Основные принципы построения функциональных схем автоматизации

ФСА представляют собой технологическую схему с нанесенными на нее обозначениями контрольно-измерительных приборов. Технологическое оборудование чертится обычными линиями, контрольно-измерительное – тонкими.

При этом первичные преобразователи (датчики) ХЕ (для упрощения буквой Х обозначен произвольный технологический параметр; вместо него может быть любое обозначение из принятых: температура Т, расход F и т.д.), показывающие приборы, установленные по месту XI (TI, LI, FQI, PI и т.д.) и исполнительные устройства (клапаны, задвижки и др.) показываются непосредственно на схеме. Прочие приборы сносятся в таблицу, которая расположена ниже схемы и имеет как минимум две строки, обозначенных «По месту» и «На щите».

Существует несколько наиболее распространенных вариантов ФСА.

а) б) в) г) д) е)

Рисунок 3

Вариант 1. Измерение и индикация технологического параметра по месту (XI). Обычно эта функция возлагается на один прибор, в конструкцию которого входят датчик, преобразователь и шкала (индикатор). Прибор отображает значение измеренного параметра непосредственно в месте измерения и часто не имеет возможности вывода сигнала на щит. К таким приборам относятся градусники, стеклянные уровнемеры, расходомеры-счетчики и т.д. Прибор обозначается одной окружностью (см. рисунок 3, а).

Вариант 2. Измерение с индикацией на щите оператора (XI, рисунок 3,б). Поскольку щит оператора, как правило, располагается на расстоянии от нескольких метров до нескольких десятков километров от места измерения технологического параметра, а сам технологический параметр не представляется возможным вывести на щит (например, температуру невозможно передавать на расстояние), то используется система из трех приборов: первичного преобразователя (датчика ХЕ), вторичного преобразователя (ХТ) и индикатора (XI). Цепочка передачи сигнала: XE ® [XT] ® XI (квадратные скобки показывают, что вторичный преобразователь может отсутствовать).

Датчик измеряет технологический параметр, преобразует его в какой-либо сигнал, удобный для дальнейшей передачи (напряжение, ток, давление и т.д.) и передает его вторичному преобразователю. Вторичный преобразователь усиливает этот сигнал, преобразует его в один из унифицированных сигналов и передает далее. Вторичный преобразователь может отсутствовать, если, например, с выхода датчика уже поступает унифицированный сигнал. Показывающий прибор (XI) на щите у оператора, получив сигнал, отображает его на шкале (индикаторе). Если унифицированный сигнал токовый, то показывающий прибор – амперметр, если напряжение – вольтметр или потенциометр, если пневматический – манометр.

Вариант 3. Измерение с индикацией и регистрацией (XIR или XR, рисунок 3, в). Принцип действия схемы аналогичен предыдущему варианту, но вместо показывающего прибора на щите устанавливается регистрирующий. Как правило, регистрирующие приборы одновременно показывают на шкале или индикаторе текущий регистрируемый параметр, т.е. выполняют одновременно функцию индикации. Цепочка передачи сигнала:

XE ® [XT] ® XIR.

Вариант 4. Сигнализация технологического параметра (XIA, рисунок 3,г). Существуют показывающие приборы, которые позволяют сигнализировать звуковым или световым сигналом факт выхода контролируемого параметра за допустимые пределы. Схема в этом случае будет аналогична варианту 2, но с выводом сигнала на лампочку или звуковой сигнал. Цепочка передачи сигнала:

XE ® [XT] ® XIА ® лампочка.

Вариант 5. Измерение с индикацией, регистрацией и сигнализацией на щите (XIRA, рисунки 3,д и 3,е). Для реализации перечисленных функций либо на щит устанавливается прибор, одновременно выполняющий их, либо используется комбинация схем из вариантов 3 и 4. В первом случае цепочка передачи воздействий:

XE ® [XT] ® XIRА ® лампочка.

Во втором производится ветвление сигнала с первичного или вторичного преобразователя на два прибора: на регистратор (XIR) и на прибор с сигнализацией (XIA):

XE ® [XT] ® XIR

® XIА ® лампочка.

