Проектирование систем автоматизации

1. Задание на проектирование, исходные данные и материалы

Задание на проектирование систем автоматизации технологических процессов составляется генеральным проектировщиком или заказчиком с участием специализированной организации, которой поручается разработка проекта.

Задание на проектирование должно содержать следующие данные:

а) наименование предприятия и задачу проекта;

б) основание для проектирования;

в) перечень производств, цехов, агрегатов, установок, охватываемых проектом систем автоматизации, с указанием для каждого особых условий при их наличии (например, класс взрыво- и пожароопасности помещений, наличие агрессивной, влажной, сырой, запыленной окружающей среды и т. д.);

г) стадийность проектирования;

д) требования к разработке вариантов технического проекта;

е) планируемый уровень капитальных затрат на автоматизацию и примерных затрат на научно-исследовательские работы, опытно-конструкторские работы и проектирование с указанием источников финансирования;

ж) сроки строительства и очередности ввода в действие производственных подразделений предприятия;

з) наименование организаций -- участников разработки проекта предприятия (объекта) и систем автоматизации: генпроектировщика, головного научно-исследовательского института по системам автоматизации, организаций-исполнителей смежных (строительной, сантехнической и пр.) частей проекта и др.;

и) предложения по централизации управления технологическими процессами и структуре управления объектом, по объему и уровню автоматизации;

к) предложения по размещению центральных и местных пунктов управления, щитов и пультов (диспетчерских, цеховых, агрегатных и др.);

л) особые условия проектирования.

Для выполнения проектов систем автоматизации должны представляться следующие исходные данные и материалы:

а) технологические схемы с характеристиками оборудования, с трубопроводными коммуникациями и указанием действительных внутренних диаметров, толщин стенок и материалов труб;

б) перечни контролируемых и регулируемых параметров с необходимыми требованиями и характеристиками;

в) чертежи производственных помещений с расположением технологического оборудования и трубопроводных коммуникаций с указанием рекомендуемых мест расположения щитов и пультов (планы и разрезы)

г) чертежи технологического оборудования, на котором предусматривается установка приборов и средств автоматизации перечень и характеристика поставляемых комплектно с оборудованием приборов средств автоматизации и систем управления чертежи комплектно поставляемых щитов пультов и т. д.

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

е) схемы управления электродвигателями, типы пусковой аппаратуры и станций управления для использования при проектировании автоматизации;

ж) схемы водоснабжения с указанием диаметров труб, расхода, давления и температуры воды;

з) схемы воздухоснабжения с указание давления, температуры, влажности и запыленности воздуха, наличия устройств очистки и осушки воздуха;

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

к) требования к надежности систем автоматизации ;

л) результаты научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, содержащие рекомендации по проектированию систем и средств автоматизации; результаты научно-исследовательских работ должны содержать математическое описание динамических свойств объекта управления. Если эти математические зависимости неизвестны, то в задании на проектирование должны приводиться экспериментальные временные или частотные характеристики, снятые на опытных или аналогичных действующих установках, графически отражающие динамические свойства объекта по каждому из каналов управления (см. § 18.1).

Для АСУ ТП в составе технического задания на проектирование должны приводиться данные предпроектных разработок, определяющих основные принципы построения АСУ ТП: иерархию АСУ, ее структуру и функции, алгоритмы и т. п.;

м) техническая документация по типовым проектам и проектным решениям;

н) дополнительные данные и материалы, которые могут потребоваться исполнителю в процессе проектирования.

2. Стадии проектирования и состав проектной документации

В соответствии со СНиП 1.02.01-85 проектирование систем автоматизации технологических процессов выполняют в две стадии: проект и рабочая документация или в одну стадию: рабочий проект.

В проекте разрабатывается следующая документация:

структурная схема управления и контроля (для сложных систем управления);

структурная схема комплекса технических средств (КТС);

структурные схемы комплексов средств автоматизации;

функциональные схемы автоматизации технологических процессов.

