Автоматизация үлгісінің құрылу принципі

Автоматизация үлгісінің  құрылу принципі

Технологиялық процесстердегі  автоматизация  жүйесін жобалау арнаулы жобалаушы ұйымның Бірыңғай құрастырымдық құжаттама жүйесі (БҚҚЖ) арқылы қатаң талап етілген сәйкестікпен орындалады. МЕСТ 2,103 – 68- на байланысты өндірістің барлық салаларында бұйымдарға  дайындалған құрастырымдық құжаттардың  бес кезеңі қарастырылады:

Техникалық  тапсырма;

Техникалық  ұсыныс;

Эскизді жоба;

Техникалық жоба;

Жұмыс құжаттары.

Техникалық  тапсырма – дайындалынып жатқан бұйымның  сапасының көрсеткішіне, оның техникалық, әдістеме-техникалық сипаттамаларына,        технико-экономикалық  талаптарына, оған көрсетілген конструкторлы құжатты өңдеуге қажетті кезеңдеріне, оның құрамы және де бұйымға арнаулы талаптарға байланысты негізгі міндетпен қойылады.

Техникалық ұсыныс – бұл  техникалық және техника-экономикалық негіздемелерді  мақсатқа сай құрауға тиісті бұйымдардың өңдеу құжаты және конструкторлық құжаттардың жиынтығы. Бұйымды  жасауға сондай-ақ патентті материалдарға әр-түрлі нұсқалар, олардың салыстырмалы бағалауы  тапсырыс берушінің техникалық  тапсырысты саралауының негізінде (жетілдіріліп және қолданылып жүрген  бұйымдардың конструктивті және  эксплуатациялық ерекшеліктерін ескере отырып) туындайды.

Техникалық  ұсыныс  орнатылған  тәртіпте  келісіліп бекітілгеннен  кейін эскизді  және техникалық  жобаны өңдеудің  негізі болып табылады.

Эскизді жоба – бұл бұйымның құрылымының  және жұмыс принципінің  жалпы көрінісін беруші, сондай-ақ өңделініп жатқан бұйымның тағайындалған анықтаушы  деректі негізгі параметрлері мен габариттік өлшемдерінің, принципиалды конструктивті  шешімдерді қабылдаушы  конструкторлы құжаттардың жиынтығы.

Эскизді жоба орнатылған тәртіпте келісіліп бекітілгеннен кейін  техникалық проектіні және жұмыс  құжаттамаларын өңдеуге орнықты қызмет етеді.

Техникалық жоба – бұл нақты техникалық шешімді қабылдауға тиісті конструкторлық құжаттардың жиынтығы және  жұмыс құжаттарын өңдеу үшін өңделіп жатқан бұйымның  құрылымының толық көрінісін беруші  бастапқы мәліметтер.

Техникалық жоба  орнатылған тәртіпте келісіліп және бекітілгеннен  кейін  жұмыс құжаттамаларының өңделуі үшін орнықты  қызмет етеді.

Жұмыс құжаттамасы  – конструкторлық құжаттардың дайындау нәтижесінің бастапқы (бақылау) серияларына түзетулер енгізеді.

Барлық өнеркәсіп салалары үшін автоматты жүйені  жобалау  не екі кезеңде – техникалық жоба және артынша жұмыс сызбасында жүзеге асады немесе бір – техно-жұмыс  жобасында (ол «жұмыс құжаттарының» жалғамалы бөлігі болып табылады).

Техно-жұмыс жобасы –  әдетте шағын және техникалық жеңіл  нысандар үшін жасалады, сондай-ақ  ерте орындалған жобаны және  типті  жобаны қайта қолдану керек  болған  жағдайда жасалады.

Жұмыс сызбасы БҚҚЖ-на сәйкес орындалады және шартты белгілерге тиісті стандарттармен, басқарушы және нормативті құжаттармен, автоматикалар жүйесінің монтажы және жобалау құжаттарына, сондай-ақ құрылыстық, санитарлық, электрикалық, өртке қарсы жоспарларға сәйкес орындалады.

