Некоммерческое акционерное общество

АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра инженерной кибернетики

 

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ

Конспект лекций для студентов специальности

5В070200 – Автоматизация и управление

 

 

Алматы 2013

СОСТАВИТЕЛЬ: Джумагалиев Б.С. Проектирование систем автоматизаций. Конспект лекций для студентов специальности 5B070200 – Автоматизация и управления.- Алматы: АУЭС, 2013.- 63с.

     Конспект лекций составлен на основании рабочей программы в помощь студентам при изучении георетического материала по проектирование систем автоматизаций и включает пятнадцать тем. В конце конспекта приведены ссылки на дополнительную литературу для более глубокого освоения предмета. Электронные варианты лекционного материала размещены на серверах компьютерных классов кафедры «Инженерная кибернетика». Конспект лекций предназначен для студентов специальности 5В070200

 

Ил. 6, табл. 3.

 

Рецензент: канд. техн. наук, проф.Б.Д. Хисаров

 

Печатается по плану издания некоммерческого акционерного общества «Алматинский университет энергетики и связи»на 2012 г.

 

 

© НАО «Алматинский университет энергетики и связи», 2013 г.

 

1 лекция. Введение. Общие сведения по проектированию автоматизированных систем и комплексов. Стадии и этапы

 

Цель лекции: определение основных понятий проектирования автоматизированных систем и стадии проектирования.

 

Проектирование  - с греч. «проект» - брошенный вперед. Стадии, этапы проектирования ГОСТ 34.601-91.

Любая проектная работа предполагает:

1) Предпроектные стадии.

Обследование объекта или его аналогов, по результатам которого составляется отчет о научно-исследовательской работе, о необходимости разработки и создания АСУТП или АС.

В отчете обязательно указывается задачи, которые надо решить при создании системы. Описание ТП, как объекта управления, преимущества и недостатки раннее созданной системы.

Краткий перечень задач, решаемых системой. Обоснование необходимости создания АСУ с применением средств вычислительной техники и МКП.

Перечень контролируемых и регулируемых параметров систем.

Технико-экономическое обоснование необходимости  для создания АСУТП или АС.

1)   затраты на создание системы;

2)   экономический эффект;

3)   срок окупаемости;

4)   календарный срок разработки и внедрения системы.

Техническое предложение или техническое задание на АС. В ТП в отличие от ТЗ делают эскизный проект, чтобы проверить насколько правильно и обоснованно выбран способ решения поставленных задач. Как правило, эскизный проект или ТП  разрабатываются для вновь создаваемых систем или не имеющих аналогов.

На стадии «Эскизный проект» проверяют математические модели и методы их решения,  проверяют на имитационных моделях. И на основе эскизов даются  предложения и рекомендации по реализации данного проекта. Технические задания выполняются в соответствии ГОСТом на АС (автоматизированные системы) 34.602-91.

2) Проектные стадии.

Проектные стадии создания АС: АСУ могут создаваться в одну или две стадии.

а)    двухстадийное проектирование состоит:

- стадия-проект;

- рабочая документация (рабочий проект).

             б) одностадийное проектирование, как правило, исполняется при реконструкции или расширении предприятия и называется рабочий проект (рабочая документация) или техно-рабочая документация.

ТЗ выполняется по ГОСТ 34.602-91, а рабочая документация и рабочий проект должны соответственно выполнятся по СНиП 1.02.01-85, ГОСТ 34.601-91. Состав и содержание рабочего документа определяется по ГОСТ 34.698-91 и ВСН 285 ГОСТ РК 21.408-2001.

Литература: 1 осн, 4 осн, 1 доп.

Контрольные вопросы.

1.     Что понимается под проектированием АС?

2.     Охарактеризуйте состав работ предпроектных стадий

3.     Дайте определение «обоснование необходимости выполнения проектных работ».

4.     Дайте классификацию предпроектных этапов

 

2 лекция. Стадийность и состав проектной документации,  участники работ

 

Цель лекции: общие сведения о составе проектной документаций систем автоматизаций технологических процессов.

 

Общие сведения по проектированию систем автоматизации технологических процессов.

Проект промышленного объекта состоит из следующих разделов:

1) общей пояснительной записки;

2) технико-экономического обоснования;

3) технология производства (предприятия), состоящего из подразделов:

а) системы автоматизации технологических  процессов;

б) электроснабжение и электрооборудование;

в) тепловых сетей;

4)  организация труда и системы управления производством (предприятием);

5) связи и сигнализации;

6) строительного, состоящего из подразделов:

а) архитектурно-строительного;

б) отопления, вентиляции, кондиционирования  воздуха;

в) водоснабжения и канализации;

7) организация строительства;

8) сметного;

9) паспорта проекта (составленного по форме, согласованной с Госстроем СССР).

Технические элементы, входящие в состав проекта, состоят:

1) Из графических - схем, графиков,  чертежей  и т.п.

2) Текстовых - пояснительной записки, спецификаций, смет и других технических документов.

Проект систем автоматизации  технологическими процессами должен быть связан с проектом системы управления предприятием.

Проектирование систем автоматизации технологических  процессов осуществляется в две стадии:

а) ’’проект’’;

б)  рабочая документация.

При проектировании систем автоматизации технологических процессов с применением средств ВТ указанным выше стадиям  должно предшествовать НИР, результаты  которых используются в проекте. Перечень стадий, этапов и основных работ по созданию АСУТП приведён в следующем разделе.

Исходные  данные для проектирования.

Проекты  систем автоматизации технологических процессов выполняют на основании и в соответствии с ТЗ на проектирование, которое составляется по РД 34.602 -91.

Технические задания на проектирование должны содержать:

1)  наименование предприятия и задачи проекта;

2)  основание  для проектирования;

3)  стадии выполнения проектирования (в случае необходимости);

4)  требования к разработке вариантов технического проекта;

5)  планируемый уровень капитальных затрат на создание систем  автоматизации;

6)  сроки строительства и очерёдность  ввода в действие производственных объектов планируемого предприятия;

7)  наименование организаций участников разработки проекта;

8)  перечень производств, цехов, агрегатов, охватываемых проектом автоматизации, с указанием для каждого особых условий (при их наличии), например, класса взрыво - или  пожароопасных  смесей, наличия агрессивной, влажной, сырой, запылённой окружающей  средой.

Технологические  схемы производств с характеристиками автоматизируемого оборудования:

1)     перечни контролируемых и регулируемых   параметров объекта с необходимыми   характеристиками и  данными;

2)     перечень задач, ставящихся перед  системой управления;

3)     требования  к  надёжности системы автоматизации;

4)     рекомендации по централизации управления технологическим  процессом, размещению центральных  и местных щитов и пультов, структура  управления;

5)     особые условия проектирования.

Для выполнения  проектов   должны быть представлены следующие исходные данные (дополнительно):

1)   чертежи технологического оборудования, на котором    предусматривается установка  приборов и средств автоматизации;

2)   чертежи производственных  помещений с расположением технологического оборудования и  трубопроводных  коммуникаций с указанием рекомендуемых мест расположения щитов и пультов. Необходимо указать действительные внутренние диаметры;

3)   толщину стенок и материалов  труб;

4)   перечни и техническая документация на  оборудование  автоматики, поставляемые комплектно с  основным технологическим   оборудованием;

5)   строительные чертежи помещений   для  установки и  размещения технических  средств   автоматизации;

6)   схемы электроснабжения с указанием мощности, напряжений и линий для питания систем автоматизации, а также контура заземлений  электрооборудования (представляются для разработки рабочих чертежей);

7)   схемы управления электродвигателями,  типы  пусковой аппаратуры  и  станций управления;

8)   данные, необходимые для расчёта  регулирующих  органов, сужающих устройств и заполнения опросных  листов;

Данные для расчёта технико-экономической эффективности.

Перечень проектных материалов,  выполняемых  в  проекте.

В   состав ‘’ проекта’’ включаются:

1)  П.3. с обоснованных принятых решений по схемам автоматизации  технологичес-ких процессов.

2)  Структурная схема контроля и управления (для сложных систем управления).

3)  Структурная схема КТС

4)  Функциональные схемы систем автоматизации технологических процессов.

5)  Планы расположения щитов, пультов и  т.д.

6)  Ведомость оборудования и  материалов, состоящих  из следующих  разделов:

а) приборы и средства автоматизации;

б) средства ВТ;

в) электроаппаратура;

г) трубопроводная  аппаратура;

д) щиты и пульты;

е) основные монтажные материалы и изделия (кабеля, провода, соединительные и протяжные коробки, зажимы,  трубы, трубные  блоки, короба, лотки и другие материалы, которые не включаются  в  стоимость монтажных работ);

ё) нестандартизированное  оборудование;

ж) паспорт ‘’проекта’’.

7) Техническое требование на разработку нестандартизированного   оборудования.

8) Локальный  сметный расчёт на монтаж приборов и средств  автоматизации.

Кроме документации, входящей в состав проекта, передаваемой на утверждение, в процессе проектирования выполняются, согласовываются и передаются генпроектировщику   следующие задания  на  разработки, связанные с автоматизацией объекта:

1)  На обеспечение систем автоматизации электроэнергией, сжатым воздухом, гидравлической  энергией, теплоносителями, хладоагентами (требуемых  параметров), на  теплоизоляцию трубных  проводок и  устройств.

2)   На проектирование помещений систем автоматизации (для установки щитов, пультов, средств ВТ, датчиков и т.д., а  также помещений для работы оперативного персонала), кабельных сооружений (туннелей, каналов, эстакад  и т.д.), проёмов и  закладных  устройств в  строительных конструкциях.

3)   На обеспечение  средствами производственной связи.

4)   На размещение отборных и приёмных устройств, первичных приборов, регулирующих и запорных органов, устанавливаемых на технологическом оборудовании и трубопроводах.

В П.З. к ‘’проекту’’ входят: основания для его разработки,  конкретные задачи проекта, предложения по этапности разработки и внедрения, краткая характеристика объекта, помещений, сред, особые требования, указания о НИОКР, положенных в основу проекта, и которые необходимо выполнять, характеристики  основных решений, принятых в проекте, пояснения  по  смеженным схемам, обоснование выбора и структуры КТС, указания о необходимости и сроках разработки нестандартизированного  оборудования, перечень заданий  Генпроектировщику  и смежным проектным организациям;  расчёт смежной стоимости и эффективности затрат; указания  о соответствии проекта требованиям норм строительного проектирования.

В состав работ документации включаются:

1) Структурная схема управления и контроля.

2) Структурная схема КТС.

3) Функциональные схемы АТП.

4) Принципиальные электрические схемы контроля, автоматического  регулирования, управления, блокировки, защиты и сигнализации.

5) Принципиальные пневматические (гидравлические) схемы автоматизации.

6) Принципиальные схемы питания (электрические, пневматические, гидравлические).

7) Общие виды щитов и пультов.

8) Документы для изготовления и монтажа щитов и пультов.

9) Схемы внешних электрических и трубных проводок.

10) Кроссовые ведомости (таблицы подключения).

11) Планы расположения (монтажные чертежи) средств автоматизации, электрических и трубных проводок (чертежи трасс).

12) Нетиповые чертежи установки средств автоматизации (аппаратуры, щитов, пультов и т.п.).

13) Пояснительная записка (ПЗ).

14) Сводные таблицы исходных данных, полученных в результате приведённых расчётов регулирующих органов и не поставляемых промышленностью сужающих устройств, необходимых для выбора аппаратуры и устройств. Текст расчётов в состав проекта не входит, а хранится у исполнителя     проекта.

15) Заказные спецификации:

а) оборудования и материалы,  поставляемых заказчиком, состоящие из разделов:

1) приборы и средства автоматизации с необходимыми опросными листами, прикладываемыми  к спецификации для заказа оборудования;

2) средства ВТ;

3) электроаппаратура;

4) трубопроводная арматура;

5) кабели и провода;

6) монтажные материалы;

7) нестандартизированное оборудование.

б) щитов и пультов;

в) основных монтажных материалов и изделий поставляемых подрядчиком.

16) Перечень нормативно-технической документации (типовые чертежи  и нормали) на установку средств автоматизации (аппаратуры, вспомогательных устройств, щитов, пультов, и т.п.).

17) Локальные сметы на приобретение и монтаж приборов, средств автоматизации.

18) Уточнённые задания Генпроектировщику и исполнителям смежных частей проекта.

П.3.к рабочим чертежам содержит: перечень исходных материалов утверждённого ‘’проекта’’, решения утвердившей  ‘’проект’’ инстанции; краткую характеристику и обоснование дополнений и изменений, принятых в ‘’проекте’’ решений; особые условия; перечень уточнённых заданий; краткие пояснения по монтажным чертежам; касающиеся  особенностей установки оборудования, прокладки проводов, кабелей, труб, основания применения дефицитных материалов; перечень смежных проектов, на которых показано расположение некоторых средств данного проекта; сведения о выполнении и комплектовании проектной документации.

Литература: 1осн, 2 осн,1 доп.

Контрольные вопросы.

1.     Сколько стадий производства проектных работ?

2.     Стадия Проект – состав документации.

3.     По какому НТД определяются стадии проектирования?

4.     Укажите ГОСТ.

5.     Как определяются и оформляются стадийность проектирования?

  

3 лекция. Общие принципы проектирования систем автоматизации

 

Цель лекции: общие принципы и требования выполнения проектирования систем автоматизаций технологических процессов.

 

Проектная стадия начинается после окончания предпроектных стадий (ТЗ на АС), которые разрабатываются в соответствии с стандартом ГОСТ 34.602-91.

Техническое задание (ТЗ) – свод требований на разработку АС.

Состав ТЗ содержит:

1)     Требования к организационному обеспечению АСУ (ОО).

Количество пультов управления данных АС. В ОО должны  сформировать требования откуда и как управлять технологическим процессом, как организовать обмен информации между пунктами контроля и управления.

Перечень документов, входящих в требования ОО, оформляются по ГОСТ34.602-91. Содержание каждого документа разрабатывается при проектировании АС и определяется разработчиком, в зависимости от объекта проектирования (система, подсистема). Содержание документа, разрабатываемого на предпроектной стадии по ГОСТ 34.601-91, определяют разработчики в зависимости от объема информации, необходимой и достаточной для разработки и дальнейшего использования документов. Содержание документов должно соответствовать Приложению 1 РД 50-34.698-91.

2)     Требования к информационному обеспечению АСУ (ИО):

- Перечень входных и выходных сигналов процесса.

а) Типы входных аналоговых сигналов - АI.

б) Типы дискретных сигналов DI и DO.

- Перечень видеокарт.

- Конфиденциальность получаемой и передаваемой информации их состав.

- Перечень информации, представляемой в виде отчетов в конце смены, цикла о результатах диагностики выполняемых функции системы в течение контрольного режима (сколько отказов, их причины).

3)Требования к математическому обеспечению АСУ (МО):

- Требования к математической модели СУ.

- Требования к способам и методам решения математической модели.

- Требования к алгоритмам решения математической модели (Алгоритм оптимального функционирования АСУТП) или подсистемы.

- Содержание документов в стадии МО АСУ.

4) Требования к мехническому обеспечению АСУ (ТО):

- Требования к локальным средствам автоматизации (ЛСА).

а) Требования к средствам измерения и преобразования параметров ТП (погрешность, надежность).

б)  Требования к исполнительным устройствам СА.

в)  Требования к точности отработки управления сигналов скорости.

