Файл: В.Г. Каширских Программа и методические указания.pdf

18

ми интервалами поиска (рекомендуется просматривать патентную информацию за последние 5-10 лет). Страны поиска и источники патентной информации не изменяются.

Таблица 4.1. – Регламент поиска патентной информации

19

№10 ходной блок, отличающийся тем, что с целью повышения точности контроля оно снабжено блоком управления, включенным между выходом генератора и входным блоком

В соответствии с принятой программой (см. таблицу 4.1) просматриваются источники патентной информации и отбираются для последующего анализа патентные документы, имеющие прямое отношение к предмету поиска. Результаты этой работы оформляются таблицей. В качестве примера оформления в таблице 4.2 представлены патентные документы, отобранные для анализа по теме «Автоматический контроль стальных канатов».

В таблице 4.2 должно быть представлено не менее 4-5 изобретений. Изобретения, а также опубликованные заявки, представленные в таблице 4.2, в дальнейшем должны быть систематизированы студентом, подвергнуты сравнительному анализу с использованием структурных схем, отражением достоинств и недостатков рассматриваемых технических решений, формированием выводов, в частности о возможности использования отдельных изобретений в проекте.

РАЗДЕЛ 3. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПРОЕКТИРУЕМОЙ СИСТЕМЕ АВТОМАТИЗАЦИИ.

В этом разделе формируются технические требования к разрабатываемой системе на основе сведений о свойствах объекта автоматизации (раздел 1) и рассмотренных при обзоре вариантов его автоматизации (раздел 2). Требования могут быть направлены на реализацию как известных, так и новых функций контроля, управления и регулирования объекта, повышение качества, управления, модернизацию технических средств автоматики, улучшение технико-экономических показателей функционирования системы: повышение производительности, надежности, безопасности, снижение расхода электроэнергии и материалов, высвобождение обслуживающего персонала и др. Следует помнить, что

20

технические требования определяют структуру, функции и эффективность проектируемой системы автоматизации. Поэтому к их формированию необходимо отнестись с большой ответственностью.

Рекомендуется выделить три группы требований:

а) функциональные требования; б) конструктивные требова-

ния;

в) требования надежности и эффективности системы.

Впервую группу записывают требования, отражающие функции системы автоматизации по контролю, регулированию, сигнализации, защите, блокировке, управлению дискретными операциями и пускомостановом объекта, диагностике. При этом указывают диапазоны изменения контролируемых параметров, заданные значения и показатели качества регулирования по соответствующим параметрам, порядок следования и длительности дискретных технологических операций, пороговые значения параметров сигнализации и защиты, критерии оптимального управления, структуру системы управления.

Во вторую группу записывают требования, отражающие конструктивные особенности элементов системы управления: а) приспособленность к заданным параметрам среды функционирования (взрыво- и (или) пожаробезопасное исполнение, защищенность от пыли и влаги, вибро- и (или) помехоустойчивость и т.д.); б) компоновка приборных панелей и пультов управления, обеспечивающая комфортные условия работы операторов; в) блочно-модульное исполнение; г) микропроцессорная реализация управляющих устройств и т.п.

Втретью группу записывают обоснованные значения показателей безотказности функционирования системы (или узла) управления (наработки на отказ, вероятности безотказной работы в течение года) и срока окупаемости капитальных затрат на автоматизацию объекта.

РАЗДЕЛ 4. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ. Этот раздел является творческой частью проекта. Рекомендуется

выделить в нем следующие подразделы: Функциональная схема системы автоматизации.

Автоматическое регулирование технологических параметров. Автоматизация управления пуском-остановом объекта и последо-

вательностью технологических операций. Автоматическая блокировка, защита и сигнализация. Электропитание средств автоматизации.

Расчет надежности.

21

Монтаж и наладка. Конструктивные разработки.

Состав подразделов, их наименование могут изменяться в зависимости от темы по согласованию с руководителем проекта. Содержание рекомендуемых подразделов раскрывается ниже.

Функциональная схема системы автоматизации (ФСА) являет-

ся важнейшим техническим документом, определяющим функциональную структуру и состав технических средств проектируемой системы управления.

ФСА составляется на основе технических требований, изложенных в разделе 3. При разработке функциональной схемы решаются вопросы выбора технических средств автоматизации (СА) для реализации заданных функций контроля, управления и регулирования, разработки новых СА в случае отсутствия типовых, размещения СА на пультах, щитах, технологическом оборудовании, представления информации обслуживающему персоналу. Составляется спецификация приборов и СА.