Автоматикалық жүйенің монтажы  жұмыс сызбасы арқылы жүргізіледі. «Жұмыс сызбасы» және «техно-жұмыс  жобасы» кезеңдері бойынша жоба құрамы келесі жұмыс құжаттамаларын енгізеді (ең маңызды құжаттар енгізіледі):

1. Автоматикалық жүйенің құрылымдық және функциональдық схемалары.
2. Принципті электрикалық, гидравликалық, пневматикалық басқару схемалары,  реттеу, (шектеу) блокировкалар, сигнал беру жүйелері, сондай-ақ электрикалық қуат көзінің үлгісі.
3. Қалқандармен  басқару тетігінің жалпы көрінісімен монтажды үлгісі.
4. Сыртқы электрикалық және құбыр жүргізу  үлгілері және олардың монтажды сызбалары (трасс сызбалары).
5. Аппараттарды орналастыру сызбасы, көмекші құрылғы, қалқандар мен басқару тетігі.
6. Түсіндіру хаттамасы.
7. Автоматтық жабдықтардың спецификациясы (топтамасы) және жабдықтардың бағаларының жобасы.
8. Жобада қолданылатын  қалыпты тізім.

Технологиялық жабдықтар мен аралық өзара байланысқан, коммуникациямен, басқару органдарымен, автоматизация құралдарымен шартты көрсетілген автоматизацияның  функциональды және принципиалды үлгісі автоматизация жобасының негізгі сызбасы болып табылады.

Принципті схемада автоматтандыру жолы оңайлау, функционалды жүйе тұрғысында көрсетілген немесе жүйенің барлық элементтері  суретпен толықтырылған.Көмекші  аппаратуралар мен құрылғылар схемада  көрсетілмейді.

Элементті электрикалық және пневматикалық  жүйе бірдей, принципиалды құрылады, аппараттар мен құрылымдар және олармен қатар олардың электрикалық және пневматикалық байланысқан  бөлшектері стандарттық  шартты белгілермен  суреттеледі.

Автоматика схемасындағы шартты белгілер

ОСТ 36-27-77-ге  сәйкесінше «  Автоматизация құралдары мен  жабдықтары.Технологиялық процесстердегі  автоматизация шартты белгілері» үлкен  өлшемдер белгілері қойылады, құралдардың  функционалды  нышандары, байланыс сызығы, сонымен қатар  автоматизация  жабдықтырымен құралдарының шартты графикалық белгілерін құрастыру методикасымен  жолдары көрсетіледі. Бұл ОСТ технологиялық процестердің  автоматизация жүйесін жобалаудағы, технологиялық схемалардағы  автоматизация суреттерімен функционалды  схемаларын  жасаудағы, сыртқы трубалар және  электрикалық  сымдар схемасын жасаудағы, принципиалды пневматикалық схемалар және тағы да басқа нышандардағы негізгі құжаттар болып табылады.

Таблица XI-І

Шартты графикалық сурет «XI-І таблица» -да көрсетілген суретпен  сәйкес келу керек.

Белгілі шамаларды өлшейтін  шартты белгілер латын алфабитінің  мына бас әріптерімен белгіленеді:

D – тығыздық ;

Е – кез-келген электр шамалары;

Ғ – шығын ;

G – өлшем,орналасу, орнын ауыстыру;

Н – қолмен істеу.

К – уақыт, уақытша программа;

L – деңгей;

М – ылғалдылық ;

Р – қысым, вакуум;

Q – сапа(құрамы, концентрация және т.б);

R – радиоактивтік;

S – жылдамдық, жиілік;

T – температура;

U – бір құралда өлшенетін бірнеше әр-түрлі шама;

V – тұтқырлық;

W – салмақ;

X – резервті әріп (стандартта қарастырылмаған шаманы белгілеу үшін )

Құралдармен орындалатын функциялар да ( көрсеткіш, регистрация, сигнаализация, реттеу және т.б.) латын алфабитінің  бас әріптерімен белгіленеді:

А – сигнализация ;

C – реттеу, басқару;

I – көрсеткіш 

R – тіркеу, регистрация;

S – қосу, өшіру, ауыстыру;

Өлшенетін шаманың маңызын  анықтау үшін және жоғарғы немесе төменгі шектегі өлшенетін шаманы көрсету үшін де латын алфабитінің  бас әріптері қолданылады:

D –өзгешелік, айырмасы;

F – ара-қатынас, бөлігі, бөлшек;

H – өлшенетін шаманың жоғарғы шегі;

I – автоматты түрде сөну, істен шығу

L - өлшенетін шаманың төменгі шегі;

Q – уақытқа байланысты біріктіру, қосу;

Автоматизацияның функционалды схемасын орындау кезінде шартты белгілерді дамыған тәсілдермен  құрау қосымша әріптік белгілермен  іске асырылады.