- Требования к управляющему вычислительному комплексу системы                             (УВКС).

а) Требования к скорости обработки входных сигналов, т.е. быстродействие.

б)   Требования к определенной памяти.

в) Необходимость подключения жестких дисков  для хранения и обработки информации.

г) Требования к надежности комплекса технических средств.

д) Требования к точности измерительных преобразователей.

е) Требования к оптимальному выбору КТС, обеспечивающих нормаль-ное функционирование АСУТП  в реальных условиях эксплуатации, в соответствии с техническими условиями на изготовление  поставку.

5) Требования к программному обеспечению АСУ. Данный раздел выполняется с ГОСТ 34.602-91 и ГОСТ 34.698-91:

а) Требования к пакету прикладных программ (ППП).

б) Требования к драйверам.

в) Программные программы в виде листингов и контрольного примера, решение какой-нибудь задачи оптимального управления   виде документа на формате А4.

г) Драйверы ввода/вывода должны быть написана на том языке, который требует фирма-поставщик контроллеров.

д) Операционные системы реального времени должны соответствовать требованиям SCADA – систем.

е) Программный продукт должен обеспечивать диагностику КТС, автоматическую поверку особо ответственных параметров. Пакеты прикладных программ должны быть сертифицированы.

6) Требования к подготовке внедрения АСУТП:

а) Требования к энергоснабжению АС.

б) Требования к операторским помещениям.

7) Требования к вводу систем эксплуатации и разработки календарного плана. Форма календарного плана ГОСТ 34.602-91.

8) Т3 на АС должно быть согласованно и утверждено с заказчиком. В протоколе согласования записывают недоработки и сроки их исполнения.

Литература:  1 осн, 4 осн.

Контрольные вопросы.

1.     Какой документ определяет необходимость разработки проекта?

2.     Какие проекты разрабатываются в одну стадию, а какие в две стадии?

3.       На каком документе отображается весь объем автоматизации

объекта?

4. Перечислите документы, входящие в стадию. Техническое задание ТЗ.

5. Требованием какого документа должна удовлетворять стадия ТЗ  по составу и содержанию?

 

4 лекция. Проектная стадия

 

Цель лекции: ознакомление с документацией, выполняемой при двухстадийном проектировании систем автоматизации технологических процессов.

 

Стадия «Проект» при двухстадийном проектировании включает обязательное изготовление, то есть разработку следующих документов:

1) Общесистемная документация.

а) Документы ОО АС (структурная схема контроля и управления). В них входят общие положения, описания процесса деятельности, наименование АС, наименование документов, их номера и даты утверждение ТЗ на АС.

Цели и задачи области использования АС. Подтверждение о соответствии проекта действующим нормам и правилам ТБ, пожаро-безопасности и экологической безопасности. Сведения об использованных при проектировании НТД в СНиП 2.01.02-85. Перечень автоматизированных функций, разрабатывают детализированные схемы частей функциональной структуры.

а) Стадия проектирования.

1. Общесистемная документация (ООАСУ).

2. Документация ИОАСУ.

3. Документация МО АСУ.

4. Документация ТО АСУ.

5. Документация ПО АСУ.

6. Документация эксплутационная.

7. Календарный план-график внедрения системы в ОПЭ.

8. Авторский надзор.

На стадии проект в разделе техническое обеспечение выдается задание заказчику или генеральному проектировщику в разделе подготовка к внедрению АС:

1)  задание на операторские помещения для АСУ РТМ 25951-85;

2)  задание на установку датчиков и исполнительных механизмов на технологическом оборудовании и  трубопроводах;

3)  задание на обеспечение средств автоматизации и КТС энергоносителями: холодная и горячая вода, воздух – 600 кПа – 800 нм³/ч, электроэнергия (V,I,W);

4)  дополнительно разработать и выдать задание на проходы кабельных и трубных трасс через стены и перекрытия зданий и сооружений.

Задание на установку щитов в производственных помещениях.

На стадии проектирования задание выдается заказчику или генеральному проектировщику, но в состав проекта не входит:

1)     Локальные сметы по СНиП 2.01.02-85 на стадии проектирования разработки систем автоматизации ТП: на изготовление, комплектацию и поставку комплекса технических средств системы КТС на АС.

2)     Смета на монтаж этого оборудования и наладку комплекса технических  средств систем. Смета составляется на основании спецификации оборудования, которое обозначается: АТХ – СО и СО1 – на щиты и пульты по ГОСТ 21.110-95.

ГОСТ 21.110-95 и 21.109-95 и ГОСТ 21.109-95, ведомость основных монтажных материалов и покупных изделий.

3) Объектная смета – субподрядная организация.

4) Сводная смета – составляет «Заказчик» с учетом сметы затрат на смежные части проекта.

 

Таблица 4.1 – Стадии и этапы создания АСУТП

№ п/п	Стадии	Этапы
1	Исследование и обоснование создания АСУТП	1. Обследование автоматизируемого объекта. 2. Разработка и оформление требований к АСУТП.
2	Техническое задание	1. Научно-исследовательские работы. 2. Разработка аванпроекта. 3. Разработка технического задания на АСУТП.
3	Эскизный проект	Разработка предварительных решений по выбранному варианту АСУТП и отдельным видам обеспечения. Состав и содержание работ соответствует составу и содержанию работ стадии 4.
4	Технический проект (проект)	1. Разработка окончательных решений по общесистемным вопросам. 2-4.7. Разработка решений по организацион­ному, техническому, алгоритмическому, инфор­мационному, лингвистическому и программному обеспечению. 8. Разработка проектно-сметной документации. 9. Согласование решений по связям видов обеспечения между собой и разработка обще­системной документации на АСУ в целом. 10. Составление заказной документации на компоненты и комплексы средств автоматиза­ции.
5	Рабочая документация	1-4. Разработка рабочей документации по техническому обеспечению. Состав проектной документации по ГОСТ РК 21.408-1993. 5. Разработка документации на технические средства разового изготовления или опытных образцов. 6. Уточнение сметной документации по проекту утверждения стадии «Проект».
6	Изготовление несерийных ком­понентов комп­лекса средств автоматизации	1. Изготовление компонентов комплекса средств автоматизации. Монтаж КТС АСУТП на объекте (по СНиП 3.05.07), наладка КТС автономная и комплексная с использованием контроллеров. 2. Автономная отладка и испытания компонентов комплекса средств автоматизации. Монтаж КТС АСУТП на объекте (по СНиП3.05.07. Наладка КТС автономная и комплексная с использованием контроллеров.
7	Ввод в действие	1. Подготовка к вводу  АСУТП в действие, обучение персонала пользователя. 2. Комплектация АСУТП. 3. Строительно-монтажные работы. 4. Пуско-наладочные работы. 5. Проведение опытной эксплуатации АСУТП. 6. Проведение приемочных испытании АСУТП. 7. Устранение замечаний, выявленных при испытании АСУТП. 8. Приемка АСУТП в промышленную эксплуатацию.

 

б) Стадия рабочей документации при 2-ух стадийном проектировании.

1.     Ведомость документов стадии Р.Д.

2. Общие данные (документы) - том I.

3. Кратная пояснительная записка (указывается организация):

- особенности принятых технических решений;

- порядок комплектации АСУ;

- порядок и принятые решения по монтажу КТС на объекте (монтаж КТС выполнить по СНиП 3.05.07-85).

4. Схема структурная КТС РТМ 25.275-85 ВСН – 285.

5. Схема автоматизации процесса ВСН 285  21.404-85, ВСН 285 (см. рисунок 4.1).

6. Схема внешних электрических и трубных проводок РМ 4-6-91  ч I,II,III.

в) Стадия технико-экономические обоснования автоматизированных систем. Для чего:

1)     затраты на создание систем;

2)     экономический эффект и срок окупаемости;

3)     календарный срок внедрения систем;

4)     техническое задание на АС.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 4.1 – Фунциональная схема автоматизации процесса

пылевой камеры с коксиком ВСН 285 

Литература: 1осн, 4осн,1 доп.

Контрольные вопросы.

1.     Перечислить состав документации стадии «рабочий проект».

2.     Какое НТД определяет содержание документов рабочего проекта?

3. Какой стандарт определяет полный объем рабочей документации на автоматизированную   систему?

4.  По каким стандартам оформляются рабочие чертежи?

5. Требованиям, какого документа должно соответствовать содержание рабочего проекта, документов РП?

 

5 лекция. Проектирование схемы автоматизации ГОСТ 21.404-85, ГОСТ РК 21.408-2005

 

Цель лекции: ознакомление с проектированием схем автоматизации технологических процессов по ГОСТУ 21.404-85 и ГОСТУ РК 21.408-2005.

Схемы автоматизации являются основным техническим документом, определяющим структуру и уровень автоматизации технологического процесса проектируемого объекта – оснащение его приборами и средствами автоматизации, средствами ВТ и микропроцессорами, организация пунктов контроля и управления.

Результатом разработки и составлением схем автоматизации являются:

а) выбор методов измерения технологических параметров;

б) выбор основных технических схем автоматизации, наиболее полно отвечающих предъявленным требованиям и условиям работы автоматизированного объекта;

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

г) размещение средств автоматизации на щитах, пультах, технологическом оборудовании, трубопроводах и т.п. и определение способов представления информации о состоянии технологического процесса оборудования.

Схема автоматизации выполняется в виде чертежа, как правило на листах формата А1, на котором схематически условными изображениями показывают: технологическое оборудование, коммуникации, органы управления и средства автоматизации с указанием связей между технологическим оборудованием и средствами автоматизации, а также связей между отдельными функциональными блоками и элементами автоматики.

Схему автоматизации выполняют, как правило, на одном листе, на котором изображают средства автоматизации и аппаратуру всех систем контроля регулирования, управления и сигнализации, относящуюся к данной технологической установке. Вспомогательные устройства такие, как редуктора и фильтры для воздуха, реле, источники питания, автоматические выключатели и другие устройства, монтажные элементы на схемах автоматизации не показывают.

Схемы автоматизации должны быть выполнены с условным изображением щитов и пультов управления в виде прямоугольников, как правило, в нижней части чертежа, в которых показываются устанавливаемые на них средства автоматизации.

Приборы и средства автоматизации при выполнении схем автоматизации могут быть изображены развернуто:  отборные устройства, датчики, преобразователи, вторичные приборы, исполнительные механизмы, регулирующие и запорные органы, аппаратура управления и сигнализации, комплектные устройства (средства телемеханики, управляющие вычислительные комплексы, микроконтроллеры) и т.д.

Приборы и средства автоматизации, встраиваемые в технологическое оборудование и коммуникации или механически связанные с ними, изображают на чертеже в непосредственной близости от них. Для датчиков и приборов, указывающих положение регулирующих органов, исполнительных механизмов и т.п., необходимо показывать механическую связь.

Прямоугольники щитов и пультов следует располагать в такой последовательности, чтобы при размещении в них обозначений приборов и средств автоматизации обеспечивались наибольшая простота и ясность связи, и минимум пересечений линий связей. В каждом прямоугольнике с левой стороны указывают его наименование.

Приборы и средства автоматизации, которые расположены вне щитов и не связаны непосредственно с технологическим оборудованием и трубопроводами, условно показывают в прямоугольнике «Приборы местные», или «Приборы по месту».

На чертежах схем 3 автоматизации должны быть приведены пояснения, на основании каких документов они разработаны.

Для облегчения понимания сущности автоматизированного объекта, возможности выбора диапазонов измерения и шкал приборов, установок регуляторов на схемах автоматизации указывают предельные рабочие значения измеряемых и регулируемых технологических параметров при установившихся режимах работы. Эти значения в международной системе единиц указывают на линиях связи на прямоугольниках «Приборы местные».

Над основной надписью, по ее ширине сверху вниз, располагают таблицу не предусмотренных стандартом условных обозначений принятых в данной схеме автоматизации; при необходимости эти таблицы можно выполнять на отдельных листах.

Пояснительный текст располагают над таблицей условных обозначений или в другом свободном месте.

Над основной надписью должно быть оставлено свободное пространство размером 25мм · 185мм.

Контуры технологического оборудования, трубопроводные коммуникации, прямоугольники, изображающие щиты и пульты на схемах автоматизации, рекомендуется выполнять линиями толщиной 0,6¸1,5мм; приборы и средства автоматизации 0,5¸0,6мм; линии связи 0,2¸0,3мм.

Условные обозначения приборов и средств автоматизации, технологические переменные процесса должны быть выполнены по ГОСТ 21.404-85 «СПДС. Автоматизация технологических процессов. Обозначение условных приборов и средств автоматизации в схемах».

Всем приборам средств автоматизации, изображенных на схемах автоматизации, присваиваются позиционные обозначения (позиции), которые состоят из двух частей: обозначение арабскими цифрами номера функциональной группы и строчными буквами русского алфавита номеров приборов и средств автоматизации (ПиСА) в данной функциональной группе.

Буквенные обозначения присваиваются каждому элементу функциональной группы в порядке алфавита в зависимости от последовательности прохождения сигнала – от устройства получения информации к устройствам воздействия на управляемый процесс.

Позиционные обозначения в схемах автоматизации проставляют внутри условного графического обозначения прибора – в нижнем полукруге или рядом с условным графическим обозначением, по возможности, с правой стороны или над ним.

Дополнительные требования к разработке схем автоматизации в методических указаниях, на демонстрационном образце и нормативно-технической документации.

Общие указания по оформлению схем автоматизации.

Схема автоматизации (СА) является основным техническим документом, определяющим структуру и характер систем автоматизации технологических процессов, а также оснащения их приборами и средствами автоматизации. СА выполняются в соответствии с РМ-2-89, ГОСТ 21.404-8 и ГОСТ РК 21.408-2005.

При выполнении СА учитываются:

а) состав и содержание задач по контролю и управлению технологическими процессами;

б) организация пунктов контроля и управления и взаимосвязь между местными системами управления, отдельными объектами и центральной системой управления.

На СА показываются:

1)  технологическая схема (упрощенно);

2)  приборы, средства автоматизации и управления по ГОСТ 21.404-85 и линии связи между ними;

3)  средства вычислительной техники и связь их с датчиками, преобразователями, исполнительными механизмами. Здесь показывают также ручной ввод данных в контроллер или УВКС;

4)  таблица условных обозначений, не предусмотренных действующими стандартами;

5)  поясняющие надписи, номера схем поясняющих данную.

Сложные технологические схемы допускается расчленять на отдельные технологические узлы. На СА дают пояснения, на основании какого документа она разработана.

Для однотипных технологических объектов, не связанных между собой, имеющих одинаковое оснащение автоматикой, щиты и пункты управления, должны быть одинаковыми.

СА выполняют для одного из них  и дают пояснение: «Схема составлена для агрегата № 1; для агрегата № 2-6 схемы аналогичны».

Для однотипных технологических объектов рекомендуется показывать технологическое оборудование одного объекта. При этом:

а) Приборы, применяемые для контроля (регулирования), одинаковы.

В этом случае все повторяющиеся приборы показывают один раз и около них проставляется количество в штуках;

б) Приборы применяемые для контроля (регулирования), различны.

В этом случае на щите показывают все приборы. Около линий связи дают пояснения.

При использовании многоточечного прибора на ФС показывается только один технологический аппарат и один датчик, а около прибора показывают линии связи от отдельных датчиков (см.рисунок 5.1).

 

Рисунок 5.1 – Функциональная схема автоматизации по ГОСТ 21.404 85,

изображение  технологического оборудования

 

Технологическая схема должна изображаться в соответствии со схемой, принятой в технологической части проекта.