Технологическое оборудование при разработке ФСА изображается упрощенно. Однако изображенная таким образом технологическая схема должна давать ясное представление о принципе ее работы и взаимодействии со средствами автоматизации.

Приборы, средства автоматизации, электрические устройства и элементы вычислительной техники на функциональных схемах автоматизации показываются в соответствии с ГОСТ 21.404-85.

При проектировании простейших систем автоматизации ФСА может быть заменена структурной схемой, на которой объект управления и функциональные блоки изображают прямоугольниками, а их связи - стрелками с обозначением измеряемых параметров объекта, входных и выходных сигналов блоков.

ФСА при необходимости дополняются алгоритмами функционирования объекта управления и средств автоматизации.

Автоматическое регулирование технологических параметров.

Такая задача возникает при наличии в проектируемой системе автоматизации необходимости стабилизации и (или) оптимизации режима работы объекта управления. В данном подразделе необходимо определить критерий управления, обосновать выбор регулируемых величин и регулирующих воздействий, произвести математическое описание системы автоматического регулирования (САР), представить ее структурную (алгоритмическую) схему, определить закон регулирования, рассчитать

22

параметры настройки регулирующего устройства, обеспечивающие устойчивость и требуемые показатели качества процесса регулирования, составить принципиальную схему САР. Исследование переходных процессов в САР рекомендуется выполнять методом моделирования на ЭВМ.

При разработке принципиальной схемы (ПС) САР производится обоснование и выбор ее элементов (тех, которые не были выбраны в п. 4.1), выполняются необходимые расчеты по согласованию элементов по уровню и мощности сигналов, описывается работа ПС, приводится спецификация (перечень) ее элементов. ПС выполняют в соответствии с требованиями государственных стандартов.

Виды, структурные схемы САР и ПС регулирования определяются руководителем проекта.

Автоматизация управления пуском-остановом объекта и последовательностью технологических операций. Управление пуском-

остановом объекта решает задачу ввода-вывода в действие, т.е. в каком порядке и с помощью каких средств включается в работу и при необходимости отключается основное и вспомогательное технологические оборудование.

Если технологический процесс является дискретным (циклическим), то возникает задача автоматического управления последовательностью его операций во времени и (или) в зависимости от выполнения определенных логических условий.

В этом разделе должны быть обоснованы и представлены алгоритмы управления пуском-остановом объекта и последовательностью технологических операций, программы их реализации на управляющих устройствах, выполненных на базе средств вычислительной техники (УВМ, программируемые контроллеры), составлены соответствующие принципиальные схемы, например схемы автоматического пуска, дистанционного управления приводами рабочих машин, задвижек и т.п., приведены спецификации элементов и описана работа ПС.

Виды, алгоритмы, программы и ПС автоматического управления определяются руководителем проекта.

Автоматическая блокировка, защита и сигнализация. В этом подразделе определяются виды, способы и технические средства защиты, блокировки и программы их реализации на базе программируемых либо аппаратных средств, составляются соответствующие принципиальные схемы.

23

Системы блокировки и защиты оборудования строятся на основе оценки возможных аварийных ситуаций, выбора параметров, которые можно использовать для прогнозирования аварий, определения уставок (настроек) защиты, представляющих собой предельно допустимые значения выбранных параметров, и воздействий на объект, предотвращающих аварии (отключение оборудования, прекращение подачи вещества, включение резервных аппаратов и т.п.).

Система сигнализации должна представлять оперативному персоналу информацию о: а) пуске объекта (предпусковая сигнализация); б) состоянии и положении элементов технологического оборудования (электродвигатель включен, задвижка закрыта и т.д.); в) достижении контролируемыми параметрами заданных значений (технологическая сигнализация); г) срабатывании защит (аварийная сигнализация).

Виды защиты и сигнализации и ПС, подлежащие разработке в проекте, определяются руководителем проекта.

Электропитание средств автоматизации. В этом подразделе разрабатывается схема электроснабжения приборов, аппаратов, регулирующих устройств, электроприводов исполнительных механизмов, задвижек и т.п. Проектирование системы электропитания включает в себя решение следующих вопросов:

выбор напряжения и схемы электропитания; автоматическое включение резерва;

выбор аппаратов управления и защиты схемы электропитания (пускателей, автоматических выключателей, предохранителей и т.п.);

выбор сечений проводов и жил кабелей.

