Что относится к средствам автоматизации
Приборы и средства автоматизации.
К приборам и средствам автоматизации относится большая группа устройств, с помощью которых осуществляют измерение, регулирование, управление и сигнализацию технологических процессов. Приборы и средства автоматизации подразделяют на измерительные и преобразующие приборы, регулирующие органы и исполнительные механизмы.
Измерительное устройство в общем случае состоит из первичного, промежуточного и передающего измерительных преобразователей.
Первичным измерительным преобразователем (датчиком) называют элемент измерительного устройства, к которому подведена измеряемая величина. Примерами первичных преобразователей могут служить: термопара, сужающее устройство для измерения расхода, термометр сопротивления и т.д.
Промежуточным измерительным преобразователем называют элемент измерительного устройства, занимающий в измерительной цепи место после первичного преобразователя. Основное назначение промежуточного преобразователя – преобразование выходного сигнала первичного преобразователя в форму, удобную доля последующего преобразования в сигнал измерительной информации. Примером промежуточного преобразователя может служить блок дифманометра-расходомера. В измерительной цепи он занимает место непосредственно после сужающего устройства и преобразует перепад давления на сужающем устройстве в соответствующее перемещение мембраны и связанной с ней механической системы прибора.
Передающим измерительным преобразователем называют элемент измерительного устройства, предназначенный для дистанционной передачи сигнала измерительной информации. Примером передающего преобразователя могут служить различные электрические и пневматические преобразователи, встраиваемые приборы. Например с помощью изменения положения сердечника дифференциально-трансформаторного преобразователя перемещение мембраны преобразуется в сигнал постоянного тока 0-5 мА.
К первичным преобразователям также относят отборные и приемные устройства. Под отборными и приемными устройствами понимают устройства, встраиваемые в технологическое оборудование и трубопроводы для отбора контролируемой среды и измерения ее параметров, например, устройства отбора среды для определения концентрации.
Измерительным прибором называют средство измерения, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственно восприятия наблюдателем. Различают измерительные приборы: показывающие, регистрирующие, самопишущие, интегрирующие и т.д. Кроме того, в них могут быть встроены регулирующие, преобразующие и сигнализирующие устройства.
Регулирующие органы по конструкции представляют собой устройства, монтируемые непосредственно в технологические трубопроводы: клапаны, заслонки, шиберы и т.п. Управление регулирующими органами осуществляется исполнительными механизмами, выполняющими функции их приводов.
Исполнительные механизмы в отличие от регулирующих органов представляют собой относительно сложные многоэлементные устройства. Они отличаются друг от друга принципом действия, техническими и эксплуатационными характеристиками, конструктивными особенностями. По роду используемой энергии подразделяются на: гидравлические, пневматические, электрические и комбинированные.
Условные обозначения.
3.1 Графические изображения.
Графические обозначения приборов, средств автоматизации и линий связи должны выполняться в соответствии с требованиями ГОСТ 21.404-85. В таблице 1 приведены примеры обозначения приборов, средств автоматизации и линий связи на функциональных схемах.
| Наименование | Обозначение по ГОСТ 21.404 |
| 1.Прибор, устанавливаемый вне щита (по месту) |  |
| 2. Прибор, устанавливаемый на щите, пульте |  |
| 3.Исполнительный механизм |  |
| 4.Линия связи |  |
| 5.Пересечение линий связи без соединения |  |
| 6. Пересечение линий связи с соединением |  |
| 7. Отборное устройство |  |
| 8. Отборное устройство с указание места положения |  |
| 9. Регулирующий орган |  |
| 10. Регулирующий орган с исполнительным механизмом |  |
Графические обозначения электрических контактов коммутационных устройств выполняют по ГОСТ 2.755-87. Основные обозначения по ГОСТ 2.755 приведены в таблице 2.
Окончание таблицы 2
3.2. Буквенные условные обозначения
Для получения полного обозначения прибора или средства автоматизации на функциональных схемах в его графическое изображение вписывают буквенное обозначение, которое и определяет назначение, выполняемые функции, характеристики работы.