Технологическое оборудование должно показываться упрощенно. Можно изображать технологическое оборудование в виде прямоугольников с пояснениями (см.рисунок 5.2) Внутренние элементы оборудования показывают в тех случаях, если они взаимодействуют с автоматикой.

 

Рисунок 5.2 – Схема автоматизации измерения температуры

многоточечным прибором

 

На трубопроводах показывают только те вентили, задвижки, которые участвуют в системе контроля и управления.

 

Таблица 5.1 - Условные обозначения средств автоматизации в схемах по ГОСТ 21.404-85

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 5.3 – Функциональная схема мазуто-накопительного бака

 

Литература: 1 осн, 2 осн.

Контрольные вопросы.

1.     Какому документу должно соответствовать содержание схем автоматизации и их описание?

2.     Что входит в условное обозначение средств автоматизации в схемах?

3.     Приведите примеры присвоения позиции средств автоматизации в схемах.

4.     В каком порядке присваиваются позиции ПиСА в схемах?

5.     Приведите пример локальной системы автоматизации одного параметра.

 

6 лекция. Проектирование принципиальных электрических схем

 

Цель лекции: ознакомление с проектированием принципиальных электрических схем выполнения и требования  в соответствии оформлению по ГОСТам.

 

Принципиальные электрические схемы питания, управления, сигнализации, измерения регулирования, ввода-вывода аналоговой и дискретной информации в ЭВМ или микроконтроллеры входят в состав основного комплекта рабочих чертежей систем автоматизации различных объектов и в состав рабочей документации технического обеспечения АСУТП (ГОСТ 34.201-89).

Принципиальные электрические схемы следует выполнять по правилам следующих государственных стандартов с соблюдением требований 1-ой группы стандартов ЕСКД:

а) общие требования к выполнению – ГОСТ 2.701-84, ГОСТ 2.702-75;

б) система обозначения и правила нанесения обозначений цепей (силовых, управления, измерения, питания и т.д.) в электрических схемах – ГОСТ 2.709-89;

в) обозначения  буквенно-цифровые  в  электрических  системах – ГОСТ 2.702-81.

Содержание принципиальных электрических схем систем автоматиза­ции должно отвечать требованиям ГОСТ 24.206-80, РД 50-34.698-90, ВСН-250-85 и рекомендациям РМ 4-106-91.

На принципиальных электрических схемах систем автоматизации, в общем случае, следует изображать:

а) цепи электропитания, управления, сигнализации, измерения регулирования, ввода-вывода аналоговой и дискретной информации в ЭВМ или микроконтроллеры, силовые цепи;

б) контакты аппаратов данной схемы, занятые в других схемах, и контакты аппаратов из других схем;

в) диаграммы и таблицы включений контактов переключателей, программных устройств, концевых и путевых выключателей, циклограммы работы аппаратуры;

г) поясняющую технологическую схему, циклограмму работы аппаратуры;

д) таблицу применяемости (при необходимости);

е) необходимые надписи, пояснения, технические требования, указание места получения информации;

ё) перечень элементов с указанием мест размещения;

ж) основную надпись.

В зависимости от сложности проектируемых систем автоматизации и выполняемых ими функций на принципиальных электрических схемах функциональные цепи могут изображаться:

а) отдельно по их назначению (управления, ввода-вывода аналоговой и дискретной информации в ЭВМ или микроконтроллеры, регулирования электропитания);

б) совмещено (например: ввода-вывода аналоговой и дискретной информации и измерения, управления и сигнализации, измерения и регулирования и т.п.).

В курсовых и дипломных проектах выполняются принципиальные электрические схемы питания распределительной сети. Распределительная сеть системы электропитания средств автоматизации и систем управления должна выполняться в многолинейном изображении.

В нижней части схемы распределительной сети помещается таблица (см. образец), в которой перечисляются все электроприемники проектируемой системы, питающиеся по данной схеме, с указанием их позиций по спецификации оборудования (СО1), потребляемой мощности, напряжения и места установки.

На схемах допускается помещать необходимые технические указания, которые размещаются, как правило, над основной надписью.

При выполнении принципиальных электрических схем или их отдельных частей на ЭВМ, ПК, используя системы A-SCAD или AutoCAD, следует соблюдать требования ГОСТ 2.004-88 «ЕСКД. Правила выполнения конструкторских документов на печатающих и графических устройствах вывода ЭВМ».

Требования по выполнению и оформлению.

1. Схемы выполняются без соблюдения масштаба.

2. Изделия, электроаппаратура, приборы и их составные части на схемах изображаются в отключенном (обесточенном) состоянии.

3. Принципиальные электрические схемы следует выполнять на листах основных форматов – А1, А2 по ГОСТ 2.301-68, кроме формата А0.

Допускается применять дополнительные форматы А3·3, А4·4.

4. На схемах в правом нижнем углу располагают основную надпись.

Основную надпись и дополнительные графы следует выполнять по правилам ГОСТ 21.103-78 «СПДС»

Основные надписи в соответствии с требованиями СТП 164-08-98.

5. Электрические элементы и устройства на схеме, как правило, изображают в виде условных графических обозначений, установленных соответствующими стандартами.

6. Условные графические обозначения элементов на схемах изображают на схемах в размерах, установленных в стандартах на условные графические обозначения, и следует их выполнять линиями той же толщены, что и линии связи.

7. Элементы (устройства) изображают на схеме совмещенным или разнесенным способами. Разнесенным способом можно показывать обмотки и контактные группы реле, пускателей, переключателей, контакты штепсельных разъемов и т.д.

8. Всем изображенным на схеме элементам (устройствам) присваивают условные   буквенно-цифровые позиционные обозначения в соответствии с ГОСТ 2.710-81.

9. Порядковые номера элементам (устройствам), начиная с единиц, присваивают в пределах группы элементов (устройств) с одинаковым буквенным позиционным обозначением, например, R1, R2, R3, или K1, K2, K3 и т.д. в соответствии с последовательностью расположения их на схеме сверху вниз в направлении слева направо.

10. На схеме должны быть изображены все элементы и устройства, входящие в состав изделия (установки). Данные об элементах и устройствах записывают в перечень элементов, при этом связь перечня с условными графическими обозначениями элементов и устройств осуществляется через их позиционные обозначения. Перечень элементов размещают над основной надписью и заполняют сверху вниз.

11. Элементы в перечень записывают по группам в алфавитном порядке буквенных позиционных обозначений, располагая по возрастанию порядковых номеров в пределах каждой группы.

12. В графе «Примечание» перечня элементов для приборов и средств автоматизации, изображенных на схеме, указывают их позиции по спецификации оборудования, СО1 проекта.

13. Для каждого элемента в графе «Наименование» записывают краткую техническую характеристику изделия с обязательным указанием технических условий (ТУ).

14. Принципиальные схемы ввода-вывода аналоговой и дискретной информации  в  ЭВМ  или  микроконтроллеры  выполняют  в  соответствии  с   ГОСТ 2.710-81, т.е. модулям вычислительных устройств или микропроцессорам присваивают буквенно-цифровое позиционное обозначение, например, А01, а в скобках под позиционным обозначением допускается вписывать тип, модель изделия по документации изготавливающей фирмы или завода.

15. Модули ввода-вывода вычислительных комплексов, контроллеров, изображают в виде прямоугольников, без масштаба, в левой части записывают номер канала, в правой номера контактов, соответствующих данному каналу. Справа от модуля напротив каждого канала изображают контакты измерительных преобразователей, датчиков информации, с которых вводятся в данный модуль. Справа в прямоугольнике располагают надписи, поясняющие измерительный или вводимый параметры.

Позиции датчикам присваивают в соответствии с ГОСТ 2.710-81.

16. Все электрические цепи в принципиальных схемах маркируют. Обозначение цепей выполняют по ГОСТ 2.709-89. Последовательность обозначения цепей должна быть от ввода источника питания к потребителю, а в пределах устройства слева направо и сверху вниз. При этом учитывают: от 1 до 399 – маркируют цепи измерения, регулирования, управления; от 400 до 799 – цепи сигнализации и блокировок; от 800 до 999 – цепи питания, независимо от напряжения.

17. На схеме обозначение цепи проставляют около концов или в середине участка цепи:

1)  при вертикальном изображении цепей – слева от изображения цепи;

2)  при горизонтальном изображении цепей – над изображении цепи.

18. Устройства, имеющие самостоятельную принципиальную схему, изображают на схеме в виде прямоугольника сложной линией, равной по толщине линии связи (например: модуль ввода аналоговых сигналов), с присвоением ему позиционного обозначения.

19. На схеме следует указывать обозначения выводов (контактов) элементов (устройств), нанесенные на изделия или установленные в документации.

Для элементов, не имеющих заводских обозначений выводов (контактов), приводят их условные обозначения на монтажных символах, выполненных на поле схемы.

Выводы (контакты) элементов следует выполнять незачерненными кружками, как показано на чертеже, диаметром не более 2 мм.

При автоматическом способе выполнения таблиц соединения и подключения щитов и пультов, выполненных по РМ4-107-82, когда осуществляется автоматический выбор выводов, номера выводов элементов (устройств) на электрических схемах следует проставлять после выполнения указанных таблиц.

20. При выполнении принципиальных схем следует руководствоваться требованиями стандартов 2.701-84,  2.702-75,  2.708-81, . . . ,  2.710-81;  2.721-74, . . . .  2.736-68,   2.747-68,   2.755-87,   2.756-76.

21. Размеры всех принятых условных графических изображений, их обозначение должны соответствовать действующим стандартам, указанным выше.

Содержание принципиальных схем должно соответствовать нормативно-техническому документу РД50-34.698-90.

 

Литература: 1осн, 4осн,1 доп.

Контрольные вопросы.

1. Перечислите схемы электрические принципиальные. Типы.

2. Как маркируются цепи питания?

3. Требованиям какого стандарта должны удовлетворять содержание принци-пиальных схем?

4. Как обозначаются реле, контакторы магнитные пускатели на схеме принци-пиальной?

5. По какому НДТ разрабатывают схемы питания пневматические?

  

7 лекция.  Методика выполнения общих видов щитов и пультов систем автоматизации. РМ4-70-91

 

Цель лекции: ознакомления компоновки приборов и аппаратуры с выполнением монтажных схем и установкой щитов и пультов систем автоматизации в соответствии руководящим материалом, ОСТам, ГОСТам.

 

В установках автоматизации щиты и пульты выполняют функции постов управления и являются связующим звеном между объектом управления и оператором.

Одно из основных щитовых конструкций, изготавливаемых по ОСТ 36.13-76 и ОСТ 36.ЭД1-13-79, состоит в том, что все они построены на единой базе-каркасе.

Основным несущим элементом щитовых конструкций является каркас, собираемый с помощью болтов из двух одинаковых рам и четырех одинаковых швеллеобразных стоек. В полках стоек имеется ряд крупных отверстий, шаг между которыми составляет 25 мм.

Основным условием выбора щитов и пультов для щитовых помещений так же, как и для производственных, является соответствие исполнений щитов и пультов, а также исполнение приборов и аппаратов, устанавливаемых на них, условиям окружающей среды.

При установке открытых щитов в щитовых помещениях должны соблюдаться следующие требования:

-  расстояние от более выступающих открытых токоведущих частей аппаратов ( сборки зажимов, предохранители, рубильники и т.п. ) и приборов, расположенных на противоположных установленных рядах щитов, должно быть не менее 1500 мм, причем ширина прохода в свету между рядами щитов должна быть не менее 800 мм;

-  расстояние от наиболее выступающих открытых токоведущих частей аппаратов и приборов, установленных на внутренних стенках щита, до расположенной сзади стенки помещения должно быть не менее 1000 мм при ширине прохода в свету не менее 800 мм;

-  расстояние от наиболее выступающих открытых токоведущих частей аппаратов и приборов, установленных на внутренних стенках щита, до расположенной сзади стенки помещения должно быть не менее 800 мм.

На фасадной стороне щита при наличии приставного пульта размещаются показывающие, самопишущие и регулирующие приборы, светосигнальная аппаратура, а также монтируется мнемосхема.

Компоновку приборов и аппаратуры на щите выполняют с учетом следующих положений:

-  приборы, аппаратура управления и сигнализация должны быть расположены в последовательности, определяемой технологическим процессом;

-  приборы на многопанельных щитах располагаются так, чтобы каждая панель или ее часть отображали определенный участок технологического процесса или относились к одному агрегату;

-  приборы и аппаратура управления объединяют по функциональному признак и располагают по их значимости, частоте использования и характеру назначения;

-  основные приборы, по которым управляют процессом или показания которых характеризуют аварийное состояние, размещают в центральной части щита.

Приборы и аппаратуру управления на фасадных сторонах щитов рекомендуется устанавливать в пределах следующего расстояния по высоте от уровня поля (в мм ):

-    показывающие приборы и сигнальная аппаратура 100-1650;

- самопишущие и регулирующие приборы оперативного значения:

а) щит с приставным пультом  1100-1700;

б) щит без пульта 900-1900;

- оперативная аппаратура контроля и управления (переключатели, ключи, кнопки управления)  700-1500. Размещение регуляторов должно быть такими, чтобы обеспечивать удобный доступ к их настроенным устройствам;

- монтажные схемы щитов и пультов. Монтажная схема выполняется без масштаба на один щит, пульт или штатив.

Монтажная схема должна точно соответствовать принципиальной схеме: все типы аппаратов, приборов и арматуры, предусмотренные принципиальной схемой, должны быть полностью отражены на монтажной схеме; позиционные обозначения приборов, аппаратов и арматуры, а также маркировка участков цепей, принятые в принципиальной схеме, должны сохраняться в монтажной схеме.

Кроме того, на монтажной схеме изображают и нумеруют зажимы для внешних соединений, выводы приборов и аппаратов, выполненные заводами-изготовителями, изображают потоки проводов, кабелей, труб и т.п.

Монтажные схемы выполняют несколькими способами: графическим, адресным, табличным. Однако независимо от способа выполнения схемы, в любом случае, приходится изображать изделия и обозначать соединяемые выводы. Эти изображения и обозначения для всех способов одинаковы.

Приборы и аппараты изображают упрощенно в виде прямоугольников. Над  прямоугольниками или рядом с ним помещают окружность, разделенную горизонтальной чертой. Цифры в числителе показывают номер изделия, в знаменателе - позиционные обозначения.

В графе "Проводник" записаны маркировки проводов согласно принципиальной электрической  схеме (или схеме внешних соединений). В графах "откуда идет" и "куда поступает" указаны адреса (направления) прокладки проводов. Как видно, адреса указаны в виде дроби, в числителе которой приведены обозначение приборов или аппаратов, а в знаменателе - номер зажима прибора, аппарата или набора зажимов, например: в адрес ХТ 3/1 - первый зажим в третьей сборке коммутационных зажимов; А 1/2 - второй контакт первого ключа и т.п.

Номер зажимов, приборов и аппаратов проставляют в соответствии с технической документацией завода-изготовителя (ТУ, инструкции по монтажу и эксплуатации).

В таблице 7.1 показан фрагмент таблицы соединений.

 

Таблица 7.1

 

Вид на внутренние плоскости щита.