Для объектов с несложным технологическим процессом и простыми системами автоматизации допускается вместо функциональных схем автоматизации составлять перечни параметров контроля, регулирования, управления и сигнализации;

планы расположения щитов, пультов, средств вычислительной техники и т. д.;

заявочные ведомости приборов и средств автоматизации, средств вычислительной техники, электроаппаратуры, трубопроводной арматуры, щитов и пультов, основных монтажных материалов и изделий, нестандартизированного оборудования;

технические требования на разработку нестандартизированного оборудования;

локальная смета на монтажные работы, приобретение и монтаж технических средств систем автоматизации, составленные в порядке, установленном СНиП 1.02.01-85;

9) пояснительная записка;

10) задания генпроектировщику (смежным организациям или заказчику) на разработки, связанные с автоматизацией объекта:

а) на обеспечение средств автоматизации электроэнергией, сжатым воздухом, гидравлической энергией, теплоносителями, хладо-агентами (требуемых параметров); на теплоизоляцию трубных проводок и устройств;

б) на проектирование помещений систем автоматизации (для установки щитов, пультов, средств вычислительной техники, датчиков и т. д.), а также помещений для работы оперативного персонала, кабельных сооружений (туннелей, каналов, эстакад и т. д.), проемов и закладных устройств в строительных конструкциях;

в) на обеспечение средствами производственной связи;

г) на размещение и установку на технологическом оборудовании и трубопроводах закладных устройств, первичных приборов, регулирующих и запорных органов и т. п.;

д) на устройства пожаротушения и пожарной сигнализации.

Перечисленные задания к проекту не прикладываются, а передаются генпроекти-ровщику (заказчику) в процессе проектирования для согласования и исполнения. Копии заданий хранятся в деле проекта.

На стадии рабочей документации разрабатываются :

структурная схема управления и контроля;

структурная схема комплекса технических средств;

структурные схемы комплексов средств автоматизации;

функциональные схемы автоматизации технологических процессов.

При двухстадийном проектировании структурные и функциональные схемы на стадии рабочей документации разрабатываются с учетом изменений технологической части или решений по автоматизации, принятых при утверждении проекта. В случае отсутствия такие изменение упомянутые чертежи включаются в состав рабочей документации без переработки;

принципиальные электрические, гидравлические и пневматические схемы контроля, автоматического регулирования, управления, сигнализации и питания;

общие виды щитов и пультов;

монтажные схемы щитов и пультов или таблицы для монтажа электрических и трубных проводок в щитах и пультах, выполненные по РМЗ-182 - 83 (при изготовлении щитов промышленными предприятиями Минмонтажспецстроя УЗБЕКИСТАН);

схемы внешних электрических и трубных проводок; при необходимости рекомендуется разрабатывать таблицы соединений и таблицы подключения в соответствии с РМ4-6-81, ч. 3;

кроссовые ведомости (таблицы подключения) .

Допускается выполнять вместо кроссовых ведомостей монтажные схемы (схемы подключения) кроссовых шкафов для вычислительных (управляющих) комплексов, машин централизованного контроля и других технических средств;

планы расположения средств автоматизации, электрических и трубных проводок;

нетиповые чертежи установки средств автоматизации;

общие виды нестандартизированного оборудования [кроме сложного оборудования, по которому в составе проекта приведены задания генпроектировщику (технические требования) на его разработку] в объеме, необходимом для выполнения работ при реализации проекта;

пояснительная записка;

расчеты регулирующих дроссельных органов.

В рабочей документации даются таблицы исходных данных и результаты расчетов в виде приложений к пояснительной записке.

Тексты расчетов в состав проекта не включаются, а хранятся у исполнителя проекта и выдаются заказчику по его требованию.

В рабочей документации целесообразно также давать расчеты по выбору регуляторов и определения примерных значений их параметров настройки при различных технологических режимах работы оборудования. В составе расчетных материалов необходимо приводить данные из задания на проектирование по результатам научно-исследовательских работ, знание которых полезно при производстве наладочных работ смонтированного объекта;

заказные спецификации приборов и средств автоматизации, средств вычислительной техники, электроаппаратуры, щитов и пультов, трубопроводной арматуры, кабелей и проводов, основных монтажных материалов и изделий (трубы, металлы, монтажные изделия), нестандартизированного оборудования;

перечень типовых чертежей на установку средств автоматизации (типовые чертежи к проекту не прикладываются);

уточненные задания генпроектировщику (смежным организациям или заказчику) на разработки, связанные с автоматизацией объекта; при отсутствии изменений и уточнений подтверждаются задания, выданные на стадии проекта.

