17 | 06 | 2019

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

ЗАПИТАННЯ

1. З чого складаються принципові електричні схеми? 2. Для чого використовують позиційні позначення на принципових електричних схемах? 3. Як здійснюється рядковий метод виконання принципових схем? 4. У якому положенні зображувати реле, контакти, кнопки та ключі управління, автоматичні вимикачі, перемикачі ланцюгів на електричних схемах? 5. Як виконуються графічні умовні зображення елементів на принципових електричних схемах суміщеним способом? 6. Які позначення використовують у силових колах змінного струму на принципових електричних схемах? 7. Які загальні правила виконання схем з'єднань? 8. Які загальні правила виконання схем з'єднань при адресному і графічному способі виконання? 9. В чому полягає графічний спосіб виконання схеми підключень? 10. Що має бути вказано на схемі розташувань?

ТЕСТИ

1. З чого складаються позиційне позначення на принципових електричних схемах?

A. У першій частині одна або дві літери латинського алфавіту (вид елемента), у другій – одна або кілька цифр (номер), у третій – одна або кілька латинських літер (функція елемента)

B. У першій частині одна літера латинського алфавіту (вид елемента), у другій – одна або кілька цифр (номер).

C. У першій частині одна літера латинського алфавіту (вид елемента), у другій – одна цифра (номер), у третій – одна латинська літера (функція елемента).

2. Як рекомендується розміщують на аркуші принципові електричні схеми?

A. У лівій частині розміщують основну схему, а в правій частині графічний матеріал, що пояснює дію схеми.

B. У лівій частині розміщують основну схему, потім графічний матеріал, що пояснює дію схеми, а в правій частині —текстовий матеріал.

C. У правій частині розміщують основну схему, потім графічний матеріал, що пояснює дію схеми, а в лівій частині — текстовий матеріал.

3. Де проставляють позиційне позначення на принципових схемах?

A. Біля умовного графічного зображення елементів (пристроїв) з правого боку або над ними.

B. Біля умовного графічного зображення елементів (пристроїв) з лівого боку.

C. Біля умовного графічного зображення елементів (пристроїв) з лівого боку або над ними.

4. Для чого Служать позначення ділянок кола На принципових електричних схемах?

A. Для їх розпізнавання.

B. Для їх розпізнавання і може відбивати їх функціональне призначення в електричній схемі.

C. Для розпізнавання функціонального призначення в електричній схемі.

5. Яке Позначення повинні мати ділянки кола, розділені контактами апаратів, обмотками реле, приладів, машин, резисторами й іншими елементами на принципових електричних схемах?

A. Однакове.

B. Будь-яке.

C. Різне.

6. Якої послідовності позначення кіл необхідно дотримуватись на принципових електричних схемах?

A. Від вводу джерела живлення до споживача, а ділянки кола, що розгалужуються позначають зверху донизу у напрямку зліва направо.

B. Від вводу джерела живлення до споживача.

C. Від вводу джерела живлення до споживача, а ділянки кола, що розгалужуються позначають зверху донизу у напрямку справа наліво.

7. Для чого використовують схеми з'єднань?

A. Використовують при виконанні монтажних та налагоджувальних робіт на об'єкті.

B. Використовують в процесі експлуатації.

C. Використовують при виконанні монтажних та налагоджувальних робіт на об'єкті, а також у процесі його експлуатації.

8. Які застосовують способи виконання схем з'єднань?

A. Адресний, графічний

B. Адресний, табличний.

C. Адресний, графічний і табличний.

9. Для чого використовують схеми підключень?

A. Для монтажу проводок, за допомогою яких установку, прилад, апарат підключають до джерела живлення, щита, пульта.

B. Для монтажу проводок.

C. Для підключення до джерела живлення.

10.Яку інформацію вказують про проводи або кабелі на схемі підключення?

