1.4.5.5 Задание на проектирование кабельных сооружений.

Выдается генпроектировщику для учета указанных устройств в строительной части проекта. В задании должны быть показаны:

а) проемы для прохода электрических и трубных проводок через стены, перекрытия и другие конструкции зданий;

б) монтажные проемы и проходы;

в) ниши, штробы (борозды) и желоба;

г) закладные трубы для скрытых проводок;

д) закладные устройства для установки щитов, пультов, средств вычислительной техники, местных приборов, электрических и трубных проводок.

Задания на проемы и закладные части, предусматриваемые в производственных помещениях, выдаются в виде отдельных чертежей.

Проемы и закладные части должны иметь все необходимые размеры. Чертежи закладных устройств прилагаются к заданию.

1.4.5.5. Задание на проектирование кабельных сооружений.

В задание включаются строительные, сантехнические, противопожарные и другие требования к кабельным сооружениям.

Строительная часть содержит:

а) эскизы кабельных сооружений (туннелей, каналов, шахт, эстакад и т. п.), чертежи привязки кабельных сооружений;

б) требования по соблюдению противопожарных норм и правил проектирования; по предотвращению попадания в кабельные сооружения технологических и почвенных вод; по защите кабелей на эстакадах от прямых солнечных лучей.

Сантехническая часть содержит: требования по обеспечению всех кабельных сооружений (за исключением каналов) естественной или искусственной вентиляцией.

Задание в части противопожарных мероприятий содержит требования по устройству в кабельных сооружениях (за исключением каналов) автоматического пожаротушения и установок, сигнализирующих появление дыма.

В задании на проектирование освещения кабельных сооружений оговаривается, что их освещение должно отвечать требованиям «Правил устройства электроустановок».

1.4.5.6 Задание на обеспечение средств автоматизации.

1) электроэнергией. Содержит: чертежи с размещением потребителей электроэнергии (на планах объекта); данные по мощности, напряжению, роду тока, подводимого к каждому приемнику: требования к качеству электроэнергии (допустимые отклонения напряжения, частоты и т. д. от номинальных значений).

При необходимости указываются особые требования, например, а) к схеме питающей сети: радиальная с одно- или двусторонним питанием, радиально-магистральная, магистральная с одно- или двусторонним питанием (от одного источника или двух независимых); б) к способам прокладки кабелей питания и выбору их марок.

2) сжатым воздухом. Содержит:

а) чертеж размещения вводных распределительных коллекторов для подвода воздуха в помещение систем автоматизации или к местным щитам;

б) значения параметров сжатого воздуха (давление, расход, температура, точка росы);

в) требования к качеству сжатого воздуха, материалу воздухопроводов, способу их прокладки и температуре окружающей среды;

г) график потребления воздуха в течение месяца, года (при необходимости).

3) гидравлической энергией. Содержит:

а) чертеж размещения вводных распределительных коллекторов;

б) наименование и параметры рабочей жидкости (давление, расход, температура);

в) указания о расположении низшей точки системы, о возможности слива отработанной жидкости;

г) желательное направление прокладки питающей сети и материал трубопроводов.

13

13-1. Алгоритмы прикидочного и окончательного расчета надежности САУ.

Алгоритм прикидочного расчета надежности САУ

Позволяет: сравнивать между собой варианты разрабатываемых схем, определять основные критерии для отыскания слабых мест в системе с точки зрения надежности.

Не позволяет: получить высокую точность оценок показателей надежности.

Исходные данные:

• номенклатура типов элементов, использующихся в схеме;

• число элементов каждого типа;

• номинальные значения λ-характеристик элементов;

• время работы или число циклов срабатывания элементов (ориентировочные).

Особенность: из исходных данных видно, что не обязательно иметь готовую электрическую схему (ее структуру), т.к. при этом расчете делаются следующие допущения:

а) все элементы соединены последовательно;

б) специальные методы обеспечения надежности не используются;

в) λ – характеристики элементов постоянны;

г) электрические нагрузки элементов номинальные;

д) система работает при номинальных климатических и механических нагрузках;

е) время работы (число циклов) элементов одинаково.

С учетом допущений расчетные формулы будут иметь вид:

1. Интенсивность отказов системы

.