Рис. 1. Принцип построения условных обозначений.
| Обозначение | Измеряемая величина | Функциональный признак прибора | |||
| Основное обозначение измеряемой величины | Дополнительное обозначение | Отображение информации | Формирование выходного сигнала | Дополнительное значение | |
| А | + | — | Сигнализация | — | — |
| С | + | — | — | Регулирование, управление | — |
| D | Плотность | Разность, перепад | — | — | — |
| E | Электрическая величина | — | Чувствительный элемент | — | — |
| F | Расход | Соотношение, доля, дробь | — | — | — |
| G | Размер, положение, перемещение | — | + | — | — |
| H | Ручное воздействие | — | — | — | Верхний предел измеряемой величины |
| I | + | — | Показание | — | — |
| J | + | Переключение, обегание | — | — | — |
| K | Время, временная программа | — | Станция управления | Дистанционная передача | — |
| L | Уровень | — | — | — | Нижний предел измеряемой величины |
| M | Влажность | — | — | — | — |
| P | Давление, вакуум | — | — | — | — |
| Q | Величина характеризующая качество (состав, концентрация и т.п.) | Интегрирование, суммирование | — | + | — |
| R | Радиоактивность | — | Регистрация | — | — |
| S | Скорость, частота | — | — | Включение, отключение, блокировка | — |
| Т | Температура | — | — | + | — |
| V | Вязкость | — | + | — | — |
| W | Масса | — | — | — | — |
Примеры построения условных обозначений приборов и средств автоматизации приведены в таблице 4.
| № п/п | Обозначение | Наименование |
| 1. |  | Первичный измерительный преобразователь (чувствительный элемент) для измерения температуры, установленный по месту. |
| 2. |  | Прибор для измерения температуры показывающий, установленный по месту, например ртутный термометр, манометрический термометр и т.п. |
| 3. |  | То же, установленный на щите |
| 4. |  | Прибор для измерения температуры бесшкальный с дистанционной передачей показаний, установленный по месту. |
| 5. |  | Регулятор температуры, установленный на щите. |
| 6. |  | Прибор для измерения температуры с контактным устройством, установленный по месту. |
| 7. |  | Переключатель электрических цепей, установленный на щите |
| 8. |  | Прибор для измерения давления, установленный на щите. |
| 9. |  | Регулятор давления, работающий без постороннего источника энергии |
| 10. |  | Прибор для управления процессом по временной программе, установленный на щите. |
| 11. |  | Пусковая аппаратура для управления электродвигателем, установленная по месту |
| 12. |  | Аппаратура, предназначенная для ручного дистанционного управления, установленная на щите |
Обозначения элементов принципиальных электрических схем выполняют согласно ГОСТ 2.710-81. Буквенные коды наиболее распространенных элементов принципиальных электрических схем приведены в таблице 5.
| Однобуквенный код | Группа элементов | Вид элементов | Двухбуквенный код |
| А | Устройство | Усилители, лазеры, мазеры | — |
| В | Преобразователи неэлектрических величин в электрические | Телефон Тепловой датчик Фотоэлемент Микрофон Датчик давления Пьезоэлемент Датчик частоты вращения Датчик скорости | BF BK BL BM BP BQ BR BV |
| С | Конденсаторы | — | — |
| D | Схемы интегральные, микросборки | Схема интегральная аналоговая Логический элемент | DA DD |
| E | Элементы разные | Лампа осветительная Нагревательный элемент | EL EK |
| F | Разрядники, предохранители, устройства защитные | Элемент защиты по току Предохранитель плавкий Элемент защиты по напряжению | FA FU FV |
| G | Генераторы, источники питания | Батарея | GB |
| H | Устройства индикаторные и сигнальные | Прибор звуковой сигнализации Прибор световой сигнализации | HA HL |
| K | Реле, контакторы, пускатели | Реле токовое Реле электротепловое Магнитный пускатель Реле времени | КА КК КМ КТ |
| L | Катушки, дроссели | — | — |
| М | Двигатели | — | — |
| Р | Приборы, измерительное оборудование | Амперметр Частотомер Омметр Регистрирующий прибор Измеритель времени, часы Вольтметр Ваттметр | РА PF PR PS PT PV PW |
| Q | Выключатели, разъединители | Выключатель автоматический Разъединитель | QF QS |
| R | Резисторы | Терморезистор Потенциометр Шунт измерительный | RK RP RS |