A. Вказують номер проводки, спосіб прокладки.

B. Вказують номер проводки, марку, переріз та довжину проводів і кабелів, спосіб прокладки.

C. Вказують номер проводки, марку, переріз та довжину проводів.

1.4. ВИБІР ЕЛЕМЕНТІВ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦІЇ

1.4.1. Вибір елементів систем автоматизації

Всі апарати, що використовуються в схемах автоматизованого і автоматичного керування електроустановками поділяють на: захисні, командні, проміжні, виконавчі, сигнальні. Вибирають апарати за призначенням, напругою, величиною струму, кліматичним виконанням, умовами захисту оточуючого середовища та іншими показниками. При виборі елементів потрібно враховувати режими роботи робочих машин та механізмів, вимоги до техніки безпеки, протипожежні правила.

Командні апарати розраховані для створення первинних імпульсів (команд) на вмикання, вимикання та зміну режиму роботи електроустановки. До них належать шляхові та кінцеві вимикачі, поплавкові, манометричні, температурні та інші реле, контактні термометри тощо.

Шляхові та кінцеві вимикачі призначені для замикання і розмикання кіл керування за допомогою упорів (кулачків) в автоматизованих установках, де потрібна подача командних імпульсів при певному положенні механізму. Вони можуть мати контакти миттєвої та немиттєвої дії. Шляхові та кінцеві вимикачі з контактами немиттєвої дії можна застосовувати в тих випадках, коли машина рухається зі швидкістю 0,4 м/хв, при швидкостях менших за 0,4 м/хв потрібно застосовувати кінцеві і шляхові вимикачі з миттєвим розмиканням контактів.

Командні апарати вибирають за напругою, струмом, кількістю і видом контактів, виконанням захисту від навколишнього середовища.

Проміжні апарати здійснюють передачу та підсилення первинних імпульсів, а також забезпечують певну послідовність виконання технологічних операцій. До проміжних апаратів можна віднести реле напруги різних типів, реле часу тощо. Промисловість випускає проміжні реле різних серій РП, ПЕ, МКУ та ін. Вони різняться напругою котушки, кількістю і видом (замикаючий, розмикаючий) контактів та розривною потужністю контактів або струмом, які можуть комутувати контакти. Із всіх можливих типів реле потрібно вибирати те, яке споживає найменшу потужність.

Реле часу створює витримку часу між моментом подачі командного імпульсу на замикання або розмикання кола керування та моментом здійснення цих операцій. Деякі реле часу (програмні реле) мають багатоконтактну систему і керують рядом процесів у наперед заданій послідовності. За принципом дії сповільнюючого органу реле часу поділяють на механічні (маятникові), електромеханічні, моторні, електромагнітні, електропневматичні, електронні та ін. Реле часу вибирають за витримкою часу (витримка часу визначається ходом технологічного процесу), за напругою живлення, розривною потужністю контактів, кількістю програм тощо.

Первинні перетворювачі (датчики тиску, вологості, температури, рівня) вибирають залежно від параметрів контрольованої величини, при цьому необхідно враховувати похибку, межі вимірюваної величини. Датчик вибирають так, щоб величина, яку він вимірює знаходилась в межах 1/3 - 2/3 діапазону його шкали.

Струм, який може комутувати датчик повинен бути більшим робочого струму Ін. а. І р

Виконавчі апарати призначені для виконання відповідних робочих функцій системи неавтоматизованого, автоматизованого та автоматичного керування. До виконавчих апаратів автоматизованого і автоматичного керування відносяться електромагнітні пускачі, контактори, різноманітні реле тиску, температури, швидкості, електромагнітні клапани, виконавчі механізми з електродвигуним приводом, який може бути однообертовим і багатообертовим. До однообертових відносяться механізми типу МЕОБ, МЕСК, ДР-М, ДР-ІМ, ІМ-2/120, ІМТМ-4/25, до багатообертових механізми типу МЕМ, двигуни постійного струму типу МІ, СЛ, ДПМ. Особливістю однообертових виконавчих механізмів є те, що їх вихідний вал обертається з постійною швидкістю на кут не більший ніж 360°. Необхідний кут повороту встановлюється за допомогою кінцевих вимикачів. Виконавчі механізми з електродвигуним приводом вибирають залежно від значень моменту необхідного для приводу заслінок.