где - интенсивность отказов i-го типа элемента;

n_i - число элементов i-го типа;

R – число типов элементов в схеме.

2. Наработка до первого отказа

.

3. Вероятность безотказной работы системы

.

где  – время работы системы (грубое приближение: , т.е. отбрасываются, начиная с третьего, все члены ряда, на который разложена функция).

Алгоритм окончательного расчета надежности САУ

Общие замечания: применяются в случаях, когда прикидочный расчет показывает, что показатели надежности низки, и основан на составленных конкретных электрических схемах САУ и рассчитанных коэффициентах электрических нагрузок для каждого элемента.

Исходные данные:

− электрические схемы, разработанные с учетом прикидочного расчета;

− спецификации на готовые изделия (элементы);

− коэффициенты электрических нагрузок (рассчитанные или измеренные на макетах);

− интенсивности отказов элементов, таблицы и графики поправочных коэффициентов к ним;

− время работы (число циклов) срабатывания каждого элемента;

− климатические условия и механические нагрузки;

− данные по резервированию технологического оборудования;

− эксплуатационные характеристики технологического оборудования;

− требования к надежности систем управления.

Алгоритм окончательного расчета следующий

1. Составляется временная модель работы системы. Если система многофункциональная, ее разбивают на подсистемы и устройства одноцелевого назначения (тогда для каждого устройства своя временная модель).

2. Уточняется, на основе временной модели работы системы, понятие отказа и номенклатура показателей надежности.

3. Составляется структурная схема надежности системы. В ней в виде отдельных блоков прямоугольников изображают отдельные устройства или функциональные узлы(т.е. для расчета всей схемы необходимы характеристики надежности отдельных блоков)

4. Составляются структурные схемы надежности для каждого блока блочной структуры схемы (часть элементов, отказ которых не влияет на отказ блоков, или блоки, не оказывающие влияние на отказ системы, не должны входить в общую структурную схему).

5. На каждый блок составляется и заполняется таблица по следующей форме:

(наименование устройства управления или блока)

В общем случае λ − зависит в основном от:

а) от электрических режимов работы (по коэффициенту нагрузок);

б) температуры и влажности окружающей среды;

в) механических воздействий;

Это учитывается введением поправочных коэффициентов а:

,

где − номинальное значение λ-характеристики элемента;

− рабочая λ-характеристика, полученная с учетом всех воздействующих факторов;

a₁ − коэффициент, учитывающий влияние электрических режимов работы и температуры т.е.

,

где a₂, a₃ − коэффициенты, учитывающие вибрацию и механические удары соответственно (для лабораторных условий a₂ = a₃ = 1, для стационарных условий a₂ = 1.04, a₃ = 1.03);

a₄ − коэффициент, учитывающий относительную влажность окружающей среды (при 60 – 70% → a₄ = 1; при 90 – 98%→ a₄ = 2.5);

a₅ −коэффициент, учитывающий влияние давления окружающей среды(при высоте до 1 км a₅ = 1; при ;при ).

После заполнения таблицы рассчитывают показатели надежности по формулам, соответствующим составленным структурным схемам надежности и временной модели работы системы.

13-2. Организация проектных работ систем автоматизации.

Состав. Проект промышленного предприятия состоит из следующих частей:

технико-экономической; технологической; строительной; энергоснабжения;

автоматизации; сантехнической; сметной документации.

Форма представления. Документация, входящая в состав проекта, представляется на бумажных и/или электронных носителях в форме:

а) графической — схемы, графики, чертежи и т.п.;

б) текстовой — пояснительная записка, спецификации, сметы и т.п.

Участники. В разработке проекта может принимать участие ряд проектных организаций.

Головной проектный институт — ведущая проектная организация, осуществляющая единую техническую политику в соответствующей отрасли промышленности.

Генеральный проектировщик — обычно отраслевой проектный институт, выполняющий, как правило, технологическую часть проекта и по усмотрению передающий для выполнения на договорных началах специализированным проектным организациям отдельные части проекта. Им осуществляется координация всего проекта. Субподрядная проектная организация — выполняет специализированные проектные работы на договорных началах с генеральным проектировщиком.

Специализированная проектная организация — выполняет проектирование определенной части проекта (автоматизации, сантехники, электроснабжения и т.д.) и несет ответственность за ее качество, сроки выполнения и т.п.