В состав рабочего проекта при одностадийном проектировании входят:

а) техническая документация, разрабатываемая в составе рабочей документации при двухстадийном проектировании;

б) локальная смета на оборудование и монтаж;

в) задания генпроектировщику (смежным организациям или заказчику) на работы, связанные с автоматизацией объекта.

В тех случаях, когда часть приборов и средств автоматизации, проводок между ними, локальных систем автоматизации поставляется комплектно с технологическим оборудованием, проектные материалы на них находят свое отражение в чертежах рабочей документации и заказных спецификациях в указанном выше объеме с соответствующей оговоркой об их комплектной поставке. Документация заводов-поставщиков должна быть переработана в соответствии с требованиями по проектированию систем автоматизации, ее оформлению и комплектации.

Допускается функциональные схемы автоматизации совмещать с технологическими (монтажно-технологическими) схемами, разрабатываемыми в основных комплектах технологического проекта объекта. При этом такая совмещенная схема должна быть приложена к основному комплекту проекта автоматизации.

Принципиальные электрические, пневматические и гидравлические схемы контуров контроля и регулирования допускается не включать в состав основного комплекта рабочих чертежей, если взаимные связи приборов и аппаратуры, входящие в состав этих контуров, просты или однозначны и могут быть с достаточной полнотой отображены в других схемах. Например: цепи измерения электрические и пневматические на стандартных приборах без включения в них дополнительных неприборных устройств (резисторов, делителей, емкостей, катушек индуктивности и т. д.); термоэлектрический термометр -- милливольтметр; термометр сопротивления -- многоточечный мост; датчик ГСП -- вторичный прибор; одноконтурные пневматические системы автоматического регулирования.

Вид документа для отображения направления и подключения электрических и трубных проводок (схема или таблицы) принимают, исходя из следующих рекомендаций:

для трубных проводок предпочтительным документом является схема, для электрических -- самостоятельные таблицы соединений и подключения;

для сложных электрических соединений (например, для АСУ ТП), кроме таблиц соединений, необходимо выполнять упрощенную схему соединений, в которой отображается структура электрических связей. Сведения, содержащиеся в таблице соединений (марки и длины кабелей, тип и номер вводного устройства и т. п.), на схеме соединений не приводят.

Техническая документация комплектных технических средств автоматизации разрабатывается с учетом специфики примененных в рабочей документации конкретных комплектов. Состав этой документации определяется отраслевыми нормативными документами.

Так, для щитов и пультов систем автоматизации, изготавливаемых по ОСТ 36.13 -- 86 как продукция индивидуального изготовления, в состав документации включают:

общие виды составных и единичных щитов и пультов;

таблицы соединений и подключения единичных щитов и пультов;

спецификацию щитов и пультов.

Для комплектов технических средств операторских и диспетчерских помещений, в которые кроме щитов и пультов включаются защитовые конструкции (стойки, стативы, щиты зажимов и т. п.), а также электрические и трубные проводки (штатные кабели и трубы, несущие и опорные конструкции), в состав документации дополнительно включают:

план расположения технических средств в операторском помещении;

схемы (таблицы) соединений и подключения проводок операторского помещения;

спецификацию комплекта.

При применении в рабочей документации комплексов технических средств локальных информационно-управляющих систем (КТС ЛИУС), агрегатных пневматических комплексов («Режим» и др.), комплексов вычислительных средств в состав рабочей документации включают общие виды тех стоек и пультов, в которых набор конкретных составляющих элементов (блоков, модулей, мнемосхем) определяется характером управляемого технологического процесса или оборудования.

Для аппаратурных стоек общий вид может содержать только схему расположения блоков или модулей в стойке.

Чертежи конструкций и деталей, предназначенных для установки приборов и средств автоматизации, могут не разрабатываться, если эти детали приведены в типовых чертежах установки технических средств автоматизации.

