Функциональная схема автоматизации (ФСА)

ЦЕЛЬ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Выполнение курсового проекта по дисциплине «Проектирование автоматизированных систем» является закреплением знаний студентов по данной дисциплине и развитием у них навыков проектирования систем автоматизации.

При выполнении курсового проекта студент должен подробно изучить технологический процесс, обоснованно выбрать основные параметры контроля и регулирования, разработать основные чертежи проекта автоматизации, используя данные новейшей литературы.

Основной задачей курсового проекта является развитие у студентов самостоятельности в работе с технической литературой и данными Интернета: государственными и отраслевыми стандартами, каталогами заводов-изготовителей, справочной литературой, базами данных сайтов заводов-изготовителей и фирм поставщиков.

 

ОРГАНИЗАЦИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

С темой курсового проекта студент определяется в результате прохождения конструкторско-технологической практики на производстве. Тема обязательно согласовывается с руководителем и утверждается приказом по кафедре.

Для студентов, не определившихся с темой будущего дипломного проекта и не выбравших конкретный промышленный технологический процесс, в конце методического пособия даны варианты задания на основе материалов учебной и методической литературы.

Название курсового проекта должно быть примерно следующим: «Проектирование автоматизированных систем контроля и управления процессами производства продукции», например «Проектирование автоматизированных систем контроля и управления процессом холодного проката металла».

Курсовой проект состоит из текстовой (пояснительная записка и заказная спецификация на оборудование систем контроля и управления) и графической частей.

Объём текстовой части 15 – 20 страниц, графической – 3 – 4 листа необходимого формата А1 – А4.

 

При выполнении курсового проекта необходимо:

 

1. Тщательно изучить технологический процесс и конструкцию аппаратов и оборудования, используя имеющуюся по данной теме техническую литературу. Описать необходимость существующей системы контроля и управления.

2. Обосновать выбор параметров контроля и регулирования и обеспечивающих их технических средств автоматизации.

3. На основе анализа существующих систем контроля и регулирования с учётом их достоинств и недостатков определить направление на улучшение качества производства за счёт совершенствования систем контроля и управления; предложить самостоятельное решение по модернизации или изменению системы контроля и управления на основе применения современных приборов и средств автоматизации. Разработать или модернизировать функциональную схему автоматизации.

4. Произвести обоснованный выбор приборов и средств автоматизации, пользуясь каталогами заводов-изготовителей, справочной литературой, базами данных сайтов заводов-изготовителей и фирм поставщиков средств автоматизации.

5. Выбрать и описать щит управления и составить чертеж общего вида щита или операторского пункта контроля и управления (ОПКиУ) для вновь разрабатываемой системы автоматизации.

6. Разработать схему внешних электрических и трубных проводок (схему внешних соединений) для вновь разработанного щита или ОПКиУ.

7. Провести расчёт структуры службы эксплуатации контрольно-измерительных приборов и средств автоматики (КИПиА), учитывая проектируемые системы контроля и управления.

8. Заполнить заказную спецификацию на приборы и средства автоматизации, используя современные данные о средствах контроля и управления.

СОСТАВ И ОФОРМЛЕНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Пояснительная записка состоит из следующих частей:

 

· этикетка, на которой указываются обозначение проекта, тема, фамилия и инициалы студента, группа, год выполнения проекта (оформление – в стандарте ЧГУ);

· бланк задания (оформление – в стандарте ЧГУ);

· содержание (оформление – в стандарте ЧГУ;

· основная часть;

· список использованных источников, который содержит библиографические данные по всем использованным справочникам и оформляется в порядке ссылки на литературные источники по тексту пояснительной записки.

· приложение, где содержится заказная спецификация на приборы и средства автоматизации, относящаяся к функциональной схеме автоматизации.

 

В основную часть пояснительной записки включают следующие разделы:

Введение.

1. Описание технологического процесса и, если есть, существующей системы контроля и управления.

2. Описание схемы автоматизации технологического процесса, новых решений в области контроля и управления и обоснование выбора параметров контроля и регулирования.

3. Выбор технических средств автоматизации.

4. Описание внешнего вида щита контроля и регулирования.

5. Описание схемы внешних соединений.

6. Расчёт структуры и состава службы КИПиА.

Заключение.

 

Во введении обосновываются актуальность и целесообразность совершенствования существующих и введения новых систем автоматизации, создания автоматизированных систем управления технологическими процессами, применение микропроцессорной техники и ЭВМ. Приводится краткое содержание проекта.

Описание технологического процесса содержит подробное изложение последовательности отдельных стадий технологического процесса в объёме, необходимом для постановки задачи автоматизации.

Во втором разделе даётся обоснованный выбор технологических параметров, подвергающихся измерению, регулированию и сигнализации. Исходя из особенностей данного технологического процесса, выбираются современные приборы и средства автоматизации (СА) для реализации перечисленных функций.

В третьем разделе указывается целесообразность выбора, промышленный тип, состав и месторасположения технических средств автоматизации, согласно разработанной функциональной схеме автоматизации. Выбор производится из нескольких альтернативных вариантов на основе требований условий эксплуатации (диапазона измерения, класса точности, пожаро- и взрывоопасности, влагозащищенности, стоимости и т.д.).

В четвёртом разделе указывается целесообразность выбора, промышленный тип, состав и месторасположения щита контроля и регулирования. Приводится перечень приборов и СА, расположенных на щите.