Преемственность при проектировании. Ограничения, накладываемые сроками проектирования и имеющимися в распоряжении ресурсами, не позволяют бесконечно улучшать ее характеристики.

Выходом из такого положения является рациональная преемственность проектируемой и ранее созданной систем. Преемственность при проектировании позволяет исключить дополнительные затраты времени и средств на проектирование.

Одними из основных составляющих преемственности являются: унификация, нормализация и стандартизация.

Унификация — уменьшение многообразия конструкций, предназначенных для выполнения одних и тех же по характеру функций (1 ступень преемственности).

Нормализация — применение уже разработанных приборов, блоков, узлов и деталей, а также ограничению номенклатуры материалов, элементов и готовых изделий.

Стандартизация — метод ограничения разнообразия, регламентирования единства качественных показателей продукции, классификации, терминологии, технических требований, методов испытаний, требований к упаковке, транспортировке и т.п.

13-3. Чертежи общего вида щитов, пультов (вид на внутренние плоскости).

При проектировании систем автоматизации разрабатывают единичные и составные щиты.

I. Чертеж общего вида единичного щита должен содержать:

• вид спереди;

• вид на внутренние плоскости щита и фрагменты вида (при необходимости);

• технические требования;

• таблицу надписей на табло и в рамках;

• перечень составных частей.

На чертежах общих видов, кроме таблицы надписей, при необходимости выполняют другие таблицы, например: условных нетиповых обозначений, применимости общих чертежей.

Масштабы для чертежей общего вида: 1 : 10 – для единичного щита; 1 : 25 – для составного щита.

Приборы и средства автоматизации и установочные конструкции на чертежах общего вида изображают упрощенно, сплошными основными линиями в виде простых внешних очертаний (прямоугольники, квадраты, окружности и т. п.).

Шкафам, панелям, панелям с каркасом, корпусам пультов, вспомогательным элементам, поворотным рамам, а также приборам и средствам автоматизации, вводам электрических и трубных проводок, монтажным изделиям, элементам крепления внутрищитовой аппаратуры, устанавливаемым на фасадах и внутри щитов, присваиваются номера позиций в порядке записи их в перечень составных частей. Номера позиций наносят на полках линий-выносок.

Вид спереди (выполняется форматом А3).

На нем показываются:

• приборы;

• средства автоматизации;

• изделия для нанесения надписей для назначения того или иного прибора.

Пример 1: Типичный чертеж вида спереди единичного щита

1– шкафной щит, 2– рамка для надписей, 3 – кабельные выводы

Чтение чертежа сверху вниз. На виде спереди единичного щита проставляют его габаритные размеры, размеры символов мнемосхем и размеры, координирующие установку на нем всех приборов и средств автоматизации. Размеры проставляют от следующих базовых линий:

а) по вертикали – от нижнего края фасадной панели щита (столешницы щита);

б) по горизонтали – от вертикальной оси симметрии фасадной панели щита (столешницы пульта).

Перечень элементов дан в таблице (ТМЧ – типовой монтажный чертеж).

Позиция	Наименование и техническая характеристика	ип	Кол-во	№ установленного чертежа
HL	Прибор	M-760	6	ТМЧ-953-78
75-А – 80-А	Арматура сигнальная	AC-220	1	ТМЧ-1117-83
HL1 – HL9	Табло световое	TCM	9	ТМЧ-1123-82
75-SA, 77-SA, 79-SA	Кнопка управления	ПКЕ-112-1	1	ТМЧ-1159-83
SB	Переключатель универсальный	УП5313-С232	3	ТМЧ1215-83

II. Чертеж общего вида составного щита должен содержать:

• перечень составных частей;

• вид спереди.

Так как вид спереди единичного щита выполняют подробно, то для составного щита – упрощенно (не указывают приборы и средства автоматизации, расположенные на фронтальной плоскости единичных щитов, а также их габаритные размеры).

Если составной щит сложной конфигурации, его условно разворачивают в одну плоскость (при этом пишут «Развернуто»), а истинную конфигурацию изображают на схеме сочетания.