Окончание таблицы 5
| Однобуквенный код | Группа элементов | Вид элементов | Двухбуквенный код |
| S | Устройства коммутационные в цепях управления, сигнализации и измерения | Выключатель и переключатель Выключатель кнопочный Выключатель автоматический Выключатели срабатывающие от различных воздействий: от уровня от давления от положения от частоты вращения от температуры | SA SB SF SL SP SQ SR SK |
| Т | Трансформаторы | Трансформатор тока Трансформатор напряжения | TA TV |
| V | Приборы электровакуумные и полупроводниковые | Диод Прибор электровакуумный Транзистор Тиристор | VD VL VT VS |
| W | Линии и элементы СВЧ, антенны | Ответвитель Вентиль Антенна | WE WS WA |
| X | Соединения контактные | Токосъемник, контакт скользящий Гнездо Соединение разборное | XA XS XT |
| Y | Устройства механические с электромагнитным приводом | Электромагнит Тормоз с электромагнитным приводом Муфта с электромагнитным приводом | YA YB YC |
В ГОСТ 2.710 приведены также буквенные коды для обозначения функционального назначения элементов принципиальных электрических схем.
Функциональная схема автоматизации является основным техническим документом, определяющим функциональную структуру и объем автоматизации технологических установок и отдельных агрегатов промышленного объекта. Функциональная схема представляет собой чертеж, на котором схематически условными обозначениями изображены: технологическое оборудование, коммуникации, органы управления и средства автоматизации (приборы, регуляторы, вычислительные устройства и т.д.) с указанием связей между технологическим оборудованием и элементами автоматики, а также связей между отдельными элементами автоматики. 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 автоматизации не показывают.
На функциональной схеме автоматизации должно быть показано:
— параметры технологического процесса, которые подлежат автоматическому регулированию и контролю;
— наличие защиты и аварийной сигнализации;
— принятая блокировка механизмов;
— организация пунктов контроля и управления;
— функциональная структура каждого узла контроля, сигнализации, автоматического регулирования и управления;
— технические средства, с помощью которых решается тот или иной функциональный узел контроля, сигнализации, автоматического регулирования и управления.
Функциональные схемы автоматизации могут строиться двумя способами: упрощенным и развернутым. Упрощенный способ применяют в основном для изображения приборов и средств автоматизации на технологических схемах. При упрощенном способе на схемах не показывают первичные измерительные преобразователи и всю вспомогательную аппаратуру. Приборы и средства автоматизации, осуществляющие сложные функции и выполненные в виде отдельных блоков, изображают одним условным графическим обозначением (рисунок 2а). Развернутый способ применяют для выполнения функциональных схем автоматизации, когда каждый прибор или блок, входящий в единый измерительный, регулирующий или управляющий комплект, показывают отдельным графическим изображением (рисунок 2б).
Рисунок 2. Примеры изображения условных обозначений приборов и средств автоматизации упрощенным (а) и развернутым (б) способами.
Всем приборам и средствам автоматизации на функциональных схемах, присваивают позиционные обозначения. При одностадийном проектировании позиционные обозначения образуются из двух частей: арабских цифр – номера функциональной группы и номера прибора в данной функциональной группе. Например, 3-2 означает, что прибор находится в третьей функциональной группе и имеет порядковый номер в этой группе 2.
Позиционные обозначения присваивают всем элементам функциональных групп, за исключением: отборных устройств, приборов и средств автоматизации, поставляемых комплектно с технологическим оборудованием, регулирующих органов и исполнительных механизмов. Позиционные обозначения проставляют в нижней части окружности обозначающей прибор. Позиционные обозначение электроаппаратуры, исполнительных механизмов и регулирующих органов обозначают индексами, принятыми в принципиальных электрических схемах.
