Загальні відомості про автоматичне керування

1. Технічний пристрій називають автоматичним, якщо він тривалий час функціонує і керується без особистої участі людини Сукупність технічних засобів автоматизації (ТЗА), які виконують визначену цільову задачу без участі людини, представляє автоматичну систему. Системою прийнято називати об'єднання елементів будь-якої фізичної природи, що розглядаються як зв'язне ціле для загальної мети - функціонування. Варто розрізняти автоматичні й автоматизовані системи.

Автомати́чне керува́ння — керування за допомогою комплексу приладів і механізмів початком дії, послідовністю і припиненням окремих операцій робочого процесу без безпосередньої участі людини.

Автоматичне керування широко застосовується в найрізноманітніших галузях: у машинобудуванні, металургії, хімічній промисловості, текстильній і харчовій; в електроламповому, скляному, поліграфічному та інших виробництвах; на транспорті, в енергетиці, техніці зв'язку тощо. Автоматичне керування роботою доменних і мартенівських печей, електростанцій, цехів, заводів з виготовлення деталей машин та інших виробів різко підвищує продуктивність устаткування, інтенсифікує виробничі процеси, знижує собівартість готової продукції, а також набагато поліпшує умови праці робітників.

Автоматичне керування здійснюється механічними, гідравлічними, пневматичними і електричними системами. Часто всі системи автоматичного керування об'єднуються в одній установці. В поєднанні з засобами обчислювальної техніки програмне керування дозволяє створювати високоорганізовані системи автоматичного керування, що автоматично вибирають найвигідніші режими роботи як окремих машин і механізмів, так і цілих виробничих комплексів. При централізованому автоматичному керуванні на невеликих відстанях застосовують дистанційне керування, а на значних — телекерування.

 

2. Призначення та класифікація станцій керування, щитів і пультів керування

Засоби автоматизації призначені для контролю параметрів та керування різноманітних технологічних процесів сільськогосподарського виробництва та систем електропостачання.

За призначенням їх розподіляють па декілька груп:

диспетчерські;

керування;

релейного захисту і автоматики;

сигналізації;

розподілу постійного та змінного струму.

За параметрами: засоби виміру, контролю й регулювання температури, тиску, розрядження, перепаду тиску; використання кількості газів та рідин; засоби для визначення складу і властивостей газів, рідин, твердих та сипких матеріалів; для виміру та дозування мас.

Шафи автоматики використовуються для керування та регулювання подачі, розподілення та підготовки повітря в системах кондиціювання та вентиляції адміністративних, промислових та житлових приміщень.

В конструкціях щитів передбачені пристрої плавного пуску (частотного регулювання) електродвигунів та контролери, що дозволяють оптимізувати процеси пуску та керування системами

За призначенням електрощити і пульти управління можуть бути:

* оперативні, з яких ведеться управління і контроль технологічного процесу;

* неоперативні, призначені тільки для встановлення апаратів, приладів і пристроїв, що не використовуються безпосередньо для управління і спостереження за технологічним процесом;

* комбіновані, які можуть виконувати як оперативні, так і неоперативні функції.

За конструктивним виконанням електрощити можуть бути:

* зовнішньої або внутрішньої установки;

* підлогові і навісні;

* металеві та пластмасові;

* шафові одно-, двох-і багатосекційні;

* з передньої, задньої і двосторонніми дверима.

Для сучасних систем автоматизації, з огляду на застосування мікроконтролерів, вся апаратура управління може бути розміщена в навісних односторонніх малогабаритних шафах, а неоперативна апаратура - в пластмасових модульних щитках.

Для монтажу щитів і пультів управління необхідно мати монтажну схему, ескізне креслення загального вигляду з переліком усіх елементів, включаючи монтажні аксесуари.

При компонуванні засобів автоматизації на щитах і пультах необхідно враховувати:

* призначення і кількість приладів і пристроїв;

* зручність монтажу та експлуатації;

* естетичні аспекти зовнішнього вигляду;

* безпеку обслуговування.