Құралдардың функционалды белгілерін айыру үшін латын алфабитінің  келесі бас әріптері қолданылады:

E – бірінші өңдегіш(термопарлар, термометрлер, кедергі, қыстырылысқан қондырғы, индукционды шығынөлшемінің датчигі т.б.);

T – қашықтықтан берілетін көрсеткіш құралы (монометрлік термометрлер, шкаласыз монометрлер т.б.);

K – станцияда қолданылатын құралдар (ауыстыру тетігі «автоматты-қолмен»);

Y –есептеуіш құралдардағы сигнал өңдегіш.

 Бұл қосымша әріпті  белгілер көрсеткіш құралда, өлшенетін шаманы көрсететін бір әріптен кейің екінші қатарда шеңбердің жоғарғы бөлігінен енгізіледі. Мысалы: TE – термопара, кедергі термометр; PT – қашықтықтан берілетін шкаласыз монометр.

Сигнал бергішті және есептеуіш  құралдарды белгілейтін келесі қосымша  әріпті белгілер мен таңбалар  қолданылады:

E, P, G  - электрикалық, пневматикалық,  гидравликалық сәйкес сигналдар;

AD – аналогтік, дискреттік сигнал.

∑, К, Х,:,fⁿ, - қосындылауға сәйкес операция, тұрақты коэфициентке арттыру, көбейту, бөлу, сигналды бір деңгейге жеткізу, түбірден шығару.

Бұл қосымша әріпті белгілер суреттеп өңдеуіштен оңға қарай шеңбердің  сыртында көрсетіледі.

Кей жағдайларда латын алфабитінің бір әрібімен әр-түрлі нышандар белгіленетініне назар аударуға тура келеді. Мысалы: D – тығыздық және айырмашылық; F – шығын, сонымен қатар ара қатынас, бөлік, бөлшек; H -  қолмен істеу және өлшенетін шаманың жоғарғы шегі т.б.

Төменде пысықтауыш автоматика схемасын қиындықсыз оқитыны  көрсетіледі.

Шартты графикалық белгілерді құрудың екі тәсілі орнатылған: оңайлатылған және толық.

Оңайлатылған тәсіл  технологиялық  схемаларда  құралдар суреті үшін, ал толықтырылған тәсіл – автоматизацияның функцианалды схемалары, принципиалды пневматикалық схемалар, сондай-ақ сыртқы құбыр және электрикалық сымдардың схемалары үшін орнатылған.

Оңайлатылған тәсілде  автоматизацияның құралдары мен жабдықтары қиын функцияларды қолданатын ( бақылау, сигнализация, басқару және т.б.) және жеке топтамалар түрінде орындалған, бір шартты графикалық белгінің көмегімен көрсетіледі.

Толықтырылған тәсіл - бірнеше шеңберлі, бірнеше функцияларды атқаратын, бір-біріне жақын тигізіліп  орналастырылған күрделі құралдарды суреттеуді қамтамасыз етеді.

Графикалық шартты белгілерді құру әдістемелері  мына ,барлық тәсіл үшін орындалады: шеңбердің жоғарғы бөлігі, құралды суреттеуіш, орнына немесе қаңқаға орналастырылатын, шамаларды өлшейтін әріпті белгілер және  функционалды нышандар тізімделеді .Әріпті белгілердің реті (солдан оңға) мынандай болу керек:

1. Негізгі өлшенетін шаманың белгіленуі;
2. Анықталатын негізгі өлшенетін шаманың белгіленуі;
3. Құралдың функционалды нышандарының  белгіленуі.

Функционалды нышандардың әріпті белгілерінің орналасу тәртібі(егер олар бір құралда бірнешеу болса) мынандай болады: I, R, С, S, А (көрсеткіш, регистрация, реттеу немесе қосу, өшіру, ауыстыру  және сигнализация).