Все плоскости (стенки) щитов, пультов и стативов, включая и поворотные рамы, изображают развернутыми в плоскости чертежа. Над изображением указывают заголовок "Вид на внутренней плоскости" (развернуто и общий вид).  На  чертеже вида на внутренние плоскости щита в изображении стоек наносят дециметровые шкалы, где каждая черточка соответствует перфорационному отверстию в стойке каркаса. Надпись над каждой стенкой щита указывает, какая именно стенка "левая", "передняя", "правая". Для координации аппаратуры по горизонтали на чертеже проставляют размеры обычным порядком

На всех стенках щита упрощенно показывают установочные конструкции (рейки, кронштейн, угольники, скобы) с размещенными на них аппаратами, установочными изделиями и потоками электрических и трубных проводок.

Технические требования к чертежам общего вида щита, пульта, статива выполняют согласно ГОСТу 2.316-68 и помещают над основной надписью на листе с изображением вида спереди. Таблица надписей имеет вверху тематический заголовок: "Надписи над табло и в рамках". В соответствии с ГОСТом 2.108-68 составные части щита записывают в перечень по разделам (Детали, Стандартные изделия, Прочие изделия, Материалы) с соответствующими наименованиями и заполнением граф.

Чертежи общего вида единичного щита содержат следующие элементы:

-         вид спереди ф. А3;

-         вид на внутренней плоскости ф. А3;

-         таблицу надписей на табло и в рамках ф. А4;

-         перечень составных частей ф. А4;

-         основную надпись ф. А4.

Литература: 1осн, 3осн,1 доп.

Контрольные вопросы.

1. Назначение схем электрических и трубных проводок?

2. Какие схемы называются «трубными»?

3. Какие схемы называются электрическими?

4. Как маркируются контрольные кабели в схемах внешних проводок?

5. Как маркируются трубные проводки?

 

8 лекция. Проектирование схемы электрических и трубных проводок

 

Цель лекции: ознакомление с схемами соединения электрических и трубных проводов при монтаже и наладке приборов и средство автоматизации на автоматизированном объекте.

 

Схемы электрических и трубных проводок являются одним из основных проектных документов, на основании которых выполняется монтаж и наладка приборов и средств автоматизации на автоматизированном объекте и определяется физические объемы этих работ. Кроме того, эти схемы также используются при эксплуатации средств контроля и автоматики.

Схемы внешних электрических и трубных поводок (далее «Схема») разрабатываются на основании решений принятых и запроектированных в схемах автоматизации, принципиальных, электрических и пневматических схемах управления, регулирования, измерения, сигнализации и питания электроэнергией и сжатым воздухом, общих видов щитов и пультов, таблиц соединений и таблиц подключений к ним.

Схемы проводок представляют собой чертежи, на которых условно, в виде линий связи, показываются электрические провода, кабели, импульсные и командные трубопровода, прокладываемые вне щитов, между отдельными приборами и средствами автоматизации, щитами и пультами, микропроцессорными комплексами автоматизируемого и проектируемого объекта.

Назначение этих схем – показать внешние взаимосвязи между средствами получения информации – датчиками и исполнительными механизмами с щитами, пультами, комплексом технических средств, установленным по месту.

Чертежи схем внешних электрических и трубных проводок, как правило, должны содержать:

1)   в правом верхнем и нижнем углах чертежа формата А1 поясняющие надписи с следующими графами:

а) наименование агрегата или место отбора импульса;

б) наименование измеряемого или регулируемого параметра;

в) наименование среды, параметры которой измеряются;

г) место установки;

д) номер установочного чертежа, на котором показаны способ установки  датчика на технологическом оборудовании и трубопроводах;

е) номер позиции по спецификации оборудования указывается в соответствии с документом СО1 и схеме автоматизации.

2)   монтажные символы первичных приборов, отборных устройств и исполнительных механизмов, вентилей и т.п.;

3)   условные обозначения щитов, пультов и пунктов контроля, щитов электропитания, монтажные символы устанавливаемых вне щитов приборов и средств автоматизации (на схеме автоматизации обозначены как приборы по месту), клапанов, электроприводов, которые имеют внешние соединительные линии;

4)   соединительные, разветвительные, проходные и протяжные коробки электрофитинчи и т.д.;

5)   линии приложения вне щитов электрических  и трубных проводок;

6)   внещитовые разветвления трубных проводок, трубные обвязки приборов и средств автоматизации, установленных вне щитов вместе с вспомогательным оборудованием (редукторы, ресиверы, фильтры и т.д.);

7)   заземление щитов и пультов;

8)   общие пояснения и примечания;

9)   спецификацию на монтажные материалы и изделия;

10)      относящиеся чертежи.

Электрические проводки к приборам и средствам автоматизации по своему назначению делятся на силовые, измерительные, защиты и управления, сигнализации, питания, освещения и т.д.

Схемы внешних электрических и трубных поводок разрабатываются в курсовых и дипломных проектах на стадии рабочего проектирования и выполняются без масштаба, в однолинейном изображении.

На схемах вычерчивание приборов, отборных и исполнительных устройств и других средств автоматики должны выполняться в виде монтажных символов или же в виде условных их обозначений согласно действующим государственным стандартам. При отсутствии необходимого символа допускается применять новый, составленный на основании монтажно-эксплуатационной инструкции на прибор фирмы-изготовителя или по каталогам.

Общие положения.

При производстве работ по монтажу и наладке систем автоматизации должны соблюдаться требования настоящих правил. СНиП 3.01-85, СНиП III-4-80 и ведомственных нормативных документов, утвержденных в порядке, установленном СНиП 1.01.01-82.

При сдаче систем автоматизации в эксплуатацию следует оформить документацию в соответствии с обязательным приложением 1 настоящих правил.

Окончанием работ по монтажу систем автоматизации является завершение индивидуальных испытаний, выполняемых в соответствии  с  правилами испытаний, и подписание акта приемки оборудования после индивидуального испытания.

Подготовка к производству монтажных работ.

Приемка объекта под монтаж.

До начала монтажа систем автоматизации на строительной площадке, а также в зданиях и помещениях, сдаваемых под монтаж систем автоматизации, должны быть выполнены строительные работы, предусмотренные рабочей документацией и проектом производства работ.

В строительных конструкциях зданий и сооружений (полах, перекрытиях, стенах, фундаментах оборудования) в соответствии с архитектурно-строительными чертежами должны быть:

-  нанесены разбивочные оси и рабочие высотные отметки:

-  установлены закладные конструкции (см. рекомендуемое приложение 3) под щиты, пульты, приборы, средства автоматизации и т. п.;

-  выполнены каналы, туннели, ниши, борозды, закладные трубы для скрытой проводки, проемы для прохода трубных и электрических проводок  с установкой в них коробов, гильз, патрубков, обрамлений и других закладных конструкций;

-  установлены площадки для обслуживания приборов и средств автоматизации;

-  оставлены монтажные проемы для перемещения крупногабаритных узлов и блоков.

К началу монтажа систем автоматизации на технологическом, санитарно-техническом и других видах оборудования, на трубопроводах должны быть установлены: закладные и защитные конструкции для монтажа первичных приборов.

Закладные конструкции для установки отборных устройств давления, расхода и уровня должны заканчиваться запорной арматурой; приборы и средства автоматизаций, встраиваемые в трубопроводы, воздуховоды и аппараты (сужающие устройства, объемные и скоростные счетчики, ротаметры, проточные датчики расходометров и концентратомеров, уровнемеры всех типов, регулирующие органы и т.п.)

Заземляющая сеть для технических средств агрегатных и вычислительных           комплексов АСУ ТП  должна отвечать требованиям предприятий-изготовителей этих технических средств.

Приемка объекта оформляется актом готовности объекта к производству работ по монтажу систем автоматизации согласно обязательному  приложению 1.

Производство монтажных работ.

Общие требования.

Монтаж систем автоматизации должен производиться в соответствии с рабочей документацией с учетом требований предприятий-изготовителей приборов, средств автоматизации, агрегатных и вычислительных комплексов, предусмотренных техническими условиями или инструкциями по эксплуатации этого оборудования.

Работы по монтажу следует выполнять индустриальным методом с использованием средств малой механизации, механизированного и электрифицированного инструмента и приспособлений, сокращающих применение ручного труда.

Работы по монтажу систем автоматизации должны  осуществляться в две стадии (этапа):

На первой стадии следует выполнять: заготовку монтажных конструкций, узлов и блоков, элементов электропроводок и их укрупнительную сборку вне зоны монтажа; проверку наличия закладных конструкций, проемов, отверстий в строительных конструкциях и элементах зданий, закладных конструкций и отборных устройств на технологическом оборудовании и трубопроводах, наличия заземляющей сети; закладку в сооружаемые фундаменты, стены, полы и перекрытия труб и глухих коробов для скрытых проводок; разметку трасс и установку опорных и несущих конструкций для электрических и трубных проводок, исполнительных механизмов, приборов.

На второй стадии необходимо выполнять: прокладку трубных и электрических проводок по установленным конструкциям, установку щитов, стативов, пультов, приборов и средств автоматизации, подключение к ним трубных и электрических проводок, индивидуальные испытания.

Смонтированные приборы и средства автоматизации с электрическими выходными сигналами, щиты и пульты, конструкции, электрические и трубные проводки, подлежащие заземлению согласно рабочей документации, должны быть присоединены к контуру заземления. При наличии требований предприятий-изготовителей средства агрегатных и вычислительных комплексов должны быть присоединены к контуру специального заземления.

Трубные проводки.

Настоящие правила распространяются на монтаж и испытание трубных проводок систем автоматизации (импульсных, командных, питающих, обогревающих, охлаждающих, вспомогательных и дренажных согласно рекомендуемому приложению 3), работающих при абсолютном давлении от 0,001 МПа (0,01 кгс/см²) до 100 МПа (1000 кгс/см²).

Правила не распространяются на монтаж трубных проводок внутри щитов и пультов.

Трубные проводки должны прокладываться по кратчайшим расстояниям между соединяемыми приборами, параллельно стенам, перекрытиям и колоннам возможно дальше от технологических агрегатов и электорооборудования, с минимальным количеством поворотов и пересечений, в местах, доступных для монтажа и обслуживания, не имеющих резких колебаний температуры окружающего воздуха, не подверженных сильному нагреванию или охлаждению, сотрясению и вибрации.

Трубные проводки всех назначений следует прокладывать на расстоянии, обеспечивающем удобство монтажа и эксплуатации.

В пыльных помещениях трубные проводки должны быть проложены в один слой на расстояниях от стен и перекрытий, допускающих производить механическую очистку пыли.

Трубные проводки, за исключением заполняемых сухим газом или воздухом, должны прокладываться с уклоном, обеспечивающим сток конденсата и отвод газа (воздуха), и иметь устройства для их удаления.

Направление и величина уклонов должны соответствовать указанным в рабочей документации, а при отсутствии таких указаний проводки должны прокладываться со следующими минимальными уклонами: импульсные (см. рекомендуемое приложение 3) к манометрам всех статических давлений, мембранным или трубным тягонапоромерам, газоанализаторам – 1:50; импульсные к расходомерам пара, жидкости, воздуха и газа, регуляторам уровня, сливные самотечные маслопроводы гидравлических струйных регуляторов и дренажные линии (см. рекомендуемое приложение 3) – 1:10.

Уклоны обогревающих  (см. рекомендуемое приложение 3)  трубных проводок должны соответствовать требованиям к системе отопления. Трубные проводки, требующие различных уклонов, закрепляемые на общих конструкциях, следует прокладывать по наибольшему уклону.

Трубные проводки должны быть закреплены:

-  на расстояниях не более 200 мм от ответвительных частей (с каждой стороны);

-  по обе стороны поворотов (изгибов труб) на расстояниях, обеспечивающих самокомпенсацию тепловых удлинений трубных проводок;

-  по обе стороны арматуры отстойных и прочих сосудов, если арматура и сосуды не закреплены; при длине соединительной линии с какой- либо стороны сосуда менее 250 мм крепление трубы к несущей конструкции не производится;

-  по обе стороны П-образных компенсаторов на расстояниях 250 мм от их изгиба при установке компенсаторов в местах перехода трубных проводок через температурные швы в стенах.

 

Электропроводки.

Монтаж электропроводок систем автоматизации (цепей измерения, управления, питания, сигнализации и т. п.) проводами и контрольными кабелями в коробах и на лотках, в пластмассовых и стальных защитных трубах, на кабельных конструкциях, в кабельных сооружениях и земле; монтаж электропроводок во взрыво- и пожароопасных зонах, монтаж зануления (заземления) должны отвечать требованиям СНиП 3.05.06-85 с учетом специфических особенностей монтажа систем автоматизации, изложенных в пособиях к указанному СНиП.

Присоединение однопроволочных  медных жил проводов и кабелей сечением 0,5 и 0,75 мм²  и многопроволочных медных жил сечением 0,35; 0,5; 0,75мм² к приборам, аппаратам, сборкам зажимов должно, как правило, выполняться пайкой, если конструкция из выводов позволяет это осуществить (неразборное контактное соединение).

Смонтированные электропроводки систем автоматизации должны быть подвергнуты внешнему осмотру, которым устанавливается соответствие смонтированных проводок рабочей документации и требованиям настоящих правил. Электропроводки, удовлетворяющие указанным требованиям, подлежат проверке на сопротивления изоляции.

Литература: 1осн, 2 осн.

Контрольные вопросы.

1. Порядок оформления чертежей общего вида.

2. Как должны располагаться приборы и средства автоматизации на фасаде щита?

3. Порядок и требования размещения аппаратуры внутри щита.

4. Каким эргономическим требованиям должен соответствовать общий вид щита?

5. Порядок комплектаций документов заводу-изготовителю.

 

9 лекция. Проектирование электрических проводок ГОСТ 34.698-91, ГОСТ 2.754-87

 

Цель лекции: ознакомление проектирования схем внешних электрических и трубных проводок, в соответствии требованиям руководящих материалов стандартными нормами и ГОСТами.

 

В схемах внешних электрических и трубных проводок, электрические проводки выполняются в соответствии с требованиями:

1)  «Системы автоматизации технологических процессов. Проектирование электрических и трубных поводок». Часть I – «Электрические проводки». РМ4-6-90 г 1;

2)   ВСН 281-75. Временные указания по проектированию систем автоматизации технологических процессов;

3)   ВСН 205-84. Инструкция по проектированию электроустановок систем автоматизации технологических процессов;

4)   правила устройств электроустановок – ПУЭ-86, ПУЭ-2000;

5)   системы автоматизации. Строительные нормы и правила – СНиПЗ.05.07-85.

Для правильной разработке схем, выбора способа прокладки необходимо знать категорию производства и класс помещений, определяемым ПУЭ-86, раздел 7. Приборы и средства автоматизации, способы подключения их к электрическим проводкам, выбор способа прокладки и используемых при этом кабелей и проводов должны соответствовать по своему исполнению категории производства и классу помещений, что обеспечит их безопасную эксплуатацию и необходимую надежность функционирования системы управления.

Электропроводки от датчиков с электрическим выходным сигналом к вторичным устройствам, управляющим микроконтроллером и к управляющим ЭВМ, к электрическим и электропневматическим исполнительным механизмам, как правило, следует выполнять кабелями и проводами открыто по поверхности стен, перекрытиями, колоннами и другим строительным элементам зданий, на кабельных конструкциях, лотках (кроме пыльных помещений), стальных коробах с открывающейся крышкой, в  пластмассовых и стальных защитных трубах. Способ прокладки обязательно показывается в схемах внешних электрических и трубных проводок. При этом короба означаются буквой «К», мосты – буквой «М», лотки – буквой «Л», - буквы прописные русского алфавита. Выбор способа прокладки обязательно обуславливается учетом требований пожарной безопасности (см. методические указания).

