Принципиальная электрическая схема является базовым документом при проектировании и эксплуатации систем автоматизации технологических процессов. В ней определяется полный состав всех элементов системы и их взаимосвязи для выполнения задач измерения, контроля, управления, регулирования, сигнализации. Принципиальная схема позволяет на этапе проектирования представить будущую систему, рассчитать необходимое оборудование и материалы. В процессе монтажа, наладки и эксплуатации она служит руководством для специалистов.
Назначение принципиальной электрической схемы
Принципиальная электрическая схема является основным документом, определяющим состав оборудования и взаимосвязи между элементами системы автоматизации. Она позволяет получить полное представление о принципе работы системы и необходима на всех этапах:
- Проектирование
- Монтаж
- Наладка
- Эксплуатация
На основании принципиальной схемы разрабатывается вся остальная документация: монтажные схемы, схемы внешних соединений, кабельный журнал и т.д. Таким образом, принципиальная схема является базовым документом для создания и обслуживания системы автоматизации.
Содержание принципиальной электрической схемы
В состав принципиальной электрической схемы обычно входят следующие элементы:
- Электрические аппараты (контакторы, пускатели, реле, автоматы защиты и т.д.)
- Приборы (датчики, сигнализаторы, измерительные приборы и т.д.)
- Устройства (блоки питания, преобразователи, контроллеры и т.д.)
- Линии электрической связи
- Вспомогательные элементы (клеммы, разъемы, зажимы)
Кроме того, схема может содержать:
- Поясняющие надписи
- Таблицу подключения
- Перечень элементов
В зависимости от сложности объекта в схеме могут быть совмещены различные цепи:
- Силовые
- Управления
- Контроля и регулирования
- Сигнализации
- Питания
Либо для каждой цепи могут быть разработаны отдельные схемы. Например, схема управления, схема сигнализации и т.д.
Правила выполнения принципиальной электрической схемы
При разработке принципиальной электрической схемы необходимо придерживаться следующих основных требований:
- Соблюдение стандартов ЕСКД на условные графические обозначения, буквенно-цифровые обозначения и правила выполнения схем
- Наглядность и удобочитаемость схемы
- Минимизация объема и унификация элементов
- Обеспечение надежности работы схемы
Для выполнения этих требований рекомендуется:
- Использовать стандартизованные условно-графические обозначения элементов
- Располагать элементы и линии связи для удобства чтения схемы
- Применять типовые и унифицированные решения
- Предусматривать резервирование ответственных элементов
- Анализировать работу схемы в аварийных режимах
Кроме того, рекомендуется дополнять схему поясняющими надписями, ссылками на другие документы, перечнем элементов. Это облегчает понимание назначения отдельных узлов и всей схемы в целом.
Значение принципиальной электрической схемы
Таким образом, принципиальная электрическая схема является базовым документом при создании систем автоматизации. Она позволяет на этапе проектирования представить будущую систему, рассчитать необходимое оборудование и материалы. В процессе монтажа, наладки и эксплуатации схема служит руководством для специалистов.
Четко и грамотно выполненная схема существенно упрощает и удешевляет работы на всех этапах жизненного цикла системы автоматизации. Поэтому разработке принципиальной электрической схемы следует уделить особое внимание, строго следуя стандартам и рекомендациям.
Примеры применения
Рассмотрим несколько примеров использования принципиальных электрических схем:
Схема управления электроприводом
Такая схема определяет состав оборудования и взаимосвязи при управлении электродвигателем с пульта или щита. Она может включать пускатели, контакторы, реле, датчики, кнопки и т.д.
Схема контура регулирования
Определяет состав и связи приборов в контуре автоматического регулирования технологического параметра. Может содержать датчики, регуляторы, исполнительные механизмы и т.д.
Схема системы сигнализации
Определяет приборы и цепи для контроля технологических параметров и аварийной сигнализации. Включает датчики, сигнализаторы, панели оператора и т.д.
Принципиальные электрические схемы применяются в системах автоматизации самых разных объектов: на промышленных предприятиях, в инженерных системах зданий, на транспорте и т.д. Правильно разработанная схема позволяет существенно повысить надежность и снизить затраты на эксплуатацию системы.
