Схемы электрические. Типы схем
Время на прочтение
4 мин
Количество просмотров 417K
Привет Хабр!
Чаще в статьях приводят вместо электрических схем красочные картинки, из-за этого возникают споры в комментариях.
В связи с этим, решил написать небольшую статью-ликбез по типам электрических схем, классифицируемых в Единой системе конструкторской документации (ЕСКД).
На протяжении всей статьи буду опираться на ЕСКД.
Рассмотрим ГОСТ 2.701-2008 Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению.
Данный ГОСТ вводит понятия:
- вид схемы — классификационная группировка схем, выделяемая по признакам принципа действия, состава изделия и связей между его составными частями;
- тип схемы — классификационная группировка, выделяемая по признаку их основного назначения.
Сразу договоримся, что вид схем у нас будет единственный — схема электрическая (Э).
Разберемся какие типы схем описаны в данном ГОСТе.
Далее рассмотрим каждый тип схем более подробно применительно для электрических схем.
Основной документ: ГОСТ 2.702-2011 Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Правила выполнения электрических схем.
Так, что же такое и с чем «едят» эти схемы электрические?
Нам даст ответ ГОСТ 2.702-2011: Схема электрическая — документ, содержащий в виде условных изображений или обозначений составные части изделия, действующие при помощи электрической энергии, и их взаимосвязи.
Схемы электрические в зависимости от основного назначения подразделяют на следующие типы:
Схема электрическая структурная (Э1)
На структурной схеме изображают все основные функциональные части изделия (элементы, устройства и функциональные группы) и основные взаимосвязи между ними. Графическое построение схемы должно обеспечивать наилучшее представление о последовательности взаимодействия функциональных частей в изделии. На линиях взаимосвязей рекомендуется стрелками обозначать направление хода процессов, происходящих в изделии.
Пример схемы электрической структурной:
Схема электрическая функциональная (Э2)
На функциональной схеме изображают функциональные части изделия (элементы, устройства и функциональные группы), участвующие в процессе, иллюстрируемом схемой, и связи между этими частями. Графическое построение схемы должно давать наиболее наглядное представление о последовательности процессов, иллюстрируемых схемой.
Пример схемы электрической функциональной:
Схема электрическая принципиальная (полная) (Э3)
На принципиальной схеме изображают все электрические элементы или устройства, необходимые для осуществления и контроля в изделии установленных электрических процессов, все электрические взаимосвязи между ними, а также электрические элементы (соединители, зажимы и т.д.), которыми заканчиваются входные и выходные цепи. На схеме допускается изображать соединительные и монтажные элементы, устанавливаемые в изделии по конструктивным соображениям. Схемы выполняют для изделий, находящихся в отключенном положении.
Пример схемы электрической принципиальной:
Схема электрическая соединений (монтажная) (Э4)
На схеме соединений следует изображать все устройства и элементы, входящие в состав изделия, их входные и выходные элементы (соединители, платы, зажимы и т.д.), а также соединения между этими устройствами и элементами. Расположение графических обозначений устройств и элементов на схеме должно примерно соответствовать действительному размещению элементов и устройств в изделии. Расположение изображений входных и выходных элементов или выводов внутри графических обозначений и устройств или элементов должно примерно соответствовать их действительному размещению в устройстве или элементе.
Пример схемы электрической соединений:
Схема электрическая подключения (Э5)
На схеме подключения должны быть изображены изделие, его входные и выходные элементы (соединители, зажимы и т.д.) и подводимые к ним концы проводов и кабелей (многожильных проводов, электрических шнуров) внешнего монтажа, около которых помещают данные о подключении изделия (характеристики внешних цепей и (или) адреса). Размещение изображений входных и выходных элементов внутри графического обозначения изделия должно примерно соответствовать их действительному размещению в изделии. На схеме следует указывать позиционные обозначения входных и выходных элементов, присвоенные им на принципиальной схеме изделия.
Пример схемы электрической подключений:
Схема электрическая общая (Э6)
На общей схеме изображают устройства и элементы, входящие в комплекс, а также провода, жгуты и кабели (многожильные провода, электрические шнуры), соединяющие эти устройства и элементы. Расположение графических обозначений устройств и элементов на схеме должно примерно соответствовать действительному размещению элементов и устройств в изделии.