Для электропроводок систем автоматизации следует применять кабели и изолированные провода с алюминиевыми, алюмомедными и медными жилами.

Кабели и провода с медными жилами должны применяться в следующих случаях:

а)  в цепях термопреобразователей сопротивления, преобразователей термоэлектрических;

б) в цепях измерения, управления, питания, ввода-вывода в микропроцессорные системы и контроллеры, сигнализации и т.д., напряжением до 60В при сечении жил проводов и кабелей до 0,75 мм²;

в)  в взрывоопасных установках;

г)  в установках подверженных вибрации и т.д.

Выбор проводок и кабелей для измерительных цепей приборов и средств автоматизации их присоединение и прокладка должны производиться в соответствии с требованиями заводов-изготовителей измерительной аппаратуры и фирм-изготовителей управляющей вычислительной техники, микроконтроллеров.

Отклонения от указанных требований недопустимы.

Сечение жил проводок и кабелей цепей управления, измерения и сигнализации должны выбирать так же, как и сечения проводников цепей питания в соответствии с указанием раздела 2  ВСН-205-84.

Количество резервных жил кабелей и проводов должно производиться с учетом следующих требований:

а)   при прокладке проводов в защитных трубах, коробах и лотках, металлошлангах рекомендуется предусмотреть резерв в количестве 10% от количества рабочих проводов, но не менее одного провода;

б)  количество резервных жил медных кабелей выбирается: при числе рабочих жил 8 ¸ 26 – одна резервная жила; при 27 ¸ 59 – две; при 60 ¸ 150 – три; при 2 ¸ 7 рабочих жилах резерв не предусматривается;

в)   количество резервных жил алюминиевых кабелей выбирается: при числе рабочих жил 4 ¸ 10 – одна резервная жила; при 14 ¸ 37 – две.

Присоединение однопроволочных медных жил проводов и кабелей сечением 0,5мм² и 0,75мм² и многопроволочных медных жил сечением 0,35мм², 0,5мм²  и 0,75мм² к приборам, аппаратам, соединительным коробкам должно, как правило, выполняться пайкой, если конструкции их выводов позволяет это осуществить – неразборное контактное соединение.

При присоединении таких проводников подзажимы – разборное соединение – жилы этих проводов и кабелей должны быть оконцованы наконечниками.

Подключение алюминиевых жил кабелей и проводов к приборам, аппаратам, сборкам клеммных соединений (сечение 2,5 мм²) должно осуществляться только посредством зажимов.

Изоляция, защитные оболочки и наружные покровы проводов и кабелей должны соответствовать условиям окружающей среды и принятому способу выполнения электропроводки.

Кабели и провода электропроводки систем автоматизации при всех способах прокладки должны иметь поливинилхлоридную и резиновую изоляцию жил и поливинилхлоридную, резиновую, свинцовую или алюминиевую оболочки.

Условия совместной прокладки измерительных и силовых цепей в различных способах прокладки, условия совместной прокладки необходимо выполнять в соответствии с требованием РМ 4–6–91, ч.1.

Наименьшее допустимое сечение жил проводов и кабелей электропроводок систем автоматизации в пожароопасных зонах должно быть:  1мм² – для медных и 2,5мм² – для алюминиевых проводов.

В пожароопасных зонах всех классов не допускается совместная прокладка электрических проводок с пластмассовыми трубами или пневмо-кабелями в одних коробах, лотках.

Ответвительные и соединительные коробки и другие изделия для пожароопасных зон должны иметь исполнение не ниже IР 44.

Типы кабелей, проводов систем автоматизации в зависимости от условий эксплуатации и класса помещений, а также основные монтажные изделия и материалы для монтажа и прокладки трасс должны выбирать из соответствующих номенклатур заводов-изготовителей и каталогов.

Литература: 1осн, 3осн.

Контрольные вопросы.

1.     В каком порядке размещаются по вертикали измерительные, питающие и импульсные проводки?

2.     Какими  проводками подключаются измерительные преобразователи напряжения до 60В к контроллеру?

3.     С какими жилами провода и кабели используются во взрывоопасных производствах?

4.     Какая оболочка кабели должна быть в пожароопасной зоне?

5.     Какие защитные трубы используются во взрывоопасных помещениях?

 

10 лекция. Электропроводки: выбор кабелей и проводов, типы изоляции

 

Цель лекции: способы выполнения кабелей и проводов систем автоматизации и прокладки их на объекте автоматизации.

 

Электропроводки систем автоматизации следует, как правило, выполнять открытыми по поверхности стен, перекрытиям, колоннам, фермам и другим строительным элементам зданий и сооружений. Скрытые электропроводки, прокладываемые внутри конструктивных элементов зданий и сооружений, допустимы только в случае, когда это диктуется требованиями архитектурного оформления помещения, а также в подливках полов и в фундаментах, при подходе к оборудованию (4.2).

Электропроводки систем автоматизации должны выполняться кабелями и изолированными проводами, как правило, следующими способами:

1)     Кабелями в производственных помещениях:

а) на кабельных конструкциях;

б) на лотках (кроме пыльных помещений);

в) в стальных коробах с открываемыми крышками;

г) в пластмассовых и стальных защитных трубах;

д) в каналах;

е) в кабельных этажах;

ё) в двойных полах ( в щитовых помещениях).

2) Кабелями в наружных установках:

а) на кабельных конструкциях;

б) на лотках;

в) в стальных коробах с открываемыми крышками;

г) в пластмассовых и стальных защитных трубах;

д) по эстакадам, в каналах, туннелях, коллекторах, блоках;

е) в земле (траншеях).

3)         Проводами в производственных помещениях:

а) в стальных коробах с открываемыми крышками;

б) на лотках (кроме пыльных помещений);

в) в пластмассовых и стальных защитных трубах.

4)         Проводами в наружных установках:

а) в стальных коробах с открываемыми крышками;

б) в пластмассовых и стальных защитных трубах.

Прокладка электрических проводок систем автоматизации по строительным конструкциям и поверхностям зданий и сооружений способами, указанными в настоящем пункте, должна выполняться с учетом требований пожарной безопасности (см. п.1.7).

Область применения бронированных и небронированных кабелей должна определяться с учетом требований пп. 3.11 – 3.14 (4.3).

В производственных помещениях кабели на кабельных конструкциях, лотках, в коробах, а также провода в коробах и на лотках должны прокладываться по стенам и конструкциям зданий; кабели и провода в защитных трубах – открыто и скрыто (с учетом области применения различных типов труб).

Прокладка кабелей в полу и междуэтажных перекрытиях должна производиться в каналах или трубах; заделка в них кабелей наглухо не допускается.

Проход кабелей через перекрытие и внутренние стены должны выполняться в трубах или проемах; после прокладки кабелей зазоры в трубах и проемах должны быть заделаны легко пробиваемым несгораемым материалом.

В наружных установках кабели на кабельных конструкциях, на лотках, в коробах, в защитных трубах, а также провода в коробах и защитных трубах должны прокладываться по стенам и конструкциям зданий и сооружений, по технологическим и кабельным эстакадам.

Целесообразность сооружения специальных кабельных эстакад для электропроводок систем автоматизации должна быть обоснована технико-экономическим расчетом.

Прокладку в земле (траншеях) следует выполнять с учетом требований п. 9.1.

Запрещается прокладка проводов в стальных  защитных трубах в земле.

В кабельных сооружениях – эстакадах, каналах, туннелях, коллекторах, кабельных этажах прокладка кабелей должна выполняться на кабельных конструкциях или лоткам; допускается прокладка кабелей по дну каналов при глубине их не более 0,9 м (4.6).

Открытые электропроводки в стальных коробах, на лотках, стальных защитных трубах могут прокладываться непосредственно по конструкциям и поверхностям зданий и сооружений из сгораемых, трудно-сгораемых  и несгораемых материалов.

Открытые электропроводки в пластмассовых защитных трубах из трудно-сгораемых материалов (винипластовых) могут прокладываться непосредственно  по конструкциям и поверхностям зданий и сооружений из трудно-сгораемых и несгораемых материалов; по конструкциям и поверхностям из сгораемых  материалов прокладка этих труб не допускается.

Открытые электропроводки в пластмассовых защитных труба из сгораемых материалов (полиэтиленовых, полипропиленовых) не допускаются.

Скрытые электропроводки в стальных защитных трубах из трудно-сгораемых материалов (винипластовых) можно прокладывать по конструкциям и поверхностям из трудно-сгораемых и несгораемых материалов, а по конструкциям и поверхностям из сгораемых материалов – с подкладкой под эти трубы несгораемых материалов с последующим заштукатуриванием; пластмассовые защитные трубы из сгораемых материалов (полиэтиленовые, полипропиленовые) – только замоноличено, в бороздах и т.п. в сплошном слое несгораемых материалов.

Классификация строительных материалов и конструкций зданий и сооружений по группам возгораемости устанавливается СНиП П-2-80 «Противопожарные нормы проектирования зданий и сооружений».

Трасса электрических проводок систем автоматизации должна выбираться с учетом наименьшего расхода проводов и кабелей, с соблюдением условий защиты от механических повреждений, коррозии, вибрации, перегрева и от повреждений электрической дугой соседних электропроводок.

При выборе трассы следует избегать также перекрещивания с другими электропроводами любых назначений.

Не допускается прокладка электрических проводок по путям эвакуации (коридорам, лестничным клеткам и т.п.); при пересечении путей эвакуации электрические проводки должны быть заключены в стальные защитные трубы или стальные короба. Запрещается использовать вентиляционные каналы и шахты для прокладки электропроводок. Допускается в случае необходимости пересекать вентиляционные каналы одиночными кабелями, заключенными в стальные водо-газопроводные трубы.

Как правило, открытые электропроводки должны прокладываться параллельно и перпендикулярно основным плоскостям зданий и сооружений.

Скрытые электропроводки могут прокладываться по кратчайшим расстояниям, если этому не препятствуют строительные особенности помещений и компоновка технологического оборудования и трубопроводов.

Кабельные трассы в земле (траншеях) рекомендуется прокладывать параллельно дорогам и зданиям.

Выполнение электропроводок систем автоматизации должно быть согласовано с выполнением электрических проводок установок электроснабжения и силового электрооборудования. Во всех случаях, когда направление прокладки электропроводок систем автоматизации совпадает с направлением прокладки других электропроводок, рекомендуется выполнять их совмещенными (в общих каналах, тоннелях, траншеях, на эстакадах), если это допустимо по условиям совместной прокладки цепей различного назначения.

Литература: 1осн, 3осн.

Контрольные вопросы.

1. В каких случаях используются провода с медными жилами и в каких – алюминиевыми?

2. Как выполняется защита кабеля при прокладке грунте (траншее)?

3. В каких случаях используются кабели в виниловой изоляции, и в каких найритовой?

4. Допустимое сечение жилы при v ≤ 60В?

5. В каких случаях используются соединительные клемние кабели?

 

11 лекция. Выбор способа выполнения электропроводок. Выбор проводов и кабелей, обоснование  (СНиП 3.05.07)

 

Цель лекции: проектирование выбора проводов и кабелей и  выполнение для соединения средств автоматизации и их  прокладка на объект автоматизации.

 

Выбор способа выполнения электропроводок.

- Способ выполнения электропроводок должен выбираться в зависимости от условий окружающей среды, назначения помещения, его архитектурного оформления, особенностей строительных конструкций, расположения оборудования, удобства эксплуатации и экономических факторов. При всех способах прокладки электропроводки должны быть безопасны для жизни людей и не создавать угрозы возникновения пожара или взрыва.

          - При выборе способа выполнения электропроводок предпочтение должно отдаваться наиболее экономичному способу. Рекомендации по выбору отдельных видов электропроводок, указанных в п.1.3, изложены в последующих разделах.

Вопрос о применении для электропроводок систем автоматизации изолированных проводов или кабелей должен решаться с учетом экономических факторов, способа выполнения электрических проводок в установках электроснабжения и силового электрооборудования автоматизируемого объекта. Во всех случаях следует стремиться в системах автоматизации применять те же виды электропроводок, что и в установках электроснабжения и силового электрооборудования.

          - При проектировании и монтаже электропроводок следует широко применять многожильные магистральные кабели в соответствии с требованиями руководящего материала РМ4-162-79 «Проектирование и монтаж электрических проводок систем автоматизации технологических процессов с применением многожильных магистральных кабелей».

         Выбор проводов и кабелей.

         - Для электропроводок систем автоматизации следует применять кабели и изолированные провода с алюминиевыми, алюмомедными и медными жилами.

Учитывая действующие решения об экономии меди, кабели и провода  с медными жилами, должны применяться в следующих случаях:

а) в цепях термопреобразователей (термометров) сопротивления и преобразователей термоэлектрических (термопар);

б) в цепях измерения, управления, питания, сигнализации и т.п. напряжением до 60 В при сечении жил проводов и кабелей до 0,75 мм (диаметр 1мм);

в) для электропроводок систем автоматизации технологических процессов электростанций с генераторами мощностью более 100 МВт; при этом для электропроводок систем автоматизации химводочистки, очистных, инженерно-бытовых и вспомогательных сооружений, пусковых котельных следует применять кабели и провода с алюминиевыми жилами;

г) во взрывоопасных установках;

д) в установках, подверженных вибрации;

е) для питания светильников переносного освещения электрифицированного инструмента;

ё) для электропроводок систем автоматизации зрелищных предприятий, студий, радио и телевизионных центров (например, систем кондиционирования воздуха и т.п.), прокладываемых на сцене, в технических аппаратных, в чердачных помещениях, в пространстве над потолком и над подвесным потолком зрительного зала, в зрительных залах на 800 мест и более;

ж) для электропроводок систем автоматизации в музеях, картинных галереях, библиотеках, архивах и других хранилищах союзного значения;

к) для открытых электропроводок в чердачных помещениях со сгораемыми конструкциями.

Выбор проводов и кабелей для измерительных цепей приборов и средств автоматизации, их присоединение и прокладка должны производиться в соответствии с требованиями заводов-изготовителей измерительной аппаратуры. Все отклонения от казанных требований, в том числе и применение в измерительных цепях приборов и средств автоматизации кабелей и проводов с алюминиевыми и алюмомедными жилами (если в этом возникает необходимость), допустимы только при условии согласования их с заводами-изготовителями приборов и средств автоматизации.

Примечание. Приведенные указания не распространяются на производство, отдельные установки и уникальные сооружения, для которых выбор материала жил проводов и кабелей определяется специальными требованиями.

          - Сечение  проводов и кабелей цепей управления, сигнализации, измерения и т.п. должны выбираться так же, как и сечения проводников цепей питания в соответствии с указаниями раздела 2 ВСН205-84/ММСС.

Допустимые длительные токовые нагрузки на провода и кабели, приложенные в коробах и на лотках, должны применяться по таблицам главы 1-ЗПУЭ, как для проводников, проложенных в трубах.

Введение снижающих коэффициентов на допустимую токовую нагрузку при числе проводников цепей измерения, управления, сигнализации, питания более четырех, приложенных в трубах, коробах, на лотках и нагруженных, как правило, по току ниже допустимых значений, не требуется. В необходимых случаях, например, при прокладке нагруженных по току проводов и кабелей питания, такие коэффициенты должны вводиться в соответствии с требованиями главы 2-ШУЭ и инструкций, утвержденных в установленном порядке.

