17 | 08 | 2019

Навчальний посібник Автоматизація технологічних процесів і систем автоматичного керування (частина 1)

ЗАПИТАННЯ

1. Як зображують елементи функціональної схеми? 2. Що відображають на функціонально-технологічній схемі? 3. Де розміщують зображення приладів і засобів автоматизації на функціонально-технологічних схемах автоматизації? 4. Що показуються в прямокутниках щитів функціонально-технологічних схем автоматизації?

ТЕСТИ

1. Для чого використовують структурні схеми?

A. Щоб показати вхідні параметри та параметри, що визивають збурення

B. Щоб показати вхідні, вихідні параметри та параметри, що визивають збурення

C. Щоб показати вихідні параметри та параметри, що визивають збурення

2. Як показують об’єкт автоматизації на структурній схемі

A. У вигляді кола, напрямок дії параметрів позначають стрілками.

B. У вигляді прямокутника, напрямок дії параметрів позначають лініями.

C. У вигляді прямокутника, напрямок дії параметрів позначають стрілками.

3. Як направляють напрямок дії керуючого сигналу на функціональній схемі?

A. Відповідно до послідовності спрацювання елементів

B. Відповідно до напрямку проходження сигналу.

C. Відповідно до послідовності спрацювання елементів або пристроїв на установці.

4. Як зображують датчики та вторинні прилади на функціонально-технологічних схемах автоматизації?

A. Колом діаметром 10 мм

B. Колом діаметром 10 мм з рискою посередині.

C. Колом діаметр якого 5 мм

5. Як зображують виконавчі механізми на функціонально-технологічних схемах автоматизації?

A. Колом діаметр якого 5 мм

B. Колом діаметром 10 мм з рискою посередині.

Колом діаметром 10 мм

6. Як зображують прилади, розміщені на щиті управління на функціонально-технологічнихсхемах автоматизації?

A. Колом діаметром 10 мм.

B. Колом діаметром 10 мм з рискою посередині.

C. Колом діаметр якого 5 мм.

7. Що проставляють нижній частині кола на функціонально-технологічних схемах автоматизації?

A. Літерне позначення вимірювальної величини.

B. Літерне позначення вимірювальної величини і функції.

C. Позиційне позначення.

8. З чого складаються позиційні позначення на функціонально-технологічних схемах автоматизації?

A. Порядкового номера об’єкта або комплекту і малої літери.

B. Порядкового номера об’єкта.

C. Малої літери.

1.3.3. Принципові та монтажні схеми

Принципові електричні схеми – це проектний документ, розроблений на основі схем автоматизації, який визначає повний склад електричних елементів та зв'язків між ними, а також дає детальне уявлення про принципи роботи схеми.

Приклади умовних графічних зображеннь елементів електричних принципових схем подані в таблиці 1.9.

При виконанні принципових електричних схем керуються в першу чергу такими нормативними документами: ГОСТ 2. 701-84 «Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению»; ГОСТ 2.702-75 «Правила выполнения электрических схем»; ГOCT 2. 708-81 «Правила выполнения электрических схем цифровой вычислительной техники».

У загальному випадку принципові електричні схеми складаються з умовних зображень елементів і зв’язків між ними; пояснюючих написів; окремих елементів даної схеми, що використовуються в інших схемах, а також елементів із інших схем; діаграми перемикань контактів багато позиційних пристроїв; переліку пристроїв, засобів автоматизації та апаратури, що використовується в даній схемі; переліку креслень, що належать до даної схеми, загальних пояснень та примітки.

Для доповнення умовного графічного позначення елементів на принципових електричних схемах за ГОСТ 2.710-81 застосовують літерно-цифрові позначення (табл. 1.10 і 1.11). Їх називають позиційними.

Позиційне позначення згідно з ГОСТ 2. 710-81 складаються із трьох частин. У першій частині записують одну або дві літери латинського алфавіту (вид елемента), у другій – одну або кілька цифр (номер), у третій – одну або кілька латинських літер (функція елемента). Слід пам'ятати, що вид та номер елемента – обов'язкова частина умовного позначення. Показувати функцію елемента необов'язково.

