Функціональна схема автоматизації

Розробка будь-якої системи повинна починатися зі стадії проектування. Системи автоматичного керуваня не виняток. Початком проектування системи автоматичного керування є розробка функціональної схеми автоматизації (ФСА).

 

Функціональна схема автоматизації

 

На функціональній схемі показано вимірювальні, виконавчі та обчислювальні пристрої, які використовуються для побудови системи керування. Вимірювальними пристроями є датчики технологічних величин - температури, тиску, рівня тощо. Виконавчими є пристрої, які змінюють матеріальні потоки, - клапани, засувки, насоси тощо. Обчислювальними є пристрої, в яких реалізовано алгоритми керування, наприклад, програмований логічний контролер. Алгоритм керування - це послідовність команд, які виконуються, щоб привести технологічний процес до заданого стану. В загальному випадку, контролер зчитує значення з датчиків, оброблює їх і формує сигнали керування виконавчим обладнанням.

На ФСА зображено також лінії, якими сигнали заходять у контролер, і виходять з нього. Також на схемі показуються допоміжні пристрої, наприклад, перетворювачі сигналів від датчиків або пускачі двигунів, оскільки є ситуації, коли датчики або виконавче обладнання може бути підключено напряму до контролера.

У більшості випадків центром системи автоматичного керування є щит автоматики, де розміщені контролери, пуско-регулююча апаратура та допоміжні засоби.

 

Функціональна схема автоматизації

 

У розподілених системах щита керування може не бути як такого, а розміщені у потрібних місцях окремі інтелектуальні пристрої обмінюються інформацією між собою безпосередньо.

Тобто пристрої, які використовуються для побудови системи автоматичного керування, можуть знаходитися як у щиті, так і поза ним. Тому на ФСА є можливість показувати місце розташування пристрою - поза щитом чи у щиті:

 

Функціональна схема автоматизації Функціональна схема автоматизації
Пристрій поза щитом  Пристрій у щиті 

 

Це коло розподілено на 2 частини (у випадку пристроя поза щитом, що ще називають, прилад “за місцем”, тобто встановлений безпосередньо в потоці, уявно) - верхню та нижню. У верхній частині кола вказано функції, які виконує пристрій, а в нижній - номер контуру, в якому він задіяний, та місце пристроя в контурі.

Для переліку функцій, які виконує пристрій, використовується буквенне позначення. Список літер, які можуть використовуватися, і функції, які вони позначають, наведено у таблиці:

 

Поз­на­чен­ня   Величина, що вимірюється Функції, що виконуються приладом
  Основне позначення величини Додаткове позначення, яке уточнює значення Відображення інформації Формування вихідного сигналу Додаткове значення
 A + (Резерв)    
 C +  
 D Густина  
 E Будь-яка електрична величина
 F Витрата  
 G Розмір, положення, переміщення
 H Ручна дія  
 I +  
 J +  
 K Час, часова програма
 L Рівень  
 M Вологість
 P Тиск, вакуум
 Q Величина, що характеризує якість, склад, концентрацію і т.п.  
 R Радіоактивність  
 S Швидкість, частота  
T Температура
 U Деякі різнорідні вимірювальні величини
 V В’язкість
W Маса

 

Наприклад, датчик температури на функціональній схемі автоматизації буде позначено як ТЕ, реле тиску - PS, реле перепаду тисків - PDS, регулятор рівня - LC. Витратомір, який встановлений на трубопроводі і використовується лише для відображення поточної витрати, буде позначатися FІ.

 

Функціональна схема автоматизації

 

У загальному випадку система автоматичного керування працює з декількома контурами. Наприклад, при регулюванні процесу в атмосферному деаераторі задіяно 3 контури - контур регулювання рівня води в баку, контур регулювання тиску в баку та контур регулювання температури води в баку. Додатково може бути задіяний контур контролю якості пари - цей контур використовується для вимірювання та виведення на екран значень поточної температури та тиску пари, що подається в деаератор. Так от, щоб показати в якому контурі задіяно кожен пристрій, потрібно в нижній частині кола вказати номер контуру. Зрозуміло, що в одному контурі може бути задіяно багато пристроїв. Таким чином виникає необхідність показувати номер пристрою в контурі, в якому він задіяний. Наприклад, контур регулювання рівня води в баку деаратора (припустимо, що номер контура 1): датчик рівня вимірює поточне значення і передає його на контролер, далі контролер оброблює відхилення поточного рівня від заданого значення і формує сигнал керування на привід клапана, через який подається вода в бак. Отже, в цьому контурі задіяно щонайменше 3 пристрої - датчик, контролер і привід клапана. Відповідно позначеннями їх положення в контурі будуть 1а (датчик, LT), 1б (контролер, LC), 1в (привід, є виконавчим механізмом, позначення яких на схемі відрізняється). Замість літер допускається вказувати порядковий номер пристроя в контурі - 1-1, 1-2, 1-3.

 

Функціональна схема автоматизації

 

Для зміни матеріального потоку у більшості випадків використовуються регулювальні клапани. Клапан обладнаний приводом, який отримує сигнал керування від контролера і переміщує клапан у задане положення. У такому випадку клапан є регулювальним органом, а привід - виконавчим механізмом. На функціональній схемі автоматизації регулювальний орган зображується таким символом:

 

Функціональна схема автоматизації

 

Для позначення виконавчого механізму використовується один із символів:

 

Функціональна схема автоматизації  Функціональна схема автоматизації  Функціональна схема автоматизації 
a)  б)  в) 

 

Вибір символу для позначення виконавчого механізму залежить від напрямку руху привода у випадку зникнення живлення або сигналу керування. У варіанті а) привід повністю відкриває клапан, у варіанті б) - повністю закриває, а у варіанті в) - клапан залишається на місці.

На функціональній схемі автоматизації також потрібно вирізняти трубопроводи, якими протікають різні середовища. Наприклад, в паровому тепловому пункті використовується щонайменше 3 середовища - пара, теплоносій у систему опалення або гарячого водопостачання, холодна вода з трубопроводів холодоводопостачання. У такому випадку розрізняти трубопопроводи можна двома способами:

  • Використовуючи різні типи ліній;
  • У розривах трубопровода вказувати його номер.

При цьому потрібно виносити в окреме місце на схемі пояснення до позначення трубопроводів.