При выборе сечений проводников цепей измерения необходимо учитывать допустимые значения сопротивлений проводов и кабелей, указываемые заводами-изготовителями в технических условиях на аппаратуру. Наименьшие допустимые сечения жил проводов и кабелей в электропроводках систем автоматизации должны быть:

а) 0,35 мм –для многопроволочных (гибких) медных жил;

б) 0,5 мм – для однопроволочных медных жил;

в) 2,0 мм – для алюминиевых жил;

г) 1,5 мм – для алюмомедных жил.

В цепях напряжением до 60В при необходимости допускается применять кабели с медными жилами, с наименьшим допустимым сечением 0,2 мм (диаметр 0,5 мм) присоединяемые пайкой.

Провода и кабели с указанными допустимыми сечениями жил могут применяться при всех способах прокладки, кроме электропроводок, выполняемых проводами в защитных трубах; для прокладки в пластмассовых и стальных защитных трубах (в металлических рукавах) должны применяться провода с сечением медных жил не менее 1мм, алюминиевых – не менее 2,0 мм.

Присоединение проводников различных сечений к приборам, аппаратам, сборкам зажимов должно выполняться в соответствии с требованиями пункта 3.5.

Изоляция и допустимые токовые нагрузки жил проводов и кабелей во всех  случаях должны соответствовать параметрам электрических цепей.

Сечение жил гибких медных кабелей для питания электрифицированного инструмента и переносного освещения должно быть не менее 0,75 мм.

Определение количества резервных проводов и жил кабелей должно производиться с учетом следующих требований:

а) при прокладке проводов в защитных трубах рекомендуется предусматривать их резерв в количестве 10 % от количества рабочих проводов, но не менее одного провода; допускается при необходимости предусматривать такой же резерв проводов и при прокладке их в коробах и пучками их на лотках;

б) количество резервных жил медных кабелей выбирается: при числе рабочих жил 8-26 – одна резервная жила; при 27-59 – две; при 60-105 – три; при 2-7 – рабочих жилах резерв не предусматривается;

в) количество резервных жил алюминиевых кабелей выбирается: при числе рабочих жил 4-10 – одна резервная жила; при 14-37 – две;

г) количество резервных жил алюмомедных кабелей выбирается: при числе 4-10 – одна резервная жила; 14-37 – две; при 52 и 61 – три;

д) большее, чем указано в подпунктах б), в), г) количество резервных жил медных, алюминиевых и алюмомедных кабелей допустимо только из-за ступенчатости стандартной шкалы жил кабелей;

е) при прокладке группы кабелей, относящихся к одной системе автоматизации, в одном направлении рекомендуется количество резервных жил определять из суммарной  жильности этих кабелей.

Присоединение однопроволочных медных жил проводов и кабелей сечениями 0,5 и 0,75 мм и многопроволочных медных жил сечениями 0,35; 0,5; 0,75 мм к приборам, аппаратам, колодкам соединительным должно, как правило, выполняться пайкой, если конструкция их выводов позволяет это осуществить (неразборное контактное соединение).

При необходимости присоединения одно- и многопроволочных медных жил указанных сечений к приборам, аппаратами сборкам зажимов, имеющим выводы и зажимы для присоединения проводников под винт или болт (разборное контактное соединение), жилы этих проводов и кабелей должны оконцовываться наконечниками.

Однопроволочные медные жилы проводов и кабелей сечениями 1; 1,5; 2,5; 4 мм должны, как правило, присоединяться непосредственно под винт или болт, а многопроволочные провода этих же сечений – с помощью наконечников или непосредственно под винт или болт. При этом жилы одно- и многопроволочных проводов и кабелей (в зависимости от конструкции выводов и зажимов приборов, аппаратов и сборок зажимов) оконцовываются кольцом или штырем; концы многопроволочных жил (кольца, штыри) должны припаиваться, штыревые концы  могут опрессовываться штифтовыми наконечниками.

Если конструкция выводов и зажимов приборов, аппаратов, сборок зажимов требует или допускает иных способов присоединения одно- и многопроволочных медных жил проводов и кабелей, должны применяться способы присоединения, указанные в соответствующих стандартах и технических условиях на эти изделия.

Присоединение алюминиевых жил проводов и кабелей сечением 2,0 мм и более к приборам, аппаратам, сборкам зажимов должно осуществляться только посредством зажимов, позволяющих выполнять непосредственное присоединение к ним алюминиевых проводников соответствующих сечений.

Присоединение алюмомедных жил проводов и кабелей сечениями 1,5 и 2,5 мм к приборам, аппаратам и сборкам зажимов должно выполняться в соответствии с требованиями монтажных инструкций, утвержденных в установленных порядках.

Не рекомендуется, как правило, присоединять под один зажим кроме жилы провода и кабеля. В случае необходимости допускается присоединение двух жил, если это позволяет конструкция зажима.

Присоединение одноповолочных жил проводов  и кабелей (под винт или пайкой) допускается осуществлять только к неподвижным элементам приборов и аппаратов.

Присоединение жил проводов и кабелей к приборам, аппаратам и средств автоматизации, имеющим выводные устройства штепсельных разъемов, должно выполняться посредством многопроволочных (гибких) медных проводов и кабелей, прокладываемых от сборок  зажимов или соединительных  коробок до приборов и средств автоматизации.

Разборные и неразборные соединения медных, алюминиевых, алюмомедных жил проводов и кабелей с выводами и зажимами приборов, аппаратов, сборок зажимов должны выполняться в соответствии с требованиями действующих стандартов и инструкций на выполнение контактных соединений.

Соединение медных жил проводов и кабелей между собой (если длина трассы превышает их строительную длину) должно осуществляться опрессовкой, сваркой, пайкой и посредством зажима (винтовых, болтовых и т.п.); ответвления рекомендуется, как правило, выполнять с помощью зажимов.

Соединение или ответвление алюминиевых и алюмомедных жил проводов и кабелей должно выполняться в соответствии с требованиями действующих монтажных инструкций на соединение алюминиевых и алюмомедных проводников, утвержденных в установленном порядке.

Изоляция, защитные оболочки наружные покровы проводов и кабелей должны соответствовать условиям окружающей среды и принятому способу выполнения электропроводки. Изоляция, кроме того, должна соответствовать  номинальному напряжению сети; нулевые проводники должны иметь изоляцию, равноценную изоляцию фазных проводников.

При наличии опециальных требований, связанных с особенностями автоматизируемого объекта, изоляция проводов и кабелей должна отвечать этим требованиям.

Для электропроводов систем автоматизации при всех способах прокладки, как правило, применются незащищенные изолированные провода с поливинилхлоридной изоляцией (трудно-сгораемый материал). Допускается применение защищенных проводов с резиновой изоляцией в оболочке из резины, не распространяющей горение и незащищенных проводов с резиновой изоляцией при условии прокладки последних стальных защитных трубах.

Не допускается применение проводов с горючей изоляцией и оболочками из полиэтилена.

В местах, где вследствие высокой температуры окружающей среды использование проводов с изоляцией и оболочками нормальной теплостойкости невозможно, следует применять провода с изоляцией и оболочками повышенной теплостойкостью, например кремнийорганические.

В сырых и особо сырых помещениях и наружных установках изоляция и оболочки должны быть влагостойкими.

В помещениях и наружных установках с химически активной средой изоляция и оболочки должны быть по возможности стойкими к среде либо защищены от ее воздействия.

К незащищенным изолированным проводам относятся провода, не имеющие поверх электрической изоляции оболочку, предназначенную для герметизации и защиты от внешних воздействий находящейся внутри ее части провода. К защищенным изолированным проводам относятся провода, имеющие такую оболочку.

В соответствии с терминологией, классифицирующей кабельные материалы по степени пожарной опасности, к трудносгораемым относятся изоляция и оболочки проводов и кабелей из поливинилхлоридного пластиката найритовой резины самозатухающего полиэтилена; к сгораемым – изоляция из полиэтилена и резины эмульсий, следует применять провода с малостойкими изоляцией и оболочками.

Провода с несветостойкой изоляцией и оболочками должны быть защищены от воздействия света.

Область применения различных марок проводов должна определяться на основании требований соответствующих стандартов или технических условий на эти изделия и действующих норм, правил, инструкций и руководств по выбору и применению проводов (4.19). В приложении  приведены технические данные и указания по применению наиболее употребительных в электропроводках систем автоматизации проводов.

Кабели электропроводок систем автоматизации при всех способах прокладки должны иметь поливинилхлоридную и резиновую изоляцию жил и поливинилхлоридную, резиновую, свинцовую или алюминиевую оболочки.

Не допускается применение кабелей с горючей полиэтиленовой изоляцией и оболочкой.

Область применения кабелей различных марок в зависимости от условий окружающей среды и принятого способа прокладки должна отвечать требованиям стандартов или технических условий на эти изделия и действующих технических указаний по выбору и применению электрических кабелей.

Электропроводки систем автоматизации, прокладываемые за непроходными подвесными потолками (например, в пределах щитовых помещений), рассматриваются как скрытые электропроводки, которые следует выполнять: за потолками из сгораемых материалов- в металлических трубах, коробах, металлорукавах; за потолками из несгораемых и трудно-сгораемых материалов – в винипластовых трубах, коробах, металлорукавах.

Допускается за потолками из несгораемых и трудносгораемых материалов прокладка без защитных труб, коробов и металлорукавов кабелей и защищенных проводов с оболочками из трудносгораемых материалов.

В производственных помещениях для прокладки на кабельных конструкциях и лодках при отсутствии опасности механических повреждений рекомендуется применять небронированные кабели. Кабельные конструкции и лодки с небронированными кабелями должны прокладываться на недоступной высоте (не менее 2 м); на меньшей высоте прокладывать небронированные кабели допускается при условии защиты их от механических повреждений угловой сталью, коробами, трубами и т.п.

Если не исключена опасность механических повреждений в эксплуатации и не возможно выполнить надежную механическую защиту небронированных кабелей, для прокладки на кабельных конструкциях и лодках  в производственных помещениях должны применяться бронированные кабели. Бронированные кабели, расположенные в местах, где производится перемещение механизмов, грузов, оборудования и транспорта, должны быть защищены дополнительно на 2 м по высоте от уровня пола или земли и на 0,3 м в земле.

Для прокладки в стальных  коробах и защитных трубах в производственных помещениях следует применять небронированные кабели.

Бронированные и небронированные кабели, прокладываемые в производственных помещениях, не должны иметь поверх брони и металлических оболочек горючих защитных покровов.

Металлические оболочки кабелей и металлические поверхности, по которым они прокладываются, должны быть защищены негорючим антикоррозионными покрытиями.

В наружных установках для прокладки на кабельных конструкциях и лодках при отсутствии опасности механических повреждений рекомендуется применять небронированные кабели; при наличии возможности механических повреждений – бронированные кабели. Небронированные и бронированные кабели, прокладываемые на кабельных конструкциях и лотках, должны иметь защитные негорючие покровы.

Кабели в наружных установках должны быть защищены от прямого воздействия солнечных лучей.

Для прокладки в стальных коробах и защитных трубах в наружных установках следует применять небронированные кабели без горючих защитных покровов.

В кабельных сооружениях – эстакадах, каналах, туннелях, коллекторах, блоках, кабельных этажах, двойных полах следует прокладывать небронированные кабели без горючих защитных покровов.

Для прокладки в земле (траншеях) должны применяться преимущественно бронированные кабели; металлические оболочки этих кабелей должны иметь наружный покров, защищающий от химических воздействий.

Небронированные кабели, прокладываемые в земле, должны иметь достаточную стойкость к механическим воздействиям, возникающим при их прокладке в грунте и протяжке в блок (если это необходимо), а также стойкость к механическим воздействиям при ремонтных работах. Выбор конкретных типов небронированных кабелей для прокладки в земле должен производиться на основании требований соответствующих стандартов на кабельную продукцию и действующих технических указаний по выбору и применению электрических кабелей.

Провода и кабели для переносного освещения и электрифицированного инструмента должны удовлетворять требованиям п. 3.3.

Литература: 2осн, 4осн.

Контрольные вопросы.

1.     Какой документ  - НТД – является главным при выборе способа прокладки?

2.     Какие кабели с какой изоляцией используются в сырых помещениях с агрессивной средой?

3.     В каких случаях используются открытая прокладка и в каких скрытая?

4.     Типы проводов и кабелей для силовых цепей.

5.     Какие защитные трубы используются в электропроводах во взрывоопасных установках и помещениях?

 

12 лекция. Учет при проектировании условий совместной прокладки цепей различного назначения

 

Цель лекции: проектирование совместных прокладок в трубе, канале коробе для средств автоматизации.

 

В электропроводках систем автоматизации допускается объединять в одной защитной трубе, одном канале короба, одном кабеле и в одном пучке  проводов, проложенных в лотках, цепи измерения, управления, сигнализации, питания и т.п. напряжением до 380 В переменного и 440 В постоянного тока (включая цепи питания и управления электродвигателей исполнительных механизмов и электроприводов задвижек) за исключением:

а) измерительных цепей приборов и средств автоматизации, в которых величины помех, возникающие из-за влияния цепей другого назначения, превосходит допустимые значения;

б) взаиморезервируемых цепей питания, управления и т.п. В многоканальных коробах цепи разных назначений и напряжений целесообразно прокладывать в разных каналах;

в) стационарно прокладываемых цепей питания электрофицированного инструмента и освещения щитов напряжением до 42В, применение которого обусловлено требованиями техники безопасности;

г) цепей систем пожарной автоматики (автоматической пожарной сигнализации, пожаротушения, противодымной защиты, противопожарного водопровода и т.п.);

д) цепей питания электроприемников  особой группы 1 категории.

Возможность совместных прокладок в одной трубе, канале короба, пучке проводов на лотке или в кабеле измерительных цепей совместно с цепями другого назначения определяется на основании указаний заводов-изготовителей или специальных исследований.

Во всех случаях, когда указания или исследования отсутствуют, цепи измерения отдельных приборов и средств автоматизации должны прокладываться в отдельных трубах или кабелях. При наличии указаний заводов-изготовителей о необходимости прокладки измерительных цепей специальными проводниками (экранированными, коаксиальными и т.п.) необходимо для прокладки этих цепей применять провода или кабели в соответствии с указаниями заводов-изготовителей приборов и средств автоматизации.

Короба для прокладки измерительных цепей целесообразно использовать в тех случаях, когда имеется поток проводов цепей измерения, идущих в одном направлении, которые допустимо прокладывать совместно.

Открытая прокладка проводов не рекомендуется см. п.5.2 .

Допускается совместная прокладка в одной трубе, коробе, кабеле измерительных цепей от преобразователей термоэлектрических (термометров) сопротивления к автоматическим электронным потенциометрами уравновешенным мостам постоянного тока. Количество прокладываемых измерительных цепей не ограничивается.

Электропроводки систем автоматизации в коробах, лотках, защитных трубах (кроме электропроводок противопожарных устройств) допускается прокладывать рядом с аналогично выполненными электропроводками установок электроснабжения, освещения и силового электрооборудования, включая силовые шинопроводы напряжением до 1000 В. При этом электропроводки систем автоматизации, в частности, измерительные цепи, не должны подвергаться недопустимому влиянию (магнитному и электрическому) силовых цепей.