Наприклад, конденсатор, що використовується як інтегруючий, на принциповій електричній схемі позначається С4І (4 – його порядковий номер), а цифрова мікросхема, що виконує функцію запам'ятовування – DD7S (7— її порядковий номер) і т. д.

Таблиця 1.9.

Графічні позначення на принципових електричних схемах

Елемент

Умовне графічне позначення

Елемент

Умовне графічне позначення

Обмотка трансформатора, дроселя

Діодний оптрон

Плавкий запобіжник

Замикаючий контакт

Постійний резистор

Котушка електромагнітного пристрою

Змінний резистор

Перемикач із складною комутацією

Конденсатор постійної ємності

Інвертор

Діод

Логічний елемент 2«Або-ні»

Стабілітрон

Логічний елемент

«І»

Світлодіод

Підсилювач

Біполярний транзистор

Тригер

Тиристор

Таблиця 1.10

Літерні коди для показу функціонального

Призначення елементів

Літерний

Код

Функціональне призначення

Літерний

Код

Функціональне призначення

A

Допоміжний

Р

Пропорційний

B

Напрямок руху

Q

Стан (стоп, старт,

C

Зчитуючий

Обмеження)

D

Дифереціюючий

R

Поворот, скидання

F

Захисний

S

Запам'ятовування, запис

G

Випробовуючий

Т

Синхронізація, затримка

H

Сигнальний

V

Швидкість, прискорення

I

Інтегруючий

W

Додавання

K

Штовхаючий

Х

Перемноження

M

Головний

Y

Аналоговий

N

Вимірювальний

Z

Цифровий

Таблиця 1.11 Літерні коди найпоширеніших видів елементів

Одно-літерний

Група видів елементів

Приклади видів елементів

Дволітерний код

1

2

3

4

А

В

С

D

Е

F

G

Н

К

Пристрій (загальне позн.)

Перетворювачі неелектричних величин на електричні або навпаки (крім генераторів та джерел живлення); аналогові або багаторозрядні перетворювачі або датчики, що використовуються для показу або вимірювання

Конденсатори

Логічні елементи, мікросхеми

Елементи різні (освітлювальні, нагрівальні)

Розрядники, запобіжники, пристрої захисту

Генератори, джерела живлення, кварцеві осцилятори

Індикатори та сигнальні елементи

Реле, контактори, пускачі

Гучномовець

Магнітострокційний елемент

Детектор іонізуючого випромінювання

Сельсин-приймач

Сельсин-датчик

Телефон

Термопара, тепловий датчик

Фотоелемент

Мікрофон

Датчик тиску

П’єзоелемент

Датчик швидкості

Звукознімач

Датчик частоти обертання

Пристрої зберігання інформації

Пристрої затримки

Інтегральна аналогова мікросхема

Інтегральна цифрова мікросхема

Нагрівальний елемент

Освітлювальна лампа

Піропатрон

Елементи захисту від перенапруги

Елементи захисту від струму миттєвої дії

Плавкий запобіжник

Розрядний елемент

Батарея

Прилад звукової сигналізації

Символьний індикатор

Прилад світлової сигналізації

Вказівне реле

Струмове реле

Електротеплове реле

Контактор, магнітний пускач

Поляризоване реле

Реле часу

Реле напруги

ВА

ВВ

ВD

ВЕ

ВG

BF

ВK

BL

ВМ

ВР

BQ

BV

BS

BR

DS

DT

DA

DD

ЕК

EL

ЕТ

FV

FP

FU

FR

GB

НА

HG

HL

КН

КА

КК

КМ

KP

KT

KV

Продовження таблиці 1.11 Літерні коди найпоширеніших видів елементів

Одно-літерний

Група видів елементів

Приклади видів елементів

Дволітерний код

1

2

3

4

L

М

Р

Q

R

S

Т

U

V

W

Котушки індуктивності, дроселі

Двигуни постійного та змінного струму

Прилади, вимірювальне обладнання (поєднання РЕ недопустиме)