 

Щити систем автоматизації є сполучною ланкою між об'єктом управління і оператором. Основне призначення щитів - централізація засобів контролю та регулювання роботи агрегату, технологічної установки або цеху.

Одночасно вони служать конструкцією для встановлення приладів, засобів автоматизації, підвідних і обв'язувальні проведень.

За призначенням щити підрозділяються на місцеві, агрегатні, блокові, центральні та допоміжні.

На місцевих щитах монтуються прилади і засоби управління частиною технологічної установки (індивідуальної установкою). В основному місцеві щити є шафові і розміщені поблизу контрольованого об'єкта, тобто у виробничому приміщенні.

Агрегатні щити призначені для монтажу засобів контролю та управління одним технологічним агрегатом, а також однотипними агрегатами або технологічними установками, розташованих в одному приміщенні. Такі щити звичайно поставляються заводом-виробником агрегату в комплекті з ним.

Блокові щити служать для розміщення приладів і засобів керування роботою пов'язаних між собою агрегатів, що представляють комплексну установку.

Центральні щити (диспетчерські) - це щити, на яких зосереджені засоби контролю та регулювання технологічних процесів цеху, заводу або комплексу технологічно пов'язаних виробництв. Центральні щити встановлюються в спеціальних приміщеннях.

Допоміжні щити - це щити неоперативного призначення. Вони поділяються на:

- релейні щити, на яких розміщують всіляку електроапаратуру, елементи систем електричної сигналізації, блокування та управління;

- щитки апаратури (служать для підведення електроенергії до системи КВП);

- щити з обігрівом (малогабаритні), які застосовуються при монтажі приладів на відкритих майданчиках і в неопалюваних приміщеннях.

По конструкції розрізняють щити шафові нормальних габаритних розмірів

(повноцінні), шафові малогабаритні, панельні з каркасом, Стативи та допоміжні пристрої до щитів. Конструкцію щитів, стативів і пультів регламентує ОСТ 36.13-76 "Щити і пульти систем автоматизації технологічних процесів". На додаток до нього розроблений РМ 3-82-76, що визначає конструкцію щитів і пультів.

Терміни щитової продукції:

Каркас - жорсткий несе об'ємний або плоский металевий кістяк, призначений для установки на ньому панелей, стінок, дверей, кришок і монтажу приладів, апаратів, електричних і трубних проводок і ін < p> Шафа - об'ємний каркас на опорній рамі зі встановленими на ній панеллю, стінками, дверима, кришкою.

Стойка - об'ємний або плоский каркас на опорній рамі.

Панель з каркасом - об'ємний каркас на опорній рамі з встановленою на ній панеллю.

Корпус пульта - об'ємний каркас до встановлених похилій стільницею, стінками, дверима.

Щит шафові - шафа з встановленими на уніфікованих монтажних конструкціях, поворотною або стаціонарної рамі апаратурою, арматурою, установочними виробами і з електричної та трубної проводками, підготовленими до підключення зовнішніх ланцюгів і приладів, встановлених на об'єкті.

Щит панельний з каркасом - панель з каркасом зі встановленими на уніфікованих монтажних конструкціях, поворотній або стаціонарної рамі апаратурою, арматурою, установочними виробами і з електричної та трубної проводками, підготовленими до підключення зовнішніх ланцюгів і приладів, встановлених на об'єкті.

Статі - стійка з об'ємним каркасом і встановленими на уніфікованих монтажних конструкціях, апаратурою, установочними виробами і з електричної та трубної проводками, підготовленими до підключення зовнішніх ланцюгів і приладів, встановлених на об'єкті.

Статі плоский - стійка з плоским каркасом і встановленими на уніфікованих монтажних конструкціях, апаратурою, установочними виробами і з електричної та трубної проводками, підготовленими до підключення зовнішніх ланцюгів і приладів, встановлених на об'єкті.

Допоміжна з дверима - панелі, призначені для оформлення многопанельних каркасних щитів.