Пример схемы электрической общей:
Схема электрическая расположения (Э7)
На схеме расположения изображают составные части изделия, а при необходимости связи между ними — конструкцию, помещение или местность, на которых эти составные части будут расположены.
Пример схемы электрической расположения:
Схема электрическая объединенная (Э0)
На данном виде схем изображают различные типы, которые объединяются между собой на одном чертеже.
Пример схемы электрической объединенной:
PS
Это моя первая статья на Хабре не судите строго.
Каждое изделие, относящееся к категории электрооборудования, изготовлено в соответствии с определенной схемой. Обычно в ней указываются элементы и детали, из которых состоит то или иное устройство. Во всех цепях происходят какие-то процессы, обеспечивающие работоспособность изделия. Для того чтобы лучше понять взаимодействие отдельных участков, составляется электрическая функциональная схема, позволяющая уяснить, как работает электрооборудование в различных эксплуатационных режимах.
Содержание функциональной схемы
На функциональных схемах в первую очередь отображаются рабочие группы, отдельные элементы и связи, существующие между ними. Графическое изображение наглядно представляет, в какой последовательности выполняются функциональные процессы в данном устройстве.
Все элементы на схеме располагаются наиболее удобным способом, отличающимся от их фактического размещения в приборе. Каждая функциональная часть или деталь соответствует определенным условным обозначениям. Точно так же отображаются связи между ними, позволяющие проследить взаимодействие и влияние на общую работоспособность.
Все графические обозначения установлены соответствующими нормативными документами, где определяются стандарты для отдельных элементов и целых групп. Правила выполнения используются такие же, как и в принципиальных схемах. Изображения отдельных функциональных частей могут выполняться в виде прямоугольников. В таких случаях используются правила, действующие для структурных схем.
Изображения на функциональных схемах
Отличие функциональной схемы от структурной заключается в более подробном описании функций имеющихся элементов, деталей и частей. Представленная графика выполняется таким образом, чтобы она наглядно демонстрировала последовательность всех происходящих процессов. Для отображения составляющих применяется совмещенный или разнесенный способы.
Все изображения, представляемые на функциональных схемах, разделяются на несколько категорий:
- Функциональные группы соответствуют условным обозначениям, используемым в принципиальных схемах. Если же применяется изображение в виде прямоугольника, в этом случае наносится наименование данной группы.
- Каждому элементу или отдельной детали присваивается условное графическое обозначение в виде буквенно-цифровых символов, аналогичное принципиальным схемам.
- Устройства, изображенные в виде прямоугольника, должны совпадать с позиционным обозначением, присвоенным на принципиальной схеме. Маркировка состоит из наименования и типа или документа, регламентирующего использование данного устройства. Эта информация располагается внутри прямоугольника. Подобные документы могут указываться и для устройств, представленных условными графическими обозначениями. Какие-либо сокращения и прочие условные наименования наносятся на поля схемы возле прямоугольника.
Дополнительно на схемы наносятся указания параметров и технических характеристик каждой функциональной части, особенности отдельных точек, пояснительные надписи и прочие обозначения.
Если электрическое устройство состоит из различных элементов, в этом случае выполняется разработка сразу нескольких однотипных схем или общая комбинированная схема, включающая в себя все элементы и их разнообразные связи.
Как правильно создать функциональную схему
На данных схемах отображаются детали, элементы и даже целые группы, оказывающие непосредственное влияние на работоспособность электрического устройства, выполнение им своих функций.
Каждая функциональная электрическая схема выполняется по установленным правилам:
- Для отображения функциональных частей и связей между ними применяются специальные условно-графические изображения, определяемые стандартами ЕСКД. Как правило, большинство функциональных частей на этих схемах представляют собой обычные прямоугольники.
- Графически схема строится таким образом, чтобы наглядно продемонстрировать последовательность иллюстрируемых процессов. Для отображение деталей и элементов используются совмещенный или разнесенный способы.
- Совмещенный способ предполагает изображение составных частей, расположенных непосредственно возле друг друга.