Вимикачі та роз'єднувачі в силових ланцюгах

Резистори

Комутаційні пристрої в ланцюгах управління сигналізації, вимірювання

Трансформатори, автотрансформатори

Пристрої зв'язку та перетворювачі електричних величин на електричні

Електровакуумні, напівпровідникові прилади

Лінії та елементи ЗВЧ

Дросель люмінесцентного освітлення

Амперметр

Лічильник імпульсів

Частотомір

Лічильник активної енергії

Лічильник реактивної енергії

Омметр

Інструмент, що записує

Годинник, вимірювач часу

Вольтметр

Ватметр

Автоматичний вимикач

Короткозамикач

Роз'єднувач

Терморезистор

Потенціометр

Шунт для вимірювання

Варистор

Вимикач або перемикач

Кнопковий вимикач

Автоматичний вимикач

Вимикач, що спрацьовує від різних дій:

Рівня

Тиску

Положення (шляховий) кутової швидкості

Температури

Трансформатор струму

Трансформатор напруги

Модулятор

Демодулятор

Дискримінатор

Частотний перетворювач, інвертор, випрямляч

Діод, стабілітрон

Електровакуумний прилад

Транзистор

Антени

LL

РА

РС

РF

РІ

РК

РR

PS

РТ

РV

РW

QF

QK

QS

RK

RP

RS

RU

SA

SB

SF

SL

SP

SQ

SK

TA

TV

UB

UR

UI

UZ

VD

VL

VT

WA

Продовження таблиці 1.11 Літерні коди найпоширеніших видів елементів

Одно-літерний

Група видів елементів

Приклади видів елементів

Дволітерний код

1

2

3

4

X

Y

Контактні з'єднання

Механічні пристрої з електромагнітним приводом

Струмознімач, ковзаючий контакт

Роз'ємне з'єднання:

Штир

Гніздо

Гніздо для досліджень

Електромагніт

Гальмо з електромагнітним приводом

Муфта з електромагнітним приводом

Електромагнітний патрон або плита

XA

XP

XS

XSG

YA

YB

YC

YH

При виконанні принципових електричних схем рекомендується дотримувати певних правил. Аркуш із схемами заповнюють так: у лівій частині розміщують основну схему, потім графічний матеріал, що пояснює дію схеми (циклограми, діаграми замикань контактів і т. п.), а в правій частині —текстовий матеріал.

Принципові схеми виконують рядковим методом. При цьому графічні позначення елементів або їх складові частини, що входять в один ланцюг, зображують послідовно один за іншим по прямій, а окремі ланцюги—поряд, створюючи паралельні (горизонтальні або вертикальні) рядки.

Усі апарати (реле, контакти, кнопки та ключі управління, автоматичні вимикачі, перемикачі ланцюгів тощо) на електричних схемах необхідно зображувати у вимкненому положенні, тобто при відсутності напруги у всіх ланцюгах схеми та зовнішніх механічних діях на апарати.

Контакти реле, контакторів, кнопкових перемикачів показують таким чином, щоб сила, необхідна для спрацювання, діяла на рухомий контакт зверху вниз при горизонтальному зображенні ланцюгів схеми та зліва направо – при вертикальному.

Для позиційного позначення елементів рекомендується застосовувати дволітерні коди (див. табл. 1.11). Але залежно від конкретного змісту схеми елемент будь-якого виду може бути позначений і однією літерою – загальним кодом виду елемента. Наприклад, якщо в схемі є магнітний пускач і відсутні інші реле, то цей пускач можна позначити літерою К, хоч він має дволітерний код KM.

Позиційне позначення на схемі проставляють біля умовного графічного зображення елементів (пристроїв) з правого боку або над ними.

Щоб полегшити сприйняття принципових електричних схем їх іноді розбивають на функціональні ділянки і збоку (справа) роблять надписи, що пояснюють функціональне призначення ланцюга, або вказують, до якої схеми технологічного обладнання належить. цей ланцюг.

Лінії зв'язку між елементами повинні складатись із горизонтальних та вертикальних відрізків і мати найменше число зломів та перетинів. У деяких випадках допускається застосовувати нахилені лінії зв'язку, довжину яких необхідно обмежувати.

На принципових електричних схемах лінії зв'язку потрібно показувати, повністю, але якщо це утруднює читання схем, тоді допускається їх обривати. У таких випадках обриви слід закінчувати стрілками, біля яких показують місце підключення та характеристику ланцюгів (полярність, потенціал). Лінії зв'язку, що переходять з одного аркуша на інший, необхідно обривати за межами зображення схеми.