Особенности принципиальных электрических схем различных систем
Хотя общие требования к принципиальным электрическим схемам едины, существуют некоторые особенности в зависимости от типа системы автоматизации:
Схемы промышленной автоматики
Для таких схем характерно наличие мощных силовых цепей управления электроприводами насосов, вентиляторов, конвейеров. Также присутствуют разветвленные системы блокировок и защит. Требуется большое внимание к надежности и безопасности.
Схемы инженерных систем зданий
Здесь преобладают цепи управления исполнительными устройствами, датчиками, приборами. Также присутствуют системы сигнализации. Особое внимание уделено энергосбережению и оптимизации работы оборудования.
Схемы транспортных средств
Характерной особенностью является наличие жгутов электропроводки и большого числа разъемных соединений. Важны компактность и помехозащищенность. Присутствуют цепи связи с датчиками двигателя, ходовой части.
Особенности принципиальных схем бытовой техники
Рассмотрим принципиальные электрические схемы, применяемые в бытовой технике. Для них характерны:
- Небольшое число элементов
- Простые и наглядные взаимосвязи
- Компактность
- Использование типовых решений
Например, принципиальная схема телевизора содержит блок питания, усилители сигналов, элементы индикации, системы управления. Схема стиральной машины включает электродвигатель, таймеры, датчики уровня воды, систему подогрева и т.д.
Перспективы развития принципиальных электрических схем
С развитием электроники принципиальные схемы усложняются. Современные тенденции:
- Переход к функционально-блочному принципу построения
- Применение графических средств автоматизированного проектирования
- Использование программируемых логических контроллеров взамен релейных схем
- Интеграция в единую информационную модель на этапе проектирования
Однако основные принципы построения принципиальных электрических схем, такие как наглядность, надежность, унификация, остаются неизменными даже с учетом внедрения новых технологий.
Оформление принципиальных электрических схем
Оформление принципиальных электрических схем должно обеспечивать наглядность и удобочитаемость. Рекомендуется придерживаться следующих правил:
- Использовать условные графические обозначения элементов в соответствии со стандартами ЕСКД
- Выполнять линии связи горизонтально или вертикально, с минимумом изломов
- Располагать элементы для удобства чтения схемы слева направо и сверху вниз
- Применять одинаковую толщину линий для всех функциональных групп
- Использовать поясняющие надписи и таблицы, если это упрощает понимание схемы
Обозначение элементов и цепей
Все элементы и цепи на принципиальной электрической схеме должны иметь обозначения в соответствии с требованиями ЕСКД. Это позволяет однозначно идентифицировать каждый элемент и участок цепи.
Для обозначения элементов применяются буквенно-цифровые коды, например KA1, HL2. Цепи обозначаются цифрами или буквами, например, L1, X17.
Перечень элементов принципиальной электрической схемы
Перечень элементов выполняют в виде таблицы, которая однозначно связывает условные графические обозначения на схеме с их характеристиками. Перечень позволяет быстро найти любой элемент.
В перечне указывают позиционное обозначение, наименование элемента, его основные параметры, количество, примечания. Элементы группируют по функциональному или конструктивному признаку.
Поясняющие надписи на принципиальной электрической схеме телевизора
На сложных принципиальных электрических схемах, таких как схема телевизора, рекомендуется использовать поясняющие надписи. Они разъясняют назначение отдельных функциональных узлов или цепей.
Например, на схеме телевизора могут быть такие надписи: "Усилитель видеосигнала", "Блок питания", "Звуковой тракт", "Наклон луча". Это облегчает понимание работы схемы при ее чтении и обслуживании.
Проверка и отладка принципиальной электрической схемы
Перед внедрением разработанную принципиальную электрическую схему необходимо тщательно проверить и отладить. Для этого собирают экспериментальный макет и проводят:
- Пошаговуюимитацию всех режимов работы
- Проверку блокировок и защит
- Оценку надежности и отказоустойчивости
- Измерение параметров сигналов в контрольных точках
По результатам отладки в схему могут быть внесены необходимые корректировки. Это позволяет выявить и устранить возможные ошибки до начала эксплуатации системы.