Функциональные схемы автоматизации разрабатывают двумя способами: с изображением щитов и пультов управления при помощи условных прямоугольников (в нижней части чертежа) и с изображением средств автоматизации на технологических схемах без построения щитов и пультов управления. Примеры выполнения функциональной схемы автоматизации ямной пропарочной камеры двумя способами приведены на рисунках 3 и 4.
Рисунок 3. Пример построения функциональной схемы автоматизации ямной пропарочной камеры по первому способу.
Рисунок 4. Пример построения функциональной схемы автоматизации ямной пропарочной камеры по второму способу.
Основным назначением принципиальных схем является отражение с достаточной полнотой и наглядностью взаимной связи отдельных приборов, средств автоматизации и вспомогательной аппаратуры, входящих в состав функциональных узлов автоматизации, с учетом последовательности их работы и принципа действия. Принципиальные схемы составляют на основании схем автоматизации, исходя из заданных алгоритмов функционирования отдельных узлов контроля, сигнализации, автоматического регулирования и управления и общих технических требований, предъявляемых к автоматизируемому объекту.
Принципиальные электрические схемы могут выполняться двумя способами: совмещенным и разнесенным. Совмещенный способ изображения – это когда все части каждого прибора, средства автоматизации и электрического аппарата, располагают в непосредственной близости и заключают обычно в прямоугольный, квадратный или круглый контур, выполненный сплошной тонкой линией (рис. 5а). Разнесенный способ изображения – это когда условные графические обозначения составных частей приборов, аппаратов, средств автоматизации располагают в разных местах, но таким образом, что бы отдельные цепи были изображены наиболее наглядно (рис. 5б). Разнесенный способ составления схем значительно облегчает составление и чтение принципиальных электрических схем автоматизации.
В принципиальных электрических схемах условные графические обозначения составных частей электрических аппаратов, приборов и средств автоматизации, входящих в одну цепь, изображают последовательно друг за другом по прямой, а отдельные цепи – одну под другой, при этом образуются параллельные строки. Допускается располагать строки вертикально (см. рис. 5б). Линии связи между элементами показывают полностью. Контакты автоматов, выключателей, кнопок, реле и других коммутирующих устройств на схемах изображают при отсутствии тока во всех цепях схемы, т.е. в предположении того, что в обмотках реле, контакторов, магнитных пускателей и т.п. нет тока.
Все приборы, аппараты и элементы принципиальных электрических схем имеют позиционные буквенно-цифровые обозначения, которые выполняют в соответствии с требованиями ГОСТ 2.710-81.
В состав сложных принципиальных схем управления, регулирования, сигнализации и защиты, как правило, входят простейшие релейно-контактные схемы. Условно можно выделить семь типов простейших релейно-контактных схем, которые приведены на рисунках 6-12.
Описание работы схем.
Рисунок 6. Включается устройство световой сигнализации HL1 при нажатии на замыкающий кнопочный выключатель SB1.
Рисунок 7 (принцип «или»). Устройство световой сигнализации HL1 включается при нажатии на один из замыкающих кнопочных выключателей SB1 или SB2.
Рисунок 8 (принцип «и»). Устройство световой сигнализации включается HL1 или отключается HL2 при нажатии одновременно соответственно замыкающих SB1;SB2 и размыкающих SB3;SB4 кнопочных выключателей.
Рисунок 9 («повторитель»). При нажатии на замыкающий кнопочный выключатель SB1 напряжение подается на обмотку реле К1. Контакт К1.1 замыкается, а контакт К1.2 размыкается и соответственно включается устройство световой сигнализации HL1 и отключается устройство HL2.
Рисунок 10 («самоблокировка»). При нажатии на замыкающий кнопочный выключатель SB1 включается реле К1, которое замыкает цепь питания обмотки своим замыкающим контактом К1.1. Для выключения реле предусмотрен размыкающий кнопочный выключатель SB2.
Рисунок 5. Схема, выполненная совмещенным (а) и разнесенным (б) способами.