Товщина ліній зв'язку допускається 0,2-1,0 мм, а рекомендується – 0,3-0,4 мм. На одній схемі бажано використовувати не більше трьох різних за товщиною розмірів ліній зв'язку.

На принципових електричних схемах графічні умовні зображення елементів можуть бути виконані двома способами: суміщеним та рознесеним (рис.1.14).

Рис.1.14. Способи зображення умовних графічних зображень елементів на електричних схемах:

А) – суміщений; б) – рознесений

При використанні суміщеного способу частини кожного приладу, засобу автоматизації або електричного апарату розміщують у безпосередній близькості один від одного та окреслюють їх прямокутником, квадратом або колом. Недолік цього способу недостатня наочність.

При використанні рознесеного способу складові частини приладів, апаратів, засобів автоматизації розміщують у різних місцях схеми, але таким чином, щоб окремі ланцюги були зображені найбільш наочно. Належність елементів до одного і того ж пристрою встановлюють по позиційному позначенню.

Система позначення і правила нанесення позначення кіл (силових, керування, захисту, сигналізації, автоматики, виміру) в електричних схемах виробів усіх галузей промисловості й енергетичних споруд встановлена стандартом ГОСТ 2.709-83 «Система обозначения цепей в электрических схемах»

У силових колах змінного струму використовують позначення L1, L2, L3 і N та послідовні числа (рис. 1.15 та рис. 1.16). Наприклад:

– ділянки кіл першої фази L1 – Ll. l, L1.2, L1.3 і т. д.;

– ділянки кіл другої фази L2 – L2.1, L2.2, L2.3 і т. д.;

– ділянки кіл третьої фази L3 – L3.1, L3.2, L3.3 і т. д.

Рис.1.15. Позначення кіл змінного струму літерами і послідовними числами

Допускається, якщо це не викличе помилкового підключення, позначати фази відповідно літерами А, В, С.

Силові кола постійного струму позначають:

А) ділянки кіл позитивної полярності – непарними числами;

Б) ділянки кіл негативної полярності – парними числами

В)вхідні та вихідні ділянки ланцюгів — з показом полярності «+» та «—», а середній провідник — літерою N та М;

Позначення ділянок кола служить для їх розпізнавання і може вказувати їх функціональне призначення в електричній схемі (рис. 1.16).

Ділянки кола, розділені контактами апаратів, обмотками реле, приладів, машин, резисторами й іншими елементами, повинні мати різне позначення.

Ділянки кола, що проходять через рознімні, розбірні чи нерозбірні контактні з'єднання, повинні мати однакове позначення.

Допускається для розпізнавання ділянок кола додавати до позначення послідовні числа або позначення пристроїв (агрегатів), відокремлюючи їх знаком дефіс.

Рис. 1.16. Позначення кіл з урахуванням їх функціонального призначення

Ділянкам ланцюга, що проходять через рознімні контактні з'єднання, допускається присвоювати різне позначення.

Кола в схемах позначають незалежно від нумерації вхідних і вихідних елементів (затискачів) машин, апаратів, приладів.

Послідовність позначення повинна бути від вводу джерела живлення до споживача, а ділянки кола, що розгалужуються позначають зверху донизу у напрямку зліва направо.

При позначенні кіл допускається залишати резервні номери або пропускати номери для забезпечення зручності користування схемою.

При позначенні застосовують арабські цифри і великі літери латинського алфавіту.

Цифри і літери, що входять у позначення, слід виконувати одним розміром шрифту.

Для комутації електричних ланцюгів часто використовують багатопозиційні апарати (ключі, перемикачі, програмні пристрої). У цьому випадку на схемі необхідно розмістити діаграми та таблиці перемикання їх контактів. У таблицях наводять відомості, що відображають тип апарата, вид рукоятки, номер контактів і режим роботи.

Дані про елементи схем, що зображуються на кресленнях принципових електричних схем, повинні бути занесені до переліку елементів, які оформляють у вигляді таблиці.

Схеми з'єднань – це схеми, на яких зображують з'єднання складових частин установки або виробу, що автоматизуються, а також проводи, кабелі або трубопроводи. Указані схеми розробляються на основі схем автоматизації, принципових схем живлення, а також загальних виглядів щитів і пультів.