Панель декоративна - панель, призначена для декоративного оформлення верхньої частини щитів панельних з каркасом, а також для монтажу елементів мнемосхем.

Вставка кутова - елемент, призначений для з'єднання двох суміжних щитів або пультів, що встановлюються під кутом один до одному.

Найменування і типи щитів, стативів, пультів

Скорочення в умовні позначення

Щ - щит

Ш - шафові

ЩПК - щит панельний з каркасом

ЩШМ - щит шафові малогабаритний

С - статів

СП - статів плоский

П - пульт

ПНП - пульт з похилою приладової приставкою

ЗД - задні двері

ПЗД - передня і задня двері

О2 - відкритий з двох сторін

ОП - відкритий праворуч

ОЛ - відкритий ліворуч

ЗП - закритий праворуч

ЗЛ - закритий зліва.

Якщо найменування закінчується літерами ЗД, то щит закритого виконання, якщо ЩПК - відкритий з двох сторін, цифри 2 і 3 - це кількість секцій.

 

3 Розмітка місць установки апаратури, ревізій електро­апаратів

 

Монтаж шаф та щитів керування виконують в спеціальних диспетчерських або технологічних приміщеннях та в зовнішніх приміщеннях під навісом. В цих приміщеннях до початку монтажу виконують всі будівельні та оздоблювальні роботи з монтажу технологічного обладнання і трубопроводів. При виконанні монтажу шаф (щитів) в технологічних приміщеннях температура зовнішнього повітря повинна бути не менше плюс 5°С. Шафи розташовують таким чином, щоб було зручно виконувати їхній контроль.

Проходи обслуговування монтажної сторони щитів у більшості випадків г евакуаційними проходами. При відсутності з обох боків проходу відкритих струмопровідних частин на висоті 2,2 м від підлоги ширина проходу повинна бути не менше 0,8 м, в окремих місцях до 0,6 м [53].

Відстань між найбільш вис гупаючими відкритими струмо-ировіднимн частинами, котрі розташовані з одного боку проходу, повинна бути не менше 1,0 м при напрузі до 500 В і довжині щита до 7 м; 1,2 м при напрузі до 500 В і довжині щита більш 7 м; 1,5 м при напрузі 500 В і більше. Відстань між найбільш виступаючими відкритими струмопровідними частинами, котрі розташовані з двох боків проходу, повинна бути не менше 1,5 м при напрузі до 500 В; 2 м при напрузі 500 В і більше. Відкриті струмонровідні частини, котрі знаходяться на відстані, меншій вказаних, необхідно загороджувати.

На монтажну відмітку шафи і щити керування підіймають і встановлюють за допомогою вантажопідіймальних машин та механізмів. Шафи та щити ретельно доглядають, перевіряють комплектність деталей, впевнюються у відсутності поломок, тріщин та інших механічних ушкоджень. Щити та шафи встановлюють по рівню горизонтально на спеціальні стальні опорні рами, котрі виготовляють із швелерів, і кріплять до бетонного або цегляного фундаменту. Вертикальне положення шаф та щитів визначають за допомогою підкосу з допуском до 1^е1. Кріплення їх до стальних конструкцій, фундаментів, між собою повинно бути тільки роз'ємним.

Малогабаритні шафи навісної конструкції встановлюють на капітальних стінах або колонах. Для їх монтажу розмічають місця установки анкерних болтів. Отвори під них в цегляних стінах про­свердлюють або пробивають на глибину, котра відповідає 8-10 діаметрам анкерного болта.

Висота встановлення шаф від підлоги повинна бути такою, щоб на горизонтальній осі розташовувались прилади:

показуючі прилади та сигнальна апаратура - 800-2100 мм:

самописні прилади - 1000-1600 мм;

органи керування (перемикачі, кнопки) - 700-1600 мм. Площа перерізу жил проводів і кабелів приймають відповідно

до сили струму, але не менше для мідних - 1 мм", алюмінієвих 2,5 мм²

Вводи в шафи виконують, як правило, знизу через підлогу або зверху залежно від місця підходу зовнішньої проводки. Проводи, що вводять у шафи, закріплюють на опорній основі біля шаф на відстані не більше 1 м. Вводи можуть бути як відкритими, так і закритими, залежно від умов навколишнього середовища і виду прокладки.