а) б)

Рисунок 4

Вариант 6. Регулирование (XIC, рисунок 4,а). Регулирование подразумевает наличие регулятора и управляющего воздействия на объект. На предприятиях нефтеперерабатывающей, газовой и химической промышленности для реализации управляющих воздействий на объект управления в основном используются задвижки, клапаны и другие устройства дроссельного типа. Принципы построения современных систем управления требуют при регулировании отображения регулируемого параметра для контроля за процессом регулирования, поэтому дополнительно реализуется функция индикации:

XE ® [XT] ® XIС ® задвижка.

Вариант 7. Регулирование, регистрация, индикация и сигнализация технологического параметра (XIRCA, рисунок 4,б). Функции также реализуются с помощью единого устройства, которое позволяет это сделать (например, с помощью пишущего потенциометра КСП-4 со строенными блоками регулирования и сигнализации), либо с помощью нескольких устройств, установленных на щите и реализующих каждое свою функцию. Ветвление сигнала также идет после первичного или вторичного преобразователя.

Далее несколько схем рассматривается более подробно.

4 Примеры схем контроля температуры

1 Индикация и регистрация температуры (TIR, рисунок 5)

101-1 Термоэлектрический термометр тип ТХА, гр. ХА, пределы измерения от –50 °С до 900 °С, материал корпуса Ст0Х20Н14С2, марка ТХА-0515

101-2 Преобразователь термоЭДС в стандартный токовый сигнал 0…5 мА, гр. ХА, марка Ш-72

1
Рисунок 5
01-3 Миллиамперметр показывающий регистрирующий на 2 параметра, марка А-542

Примечание - Другие виды амперметров А-502, А-503 – показывающие, А-542, А-543 – регистрирующие (последняя цифра – число параметров); А-100 – показывающий на 1 параметр.

2 Индикация, регистрация и регулирование температуры с помощью пневматического регулятора (TIRС, пневматика, рисунок 6)

102-1 то же, что 101-1

102-2 то же, что 101-2

102-3 электропневмопреобразователь, входной сигнал 0…5 мА, выходной – стандартный пневматический 0,02…0,1 МПа, марка ЭПП-63 (или ЭПП-180)

102-4 пневматический вторичный прибор на 3 параметра со станцией управления, марка ПВ 10.1Э (с электроприводом диаграммной ленты)

1
Рисунок 6
02-5 Пневматический ПИ-регулятор

. 3 Индикация и регулирование температуры с помощью микропроцессорного регулятора (TIС, электрическая ветвь, рисунок 7)

103-1 то же, что 101-1

103-2 Трехканальный микропроцессорный регулятор типа «Протерм-100»

103-3 Регулирующий клапан для неагрессивных сред, корпус из чугуна, предельная температура Т = 300 °С, давление Р_у = 1,6 МПа, условный диаметр D_у = 100 мм, тип 25нч32нж.

^ 4 Индикация, регистрация, сигнализация и регулирование температуры с помощью потенциометра (моста) (TIRС, электрическая ветвь, рисунок 8)

104-1 то же, что 101-1

104-2 Автоматический электронный потенциометр на 1 точку со встроенными устройствами регулирования и сигнализации, тип КСП-4 (или автоматический электронный мост типа КСМ-4 и т.д.)

104-3 Лампа сигнальная Л-1

104-4 то же, что 103-3

^ 5 Измерение темпера­туры многоточечным прибором (TJIR, рисунок 9)

105-1 – 105-3 Термопреобразовате­ли сопротивления (ТСП-6097),

105-4 - электронный мост (КСП-4)

^ 5 Примеры схем контроля давления

1 Индикация давления (PI)

210-1 Манометр пружинный ОБМ1-160

2 Сигнализация давления (PA, рисунок 11)

202-1 Пневматический первичный преобразователь давления, предел измерения 0… 1,6 МПа, выходной сигнал 0,02…0,1 МПа, марка МС-П-2 (манометр сильфонный с пневмовыходом)

202-2 Электроконтактный манометр с сигнальной лампой ЭКМ-1

202-3 то же, что 104-3.

^ 3 Индикация, регистрация и регулирование давления (PIRC, пневматика, рисунок 12)

203-1 то же, что 202-1

203-2 то же, что 102-4

203-3 то же, что 102-5

203-4 то же, что 103-3