Схемами з'єднань користуються при виконанні монтажних та налагоджувальних робіт на об'єкті, а також у процесі його експлуатації.

Загальні правила виконання схем з'єднань такі:

Розробляють на один щит, пульт, станцію управління;

Усі типи апаратів, приладів та арматури, передбачені принциповою електричною схемою, повинні бути повністю відображені на схемі з'єднань;

Позиційне позначення приладів та засобів автоматизації, а також маркування ділянок ланцюгів, що прийняті на принципових схемах, необхідно зберегти на схемі з'єднань.

Застосовують три способи виконання схем з'єднань: адресний, графічний і табличний.

Для перших двох, крім перерахованих правил, слід дотримуватись ще наступних:

Щит або шафу управління розвертають в одній площині, позначаючи лише ті їх конструктивні елементи, на яких розміщуються прилади та засоби автоматизації; при цьому зберігають взаємне розміщення приладів та засобів автоматизації;

Прилади та засоби автоматизації зображують спрощено без збереження масштабу у вигляді прямокутників, над якими розташовують коло, розділене горизонтальною рискою навпіл. Цифри над рискою вказують порядковий номер виробу (номери присвоюються попанельно зліва направо і зверху вниз), а під рискою – позиційне позначення цього виробу (відповідно до принципової електричної схеми);

При потребі показують внутрішню схему апаратів;

Для кількох реле, розміщених в одному ряду, внутрішню схему показують лише один раз (якщо вона у них одна й та ж сама);

Вивідні затискачі приладів умовно зображують колами, у середині яких показують їх заводське маркування; якщо у вивідних затискачів апаратів заводського маркування немає, їх маркірують умовно арабськими цифрами, що обумовлюють у пояснюючих написах; маркування проводів і позначення затискачів на схемах з'єднань незалежні;

Платам, на яких розміщуються резистори, конденсатори та інші елементи, присвоюється лише порядковий номер (проставляється в колі над рискою); позиційне позначення елементів розміщую безпосередньо біля їх умовного графічного позначення.

Фрагмент електричної схеми з’єднань, виконаної адресним способом зображений на рис.1.17.

Рис. 1.17. Фрагмент електричної схеми з’єднань,

Виконаної адресним способом

Адресний спосіб найбільш поширений і полягає в тому, що лінії зв'язку між окремими елементами апаратів, що встановлюються на щиті або пульті, не показують. Замість цього у місці приєднання провода на кожному апараті або елементі проставляють цифрову або літерно-цифрову адресу того апарата чи елемента, з яким він повинен з'єднаний електрично (позиційне позначення відповідно до принципової схеми або порядкового номера елемента). Це не загромаджує креслення лініями зв’язку і дозволяє її легко читати.

Графічний спосіб (рис. 1.18) полягає в тому, що на кресленні умовними лініями показують усі з’єднання між елементами апаратів. Цей спосіб застосовують лише для щитів і пультів, відносно мало насичених апаратурою. Схеми трубних проводок виконують лише графічним способом. Якщо в одному щиті, пульті прокладають труби із різного матеріалу (стальні, мідні, пластмасові), то й умовні позначення при цьому використовують різні (суцільні лінії, штрихові, штрихові з двома крапками та ін.).

Рис. 1.18. Фрагмент електричної схеми з’єднань, виконаної графічним способом

Табличний спосіб застосовують у двох варіантах. Для першого складають монтажну таблицю, де зазначають номери кожного електричного ланцюга, у свою чергу, для кожного ланцюга послідовно перелічують умовні літерно-цифрові позначення приладів, апаратів, та їх контактів, до яких ці ланцюги під’єднанні (табл. 1.12).

Таблиця 1.12 Фрагмент таблиці з’єднань

Номер ланцюга

З’єднання

7

8

КМ1/6-КМ2/4-КТ4/3

КМ4/2-ХТ1/293

Так, для ланцюга 7 запис означає, що затискач 6 магнітного пускача КМ1 з'єднується із затискачем 4 магнітного затискача КМ2, який в свою чергу повинен бути з'єднаним із затискачем 3 реле часу КТ4.

Другий варіант відрізняється від першого тим, що у таблицю вписують по зростанню номери маркування ланцюгів принципових електричних схем (табл. 1.13).