  Құралдарды бейнелеу үшін және жобаның мәтіндік құжаттарына байланысты тізімдеме-спецификациясына  сәйкес автоматизация жабдықтары  шеңбердің төменгі бөлігінде бейнелеу құралы мен позиция белгісі қойылады.

Автоматизация схемасында БҚҚЖ стандартына кірістірілген басқа да құралдар белгілері кеңінен қолданылады. Х1-2  кестесінде дербес құралдардың бірсыпыра түрлері көрсетілген.

Шартты белгілер құрылымының  бірсыпыра түрлерін қарастырамыз:

Қалқандар мен  түғырықтар.

Қалқандар мен тұғырықтардың негізгі міндеттемелері – посттарды басқару функцияларын басқаруды атқаратын және оператор мен басқару объектілері аралық звеноларды байланыстыратын бақылау жолдарын орталықтандыру және өндірістік үрдістермен ( машинамен, технологиялық қондырғылармен, цехпен және цехтар  жиынтығымен) басқару.

Қалқандар – тексеру құралдары және басқару,сигнал беру қондырғылары,  мнемоникалық схема, жеке панельдегі міндетті түсініктемелері жазылған жазулар және тағы басқа да құралдар орналастыруға, орнатуға  арналған металдан жасалған тік  панель.

Тұғырық – басқару аппараттарын орналастыруға, сигнал беру және ауыстырып-қосқыш өлшеу тізбектерін орналастыруға  арналған тұрқы көлбеу бетті үстел (үстелдің үстіңгі тақтайы) тәрізді.

Міндеттеріне байланысты қалқандар жергілікті, агрегаттық, блогтық және  орталықтық деп бөлінеді.

Жергілікті қалқан деп жекелеген қондырғыларды басқаратын құралдан тұратын және сол қондырғыға жақын орналасқан қалқанды айтады. Әдетте бұл қалқандарға көрсеткіш және тізімдеуіш, сирек басқаратын аспаптар орнатылады.

Агрегаттық қалқан деп бір агрегатты, бір типті атрегаттардың тобын басқаруға немесе бір мекемеде орналастырылған технологиялық қондырғыларды басқаруға арналған аппаратты қалқанды айтады.

Cурет - XI-1. Шкафты қалқанның жалпы көрінісі (а), тұғырық (б),

панельді қалқанның өлшемі (в) және қалқандардың ұсынбалы өлшемдері (г).

Блогты қалқан деп біртұтас жинақталған қондырғылармен қоршалған, өзара байланысқан агрегаттарды басқару үшін орналастырылған құралдары бар қалқанды(мысалы трубиналы қазан) айтады.

Орталықтық қалқан деп өндіріспен технологиялық байланысқан жиынтықты немесе зауытты, цехтардың технологиялық үрдістерді басқару үшін орнатылған  аспаптары бар қалқанды айтамыз.

Аталған қалқандардан басқа да релелі, көмекші және қуаттандыру қалқандары қолданылады.

Құрылымына байланысты қалқандар  шкафты (толық және кіші габаритті) және панельді, ал тұғырық  - шкафты, сүйеп қоятын және жеке тұрғызылатын болып бөлінеді.

Шкафты қалқан шаңданып кететін мекемелерде жоғары ылғалдылықпен қамтамасыз етіліп сақтау үшін және механикалық бүлінулерден  қорғау үшін қолданылады.

Панельді қалқан арнайы қалқанды мекемелерде орнатылады(диспетчерлік, орталық және операторлық басқару пунктерінде),

 Қазіргі кезде барлық кеңістікте  дуалды, негізінен темір дуалды шкафты және панельді қалқандар қолданылады. Бұл дуалға аспаптары бар панель және аспапқа жалғанған барлық трубалы және электрлік желілер бекітіледі. Бұл шешім қалқанның металлоконструкциялық элементтерін(корпусты) біріңғайландыруға, коммутационды(ірі немесе жиынтықталған) операцияларды орындауды жеңілдетуге және басқа да амалдарды орындауға әрекет етеді.

