляторов, отрабатывающие релейный закон регулирования. Схемы работают в следующих режимах: ручного дистанционного управления, промежуточное положение при переходе с ручного дистанционного управления на автоматическое регулирование; автоматическое регулирование;

2) программные автоматические системы регулирования, где заданное значение регулируемой величины в процессе регулирования не остается постоянным, а изменяется по заранее установленной программе, являющейся функцией времени;

3) следящие автоматические системы регулирования, где заданное значение регулируемой величины определяется какой-либо другой величиной, произвольно изменяющейся во времени. В таких системах ставится задача поддержание заданного соотношения между задающей и регулируемой величиной;

4) системы каскадно-связного регулирования, где используется несколько регуляторов, взаимодействующих с регулируемым объектом. Так, например, двухконтурные системы каскадно-связного регулирования могут образовывать следующие структурные варианты: П-ПИ, П-ПИД, ПИ-ПИ, ПИ-ПИД и т.д., трехконтурные системы: П-ПИ-ПИ, П-ПИ-ПИД, ПИ-ПИ-ПИ и т.д.

 

5 Общий вид щитов (пультов) управления и коммутационных схем.

Щиты и пульты управления в системах автоматического контроля, управления, регулирования являются конструктивными элементами для размещения приборов и средств автоматики.

Выбор типов и размеров щитов осуществляется в соответствии с ГОСТ 3244-68 и РМЗ-82-76 “Щиты и пульты систем автоматизации технологических процессов”. Компоновка аппаратуры на щитах выполняется с учетом требований, изложенных в /1-4/ и РМ4-51-73 “Щиты и пульты управления. Принципы компоновки”.

Общий вид щита (пульта) вычерчивается в масштабе 1:10. Выбранная для вычерчивания часть щита должна относиться к технологическому участку автоматизированного процесса. На чертеже общего вида должны быть изображены:

1) передняя проекция щита с указанием границ панелей и нанесением установленных на них приборов, мнемосхем и другой аппаратуры;

2) 2) боковая проекция щита в разрезе с указанием способа крепления его к полу и к стене;

3) план щита, схема сочетаний панелей;

4) развертка (вид сзади) одной или двух панелей с нанесением аппаратуры, установленной внутри щита. Изображение приборов и другой аппаратуры, монтируемых на щите, можно вычерчивать в упрощенном виде.

В нижней части чертежа размещаются:

1) экспликация на щиты, пульты и вспомогательное оборудование;

2) спецификация на приборы и аппаратуру, установленные на щите;

3) таблица надписей на табло.

Коммутационная схема одной из панелей щита вычерчивается на отдельном листе без соблюдения масштаба. На чертеже изображается очертание внутренней стороны панели с размещенной на ней аппаратурой и схемой коммутации; на чертеже приводится спецификация монтажных изделий и вспомогательных устройств. Контуры аппаратуры должны иметь такие размеры, которые позволяют ясно изображать расположение клемм или трубных выводов и маркировку соединительных проводов. Все электрические и трубные проводки изображаются на коммутационной схеме условными линиями. Концы всех проводов и жил кабелей на коммутационной схеме маркируются номерами соответствующих цепей, взятыми с принципиальной электрической схемы.

В спецификацию коммутационной схемы необходимо вносить кабели, провода и трубы, прокладываемые в пределах панели, коммутационные зажимы, оконцеватели и другие монтажные изделия и детали, арматуру для освещения щита, розетки и т.д.

Допустимое расстояние по расположению приборов и аппаратуру на передних панелях щитов и пультов управления выбираются в соответствии с рекомендациями /7,9/ и РТМ 25.91-72 «Рекомендуемые расстояния между приборами на фасадах щитов и пультов». Мнемосхемы выполняются по рекомендациям /3, 4, 7/ и РТМ-65-74 «Чертежи мнемонических схем на щитах и пультах управления. Указания по оформлению». При выборе электрических и трубных проводок для монтажа щитов и пультов рекомендуется пользоваться справочной аппаратурой /7, 9, 10/.