Таблиця 1.3.13 Таблиця з’єднання проводок

Провідник

Звідки йде

Куди підключається

Дані проводу

Примітка

1

ХТ3/1

ХТ3/2

ПВ10,75

П

Напрямок прокладання проводів, як і для першого варіанту, записують у вигляді дробу. У примітці для більш чіткого розпізнавання проводів прийнято використовувати додаткове позначення. Наприклад, перемичку позначають літерою «П» (див. табл., 1.13).

Схеми підключень показують зовнішнє підключення апаратів, установок, щитів, пультів тощо. Їх виконують на основі схем автоматизації, принципових електричних, принципових живлення, специфікацій приладів і обладнання, а також креслень виробничих приміщень із розміщенням технологічного обладнання та трубопроводів. Схеми підключень використовують при монтажі проводок, за допомогою яких установку, прилад, апарат підключають до джерела живлення, щита, пульта та ін.

Практично використовують два варіанти побудови схем підключень: графічний та табличний. Найбільш поширений графічний, при якому умовними графічними позначеннями показують: відбірні пристрої та первинні перетворювачі; щити, пульти та локальні пункти управління, контролю, сигналізації та вимірювання; позащитові прилади й засоби автоматизації; з’єднувальні та протяжні коробки, вільні коробки кінців термопар; електропроводки та кабелі, що прокладаються поза щитами; вузли приєднання електропроводок до приладів, апаратів, коробок; запірну апаратуру, елементи для з’єднання та відгалуження; комутаційні затискачі розміщені поза щитами; захисне заземлення.

Рис.1.19. Фрагмент схеми підключень

Шафи, пульти, окремі прилади та апарати зображують у вигляді прямокутників або кола, усередині яких розміщують відповідні надписи.

Зв’язки одного призначення на схемах підключення показують суцільною лінією і лише в місцях під єднання до приладів, виконавчих механізмів та інших апаратів провода розділяють, щоб привести їх маркування.

На лініях зв’язку, що означають провода або кабелі, вказують номер проводки, марку, переріз та довжину проводів і кабелів (якщо проводка виконана в трубі, то необхідно також навести характеристику труби). Проводи джгути та кабелі показують лініями товщиною 0,4-1,0 мм.

Схеми підключень виконують без збереження масштабу у вигляді, зручному для користування.

На рис.1.19 зображений фрагмент схеми підключень (графічний спосіб).

Іноді схеми підключень показують у вигляді таблиць, які виконують окремо на кожну секцію ( або панель) щита управління (табл. 1.14).

Таблиця 1.14

Форма таблиці підключення

Кабелі, проводки

Напрямок проводок

Звідки

Куди

Номер

Марка

Позиція

Тип приладу

Зборка затискача

Номер затискача

Номер жили

Номер затискача

Зборка затискача

Позиція

Тип приладу

4

КВРГ41,5

М2

АИР

ХТ1

1

2

3

138

140

142

1

2

3

ХТ2

А2

СК-32

Схеми розташування. На схемі розташування зображають складові частини виробу, а за необхідності – зв’язки між ними, конструкцію, приміщення чи місцевість, на яких ці складові частини будуть розташовані.

Складові частини виробу зображають у вигляді зовнішніх обрисів чи умовних графічних позначень.

Проводи, групу проводів, джути і кабелі зображають у вигляді окремих ліній чи зовнішніх обрисів.

Розташування графічних позначень, складових частин виробу на схемі має забезпечувати правильне уявлення про їх дійсне розміщення в конструкції, приміщенні, на місцевості.

При виконанні схема розташувань допускається застосовувати різноманітні способи побудови (аксонометрія, план, умовна розгортка, розріз конструкції тощо.

На схемі розташування мають бути вказані:

– для кожного пристрою чи елемента, зображених у вигляді зовнішнього обрису, їх найменування і тип або позначення документу, на основі якого вони застосовані;

– для кожного елементу, зображеного у вигляді умовного графічного зображення, – його тип і позначення документу.

За великої кількості пристроїв та елементів рекомендується записувати ці відомості до переліку елементів (як для принципової схеми).

В такому випадку біля графічних пристроїв та елементів проставляють позиційні зображення.