Қалқан кұрылымының барлық негізгі бөліктерін, тұғырықтарды және көмекші элементтерді 10КП маркалы  болаттан(аспаптық панельдер, корпус, қалыңдығы 3мм дуалдар үшін; қапталдағы және артқы қабырғалар, қалыңдығы 2мм шатырлар мен төсемелі есіктер үшін).

Қалқандар мен тұғырықтарда құралдарға  оны орнату үшін ойық жасалады және аспаптарды немесе көмекші  құрылғыларды  бекіту үшін бөлшектер ( скобтар немесе тоғын, шеге және кронштейн  және т.б.) орнатылады.

XI-1 – суретте шкафты қалқанның жалпы көрінісі (XI-1 а суретте), тұғырық (XI-1 б суретте), панельді қалқанның өлшемі (XI-1 в сурете) және қалқандардың ұсынбалы өлшемдері (XI-1 г суретте) көрсетілген.

ХІ-2-сурет. Көп шкафты Г-образды қалқанды (қасбет және жоба) құру үшін қалқандардың үйлестірілген түрлері :

1-сол жақ есікті  шкафты қалқан

2,3-екі жағы  ашық шкафты қалқан.

4-бұрышқа қойғыш

5-оң жақ есікті  шкафты қалқан.

Қалқандар мен тұғырықтардың  өлшемдері мына мәлімдемелерге байланысты таңдалып алынады: аппаратуралардың өлшемдері мен сандарына, қалқандар мен тұғырықтардың сыртынан қалай қондырылуына, және сондай ішінен; орналасу орнына; техникалық қауіпсіздік  талаптарына, міндеттеріне. Сүйеп қойылатын тұғырықтың болуына байланысты  қалқанның қасбетті (маңдай) жағына  көрсеткіш, өзі жазғыш және тіркеуіш құралдар, түстер арқылы сигнал беруші аппараттар және мнемосхемалар орналастырылады.

Мнемоникалық схемалар агрегаттардың, технологиялық қондырғылардың және олармен байланыстардың   оңайлатылған графикалық схемаларын көрсетеді. Қалқанның панелінің қасбетті жағында тұғырықтың болмауына байланысты аталған аппараттардан басқа тексеру және басқару құралдарына ауыстырып қосқыш  орнатылады.

Тұғырықтың көлбеу бетіне өлшеуіш құралдардың ауыстырып  қосқышы, аппаратураны тікелей басқару  және сигнал беру, басқа да көрсеткіш  құралдары (амперметрлер, вольтмметрлер  және т.б.), көлбеу бетке орналастыруға  мүмкіндік жасайтын қондырғылар  орналастырылады.

Құралдар қалқанға ретімен, анықталатын технологиялық үрдістер мен олардың көрсеткіштері солдан оңға немесе жоғарыдан төмен қарай  орналасуы тиіс.

Әдетте орынды үнемдеу мақсатына байланысты, қалқанды басқаруды қабылдайтын, оның созылуын қысқартатын, ашық тоқтар жүргізілген жерге қызмет көрсету құрамдарының тиіп кетпеуінен қорғайтын, аспаптарға және қысқыш құралдарға, сондай-ақ  құралдарды механикалық бүлінулерден қорғау, аппаратураның  басқарылмайтын автоматизациялық жүйесін (электрикалық, пневматикалық, гидравликалық) және басқа да қосалқы құралдарды (ажыратқыш, сақтандырғыш, трансформаторлар, түзеткіш, қуаттандырғыш көзі, кедергі, реле,сүзгіш, редукторлар және т.б.) жөндеу шкафты қалқанның ішкі жағынан немесе панельді қалқанның сыртқы жағынан жүргізіледі.

Орналасу орнына байланысты  толық габаритті шкафты және панельді турдегі қалқан, оған сүйеп қоятын тұғырық, сондай-ақ  жеке тұратын  тұғырық  мелдық жабында немесе бетондық төсемелерде тағы да басқа жерде орналасуы мүмкін.

Кіші габаритті шкафты және панельді турдегі қалқан арнайы ригеле арқылы кірпішті немесе бетонды  қабырғаларға бекітілуі мүмкін.

Көп панельді қалқан. Құралдардың көптеген түрлерін орнату үшін жеке қалқандар мен тұғырықтардан жиынтықталған көп панельді қалқан қолданылады.