В пятом разделе указывается место расположения датчиков и исполнительных механизмов, характер их соединения со щитом контроля и регулирования, типы соединительных линий, особенности монтажа средств контроля.

В шестом разделе проводится расчёт численности и квалификации обслуживающего персонала службы КИПиА. Приводятся расчётные таблицы и график планово-предупредительных работ на календарный год.

В заключении содержатся основные выводы по проделанной работе, определяется значение разработанной системы автоматизации для повышения эффективности управления технологическим процессом.

ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА

Функциональная схема автоматизации (ФСА)

Функциональная схема автоматизации (ФСА) является основным техническим документом, определяющим структуру и функциональные связи между технологическим процессом и средствами контроля и управления.

На ФСА показывают с помощью условных обозначений:

– основное технологическое оборудование;

– коммуникации жидкостей, газов и пара по ГОСТ 2.784–96 «Условные обозначения трубопроводов для жидкостей и газов»;

– приборы и средства автоматизации по ГОСТ 21.404–85 «Обозначения условные в схемах автоматизации технологических процессов».

Изображение технологического оборудования на ФСА должно соответствовать его действительной конфигурации, оно изображается упрощенно, без масштаба и второстепенных конструкций.

ФСА выполняют с изображением щитов и пультов контроля и управления в нижней части чертежа при помощи условных прямоугольников, располагая их сверху вниз в следующем порядке: приборы местные, местные щиты, центральные щиты и т.д. В них, с помощью условных изображений, показывают все приборы и СА, расположенные на соответствующих щитах. Датчики, отборные устройства, исполнительные механизмы и регулирующие органы показываются в непосредственной близости от технологического оборудования и технических трубопроводов.

 

На рис. 1 приводится рекомендуемая толщина линий при оформлении ФСА. Высота букв в пояснительном тексте – от 3,5 до 5 мм.

 

 

Рис. 1. Графическое оформление ФСА

Существуют два способа выполнения ФСА: развёрнутый и упрощённый.

При выполнении ФСА упрощённым способом на схемах показывают отборные устройства, первичные приборы, регулирующие устройства, исполнительные механизмы и одно условное изображение устройства контроля и управления независимо от того, сколько блоков и устройств в него входят. На этих схемах обычно не показывают щиты контроля, операторские пункты и ЭВМ. Такие схемы создаются на начальных стадиях проектирования.

При выполнении ФСА развёрнутым способом условное обозначение приборов и СА показывается для каждого отдельно существующего функционального блока. Щиты контроля и управления показывают в нижней части чертежа при помощи условных прямоугольников. Именно такого типа ФСА будет выполняться в данном курсовом проекте.

Преимуществом развёрнутого способа является большая наглядность и возможность легкой и быстрой ориентации в распределении аппаратуры по пунктам управления.

Достоинством упрощённого способа является меньшая трудоёмкость составления схем автоматизации и непосредственное её совмещение со схемой технологического процесса.

На основании ФСА разрабатывается заказная спецификация на приборы и СА, форма и размеры которой приводятся в [2, с. 395]. Рекомендации по оформлению ФСА изложены в литературе [2, 3]; для выбора приборов и СА используются справочные материалы [4]. Пример выполнения ФСА показан на чертеже ЧГУ.Д.КП.220301.00.00.12 ПЗ (прил. А).

 

2.2. Чертёж общего вида щита контроля и регулирования

Все щиты и пульты в промышленности выпускаются в соответствии с ОСТ 36.13–90 «Щиты и пульты систем автоматизации технологических процессов».

Исходным материалом для выполнения этого чертежа являются:

– функциональная схема автоматизации;

– типовые монтажные чертежи на приборы и щитовые средства автоматизации с указанием принципов крепления, габаритных размеров и монтажных областей;

– заказная спецификация на приборы и СА;

– строительный чертёж помещения, в котором будет установлен щит.

По конструктивным особенностям щиты делятся на: шкафные, шкафные малогабаритные, панельные с каркасом, панельные плоские, панельные малогабаритные.

Основная высота полногабаритного щита – 2200 (1800) мм, малогабаритного – 1000 мм; ширина: 600, 800, 1000, 1200 мм; глубина: 600, 800, 1000, 1200 мм [2].

На чертеже изображают фронтальную плоскость щита с нанесенными контурами приборов и СА; спецификацию и перечень приборов и аппаратуры, расположенных на щите; таблицу надписей в рамках.

Фронтальная плоскость щита выполняется в масштабе 1: 10 (единичный щит) или 1: 25 (многосекционный щит).

На чертеже проставляют габариты щита и размеры, координирующие установку всех приборов и СА, монтируемых на щите. Размеры по вертикали проставляют от нижнего края панели щита, размеры по горизонтали – от вертикальной оси симметрии панели.

На чертеже показывают центры монтажных полей приборов и СА, расположенных на щите.

Всем элементам щита (приборам и СА) присваиваются позиционные номера, начиная с цифры 1 (сам щит) и далее в порядке упоминания в перечне элементов. Позиционные номера ставятся на полках линий-выносок. Однотипные приборы и приборы одной марки на чертеже имеют один и тот же позиционный номер.

Рекомендации и примеры построения чертежа общего вида щита контроля приводятся в [2]. Пример выполнения чертежа общего вида щита показан на схеме ЧГУ.Д.КП.220301.00.00.12 ПЗ (прил. Б).