Шафи та пульти, до яких підведена напруга вище 42 В, заземлюють. При живленні їх від мереж з глухозаземленою нейтраллю однофазною напругою в якості заземлювальних провідників можуть бути використані окремі мідні і алюмінієві жили проводів і кабелів, стальні заземлювальні провідники, стальні труби електропроводок, алюмінієві оболонки кабелів. Використання нульових проводів в цих випадках забороняється.

При трифазному живленні в якості заземлюв&льних провідників можуть бути використані також нульові жили проводів та кабелів.

 

4 Виконання електропроводок всередині шаф та щитків керування

 

В пристроях напругою до 1000 В монтаж кіл вторинної комутації виконують наступними способами:

' - пучками, які вільно висять на струнах без кріплення до панелі;

на лотках, профілях, коробах;

прямо.

До монтажу вторинних кіл приступають після установки всього обладнання та апаратів, нанесення маркування згідно із схемою і перевірки жил на відсутність обриву.

Згідно з вимогами Правил будови електроустановок [59] за вимогами механічної тривкості необхідно застосовувати проводи:

для контрольних кабелів з приєднанням під гвинт до затискачів (панелі) колодок і апаратів: з мідними жилами - 1,5 мм²; з алюмінієвими жилами - 2,5 мм;

для кіл з робочою напругою до 60 В переріз мідних жил кабелів, які приєднують паянням, повинен бути не менше 0,5 мм";

для кіл з робочою напругою більше 60 В переріз мідних жил кабелів, які приєднують паянням, повинен бути більше 0,5 мм².

Приєднання однодротових жил дозволяється тільки до нерухо­мих елементів апаратури. Приєднання до рухомих елементів або еле­ментів, на які впливає дія трясіння слід виконувати пучками багатодротових жил. При приєднанні необхідно мати запас дроту для повторного приєднання. З'єднання між виводами апаратів слід викону­вати нероз'емними перемичками. Для монтажу проводів в пучку вико­нують бандажну в'язку, яку закріпляють на ділянках через 15...20 мм. До панелей контрольні кабелі рекомендовано підводити знизу.

Маркування проводів та кабелів

Проводи та жили в місцях підключення до набірних затискачів виводів приладів та апаратів, а також самі затискачі повинні мати маркування згідно з проектом. Для маркування жил системою "Графопласт" [28,31,47] застосовують уніфіковані маркувальні елементи, які дозволяють проводити нумерацію кабелів як у великих, так і в маленьких серіях, що дає велику економію місця при складанні. Знаки залишаються нерухомими і не ушкоджуються, оскільки вони захищені шаром прозорого пластика, який захищає їх від шкідливо: дії масел, пилу і від хімічних і атмосферних впливів. Символіка, складена з одного або більше елементів, повністю набирається безпосередньо на язичок спецізльного інструменту, з якого вона потім вводиться в порожнину трубочки для маркування. Після введення маркувальних елементів у верхню порожнину трубочки, проводиться легке натиснення великим пальцем лівої руки на кінець трубочки з тим, щоб витягнути язичок з порожнини трубочки.

 

5. Технологія монтажу засобів автоматизації, захисту і сигналізації

5.1. Монтаж засобів автоматизації

Монтаж виконують у дві стадії:

виконують план траси, встановлюють опорні конструкції для проводів, щитів, приладів;

виконують прокладку електропроводки, встановлюю ті. і підключають щити, прилади, виконують індивідуальні випроб) вання систем. Перед початком монтажних робіт необхідно вивчити конкретні електричні схеми. При вивченні креслень потрібно пам'ятати, що крім електричних схем в системах автоматизації застосовують механічні, пневматичні, гідравлічні та оптичні елементи та пристрої, які мають свої умовні позначення і можуть бути об'єднані на робочих кресленнях з електричними. На підставі цього постає логічне питання вивчення умовних графічних позначень на схемах механічних, пневматичних тощо.

