Подсистема автоматизированного (автоматического) контроля и сигнализации (АСК)
С Уважением Никита Галеев Тел. +7 (987) 262 86 18 E-mail: n.s.galeev@gmail.com Фронтальный погрузчик ZL30
Менеджер Дулат 8 701 430 6843 Характеристики и функциональные схемы подсистем АСУТП Рассмотрим функциональные схемы основных подсистем АСУТП. А именно, подсистем контроля и подсистем управления.
Подсистема автоматизированного (автоматического) контроля и сигнализации (АСК) АСК – это совокупность технических устройств (средств)и программного обеспечения, предназначенных для получения, преобразования, передачи, обработки, отображения и регистрации информации о параметрах и состоянии технологического процесса.
Понятие контура связано с передачей информации об одном параметре. Значение измеряемого параметра, как правило, передаются в операторную, расположенную на значительном расстоянии от объекта. На рис.4.1 обозначено: ПП (ПИП) – первичный измерительный преобразователь (сокращенно – первичный преобразователь или датчик) – преобразует измеряемую величину в некоторый физический сигнал (электрический ток, напряжение, сопротивление, емкость, давление сжатого воздуха); ПрП (ПрП1, ПрП2) – промежуточный (нормирующий) преобразователь, преобразующий сигнал датчика (или любого устройства) в, так называемый, стандартный (унифицированный) сигнал, удобный для дальнейшей передачи и преобразования. Например измеряемое значение температуры, изменяющееся в пределах 0 – 200°С (диапазон шкалы равен 200°С) преобразуется в токовый сигнал, изменяющийся в пределах 4 – 20 mA, рис. 4.2-а. Или значение уровня в пневматический, изменяющийся в пределах 20 – 100кПа (0.2 – 1 кГ/см2), рис. 4.2-б. Значению температуры 0°С на рис. 4.2-а соответствует ток 4mA, значению 200 ْ С – ток 20mA.
Величина тока изменяется пропорционально измеряемой температуре. ПД, ПР – передатчик и приемник, служащие для передачи и приема измерительной информации (сигналов). Напомним, что первичный преобразователь (датчик) находится непосредственно на объекте, а оператор управляющий процессом в операторной. ЛС – линия связи (среда передачи сигнала). Среда передачи сигнала может быть разнообразной. Это может быть двух проводная электрическая линия связи, по которой протекает электрический ток пропорциональный измеряемому параметру, пневматический трубопровод, давление в котором пропорционально измеряемому параметру, радио канал, оптический канал и т. д. ВП – вторичный прибор, воспринимающий сигнал преобразователя (датчика) и преобразующий его к виду, удобному для восприятия (столбцовая диаграмма, график– тренд и т. д.). Вторичный прибор осуществляет не только отображение, но и регистрацию (запись) информации (на диаграммную бумагу, жесткий диск). В современных АСУТП в качестве вторичного прибора используется дисплей персонального, а в особо ответственных случаях, промышленного компьютера. Иногда некоторые элементы АСК в явном виде могут отсутствовать, некоторые конструктивно объединены в одно целое. В современных АСУТП, использующих средства ВТ для преобразования аналоговых сигналов в цифровые и наоборот используются аналогово-цифровые (АЦП) и цифро-аналоговые (ЦАП) преобразователи. Еще раз отметим, что датчики (ПП) находятся непосредственно на объекте (колонна, реактор, компрессор, участок трубопровода), а вторичные приборы (ВП), как правило, в операторной на расстоянии до 300 м и более. Достаточно часто вторичные приборы располагаются «по месту, например, в близи насоса, компрессора. Поскольку объекты нефтепереработки и нефтехимии являются взрыво – и пожароопасными электрические средства АСК должны быть выполнены во взрывобезопасном исполнении. В соответствии с ГОСТ 21.04-85 и 21.408-93 на АСУТП для описания функций приборов АСК и других средств автоматики применяются специальные обозначения. На функциональных схемах автоматизации (ФСА) большинство средств автоматизации изображаются в виде окружностей диаметром 10мм с нанесенными символами (буквами и цифрами). ФСА представляет собой условное изображение технологического процесса вместе со средствами автоматизации. Рассмотрим примеры отдельных контуров АСК с использованием указанных обозначений. На рисунке 4.3-а показана схема индикации температуры с помощью прибора расположенного «по месту», то есть непосредственно на объекте, например, термометра, измеряющего температуру газа на выкиде компрессора. Отсутствие горизонтальной черты внутри окружности – характерный признак местного прибора.