Момент обертання заслінки визначають за формулою

Мз =

Де К = (2...3) – коефіцієнт, що враховує затяжку сальників і забрудненість трубопроводу.

МР – реактивний момент, обумовлений намаганням потоку речовини закрити заслінку.

Мт – момент тертя в опорах.

Реактивний момент визначають за формулою

Мт = 0,07Рр. о. ДУ3

Де Рр. о.– перепад тиску на заслінці (рекомендується приймати рівним надлишковому тиску перед заслінкою)

ДУ – діаметр заслінки.

Момент тертя в опорах

Мт = 0,785 ДУ Рн Гш X

Де Рн – надлишковий тиск перед заслінкою

Гш – радіус шийки валу заслінки

X – коефіцієнт тертя в опорах (Х= 0,15).

Момент обертання на валу виконавчого механізму повинен бути не меншим моменту необхідного для приводу заслінки:

МД М3.

Сигнальні апарати призначені для інформації про хід технологічного процесу і стан керованого об'єкта, а також для передавання командних сигналів обслуговуючому персоналу. Для цього застосовуються електричні звукові і світлові сигнальні апарати.

До звукових сигнальних апаратів належать дзвінки, сирени, ревуни.

Деякі типи сигнальних звукових апаратів наведено в таблиці 1.15.

Таблиця 1.15 Технічна характеристика звукових сигнальних апаратів

Звукові апарати

Тип

Номінальна напруга

(В)

Дзвінки змінного струму

ЗВП-24

ЗВП-127

ЗВП-220

24

127

220

Дзвінки гучного бою

МЗ-1

МЗ-1 Т-Н

127

220

Ревуни

РВ-24

РВ-220

24

220

Сирени

СС-1

220

До світлових апаратів сигналізації належать сигнальні лампи. Промисловість випускає арматуру для сигнальних ламп різних типів АЕР – з лампами розжарювання потужністю 10 Вт і АСЛ – з люмінесцентними лампами. В арматуру вмонтовано баластні опори.

Сукупність сигнальних, релейних і комутаційних апаратів утворює систему сигналізації. Залежно від призначення системи сигналізації вони бувають: інформаційні, попереджувальні, аварійні.

Сигналізація положення інформує обслуговуючий персонал про стан і положення електричних апаратів, машин і кіл, наприклад, електродвигун ввімкнено, справний чи несправний тощо.

Сигнальні апарати вибирають за напругою, кольором лінз. Для сигналізації положення застосовують, білі, жовті, зелені лінзи. Для аварійної сигналізації – червоні.

1.4.2. Вибір щитів і пультів керування

Щити і пульти системи автоматизації виконують роль постів контролю, керування і сигналізації. Вони призначені для розміщення засобів контролю і керування технологічним процесом. Щити систем автоматизації підрозділяють:

• за виконанням – на відкриті (панелі) і захищені (шафні);

• за призначенням – на оперативні, в яких ведеться контроль і керування технологічним процесом;

• неоперативні, призначені для установки апаратів і приладів, які не використовуються безпосередньо оператором для керування і спостерігання за ходом технологічного процесу.

Крім цього щити розрізняють за місцем установки:

• місцеві – розташовані поблизу установки

• агрегатні, на яких встановлюється апаратура керування контролю і сигналізації для одного агрегату;

• блочні – включають в себе засоби автоматизації декількох агрегатів;

• центральні, в яких розташовують апаратуру керування і автоматизації, яка відноситься до всього технологічного процесу цеху (корівник, свинарник, кормоцех тощо).

Згідно з нормативними документами необхідно позначати відповідно до ОСТ 36.13-76 (табл. 1.16).

