А. Ю. Рыченкова, И.В. Рудакова, О.А. Ремизова

 

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ

Методические указания

По курсовому проектированию

 

Санкт-Петербург

 

 

УДК 66.012

 

Рыченкова А. Ю., Рудакова И.В., Ремизова О.А., Проектирование систем автоматизации химических производств: Метод. указания. СПб., СпбГТИ(ТУ), 2001. - 24 с.

В методических указаниях представлена методика выполнения курсового проектирования по разработке функциональных схем автоматизации, подбору приборов и средств автоматизации, заполнения заказной спецификации оборудования.

Методические указания предназначены для студентов химико-технологических специальностей, выполняющих разделы по автоматизации технологических процессов и производств могут быть использованы студентами при выполнении дипломного проектирования и курсовых проектов по дисциплинам “Проектирование, монтаж и эксплуатация систем автоматизации» и “Автоматика и автоматизация производственных процессов”, “Управление химико-технологическими процессами”.

 

Ил. 10, табл. 7, библиогр. 8 назв.

 

 

Рецензент:

 

Утверждено на заседании учебно-методической комиссии факультета информатики и управления дата.

 

Рекомендовано к изданию РИСо СПбГТИ(ТУ).

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение------------------------------------------------------------------------------------------------ 4

1. Рекомендации к разработке функциональной схемы автоматизации технологического процесса--------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4

2. Оформления чертежа ФСА------------------------------------------------------------------------ 6

2.1. Правила изображения технологического оборудования и коммуникаций на технологических схемах------------------------------------------------------------------------------------------------- 6

2.2. Правила изображения технических средств автоматизации---------------------------- 8

2.3. Методика оформления и графического выполнения ФСА----------------------------- 12

3. Методика заполнения заказной спецификации
на приборы и средства автоматизации--------------------------------------------------------- 14

4. Состав пояснительной записки------------------------------------------------------------------ 17

Литература-------------------------------------------------------------------------------------------- 20

Приложение 1----------------------------------------------------------------------------------------- 22

Приложение 2----------------------------------------------------------------------------------------- 22

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

В химической промышленности комплексной механизации и автоматизации уделяется большое внимание. Это объясняется сложностью и высокой скоростью протекания технологических процессов, а также их чувствительностью к нарушению режима, вредностью условий работы, взрыво- и пожароопасностью перерабатываемых веществ и т.д.

При создании системы автоматизации технологического процесса одним из основных проектных документов является функциональная схема автоматизации (ФСА). Выполнение ФСА требует знакомства с рядом ГОСТов и руководящих материалов. Разработка студентами при выполнении курсового проекта ФСА носит своей целью практическое ознакомление с принципами составления ФСА, а также знакомство с современным комплексом технических средств.

Состав курсового проекта: чертеж ФСА, выполненный на формате А1 или А2, пояснительная записка и заказная спецификация на используемые средства автоматизации.

 

 

Рекомендации к разработке функциональной схемы автоматизации технологического процесса

ФСА является техническим документом, который определяет функционально-блочную структуру отдельных узлов автоматического контроля, регулирования, управления и оснащения объекта управления приборами, средствами автоматизации и вычислительной техники. Создание ФСА предопределяет необходимость глубокого изучения технологического процесса.

Проектирование ФСА базируется на ряде принципов.

Ø Уровень автоматизации технологических процессов должен определяется не только целесообразностью внедрения определенных комплексов технических средств, но и перспективами модернизации и дальнейшего развития, как технологии, так и технических средств автоматизации.

На сегодняшний момент наблюдается тенденция к переходу от аппаратных регуляторов, агрегатных и модульных комплексов (АКЭСР, «СТАРТ») к промышленным программируемым микропроцессорным контроллерам, а также от представления информации с помощью показывающих, регистрирующих приборов к промышленным ЭВМ со SCADA пакетами, выполняющим дополнительно задачи диагностики, оперативного управления и т.п.

Ø При разработке схем автоматизации в процессе выбора элементов комплекса технических средств должны учитываться:

а) особенности технологического процесса и его свойства как технологического объекта управления;

б) условия пожаро- и взрывоопасности, агрессивность и токсичность перерабатываемых продуктов, их параметры и области допустимых изменений;

в) расстояния от мест установки преобразователей и вспомогательных устройств, исполнительных механизмов, приводов машин и запорных органов до пунктов управления и контроля;

г) требуемая точность и быстродействие средств автоматизации;

д) массивы перерабатываемой информации и число сигналов управления.