Руководитель проекта может принять решение об исключении подраздела 4.5 Электропитание средств автоматизации. Однако, в этом случае, становится обязательным выполнение раздела 5 Электроснабжение.

Схема электроснабжения выполняется в соответствии с требованиями государственных стандартов, Правил устройства электроустановок.

Расчет надежности. В этом подразделе выполняется оценка надежности разработанной системы автоматизации, если она проста, либо ее отдельного узла (по согласованию с руководителем проекта). Анализ надежности осуществляется на основе разработанных принципиальных схем с учетом условий эксплуатации: температуры, нагрузки, вибраций и др. В результате расчета надежности должны быть определены два

24

показателя: а) среднее время безотказной работы системы (узла); б) вероятность безотказной работы системы (узла) в течение года (8000 ч). Расчетные показатели должны быть сопоставлены с заданными в разделе 3 значениями и в случае необходимости нужно предложить меры по обеспечению требуемого уровня надежности.

По заданию руководителя на стадии анализа альтернативных вариантов функциональных схем системы автоматизации могут быть проведены ориентировочные расчеты (без учета условий работы) для оценки структурной надежности вариантов системы или ее узлов.

Монтаж и наладка. В этом подразделе излагаются рекомендации по монтажу и наладке проектируемой системы (узла) автоматизации. По согласованию с руководителем проекта составляются в соответствии с требованиями ГОСТов электромонтажные схемы: а) схемы соединений - схемы внешних связей устройств системы; б) электромонтажная схема пульта или щита автоматики. Производится краткое описание составленных электромонтажных схем.

Наладка предусматривает описание комплекса работ по проверке и настройке средств автоматизации, заданных руководителем проекта.Конструктивные разработки. Содержание конструктивных разработок определяется руководителем проекта. Результатом конструктивных разработок могут быть: а) монтажные чертежи установок и средств автоматизации (датчиков, приводов и др.) на технологическом оборудовании; б) конструкторские чертежи на изготовление элементов (узлов) автоматической системы, пультов управления, взрывобезопасных электроаппаратов или станций управления и т.п.; в) экспериментальный образец (макет, модель) элемента (узла) или системы автоматизации, действующий лабораторный стенд.

РАЗДЕЛ 5. ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ.

В этом разделе разрабатывается система электроснабжения мощных потребителей электроэнергии на объекте автоматизации. К таким электроприемникам можно отнести: а) электроприводы рабочих машин (экскаваторов, буровых станков, конвейеров, питателей, смесителей, подъемников, насосов, вентиляторов, компрессоров и др.); б) осветительные установки; в) установки электролиза и др.

Проектирование системы электроснабжения включает в себя решение следующих вопросов:

выбор расчетной схемы электроснабжения объекта;

25

определение расчетных нагрузок и выбор мощности силового трансформатора;

выбор сечения приводов и жил кабелей; расчет токов короткого замыкания и выбор аппаратов защиты и

управления; определение уставок защит.

Руководитель проекта может принять решение об исключении раздела 5. Однако в этом случае обязательно выполнение подраздела 4.5. Электропитание средств автоматизации.

РАЗДЕЛ 6. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ И ОХРАНА ТРУДА.

Вэтом разделе излагаются основные мероприятия по охране труда

итехнике безопасности при монтаже и эксплуатации электрооборудования и средств автоматизации, созданию нормальных условий труда, индивидуальной защите, пожаро- и электробезопасности, по спасению людей и ликвидации аварий на объекте.

РАЗДЕЛ 7. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОЕКТИРУЕМОЙ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ.

Основной целью автоматизации производства является увеличение его экономической эффективности. В общем случае автоматизация производственных процессов позволяет:

повысить эффективность использования технологического оборудования, увеличить производительность установок и получить за счет этого экономию на условно-постоянных расходах;

сократить затраты живого труда за счет высвобождения части обслуживающего персонала, особенно на вспомогательных процессах;

снизить материально-энергетические затраты; увеличить выход целевого продукта за счет регулирования основ-

ных технологических параметров и стабилизации их на значениях, близких к оптимальным;

увеличить межремонтные сроки работы оборудования и получить экономию средств, расходуемых на ремонтные работы;

улучшить качество выпускаемой продукции и получить за счет этого экономию в смежных производствах и отраслях, использующих эту продукцию в качестве сырья;

сократить потери сырья и целевой продукции; получить экономию в народном хозяйстве за счет сокращения ка-

питаловложений в строительство новых мощностей отрасли, соответст-