Таблиця 1.16

Позначення щитів і пультів
Назва

Умовне позначення

Шафний щит з задніми дверима

Шафний щит з задніми дверима відкритий з двох боків ЩШ-ЗД-02

Шафний щит з двома дверима відкритий з правого боку ЩШ-ЗД-ОП

Шафний щит з двома дверима відкритий з лівого боку ЩШ-ЗД-ОЛ

Шафний щит з задніми дверима, двосекційний

Трисекційний

Малогабаритний
Панельний щит для диспетчерських пунктів

• з каркасом

• з каркасом, закритий з правої сторони

• з каркасом, закритий з лівої сторони

• з каркасом, двосекційний

Пульт закритий
Пульт правий
Пульт лівий
Пульт з похилою площиною для приладів

ЩШ-ЗД

ЩШ-ЗД-02

ЩШ-ЗД-ОП

ЩШ-ЗД-ОЛ

ЩШ-ПЗД-ЩШ-2

ЩШ-ПЗД-ЩШ-3

ІЦШМ

ЩПК

ЩПК-ЗП

ЩПК-ЗЛ

ЩПК-2

П

ПП

ПЛ

ПНП

Шафні щити застосовують у виробничих приміщеннях з підвищеним вмістом пилу, з великою пологістю, якщо не виключена можливість пошкодження апаратури і проводки, яка розміщена в щиті, якщо всередині щита необхідно розмістити допоміжну апаратуру (реле, джерела живлення, сигналізацію) для захисту обслуговуючого персоналу від дотику до струмоведучих частин апаратів, затискачів.

Панельні щити з каркасом встановлюють у спеціальних приміщеннях, які для цього призначені (диспетчерські, операторські пункти керування).

Креслення загального виду повинно мати:

• вид спереду (фронтальна площина), де спрощено показано прилади і апарати з необхідною координацією, щоб підготувати місце на фронтальній площині під прилади. Координація здійснюється за рахунок прив'язки апаратури до основи щита і осьової лінії (рис. 1.20). Біля зображень приладів показують її буквено-цифрове позначення за принциповими схемами. Для пояснення призначення приладу або апарата під приладом, або апаратом встановлюють рамку з надписом (вид спереду, двері закриті) показують без координації апаратів. У кресленнях загальних видів наведено також перелік елементів.

Рис. 1.20. Загальний вигляд шафного щита:

1 – щит шафний ЩШ-ЗД-2200х600-600, ОСТ 36.13-76

2 – рамка для надпису; 3 – кабельні вводи

У кресленнях загальних видів наводиться також перелік елементів. У переліку зазначають: позиції приладів і засобів автоматизації (табл. 1.17).

Табл. 1.17 Перелік елементів

Позиція

Назва

Тип

Кількість

75А-80А

НІ 1

Н12-Н110

В9

В6-В8

В1-В4

А1-А3

Амперметр

Арматура з молочною лінзою

Табло світлове

Кнопка керування

Кнопка керування

Кнопка керування

Кнопка керування

М-761

АЕР-220

ТС

КЕ 012-УЗ

КЕ 011-УЗ

Е014-УЗ

Е014-УЗ

6

1

9

1

3

4

3

Ввід у щит електричних трубних проводок передбачається, як правило, знизу або зверху і як виключення – збоку.

Для зручності монтажу і експлуатації при інших рівнозначних умовах перевага повинна надаватись вводу проводок знизу щита або пульта.

Для більш наочної інформації протікання технологічного процесу, окремих операцій можуть застосовуватись мнемосхеми, які встановлюють в диспетчерських пунктах. Мнемосхема дозволяє оператору швидко оцінювати ситуацію і хід технологічного процесу. На мнемосхемі відображаються всі основні контури об'єктів керування, але ступінь деталізації не повинна бути надто великою. На мнемосхемах не показують другорядні елементи технологічного процесу, які відвертають увагу оператора і ускладнюють оцінку стану протікання процесу.

Окремі технологічні машини, апарати, трубопроводи, лінії зв'язку на мнемосхемах зображають символами. Контури символів, як правило, повинні бути подібними контурам відповідних машин і апаратів. Зберігати масштаб при цьому необов'язково і навіть недоцільно.

Як приклад на рис.1.20 наведено мнемосхему пульта керування насосними агрегатами станції зрошування.