Все плоскости (стенки) щитов, пультов и стативов, включая поворотные рамы, изображают развернутыми в плоскости чертежа. Над изображением помещают заголовок «Вид на внутренние плоскости (развернуто)»

В изображениях стоек наносят шкалу перфорационных отверстий (расположенных с шагом 25 мм), где каждая черточка соответствует перфорационному отверстию в стойке каркаса (создает удобство при координации аппаратуры и при выполнении монтажных работ).

Пример: Типовой чертеж «Вид на внутренней плоскости»

1 – рейка С-образная; 2 – упор; 3 – блок зажимов; 3 – угольник для соединения переборочных соединителей; 5 – переборочный соединитель; 6 – щиток пневмопитания; 7 – кронштейн для крепления воздушного коллектора.

На всех стенках щита упрощенно показывают устойчивые конструкции (рейки, кронштейны, угольники, скобы) с размещенными на них аппаратами, установочными изделиями, электрическими и трубными проводками. Вертикальные потоки электрических и трубных проводок не показывают, а горизонтальные обозначают в виде линий отходящих от стоек. На чертеже они обозначаются:

Нумерация элементов щита. При нумерации следует различать понятия:

• позиция;

• позиционное обозначение;

• номер монтажной единицы.

Позиция – это порядковый номер по перечню составных частей чертежа общего вида.

Позиционное обозначение применяют:

• для приборов – по заказной спецификации;

• для электрической или пневматической арматуры – по принципиальным электрическим или пневматическим схемам (см. раздел 2.3).

Для изделий, не указанных в схемах, применяют следующие буквенно-позиционные обозначения:

XT – рейки с наборными зажимами;

П – сборки переборочных соединителей для командных трубных проводок;

X – штепсельные разъемы;

КП – краны;

В – вентили запорные;

Р – стабилизаторы давления воздуха;

Ф – фильтры воздуха;

М – манометры.

К буквенным обозначениям должны добавляться порядковые номера, (начиная с 1) в пределах каждой группы изделий. Принципиальное обозначение наносят:

Номер монтажной единицы – учитывая малые размеры и плотное расположение на платах таких элементов (диоды, триоды, резисторы и т. п.) порядковый номер присваивают всей плате. Номер монтажным единицам присваивают по порядку слева направо сверху вниз для каждой плоскости щита.

14-1. Назначение, основные типы и конструктивные особенности щитов и пультов систем автоматизации.

Назначение. Предназначены для размещения средств контроля и управления технологическим процессом (контрольно-измерительных приборов, сигнальных устройств, аппаратуры управления, автоматического регулирования, защиты, блокировки), а также линии связи между ними (трубные и электрические проводки) и т. п.

Классификация на основе каркаса. Одно из основных преимуществ щитовых конструкций состоит в том, что все они построены на единой базе – каркасе (ОСТ 36.13-76 и ОСТ 36.ЭД 1.13-79). Каркас является основным несущим элементом щитовых конструкций. Внешний вид объемного каркаса представлен на рисунке 1. В полках стоек имеются ряд круглых отверстий, шаг между которыми 25 мм. Используя их, а также рейки, угольники, скобы, кронштейны можно установить устройство или закрепить проводку практически в любой точке.

Рисунок 1 – Каркас объемный: 1- болты, 2 – рамы, 3 – швеллеобразные стойки.

Классификация щитов и пультов на основе каркаса имеет вид:

Каркас – жесткий, несущий, объемный или плоский металлический остов, предназначенный для установки (панелей, стенок, дверей, крышек, поворотных или стационарных рам, унифицированных монтажных конструкций) и монтажа (приборов, аппаратов, арматуры, установочных изделий, электрической и трубной проводки).

Шкаф – объемный каркас на опорной раме с установленными на нем панелью, стенками, дверьми, крышкой.

Щит шкафной – шкаф с установленными на унифицированных монтажных конструкциях, поворотной или стационарной раме: Ап – аппаратурой, Ар – арматурой, УИ – установочными изделиями, ЭиТПр – электрическим и трубными проводками, подготовленными к подключению внешних цепей и приборов, устанавливаемых на объекте.

Панель с каркасом – объемный каркас на опорной раме с установленной на нем панелью.

Щит панельный с каркасом – панель с каркасом с установленными: Ап, Ар, УИ, ЭиТПр подготовленными к подключению внешних цепей и приборов, устанавливаемых на объекте.