Електрична проводка в щитах виконується із застосовуванням проводу з мідними жилами, ця електрична проводка прокладається відкрито джгутами або в пластмасових коробах. При прокладці проводів відкритими джгутами потрібно дотримуватися наступних умов:

проводи в джгутах не повинні бути переплетені між со­бою. Джгути повинні бути скріплені та прикріплені до несучих кон­струкцій бандажами із полівінілхлоридної стрічки за ТУ 36.1446-75 з кнопками згідно з ГОСТ 17663-72. Крок установки бандажів не більше 200 мм;

джгути проводів потрібно прокладати по найкоротшому шляху з мінімальним числом вигинів та перетинів і вони не повинні закривати доступ до контактних і кріпильних виробів та ускладнювати їх ревізію або демонтаж;

джгути слід прокладати паралельно, а відгалуження виконувати під прямим кутом;

джгути проводів повинні кріпитися до уніфіковані» елементів з кроком на прямих ділянках не менше 300 мм і на відстані 50-55 мм до і після повороту;

при переході джгута з нерухомої частини щита до рухомої (рама, дверцята) джгут повинен мати компенсатор, котрий працює на кручення;

проводи, які відносяться до одного приладу або проходять поряд, необхідно об'єднувати в один потік;

проводи до прокладки повинні бути випрямлені і протерті ганчіркою, котра просочена стеарином або парафіном;

прокладка повинна бути горизонтальною або вертикальною (відхилення 6 мм на 1 м ділянки потоку);

маркування (написи) слід виконувати на вертикальних проводах, які розташовані ліворуч панелі, зверху до низу, а праворуч -знизу до верху.

Короби для прокладки проводів, поліетиленових і полівініл-хлоридних труб встановлюють тільки вертикально або горизонтально в місцях, доступних для огляду. Відстань від стінки короба до кон­тактних затискачів приладів і апаратів повинна бути не менше 40 мм. Коефіцієнт заповнення короба не повинен перевищувати 0,45.

Кінці проводів в трубах повинні мати запас по довжині, необхідній для подвійного підключення до приладів.

Під один гвинт затискача дозволяється підключення двох провідників.

Контр о ль напруги _

Опір ізоляції окремих кіл повинен бути не менше 10 МОм (при температурі 20°С.)

Забороняється вигинати проводи та жили кабеля плоско­губцями, з'єднувати мідні та алюмінієві проводи під один гвинт.

 

5.2 Монтаж засобів захисту

Пристрій захисту асинхронних електродвигунів УБЗ-301 призна­чений для постійного контролю параметрів напруги мережі і діючих значень фазних і лінійних струмів трифазного електроустаткування 380 В, 50 Гц, в першу чергу асинхронних електродвигунів, зокрема і в мережах з ізольованою нейтраллю. Випускається трьома модифікаціями: 5-50 А, 10-100 А, 63-630 А. Здійснює повний і надійний захист електроустаткування шляхом відключення його від мережі і блокуванням його пуску в наступних випадках: неякісна напруга мережі (обрив, перекіс фаз, неприпустимі скачки і провали напруги, порушення чергування, злипання фаз); симетричне перевантаження по фазних / лінійних струмах, яке викликане механічними перевантаженнями; несиметричне переванта­ження по фазних і лінійних струмах, пов'язане з пошкодженням всередині двигуна; несиметрія фазних струмів без перевантаження, пов'язана з порушенням ізоляції всередині двигуна і кабеля, який підключено до двигуна; захист по мінімальному пусковому / робочому струму - зник­нення моменту на валу двигуна ("сухий хід" для насосів); перевірка рівня опору ізоляції обмоток двигуна на корпус до пуску (при рівні < 0,5 МОм блокування); захист по струмах витоку на "землю" під час роботи із забороною.