Первая буква всегда обозначает измеряемый параметр. Т – температура, L – уровень, Р – давление, F – расход и т.д. Вторая буква характеризует функцию прибора. В нашем случае – I – индикация (показание), например стрелочный показывающий прибор со шкалой. Цифра 1.1 – номер позиции прибора. Каждый прибор (элемент контура) характеризуется своим номером (позицией). В рассматриваемом случае первая цифра указывает на номер контура, вторая на номер прибора в контуре. На рис. 4.3–в, позиция 20.1, показана схема индикации (I) и сигнализации (А) предельных значений уровня (L). Причем сигнализируются достижение как верхнего буква H, так нижнего – L значений уровня, соответственно две лампочки. В современных АСУТП световая сигнализация реализуется на экране дисплея, а звуковая с помощью звуковой платы, но обозначения на схемах (лампочка и «рожок») сохраняются. Позиции 21.1 соответствует схема индикации давления (Р), сигнализации достижения верхнего предельного значения давления и переключения (S) некоторого исполнительного механизма. Например, открывается клапан на линии сброса паровой фазы из емкости, если давление в ней достигает некоторого предельного значения. Последняя схема относится к системе противоаварийной защиты (ПАЗ). Ромбик на схеме указывает, что сигнал поступает в схему ПАЗ Отметим, что ГОСТ 21.04-85 рекомендует следующую последовательность букв на изображениях средств автоматизации X I R C S A, где буква Х обозначает измеряемый параметр (T, L, P, F и т. д.). Понятно, что некоторые буквы могут отсутствовать. Другие варианты контуров АСК изображены на рис. 4.4. На рис 4.4–а показаны схемы индикации, регистрации и сигнализации температуры. Позиции 50.1 соответствует первичный преобразователь (датчик) температуры ТЕ, например, термопара. Признаком первичного преобразователя является буква Е на второй позиции (ТЕ, FЕ и т. д). И вновь отсутствие горизонтальной черты на изображении прибора указывает, что преобразователь расположен «по месту».
Позиции 50.2 соответствует нормирующий преобразователь ТТ, расположенный по месту и преобразующий сигнал датчика в унифицированный (стандартный) электрический сигнал, удобный для передачи на расстояние. Первая буква Т указывает, что это контур температуры, вторая буква Т обозначает промежуточное преобразование параметра и передачу сигнала на расстояние. Символ Е/Е справа от окружности указывает на преобразование электрического сигнала снова в электрический. Например, ЭДС термопары (десятки милливольт) преобразуется в унифицированный электрический сигнал, изменяющийся в пределах 4 – 20 мА. Позиции 50.3 соответствует вторичный прибор, осуществляющий индикацию (I) и регистрацию (запись) (R) температуры на диаграммную бумагу (твердый носитель) и сигнализацию верхнего (символ Н справа) предельного значения температуры. В данном случае вторичный прибор воспринимает электрический сигнал пропорциональный измеряемой температуре и расположен в операторно й (на щите), на что указывает горизонтальная черта внутри окружности. На рисунке 4.4–б вновь показана схема контроля температуры и дополнительным преобразователем поз. 60.3 (символ TY). Символ Е/Р справа от окружности обозначает преобразование электрического сигнала в пневматический. Таким образом, преобразователь (TY), поз. 60.3, является преобразователем рода энергии, преобразуя унифицированный электрический сигнал в унифицированный пневматический. А поз. 60.4, как и на рис 4.4–а, соответствует вторичный прибор, осуществляющий индикацию (I) и регистрацию (запись) (R) значения температуры. Все преобразователи за исключением первичного, поз. 60.1, расположены в операторной. Сравните, например, изображения приборов поз.50.2 и 60.2 на рис 4.4-а и 4.4-б соответственно. На рисунке 4.4-в показана схема контроля расхода (F). Позиции 30.1 соответствует первичный преобразователь расхода (FE), позиции 30.2 преобразователь (FT) пневматического сигнала в электрический (символ Р/Е справа от окружности). Позиции 30.3 соответствует вторичный прибор с функциями индикации (I), регистрации (R) расхода. Наличие квадрата указывает, что информация выводится на дисплей компьютера. В некоторых случаях, когда число приборов автоматики слишком велико, и они загромождают схему, используют упрощенные (свернутые) обозначения, как на рисунке 4.5.
Схемы на рисунке 4.5 соответствуют схемам, приведенным на рис. 4.3, 4.4, но гораздо компактнее без лишней детализации. Согласно схемам на рис. 4.5 вторичные приборы расположены в операторной (горизонтальная черта!).
|
Функциональная (структурная) схема одного контура приведена на рис. 4.1.
Отсутствие горизонтальной черты на изображении прибора (окружности) указывает, что прибор находится непосредственно у объекта («по месту»). На рисунке 4.3-б схема регистрации (R) температуры (T), позиция 10.1, и схема индикации (I) и сигнализации (А) (alarm) верхнего предельного значения уровня (L), позиция 11.1. Буква H справа от верхней части окружности указывает на сигнализацию верхнего предельного значения измеряемого параметра, уровня (световая, значок, звуковая – «звонок»). Оба прибора расположены «по месту».