3. Задания на выполнение работ, связанных с автоматизацией технологических процессов

проектирование автоматизация документация обозначение

Задание на размещение элементов систем автоматизации на технологическом оборудовании и трубопроводах. Задание выдается организации, проектирующей технологическую часть проекта, в качестве исходного материала для учета закладных устройств средств автоматизации (первичных приборов, регулирующих и запорных органов и т. п.), встраиваемых в технологические трубопроводы и оборудование, в проектно-сметной документации технологической части проекта.

Задание содержит:

чертеж размещения элементов систем автоматизации на технологическом оборудовании и трубопроводах, выполняемых на утвержденной технологической схеме стандартными условными обозначениями;

таблицу с перечнем устанавливаемых приборов, средств автоматизации и данными по их установке (наименование технологического оборудования или трубопровода, в который встраиваются приборы, средства автоматизации или устройства, и требования к их установке; характеристика и номера чертежей закладных устройств; номера чертежей установки приборов, средств автоматизации, отборных устройств и другие необходимые сведения);

указания:

а) о необходимости размещения закладных устройств систем автоматизации в местах, удобных для обслуживания средств автоматизации и снятия показаний приборов

(например, с основных технологических или специально предусмотренных в технологической части проекта площадок);

б) о необходимости отражения на чертежах технологической части проекта размещения и координации закладных устройств, первичных приборов, регулирующих и запорных органов и т. д.;

в) об установке закладных устройств (бобышек, штуцеров, гильз, карманов, расширителей, фланцевых соединений, ответных фланцев, переходных патрубков и т. д.) на технологическом оборудовании и трубопроводах организациями, изготавливающими и монтирующими это оборудование и трубопроводы.

Заказ ответных фланцев, фланцевых соединений, расширителей, бобышек, штуцеров, гильз, карманов, переходных патрубков и других закладных устройств, устанавливаемых на технологическом оборудовании и трубопроводах, их монтаж и составление сметы предусматриваются в проектно-сметной документации технологической части проекта.

Клапаны (в том числе регулирующие клапаны и клапаны безопасности), заслонки, задвижки (в том числе с дистанционным приводом) и запорная арматура заказываются и устанавливаются также по проектно-сметной документации технологической части проекта.

Монтаж объемных и скоростных счетчиков, ротаметров, сужающих устройств и других приборов, устанавливаемых на технологических трубопроводах, предусматривается проектно-сметной документацией технологической части проекта и осуществляется организацией, монтирующей технологическое оборудование и трубопроводы.

При установке единичных приборов, средств автоматизации или устройств допускается выполнять задание только в виде чертежа или таблицы с указанием всех необходимых сведений.

Чертежи размещения элементов систем автоматизации допускается в задании выполнять на промежуточных чертежах компоновки оборудования и коммуникаций.

Нормали и чертежи типовых конструкций закладных или присоединительных устройств для установки приборов и средств автоматизации к заданию не прикладываются.

Задание на проектирование помещений систем автоматизации. Задание содержит исходные данные и требования к проектированию помещений, предусматриваемых проектом автоматизации в строительной, сантехнической и электротехнической частях проектов с учетом условий работы технических средств и особенностей деятельности оперативного персонала.

Задание в части противопожарных мероприятий содержит требования по устройству автоматического (при необходимости) или другого вида пожаротушения и пожарной сигнализации.

Строительная часть задания содержит:

а) схему планировки помещений с указанием назначения каждого помещения и изложением условий расположения отдельных помещений систем автоматизации в производственном здании;

б) планы помещений, в которых должны быть предусмотрены фундаменты или строительные конструкции для установки управляющих вычислительных машин, щитов и

пультов с нанесением и координацией каналов для проемов и закладных частей;

в) данные о необходимых площадях, высоте помещений, размерах дверных проемов и проходов к помещениям, о монтажных проемах (при необходимости), о нагрузках на перекрытие, освещенности;

г) требования к строительным конструкциям по звуко- и виброизоляции, защите от влияния магнитных полей производственных электроустановок и электрооборудования (при необходимости), тепло- или гидроизоляции и др.;

д) рекомендации по оформлению помещений, выбору отделочных материалов с учетом назначения помещений и устанавливаемого в нем оборудования и мебели.