Пристрої захисту встановлюються в приміщеннях, що не містять вибухонебезпечних газів і пари, струмопровідного або вибухонебезпечного пилу, а також в місцях, захищених від попадання бризок води, крапель масла і додаткового нагріву від сторонніх джерел тепла. Перед монтажем вимикача необхідно переконатися, що технічні дані вимикача і його додаткових складових одиниць відповідають замовленню. Монтаж вимикачів проводиться за відсутності напруги в головному колі і в колах додаткових складових одиниць. Кріплення вимикача на DIN-рейку виконується за допомогою спеціального фіксатора. Монтаж необхідно виконувати за допомогою спеціальної сполучної (монтажної) шини або підготовлених проводів і кабелів. Переконавшись в тому, що монтаж виконаний правильно, вимикач можна вмикати. Під час монтажу подача напруги забороняється!

5.3 Монтаж засобів сигналізації

Принципові схеми сигналізації за призначенням розділені на наступні групи:

1) схеми сигналізації положення (стану) - для інформації про стан
технологічного устаткування ("Відкрито" - "Закрито", "Включено" -

"Відключено" та ін.);

2) схеми технологічної сигаалізації, що дають інформацію про стан
таких технологічних параметрів, як температура, тиск, втрата, рівень,

концентрація та ін.;

3) схеми командної сигналізації, що дозволяють передавати різні
команди з одного пункту управління з інший за допомогою світлових або
звукових сигналів.

За принципом дії розрізняють:

І) схеми сигналізації з індивідуальним зніманням звукового сигналу, що відрізняються достатньою простотою і наявністю для кожного сигналу індивідуального ключа, кнопки або іншого комута­ційного апарату, що дозволяє відключати звуковий сигнал;

схеми з центральним (загальним) зніманням звукового сигналу без повторності дії, оснащені єдиним пристроєм, за допо­могою якого можна відключати звуковий сигнал, зберігаючи індивідуальний світловий сигнал;

схеми з цен гральним зніманням звукового сигналу з повторністю дії, що вигідно відрізняються від попередніх схем здатністю повторно подавати звуковий сипиш при спрацьовуванні будь-якого датчика сигналізації незалежно від стану решти датчиків.

За родом струму розрізняють схеми на постійному і змінному струмі. У практиці розробки систем автоматизації технологічних процесів знаходять застосування різні схеми сигналізації, що відрізняються як за структурою, так і за способом побудови окремих вузлів. Вибір найбільш раціонального принципу побудови схеми сигналізації визначається конкретними умовами її роботи, а також технічними вимогами, що ставляться до світлосигнальної апаратури і датчиків сигналізації.

Світлосигнальна індикаторна апаратура призначена для індикації наявності напруги електричної мережі, а також робочого стану електротехнічного обладнання.

Монтаж сучасних пристроїв світлової та звукової сигналізації виконується на DIN-рейку (рисунок 2.18) [69,70] або підготовлені посадочні місця діаметром 22,3 мм (рисунок 2.19) з'єднувальні клеми підготовлені для паяння з послідовним монтажем кола управління.

 

Тема №6 Монтаж кабельних ліній

1. Електричні кабелі.

2. Загальні вимоги домонтажу електричних кабелів.

3. Монтаж кабелів у траншеях, галереях, естакадах і всередині приміщень.

4. З'єднання кабелів за допомогою муфт.

5. Кінцювання кабелів.

6. Випробування кабельних ліній і приймання виконаних робіт.

7. Особливості монтажу кабелів у зимовий період.Д\З

8. Техніка безпеки під час монтажу електричних кабелів Д/З

9. Класифікація кабелів за призначенням та напругою.Д/З

10. Конструкції та маркування силових кабелів з паперовою, пластмасовою, полівінілхлоридною та гумовою ізоляцією. Області використання. Д/З

11. Розкатка кабелю.

12. Укладка кабелів