 

 

Ø Схемы автоматизации технологических процессов должны строится на базе серийно выпускаемых технических средств. При этом необходимо стремиться к применению однотипных и предпочтительно унифицированных блочно-модульных систем или программно-технических комплексов. В случае отсутствия требуемого прибора в составе серийно выпускаемой аппаратуры составляется техническое задание на разработку нового технического средства автоматизации. При этом в спецификации вместо марки (типа) прибора указывается - «спецразработка».

Ø Выбор технических средств, для автоматической системы регулирования производится в соответствии со структурной схемой, представленной на рис. 1.

Рис.1.

Структурная схема автоматической системы регулирования.

На рис. 1 приведены следующие обозначения функциональных блоков:

ПП - первичный преобразователь; В.П. - промежуточный (вторичный преобразователь) преобразователь; И.П. - измерительный прибор; Зд - задатчик (X_З - задание на регулятор); И.М. - исполнительный механизм (μ - управляющее воздействие, подаваемое с выхода регулятора); Р.О. - регулирующий орган(λ - возмущающее воздействие, действующее на объект и компенсируемое управляющим).

При выборе технических средств конкретной марки необходимо учитывать, что некоторые технические средства могут сочетать в своем комплекте несколько функциональных блоков.

Ø Выбор рода энергии измерительных и управляющих сигналов и соответствующих технических средств производится на основе анализа условий пожаро- и взрывоопасности технологического объекта управления, агрессивности среды, требований к быстродействию, дальности передачи сигналов информации и управления. Взаимосвязь средств измерения, регистрации, регулирования обеспечивается за счет согласования входов и выходов приборов, что наиболее целесообразно реализовать, если приборы имеют унифицированные входные/выходные сигналы, параметры которых приведены в табл. 1.

Ø Количество приборов, аппаратуры управления и сигнализации, устанавливаемых на щитах и рабочих станциях, должно быть по возможности минимально, например, посредством использования многоканальных промежуточных преобразователей, многофункциональных приборов и т.д.

Результатом составления ФСА является:

1) выбор методов измерения технологических параметров;

2) выбор основных технологических средств, наиболее полно отвечающих предъявленным требованиям и условиям работы объекта;

3) определение энергии приводов исполнительных механизмов, регулирующих и запорных органов технологического оборудования, управляемого автоматически или дистанционно;

 

Таблица 1

Унифицированные сигналы Государственной системы приборов (ГСП)

ГОСТ 13034-67

 

Характеристики	Ветви ГСП
Электрическая	Пневматическая
Пределы изменения сигналов:
- аналоговые	пост. ток: 0-5, 4-20, 0-20, 0-100 мА напряжение пост. тока: 0-10, 0-100 мВ напряжение пер. тока: (-1)-0-1, 0-2 В (50 Гц, 400 Гц) взаимная индуктивность: 0-10, 10-0-10 МГн частота: 4-8 кГц	давление сжатого воздуха: 20 – 100 кПа
- дискретные	кодированный по ГОСТ 13052-74
Максимальная длина канал связи:
- до 300 м	любой унифицированный сигнал
- до 10 км	пост. ток и частота	-
- более 10 км	кодированный сигнал	-
Быстродействие		- запаздывание в передачи сигнала; - время срабатывания – 0,01с < 0,1 с
Условия применения	- невзрыво- и пожароопасные процессы (иначе взрывобезопасное исполнение приборов); - большие расстояния от объекта до операторского помещения (до 20 км); - код: помехоустойчивость	- пожаро- и взрывобезопасность; - высокие температуры; - при магнитных и радиационных помехах; - относительная дешевизна; - простота обслуживания

 

4) размещение средств автоматизации на щитах управления, технологических объектах и трубопроводах, и определение способа представления информации о состоянии технологического оборудования.

Функциональная схема представляет собой чертеж, выполненный в соответствии с ГОСТ 21.404-85, на котором с помощью условных обозначений изображаются основное технологическое оборудование, коммуникации, исполнительные устройства и средства контроля и управления. На основании ФСА выполняются остальные чертежи проекта и составляются заказные ведомости и заказные спецификации приборов и средств автоматизации.

 

Оформления чертежа ФСА