При совместной прокладке кабелей электропроводок систем автоматизации с силовыми кабелями установок электроснабжения силового электрооборудования в каналах, тоннелях и открыто на кабельных конструкциях в производственных помещениях и наружных установках должны соблюдаться следующие требования:

а) при двустороннем расположении кабельных конструкций (полок) кабели электропроводок систем автоматизации должны размещаться по возможности на противоположной стороне от силовых кабелей;

б) при одностороннем расположении кабельных конструкций кабеля систем автоматизации должны размещаться только под или над силовыми кабелями, при этом между ними следует устанавливать горизонтальные разделительные перегородки; в местах пересечения и ответвления допускается прокладка кабелей электропроводок систем автоматизации под и над силовыми кабелями;

в) кабели электропроводок систем автоматизации допускается прокладывать рядом, на одних полках с силовыми кабелями напряжением до 1000 В, если это допустимо по условиям совместной прокладки

г) кабели электропроводок систем автоматизации с взаиморезервируемыми цепями следует прокладывать на разных полках, разделенных перегородками;

д) расстояние между кабелями должны выбираться по таблице;

е) разделительные перегородки должны быть несгораемыми с пределом огнестойкости не менее 0,25 ч.

В коллекторах при прокладки кабелей электропроводок систем автоматизации совместно с силовыми кабелями, кабелями связи, водо-тепло- и воздухопроводами должны соблюдаться следующие требования:

а) при двухрядном расположении кабелей и трубопроводов: с одной стороны прохода должны прокладываться сверху кабели связи, под ними – теплопроводы; с другой стороны – сверху силовые кабели, под ними кабели электропроводок систем автоматизации, снизу – водопроводы;

б) при однорядном расположении кабелей и трубопроводов: сверху должны быть расположены силовые кабели, под ними – кабели электропроводок систем автоматизации, под последними – кабели связи, снизу – водо- и теплопроводы.

На прокладку кабелей в коллекторах распространяются также требования п.4.5.

Совместная прокладка в коллекторах кабелей электропроводок систем автоматизации с газо- и трубопроводами, содержащими легко воспламеняющиеся и горючие жидкости, не допускается.

Во всех случаях прокладки кабелей электропроводок систем автоматизации (открыта на кабельных конструкциях, в каналах, тоннелях, коллекторах, в земле совместно с силовыми кабелями установок электроснабжения и силового электрооборудования) электропроводки систем автоматизации, в частности, измерительные цепи, не должны подвергаться влиянию (магнитному и электрическому) силовых цепей в недопустимых пределах.

В производственных помещениях и наружных установках электропроводки систем автоматизации допускается прокладывать совместно с командными и импульсными проводками (заполненными негорючими средами), выполненными пластмассовыми трубами или пневмокабелями в коробах, на лодках, кабельных конструкциях. При этом должны учитываться следующие требования:

а) в коробах пластмассовые трубы или пневмокабели и электрические проводки должны прокладываться в отдельных каналах много канальных коробов;

б) на лодках пластмассовые трубы или пневмокабели должны прокладываться от электрических кабелей или пучков проводов на расстоянии не менее 150 мм;

в) на кабельных конструкциях пластмассовые трубы и пневмокабели должны размещаться под электрическими кабелями.

Электропроводки противопожарных устройств запрещается прокладывать совместно с командными и импульсными проводками, выполненными пластмассовыми трубами или пневмокабелями в коробах, на лодках и кабельных конструкциях.

Выполнение совместных прокладок электрических проводок с пластмассовыми трубами и пневмокабелями должно отвечать также требованиям действующих инструкций по проектированию и монтажу трубных проводок систем автоматизации, утвержденных в установленном порядке.

Литература: 2осн, 4осн,1 доп.

Контрольные вопросы.

1.     В каких случаях допускаются совместная прокладка в одном контрольном кабеле цепей питания и измерения?

2.     В каком порядке в коробках и лотках размещаются цепи питания, измерения, управления?

3.     Какой порядок размещения превмолиний при прокладке измерительных и управляющих цепей?

4.     Какие сечения имеют пневмотрубки цепей управления исполнительным механизмом?

 

13 лекция. Проектирование электропроводов в стальных коробках и на лотках, кабельных конструкциях

 

Цель лекции: проектирование прокладки электропроводов стальных коробок, лотках должны выполняться в соответствии с требованиями стандартов и соблюдаться пожара безопасности.

 

Электропроводки в стальных коробах следует широко применять  в производственных помещениях и наружных установках для прокладки больших потоков проводов, когда применение электропроводок в защитных трубах нецелесообразно по технико-экономическим соображениям (высокая стоимость, большой объем монтажных работ и т.п.).

Стальные короба следует также использовать для прокладки кабелей, если последние, исходя из местных условий, недопустимо или нецелесообразно прокладывать открыто на кабельных конструкциях или стальных лотках.

Сальные лотки рекомендуется использовать для открытой прокладки кабелей в тех же случаях и условиях, что и для открытой прокладки кабелей на кабельных конструкциях.

Небронированные кабели малых сечений (до 16 мм) следует, как правило, прокладывать не на кабельных конструкциях, а на лотках.

Стальные лотки могут применяться также, когда это необходимо для прокладки пучков проводов в производственных помещениях (кроме пыльных помещений), в которых отсутствуют газы, вредно действующие на изоляцию проводов, и невозможно их механическое повреждение; при этом должны быть соблюдены требования п.5.8.

Для открытых электропроводок систем автоматизации должны применяться стальные короба с открываемыми крышками.

Короба должны обеспечивать механическую защиту проводов и кабелей. Конструкция и способы прокладки коробов не должны допускать скопление влаги внутри коробов (4.38).

Провода и кабели для прокладки в коробах и на лотках в производственных помещениях и наружных установках должны выбираться в соответствии с рекомендациями пп. 3.7 – 3.9 см. также п. 10.8.

В коробах провода и кабели электропроводок систем автоматизации должны прокладываться многослойно с упорядоченным или произвольным (россыпью) взаимным расположением.

Коэффициент заполнения коробов определяется в зависимости от сложности трассы и конкретных типов проводов и кабелей в соответствии с требованиями монтажных инструкций, утвержденных в установленном порядке. Высота слоев проводов и кабелей в коробе не должна превышать 150 мм.

На лотках провода и кабели должны прокладываться пучками вплотную друг к другу в один слой (кабели также без пучков в один слой). Наружный диаметр пучков проводов и кабелей не должен превышать 100 мм.

Выбор размеров коробов и лотков должен производиться с учетом необходимости максимального их заполнения.

Для объединения в пучки и для прокладки в коробах следует, по возможности, подбирать провода и кабели с однотипным изоляцией оболочками.

Допустимые длительные токовые нагрузки на провода и кабели, проложенные пучками на лотках или многослойно в коробах, должны приниматься с учетом требований п. 3.2 (4.40).

Рекомендации по выбору необходимых размеров коробов и лотков, коэффициента заполнения коробов даны в приложении 7.

Провода и кабели в пучке должны быть скреплены между собой. В коробах и на лотках пучки проводов и кабелей должны укладываться свободно, без натяжения.

Провода и кабели в коробах на горизонтальных участках могут прокладываться без крепления; на вертикальных и наклонных участках крепление необходимо. На лотках пучки проводов и кабелей должны быть закреплены.

Расстояние между точками крепления пучков проводов и кабелей в коробах и на лотках определяются в соответствии с требованиями инструкций по монтажу, утвержденных в установленном порядке.

Высота расположения коробов не нормируется. При установке коробов необходимо, по возможности, обеспечивать свободный доступ к ним.

Лотки должны устанавливаться на высоте не менее 2 м от уровня пола или площадки обслуживания. В щитовых помещениях, а также помещениях, в которые имеет доступ только персонал, обслуживающей системы автоматизации, высота расположения лотков не нормируется.

Расстояния от коробов и лотков до других трубопроводов должны обеспечивать нормальные условия монтажа и эксплуатации электропроводок с учетом конструкции короба или лотка и составлять:

а) при пересечении технологических и других трубопроводов – не менее 50 мм, а трубопроводов с легковоспламеняющимися и горючими жидкостями и газами – не менее 100 мм;

б) при параллельной прокладке с технологическими и другими трубопроводами – не менее 100 мм, а с трубопроводами с легковоспламеняющимися и горючими жидкостями и газами – не менее 400 мм.

Короба и лотки, проложенные параллельно горючим трубопроводам или пересекающие их, должны располагаться вне зоны температурного влияния этих трубопроводов либо защищаться от источников теплоизлучения теплоизоляционными экранами.

Короба и лотки в месте пересечения осадочных и температурных швов зданий и сооружений должны иметь компенсирующие устройства.

При необходимости выполнения соединений и ответвлений проводов, проложенных в коробах с открывающимися крышками и на лотках, рекомендуется использовать специальные зажимы с изолирующими оболочками, обеспечивающими непрерывность изоляции.

Соединяемые секции коробов и лотков должны образовывать электрическую непрерывную цепь по всей их длине.

Внутренние поверхности коробов и лотков не должны иметь заусенцев, острых кромок и других дефектов, из-за которых может быть повреждена изоляция проводов и кабелей.

Короба и лотки, крепежные и поддерживающие металлические конструкции должны иметь антикоррозионные покрытия, стойкие к воздействию химически активных производственных сред или атмосферных осадков.

Выбор лакокрасочного покрытия в зависимости от условий окружающей среды и других производственных требований (в том числе во взрыво- и пожароопасных установках должен производиться в соответствии с указаниями проекта.

При этом следует иметь виду, что для удовлетворения требований настоящего пункта достаточно антикоррозионное покрытие коробов, лотков, крепежных и поддерживающих конструкций выполнить материалами, которые применены для окраски технологического оборудования, трубопроводов, различных конструкций в данном производственном помещении.

Расстояние между местами крепления коробов и лотков определяется их конструктивными особенностями и должно соответствовать техническим требованиям к их установке.

Выход проводов и кабелей из коробов может осуществляться через отверстия в дне или боковых стенках в стальных трубах, гибких металлорукавах или коробах меньших сечений. В местах ответвлений коробов должны быть обеспечены плотность соединений, надежный металлический контакт (без краски, лака и т.п.) между соединяемыми элементами и защита изоляции проводов и кабелей от повреждений.

Зануление (заземление) коробов и лотков должно выполняться в соответствии с требованиями п. 5.25 ВСН205-84/ММСС СССР.

Проходы электропроводок в коробах и лотках через стены и перекрытия должны выполняться уплотненными или открытыми.

Уплотненные проходы выполняются в случаях, когда смежные помещения и наружные установки не должны сообщаться между собой. Уплотненный проход осуществляется либо с помощью защитных труб с разделительными фитингами, либо посредством специальных элементов коробов и лотков, обеспечивающих необходимое разделение.

При открытом проходе короба и лотки прокладываются непосредственно через проем в стене или перекрытии; проем заделывается несгораемыми материалами на толщину конструкции.

Переход электропроводок в коробах и на лотках во взрыво- и пожароопасные зоны должен выполняться в соответствии с требованиями, предъявляемыми к вводам электропроводок в указанные зоны.

В целях пожарной безопасности внутри коробов должны предусматриваться несгораемые уплотнения (перегородки): на вертикальных участках – через 20 м и при проходе через перекрытие; на горизонтальных участках – при проходе через стены.

 

Литература: 1осн, 4осн,1 доп.

Контрольные вопросы.

1.     Типы стальных коробов и их назначения.

2.     Почему в противопожарных помещениях нельзя прокладывать кабели и провода в коробах?

3.     Назначение лотков для прокладки трасс.

4.     Можно ли использовать вместо стальных коробов кабелегоны (современные) и в каких случаях?

5.     В каком порядке: слева на право, сверху вниз размещаются измерительные и питающие линии в лотках?

 

14 лекция. Электропроводки в защитных трубах. Открытые кабельные электропроводки

 

Цель лекции: проектирование прокладки электропроводки в защитных трубах кабельных конструкциях, в каналах, в тоннелях, в  коллекторах.

 

Электропроводки в защитных трубах.

Прокладку проводов  и кабелей в защитных трубах в производственных помещениях и наружных установках следует применять только в тех случаях, когда не рекомендуется или нецелесообразны (по экономическим и техническим причинам) другие способы прокладки: в коробах, на лотках, открытые кабельные электропроводки и т.п.

В качестве защитных труб должны применяться пластмассовые и стальные трубы. Область и условия их применения определяются требованиями строительных норм и правил, технических правил по эконому, расходованию основных строительных материалов.

Стальные трубы для электропроводок системы автоматизации следует применять как исключение в случаях, когда не допускается прокладка проводов и кабелей без защитных труб, а применение пластмассовых – запрещено.

Выбор сортамента пластмассовых и стальных труб и монтаж электропроводок в защитных трубах должны выполняться в соответствии с требованиями строительных норм и правил и соответствующих инструкций по монтажу, утвержденных в установленном порядке.

Высота прокладки электропроводок в защитных трубах от уровня пола, земли или площадки  обслуживания не нормируется. При использовании пластмассовых защитных труб в местах, где возможны их повреждения, должна предусматриваться дополнительная механическая защита отрезками металлических труб, уголков и т.п.

Расстояния от защитных труб электропроводок до других трубопроводов должны обеспечивать нормальные условия монтажа и эксплуатации электропроводок и составлять:

а) при пересечении технологических и других трубопроводов – не менее 50 мм, а трубопроводов  с легковоспламеняющимися и горючими жидкостями и газами -  не менее 100мм;

б) при параллельной прокладке с технологическими и другими трубопроводами – не менее 100 мм, а с трубопроводами с легковоспламеняющимися и горючими жидкостями и газами – не менее 400 мм.

При пересечении горючих трубопроводов или при параллельной с ними прокладке должны применяться меры по защите электропроводок от влияния высокой температуры (теплоизоляция горячих трубопроводов, установка теплоизолированных экранов, удаление электропроводок от горячих трубопроводов на такие расстояния, где влияние температуры не сказывается и т.п.).

Провода и ответвления проводов и кабелей в защитных трубах, проложенных открыто или скрыто, должны выполняться в соединительных и ответвительных коробках, исполнение которых должно отвечать условиям окружающей среды.

Для ввода проводов и кабелей в корпуса электродвигателей, аппаратов и приборов допускается при необходимости (например, в местах, где возможны вибрация, сотрясения и т.п.) применять гибкие металлические рукава в сочетаниях с защитными трубами. При этом внутренний диаметр рукава должен соответствовать внутреннему диаметру защитной трубы, в которой выполнена электропроводка. Допускается также использование металлических рукавов в качестве гибких вставок в защитные трубопроводы при наличии сложных поворотов и углов, при переходах труб из одной плоскости в другую и для устройства компенсаторов.

Открытые кабельные электропроводки на кабельных конструкциях.

В производственных помещениях и наружных установках кабельные электропроводки систем автоматизации следует во всех случаях, где это допустимо, выполнять открытыми способами на кабельных конструкциях.

Для прокладки кабелей должны использоваться сборные кабельные конструкции, комплектуемые из серийно изготовляемых изделий.

Выбор кабелей должен производиться с учетом требований пп.3.11 и 3.12.

Открытая прокладка кабелей систем автоматизации в производственных помещениях и наружных установках должна отвечать требованиям главы П-ЗПУ.

Для соединения и разветвления кабелей (кроме электропроводок во взрыво- и пожароопасных зонах) рекомендуется применять коробки типов КСК, КС и КСП.