Стойка – объемный или плоский каркас на опорной раме.

Статив – стойка с ( плоским или объемным каркасом) с установленными только на унифицированных монтажных конструкциях аппаратурой: Ап, Ар, УИ, ЭиТПр подготовленными к подключению внешних цепей и приборов, устанавливаемых на объекте.

Корпус пульта – объемный каркас с установленными наклонной столешницей, стенками, дверьми.

Пульт – корпус с установленными только на унифицированных монтажных конструкциях: Ап, Ар, УИ, ЭиТПр подготовленными к подключению внешних цепей и приборов, устанавливаемых на объекте.

Места установки и применение. Щиты и пульты устанавливаются в производственных и специальных щитовых помещениях: операторских, диспетчерских, аппаратных и т. п. (закрытые помещения с температурой окружающей среды от –30 до +50°С при относительной влажности не более 80% и отсутствии вибрации, агрессивных газов, паров и токопроводящей пыли.

Учитывая конструктивные особенности, в том числе степень защиты от прикосновения к токоведущим частям по ГОСТ 14254-80, рекомендуется применять:

• щиты шкафные малогабаритные – в производственных помещениях, а также щитовых (диспетчерских и операторских) помещениях (если это технически обоснованно);

• щиты панельные с каркасом – в щитовых (диспетчерских и операторских) помещениях;

• стативы – для установки вспомогательной аппаратуры (реле, аппараты питания, преобразователей). Располагаются в аппаратных помещениях или в пространстве за щитом в операторских и диспетчерских помещениях;

• пульты – для размещения аппаратуры управления и сигнализации в щитовых и производственных помещениях.

14-2. Проектирование экранных форм объектов управления и органов управления (статика и анимация) SCADA7систем отображения технологической схемы процесса.

Одной из основных функций, реализуемых любой SCADA-системой, является предоставление оператору на экране наглядной информации о ходе технологического процесса. Поэтому все они имеют в своем составе мощные и гибкие средства, позволяющие пользователю эффективно создавать экранные формы с минимальными затратами труда и времени. В состав систем входят как наборы графических примитивов для рисования (для создания уникальных собственных объектов), так и наборы (библиотеки) типовых графических объектов. Наборы графических объектов для повторного использования могут быть расширены пользователем.

Статика. Вначале осуществляется формирование статического изображения рабочего окна. Это могут быть фон, заголовки, мнемосхема технологического процесса и т.п. Часто для создания статического изображения используются внешние графические редакторы (MS PaintBrush, Paint, CorelDraw), а готовое изображение затем импортируется в пакет SCADA.

Кроме того, как правило, все пакеты SCADA имеют собственные графические системы (средства рисования), позволяющие как создавать статические изображения (объекты), так и оживлять (анимировать) эти объекты (создавать динамические объекты). Основой таких графических систем является набор графических примитивов: линий, прямоугольников, эллипсов, кругов, ломаных линий, текста и средств для их компоновки.

Кроме того, все SCADA-системы имеют библиотеки готовых объектов. Объектами в библиотеках являются как изображения самих технологических объектов (резервуары, задвижки, механизмы, машины и пр.), так и различные табло, указатели, ползунки, кнопки, переключатели, служащие для отображения параметров процесса и для управления процессом.

Анимация. Следующим шагом построения динамической экранной формы является анимация построенных (или выбранных из библиотек) объектов. Под анимацией понимается способность объектов менять свои свойства при изменении параметров технологического процесса. Изменяемыми свойствами являются толщина, цвет и стиль линии, цвет и стиль заливки (если это фигура с заполнением), а также размеры, положение и ориентация объектов. Предусматривается также непосредственный ввод параметров (цифрами и текстом, ползунковыми устройствами) и управление процессом с помощью кнопок и переключателей (Пуск/Останов, Включение/Выключение, Вызов Окна и др.).

Хотя разные SCADA-системы имеют различные возможности анимации, основной набор для всех них практически совпадает

14-3. Задание на выполнение работ, связанных с автоматизацией технологических процессов (размещение элементов СА на технологическом оборудовании и трубопроводах, проектирование помещений СА, комплектные операторские пункты и помещения датчиков).