ХІ-2 – cуретте көп шкафты Г-образды қалқанды құру үшін қалқандардың үйлестірілген түрлері көрсетілген. Көп шкафты ( көп панельді) қалқанды құрастыру кезінде бұрышқа қойғыш  бір-біріне бұрыш арқылы қосылатын екі жапсарлас қалқанды немесе тұғырықты қосуға арналған қалыңдығы 3мм 10КП болат қаңылтырды ұсынады.

Маңдайша панельге  аспаптар қалқандары мен аппаратураларды  қалқанның негізіне қарай мына биіктіктерде (мм) орналастыру қарастырылады.

Аспаптар  мен сигнал беруші шамның

арматурасын көрсетуші...............................................800-1100

Өзі жазатын  құрал.     .     .     .    .                                900-1600

Ауыстырып қосқыш, кілт, кнопкалар.     .     .     .    900-1500

Мнемоникалық схемалар.     .     .     .     .                   1000-2000

Негізінде автоматизацияның функционалды схемаларында қалқандар  мен тұғырықтар  схеманың төменгі  жағында  орналасатын тік бұрышты  ерікті өлшеммен суреттеледі. Тік бұрышты сұлбаның ішінде осы тұғырықтар мен қалқандарға орналастырылатын  сигнализациялар, басқару аппаратуралары, автоматизация жабдықтары және  құралдардың шартты белгілері жазылады.

Тексеру немес  басқару  нысандарында(термопара, кедергі  термометрі, манометрикалық  термометрдің термобаллоны, тарылту құрылғысы, деңгей өлшегіш қалтқы және т.б.)орналастырылатын және екіншілік құралға тұрақты  қосылған  сұрыпталған құрал ( немесе біріншілік өңдегіш) арнаулы белгіні қажет етпейді. Сұрыпталған құрал мен екіншілік құралдың байланысы технологиялық аппаратуралар(немесе машина)  суретін құрал суретімен байланыстыратын жіңішке тұтас сызықпен  көрсетіледі.

Ретсіздіктерді  жөндеу және  схеманың байланыс сызықтарын күрделендіру, аппарат (машина) суретінен құралға қарай жүргізілген сызықтарды  кесуге және  үзілген сызықтың соңына осы сызықтың біркелкі нөмірін қоюға болады.

XI-3 – сурет.  Автоматизацияның ректификация  үрдісінің функционалды схемасы.

Байланыс сызықтарындағы қалқанның  шартты суретіне ( тік  бұрыш) тікелей жақын орналасуы  шаманы бақылайтын жұмыс таңбасымен көрсетіледі.

Автоматизацияның  функциональдық және технологиялық схемасында шартты сызылған машиналар мен аппараттардың атауы әдетте  осымашиналар мен аппараттардың  жанында көрсетіледі( Мысалы: «ректификационды колонна», «дефлегматор», «конденсатор» және т.б.).

XI-3 – суретте сапа үлгісі ретінде автоматизацияның ректификация үрдісінің функционалды схемасы  көрсетілген.

Электрлік схемалар.

Сигал беру және қорғау, блокировкалар  және басқарумен қамтамасыз ету  үшін арналған электр құралдары, аппараттары және құрылғылары автоматикалық тексеру  және әр-түрлі технологиялық үрдістердің жаңа жүйесінде белгілі орын алады.

Аспаптар мен құрылғылардың  өзара электрлік байланысын сызу үшін электр схемасы  қызмет етеді. Электрлік схемалар өзінің мақсатына байланысты принципиалды, толық және монтажды болып бөлінеді.

Принципиалды  схема  схемаға кіретін құралды мейлінше жай және көрнекті шартты сызу , жұмыстың реттілігін ескере отырып жеке элементтерімен бірге өзара электрлік байланысты көрсету әрекеті принципіне мағлұмат беру үшін арналған.

Әдетте бұл схема жеке автономиялы қондырғыларды және автоматтандырылған  жүйенің бөлігін  көрсетеді.

Толық схема.  Кей жағдайларда принципиялды схеманың негізінде агрегаттың барлық кешендерін көрсететін толық электрлік схема құрастырылады.

Монтажды схема