Кабельные электропроводки в каналах, тоннелях, коллекторах, блоках.

Прокладка кабелей в наружных установках в каналах и тоннелях допустима лишь в случаях, когда затруднена или невозможна открытая прокладка на кабельных конструкциях потока кабелей (более 20), идущих в одном направлении, и при этом не целесообразно прокладывать кабели в земле (траншеях).

Использование каналов в производственных помещениях разрешается только в случаях, когда в этих помещениях невозможно применять открытую прокладку кабелей на кабельных конструкциях.

Как правило, следует стремиться использовать каналы и тоннели, общие с кабелями установок электроснабжения и силового электрооборудования. Сооружение каналов и тоннелей специально для электроустановок систем автоматизации допустимо только в отдельных случаях при наличии технико-экономических обоснований.

Прокладка кабельных электропроводок систем автоматизации в коллекторах вместе с другими кабелями и водо-, тепло-, воздухопроводами возможна при совпадении трасс электропроводок систем автоматизации с направлением коллектора, если соблюдены условия прокладки, указанные в п.4.6.

Прокладка кабелей в блоках как наименее экономичная допускается только на отдельных участках трассы: в грунтах, агрессивных по отношению к оболочкам кабелей дорог, проездов и т.п., а также при необходимости защиты кабелей от блуждающих токов (защита кабелей от блуждающих токов и почвенной коррозии должна удовлетворять требованиям строительных норм и правил).

Для прокладки кабелей должны, как правило, использоваться типовые унифицированные сборные железобетонные конструкции каналов, тоннелей и коллекторов.

Для изготовления блоков могут использоваться железобетонные панели, асбестоцементные трубы.

Выбор кабелей для прокладки в каналах, тоннелях, коллекторах, блоках должен производиться с учетом требований п. 3.13.

Прокладка кабелей систем автоматизации в каналах, тоннелях, коллекторах и блоках должна отвечать требованиям главы П-ЗПУ с учетом условий совместной прокладки электропроводок различного назначения. Необходимость установки средств обнаружения и тушения пожаров в каналах, тоннелях, коллекторах, кабельных этажах, двойных полах и т.п. должна определяться в соответствии с требованиями п. П-3-122 ПУЭ.

 

Литература: 2осн, 4осн,3 доп.

Контрольные вопросы.

1.     В каких случаях рекомендуется использовать защитные трубы?

2.     Назовите типы защитных труб электро-пневмо проводок при прокладке: а) по наружным стенам; б) в траншеях, в) в заливке бетоном в цехах?

3.     Способы прокладки кабельных трасс в открытую?

4.     Какие кабели и с какой изоляцией рекомендуется использовать при открытой прокладке?

5.     Какие способы электропроводки используются в взрывоопасных помещениях и пожароопасных? (ПУЭ-2000, гр.VII).

 15 лекция. Методика выбора микропроцессоров и ПТК (ВК) при проектировании АСУТП, SСADa-системы. Использование AUTOCAD в проектировании АСУТП

 

Цель лекции: проектирование АСУТП, вариантный метод выбора рациональной структуры микропроцессоров и ПТК, МПК и использование AUTOCAD при проектировании АСУТП.

При выборе структуры ВК возможны два основных метода исследования: макро и микроподход.

Макроподход характерен для начальной стадии изучения, когда отсутствуют какие-либо сведения об элементах ВК. На этой стадии ВК рассматривается как «черный ящик» с полюсами для ввода исходной информации и вывода управляющей информации, пред­назначенный для выполнения функций по переработке информации, необходимой для работы системы. При макроподходе изучают весьма ограниченный круг задач.

Микроподход позволяет решать более сложные и конкретные задачи построения ВК, в том числе задачу синтеза ВК. Последняя полностью совпадает с нашей задачей определения рациональной структуры ВК. При этом может быть предложена схема, в кото­рой используется как макро-, так и микроподход (см.рисунок 15.1). Схема состоит из последовательного решения ряда частных задач, при­водящих к решению основной задачи синтеза ВК.

Прежде всего определяют назначение обслуживаемой системы, т. е. составляют перечень ее задач. Среди последних выявляют вычислительные задачи, которые должны быть решены с помощью ВС. Для каждой вычислительной задачи должен быть составлен алгоритм ее решения.

(Наличие алгоритмов решения задач позволяет определить входную информацию, необходимую для реализации каждого алгоритма; выходную информацию, получающуюся в результате реализации каждого алгоритма; совокупность арифметических и логических операций, необходимую для оценки объема вычислительной работы). Далее выявляется структура обслуживаемой системы, которая дает представление о возможном размещении ВС в системе. Затем необходимо разработать вопрос об эффективности обслуживаемой системы. Сюда входит выбор показателей эффективности и выявление факторов, влияющих на величину этих показателей. Кроме того, определяются характеристики ВС и условия работы системы.

 

.

 

Рисунок 15.1 - Блок-схема алгоритма выбора

рациональной структуры ВК

 

Первым шагом при реализации микроподхода является составление схемы информационно-временных связей между всеми алгоритмами. Схема описывает информационно-логическую структуру {ИЛС) системы и представляет собой основу дальнейшего синтеза ВК. Она дает точные сведения о путях обмена информацией между всеми алгоритмами системы. Составление ИЛС системы cчитается законченным после того, как будет достигнута совмести­мость ИЛС. Под совместимостью ИЛС понимается, во-первых, полное обеспечение каждого алгоритма информацией, требуемой для его реализации и, во-вторых, отсутствие бесполезных (нигде не используемых) потоков информации. Здесь же выбираются структурные схемы самих алгоритмов. Следующий шаг - анализ всех алгоритмов системы в отдельности. Цель анализа - определение требований к объему и качеству вычислительной работы, необходимой для реализации каждого алгоритма системы. Для этого на этапе макроподхода задаются характеристиками существующих или гипотетических вычислительных машин.

Следующий этап состоит в перечислении возможных вариантов привязки отдельных алгоритмов к отдельным ВС. Это производится с помощью ИЛС и структурной схемы системы и равносильно составлению списка вариантов распределения вычислительных функций системы по отдельным ВС. Далее оценивается каждый вариант распределения посредством показателей качества ВК с учетом условий работы системы, затем выбирается оптимальный вариант. Эта процедура основана на априорном выборе первоначального решения с последующим постепенным улучшением плана в результате внесения в него целенаправленных изменений. Такова одна из возможных схем выбора рациональной структу­ры В К.

Вариантный метод выбора рациональной структуры ВК, МПК, ПТК.

Эффективность системы управления может быть представлена в форме многомерной гиперповерхности в пространстве показателей качества ВК и других подсистем. Это обстоятельство делает практически невозможным решение задачи оптимизации структуры ВК. Приходится упрощать саму постановку задачи и способы ее решения. Рассмотрим некоторые способы упрощения задачи выбора оптимальной структуры ВК. Запишем в самом общем виде функциональное выражение эффективности обслуживаемой системы:

Е=Е[К_1,К₂, ..., К₈, ..., К_вк(, ,), ..., К_s].                         (15.1)

Здесь K_s - показатель качества 5-й подсистемы рассматриваемой системы; S - общее число подсистем системы; Т - время выпол­нения вычислений; σ - точность выполнения вычислений; С - стоимость В К.

Первый способ упрощения задачи основан на использовании принципа субоптимизации отдельных подсистем системы. Один из возможных методов субоптимизации состоит в том, что каждая подсистема оптимизируется по собственным показателям качества при фиксированных показателях качества остальных подсистем. Это позволяет переписать выражение (15.1) в виде:

Е=Е[K_вк(, ,); K_s=const]                                                         (15.2)

для s=1, 2,..., S; s ≠ ВК.

Следующий этап упрощения - замена многомерных обобщенных показателей Т, а, С одномерными величинами. Такая замена очень часто оправдывается на практике. Например, эффективность для самых сложных систем управления в большинстве случаев зависит от полного времени реализации всех алгоритмов системы. Точно так же эффективность систем очень часто зависит от сум­марной погрешности определения некоторого выходного управляющего параметра. Возможны и другие случаи. Например, эффективность системы может зависеть от времени реализации только одного какого-либо алгоритма при фиксированных значениях времени реализации остальных алгоритмов. Аналогично эффективность может быть функцией точности решения какого-либо одного алгоритма системы. В соответствии с этим перепишем выражение (15.2) так:

Е = Е[К_вк(Т, σ, С); K_s=const]                                                             (15.3)

для s=l, 2,.., S; s≠ ВК

Очередной (третий) уровень упрощения также подсказан практикой работы ВК. Он состоит в уменьшении числа показателей качества ВК. Иногда можно пренебречь влиянием одного из показателей на эффективность системы, иногда величина одного из показателей может быть зафиксирована. Например, при измене­нии количества однотипных ВС в комплексе общее время вычислений изменяется; точность же вычислений остается неизменной. Это положение позволяет в некоторых случаях рассматривать выражение (15.3) в следующем виде:

Е = Е[Квк(Т, С, σ=const); K_s=onst]                                                   (15.4)

для s=1, 2,..., S; s≠ ВК.

Несмотря на значительное упрощение модели ВК, задача оптимизации структуры ВК остается весьма сложной. Это объясняется тем, что оставшиеся показатели качества зависят, во-первых, от большого числа технических параметров ВС, во-вторых, от способов организации совместной работы ВС, которых также может быть много. Наиболее распространенным и практически доступным способом решения задачи является так называемый вариантный метод. Он заключается в выборе нескольких вариантов по­строения системы с последующей оценкой их по выбранным показателям качества. Множество вариантов выбирается на основании каких-то практических соображений либо с помощью математического программирования, когда каждый последующий вариант выбирается на основании оценки предшествующего варианта. При оценке вариантов особую роль играет показатель стоимости ВК. Характерная черта большинства систем управления – несоизмеримость их эффективности со стоимостью. Иначе, не существует об­щей меры, позволяющей количественно оценивать качество функционирования   системы и ее стоимость.

 

 

 

 

 Рисунок 15.2 –  Вариантный метод выбора рациональной структуры ВК

 

Поэтому   при   выборе   оптимального варианта структуры ВК приходится сопоставлять эффек­тивность варианта с его стои­мостью. Это достигается следующим образом. Предположим, что, применяя вариантный метод выбора оп­тимальной структуры ВК, при ис­пользовании второго уровня упро­щения удалось получить отдельные оценки стоимости и эффективности при    определенных    значениях    времени    и    точности    решения вычислительных задач системы.

Это позволяет определить (см.рисунок 15.2) дискретные точки - в пространствах (Т,σ,Е), (Т,σ,С). Информация, сосредоточенная в двух пространствах, может быть перенесена в область принятия решений, в которой сопо­ставляются данные о стоимости и эффективности системы. Так как данные в пространствах (Г, σ, Е), (Т, σ, С) носят дискретный характер, то и в плоскости (С, Е) получим дискретные точки. Вза­имное расположение этих точек дает возможность оценить изучае­мые варианты. Например, можно исключить из рассмотрения ва­риант, представленный точкой А5, так как он при более высокой стоимости обеспечивает меньшую эффективность, чем варианты, изображенные точками А2, А3, А4 По тем же соображениям вариант A3 уступает варианту А2. Значит, можно не рассматривать и вариант А3. Таким же образом исключаем вариант А7, который при одинаковой эффективности с вариантом A6 требует больших денежных затрат. Приведенный анализ значительно сокращает число рассматриваемых вариантов построения ВК.

С проблемой выбора рациональной структуры ВК тесно связана еще одна важная проблема - совместимость всех элементов ВК. Под совместимостью элементов ВК понимается возможность согласованного функционирования этих элементов при информационном обмене или обмене программами, или при обоих видах обмена. Можно назвать основные причины несовместимости эле­ментов ВК:

а) различие технических характеристик совместно работающих ВС (производительность, форма представления числовой информации, командные языки и т. д.);

б) несогласованность производительности ВС и пропускной способности каналов связи;

в) различие кодовых языков, применяемых для представления ин­формации в ВС и в каналах связи;

г) несогласованность быстродействия аппаратуры ввода и вывода информации с производительностью ВС и с пропускной способностью каналов связи.

Достижение совместимости элементов ВК - необходимое условие, которое должно быть выполнено при выборе рациональной структуры ВК. В этом смысле проблема совместимости является составной частью проблемы выбора структуры ВК. Однако круг вопросов, связанных с данной задачей, и подходы к ее решению настолько специфичны, что требуют отдельного рассмотрения.

 

Литература: 6 Осн.[56-98]; 8 доп.[45-98].

Контрольные вопросы.

1. Вариантный метод выбора рациональной структуры МП и ПТК(ВК).

2. Методика выбора рациональной структуры ПТК.

3. Дайте определение распределенной АСУ ТП.

4. Что такое SСAD-a системы?

5. Как правильно выбрать автоматизированную систему проектирования?

Список литературы 

Основная литература

1.  Емельянов А.И., Капник А.Б. Проектирование систем автоматизации технологических  процессов. Справочное пособие. - М.: Энергоатомиздат, 1983.-400 с.,ил.

2.  Чистяков С.Ф. Проектирование, монтаж и эксплуатация систем управления технологическими объектами. Учебник для ВУЗов. - М.: Энергия, 1984г.-280 с.

3. Наладка средств автоматизации и автоматических систем регулирования. Справочное пособие. Под.ред. А.С. Клюева. - М.: Энергоатомиздат, 1989.

4. Клюев А.С., Глазов В.В., МиндинМ.Б.Техника чтения схем автоматического управления и технологического контроля. – М.: Энергоатомиздат, 1983.

5. Клюев А.С., Глазов В.В., Дубровский А.Х. Проектирование систем автоматизации технологических процессов. Справочное пособие. – М.: Энергия, 1980.- 512 с.

6.     Проектирование систем контроля и автоматического регулирования металлургических процессов. Учебное пособие для ВУЗов/ Глинков Г.М., Моковский В.А., Шапировский М.Р. и др. / 2-ое изд. доп. и  перераб.-М.: Металлургия,1986 – 352 с.,ил.

7.     СПДС. Автоматизация технологических процессов. Обозначения условные  приборов и средств автоматизации в схемах. ГОСТ 21.404-85. - М.: Издательство стандартов, 1985.

8.     ЕСКД. Правила выпалнения элкетрических схем. ГОСТ 2.702-75. -М.: Издательство стандартов, 1985.

9.     ЕСКД. Обозначения буквенное- цифровые электрических схемах. ГОСТ 2.710-81. -М.: Издательство стандартов, 1981.

10. Аристанова Н.И., Корнеева А.И. Промышленные программно-аппаратные средства на отечественном рынке АСУТП. - М.: ООО Издательство «Научтехлитиздат», 2001.- 402с.

11. Контроллер для распределенных открытых систем КРОСС: Руководство по эксплуатации ЯЛБИ.421457.018 РЭ. ОАО «ЗЭиМ».

12. РАМ 4.6-91 ч 1,2,3.

Дополнительная литература

1.     Мамиконов  А.Г. и др. Проектирование  подсистем автоматизации в металлургии. Справочник. - М.: Металлургия, 1983.

2.     Терещенко Н.Н. Введение  и проектирование  систем управления. – М.: Энергавтомоидат, 1986

3.     Общеотраслевые руководящие методические  материалы по созданию АСУТП.- М.: Финансы и статистика, 1982.

4.     Хилл П. Наука и искусство проектирования. Справочник.- М.: Мир, 1973.

Содержания

 Сводный план 2012 г., поз. 304