В сантехнической части задания указываются параметры воздушной среды, требования к отоплению, вентиляции, оговаривается необходимость выполнения (для некоторых помещений) систем кондиционирования воздуха.

В задании в части проектирования систем освещения указывается отдельно для каждого помещения требуемое значение освещенности (рабочее и аварийное), плоскости нормирования и качество освещения (отсутствие резких контрастов, бликов и т. д.), напряжение сети, расположение розеток, вид проводки (открытая, скрытая).

Задание на комплектные операторские пункты н помещения датчиков. Комплектные операторские пункты (КОП) и комплектные помещения датчиков (КПД) должны изготавливаться на заводах легких металлоконструкций из облегченных профилей металлопроката, профилированного настила и стенных панелей с утеплителем. Задание должно содержать:

а) наименование и тип помещения;

б) место установки помещения на объекте автоматизации;

в) планы помещений, на которых должны быть предусмотрены опорные рамы для установки щитов, пультов и стагивов с приборами с нанесением и координацией каналов, проемов и закладных частей.

Задание на проемы и закладные устройства. Задание на проемы и закладные устройства в строительных конструкциях выдается генпроектировщику для учета указанных устройств в строительной части проекта. В задании должны быть показаны и закоор-динированы:

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 установкищитов, пультов, средств вычислительной техники, местных приборов, электрических и трубных проводок.

Задания на проемы и закладные части (устройства), предусматриваемые в помещениях систем автоматизации, включаются в состав заданий на помещения.

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.

Для оборудования и конструкций, которые по размерам, массе и расположению допускают крепление при помощи дюбелей или деталей, пристреливаемых строительно-монтажным пистолетом, закладные устройства не предусматриваются.

Задание на проектирование кабельных сооружений. В задание включаются строительные, сантехнические, противопожарные и другие требования к кабельным сооружениям.

Строительная часть задания 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 (выполнение из несгораемых материалов дверей и перегородок, отделяющих кабельные сооружения от примыкающих к ним помещений и контрольные кабели от силовых, и др.); по предотвращению попадания в кабельные сооружения технологических и почвенных вод; по перекрытию кабельных каналов съемными плитами с указанием материалов плит, по защите кабелей на эстакадах от прямых солнечных лучей.

При применении типовых туннелей и каналов на чертежах объекта показывается их монтажная схема с координацией и указанием типов туннелей, каналов и углов поворота (без выполнения эскизов).

Сантехническая часть задания 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».

Задание на обеспечение средств автоматизации электроэнергией. Задание 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 в задании указываются особые требования, например, к схеме питающей сети: радиальная с одно- или двусторонним питанием, радиально-магистральная, магистральная с одно- или двусторонним питанием (от одного источника или двух независимых); к способам прокладки кабелей питания и выбору их марок.

Координация электроприемников может уточняться на стадии рабочей документации по согласованию с разработчиком раздела проекта «Электроснабжение и электрооборудование».

Выбор кабелей питания, проводников магистралей заземления и их прокладка, при отсутствии особых требований в задании, предусматривается в разделе проекта «Электроснабжение и электрооборудование».

Задание на обеспечение средств автоматизации сжатым воздухом. Задание 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) при необходимости график потребления воздуха в течение месяца, года.

Координация вводных коллекторов может уточняться на стадии рабочей документации по согласованию с исполнителем проекта снабжения сжатым воздухом.

При отсутствии исходных материалов (строительных чертежей) для выполнения чертежей размещения распределительных коллекторов на стадии проекта их размещение допускается оговаривать в текстовой части задания.

Задание на обеспечение средств автоматизации гидравлической энергией. Задание 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) при необходимости желательное направление прокладки питающей сети и материал трубопроводов.

Координация вводных коллекторов может уточняться на стадии рабочей документации по согласованию с исполнителем проекта энергоснабжения предприятия.

При отсутствии исходных материалов (строительных чертежей) для выполнения чертежей размещения распределительных коллекторов на стадии проекта их размещение допускается оговаривать в текстовой части задания.

Лекция №2. Составные схемы систем автоматизации