Изображение фронтальной части щита обычно выполняют на листе формата АI и проставляют размеры, координирующие установку приборов и средств автоматизации. Для приборов и аппаратуры указывают обозначение установочного чертежа. Для координации аппаратуры, блоков питания и зажимов потоки электрических и трубных проводок наносят дециметровыми шкалами на внутреннюю плоскость щита по вертикали. Для всех приборов и аппаратов указывают позиционное обозначение, которое наносят на изображение приборов. В качестве позиционного обозначения принимают:

-для приборов - по заказной спецификации или с функциональной схемы;

-для электроаппаратуры - позиционное обозначение по принципиальным электрическим схемам (приложение В).

 

6 Содержание и объем пояснительной записки

Пояснительная записка содержит краткое изложение основных решений, принятых в проекте, и пояснения к разработанным чертежам и материалам, которые требуются при рассмотрении и защите работы.

В нее входят:

6.1 Задание на проектирование выдается преподавателем кафедры и утверждается зав. кафедрой.

6.2 Оглавление.

6.3 Введение. В введении указывается значение технологического процесса в промышленности, проблемы управления им и формируется общая задача автоматизации.

6.4 Краткое описание технологического процесса и оборудования.

Дается описание физико-химических закономерностей данного технологического процесса. Приводится описание технологической схемы с указанием регламентных параметров ведения процесса, регламентных норм для основных технологических переменных и их граничных значений, определяемых пожаро – взрывобезопасностью. Приводится краткое описание принципов действия и конструктивных особенностей аппаратов и агрегатов.

6.5 Анализ технологического процесса как объекта автоматизации. В этом разделе дается описание действия разработанной принципиальной функциональной схемы автоматизации. Обосновываются принятые решения по применению электрических, пневматических средств автоматизации. Определены оптимальные объемы (уровень) автоматизации. Установлены технологические параметры, подлежащие автоматическому регулированию. Уточнены пределы их измерений, выбраны методы измерения этих параметров с последующим подбором технических средств для их реализации. Определяют технологическое оборудование, которое управляется автоматически, дистанционно или телемеханически. Устанавливаются объемы необходимых автоматических защит и блокировок .

6.6 Выбор средств автоматизации технологических процессов осуществляется согласно методики /13/, учитывающей:

1)для чувствительных элементов: линейность статической характеристики, высокую чувствительность и малую инерционность, малую погрешность измерения, наличие в месте установки датчиков вибрации, магнитных и электрических полей, пожаро- и взрывобезопасности, расстояние, на которое может быть передан выходной сигнал;

2)для преобразователей – вид и величину входного и выходного сигналов, класс точности, стоимость;

3)для вторичных приборов – класс точности, диапазон шкалы или ширину поля записи у самопишущих приборов, оснащение специальными устройствами, преобразующими показания прибора в унифицированный выходной сигнал;

4)для регулятора – тип: релейный, импульсный, линейный, И, ПИ, ПИД;

5)обоснование необходимости применения микропроцессорных средств управления и связи с центральной ЭВМ.

При выборе аппаратуры управления системы автоматизации следует руководством тем, что контакторы, магнитные пускатели и электромагнитные реле выбирают в зависимости от назначения и условий эксплуатации по следующим данным: род тока и напряжения питания цепей управления; коммутирующая способность; количество и состояние контактов; гарантируемое число срабатываний, быстродействие, число срабатываний в единицу времени; защита от воздействия внешней среды, конструктивные особенности, габариты, вес.

6.7 Описание действия разработанной принципиальной электрической или пневматической схемы контроля, регулирования, управления, сигнализации, блокировок. Дается обосновывается элементам электрических схем.

6.8 Описание общего вида щита и его монтажно – коммутационная схема. Приводится обоснование выбора щитов ( панельные или шкафные), способы их монтажа, а также обоснование принятого в проекте размещения на щите вторичных приборов, средств автоматизации, средств ручного управления и средств сигнализации.

Для монтажно – коммутационных схем необходимо привести пояснения способа коммутации, а также выбор и обоснование схемы электро- и пневмопитания /11-14/ .

6.9 Спецификация средств автоматизации.