Рисунок 11 («последовательная блокировка»). Не возможно подать напряжение на обмотку реле К2 если предварительно не подано напряжение на обмотку реле К1, т.к. контакт К1.2 реле К1 разомкнут при отсутствии напряжения на обмотке реле К1.
Рисунок 12 («взаимная блокировка»). При подаче напряжения на обмотку реле К1 размыкается контакт К1.2, следовательно подать напряжение на обмотку реле К2 не возможно и, наоборот, при подаче напряжения на обмотку реле К2 размыкается контакт К2.2 и следовательно подать напряжение на обмотку реле К1 не возможно.
Средства автоматизации
Как известно, каждый бизнес рано или поздно требует автоматизации производственных процессов. Часто при этом средства автоматизации рассматриваются как панацея при решении назревших проблем. Как построить процесс автоматизации, чтобы достичь успеха и избежать «подводных камней»? Для того, чтобы ответить на этот вопрос, необходимо понять, каковы основные правила автоматизации, что относится к средствам автоматизации и что мешает проведению успешной автоматизации предприятия.
Средства автоматизации – это то, с помощью чего персонал осуществляет процесс автоматизации в рамках работы автоматизированной системы, или АС. Что же представляет собой так называемая автоматизированная система?
АС – система, в состав которой входит как персонал, так и средства автоматизации его работы, а также программное обеспечение. Что ещё нужно знать об автоматизированной системе?
Во-первых, каждая АС уникальна, создана для конкретной компании и решения её задач;
Во-вторых, каждый сотрудник обязан выполнять функции в соответствии с формализованными правилами.
В-третьих, АС всегда создаётся исполнителем под потребности конкретной организации.
Из этого следует, что средства автоматизации лишь инструмент, который позволяет исполнителю (персоналу) влиять на конечный результат деятельности предприятия.
В соответствии с ГОСТ 34.003-90 средства автоматизации рассматриваются в комплексе, к которому, наряду с техническим, относят следующие виды обеспечения: методическое, организационное, математическое, информационное, программное, лингвистическое, эргономическое и правовое.
Поясним, что представляют собой некоторые виды средств автоматизации.
— организационные: документы, в которых устанавливается организационная структура, права и обязанности персонала АС (пользователей и эксплуатационного), в условиях работы, проверки и обслуживания АС;
— математические: совокупность методов, алгоритмов и моделей, применяемых в АС. Реализуется через программное и техническое обеспечение;
— информационные: нормативная база и документы, определяющие правила существования информации, имеющей отношение к автоматизированной системе в процессе её функционирования;
— программные: программы, размещённые на носителях, а также программные документы. Предназначены как для отладки, так и для функционирования системы;
— лингвистические: средства и правила по формализации языка, необходимые для общения пользователей системы с эксплуатационным персоналом АС и комплексом средств автоматизации;
— эргономические: совокупность решений по согласованию различных (психологических, физиологических, и др.) возможностей пользователей АС с её техническими характеристиками и рабочей средой;
— правовые: правовые нормы, регламентирующие правовые отношения между участниками процесса, а также юридические вопросы функционирования АС.
Рассмотрим, с какими проблемами может столкнуться ваш бизнес при внедрении процессов автоматизации?
— чрезмерно высокие ожидания от автоматизации. Никакие средства автоматизации не решат организационных и прочих проблем предприятия, если они сформировались длительное время назад;
— недостаточно проработанный системный подход. Как правило, для успешной автоматизации необходимо, чтобы все участники процесса были осведомлены и выполняли свои функции в точном соответствии с разработанной системой ввода АС;
— отсутствие ресурсов и практического опыта. Известно, что рассчитать расходы на технические средства автоматизации не представляет труда. Остальные инвестиции – в организационные, человеческие ресурсы – сложнее поддаются расчетам, особенно при недостатке практического решения данных вопросов. Поэтому, эксперты рекомендуют не опасаться расходов на консалтинговые услуги в процессе подготовки и внедрения автоматизации бизнеса.
Из вышесказанного следует, что средства автоматизации являются лишь инструментом в процессе автоматизации. Всесторонний, взвешенный подход к автоматизации предприятия – гарантия успеха этого мероприятия.