- При использовании разнесенного способа все детали и составные части наносятся в разных местах, чтобы создать более наглядное представление об отдельных цепях устройства.
При составлении схем чаще всего используется строчный способ. Графические значки деталей, составляющих единую цепь, отображаются по прямой линии, с последовательным, поочередным расположением друг за другом. Две или несколько цепей, расположенные рядом, прорисовываются параллельно, в виде вертикальных или горизонтальных строк.
При использовании разнесенного способа, на свободных местах схемы могут размещаться графические изображения элементов или деталей, выполненных совмещенным способом. Отдельные детали, используемые в устройстве лишь частично, отображаются полностью. При этом, отдельно указываются как использованные, так и не использованные части. Например, если изображается многоконтактное реле, то использованные контакты прорисовываются длиннее, а неиспользованные – короче.
Особенности составления схем
Функциональные схемы могут создаваться в одно- или многолинейном исполнении. В первом случае цепи с идентичными функциями отображаются в виде одной линии, а одинаковые детали – одними и теми же условно-графическими изображениями.
Многолинейная схема предполагает прорисовку каждой цепи в виде отдельной линии, а их составные части – в виде отдельных графических изображений.
Каждой функциональной группе присваивается обозначение, совпадающее с принципиальной схемой, а также ее наименование. При использовании условно-графических изображений наименования не указываются. Все виды маркировок, наименований, обозначений и типов должны по возможности вписываться вовнутрь прямоугольника.
Нормативная база
Разновидностей электрических схем насчитывается около десятка, количество различных элементов, которые могут там встречаться, исчисляется десятками если не сотнями. Чтобы облегчить распознавание этих элементов, введены единые условные обозначения в электрических схемах. Все правила прописаны в ГОСТах. Этих нормативов немало, но основная информация есть в следующих стандартах:
Нормативные документы, в которых прописаны графические обозначения элементной базы электрических схем
Изучение ГОСТов дело полезное, но требующее времени, которое не у всех есть в достаточном количестве. Потому в статье приведем условные обозначения в электрических схемах — основную элементную базу для создания чертежей и схем электропроводки, принципиальных схем устройств.
Общая классификация
Само понятие подразумевает под собой комплекс условных обозначений, которые предназначены для определения каких-либо конструктивных элементов или частей. В соответствии с правилами и требованиями ГОСТ 2.701-84 выделяют несколько видов, отличающихся как сферой применения, так и типом устанавливаемых обозначений.
Разделение по видам приведено в таблице ниже:
Таблица: разновидности схема
| № | Вид схемы | Буквенное обозначение |
| 1 | Электрические | Э |
| 2 | Гидравлические | Г |
| 3 | Пневматические | П |
| 4 | Газовые (кроме пневматических) | X |
| 5 | Кинематические | К |
| 6 | Вакуумные | В |
| 7 | Оптические | Л |
| 8 | Энергетические | Р |
| 9 | Деления | Е |
| 10 | Комбинированные | С |
Так, для одного и того же устройства или объекта, при необходимости, могут разрабатываться сразу несколько схем, поясняющих принцип подключения, работы или реализации функций. Для электротехнического оборудования схемы подразделяются на несколько типов:
- Принципиальные или полные – обозначаются цифрой 3;
- Структурные – обозначаются цифрой 1;
- Функциональные – обозначаются цифрой 2;
- Общие – обозначаются цифрой 6;
- Монтажные или схемы соединений – обозначаются цифрой 4;
- Подключений – обозначаются цифрой 5;
- Расположения и объединенные – обозначаются цифрой 7 и 0 соответственно.
При составлении конкретной схемы используется, как правило, буквенно-цифровые обозначения, к примеру, для электрической функциональной маркировка будет выглядеть как Э2, для газовой структурной Х1 и т.д.
Принципы графического обозначения каких-либо элементов на схемах определяются отраслевыми и государственными стандартами. Они же устанавливают требования к расположению составных частей, их размеры, нанесение шифров, наименований или маркировок.
Функции и задачи подсистем Системы
Для каждой подсистемы приводится перечень выполняемых ею функций и задач. Перечень функций и задач берется из раздела «Требования к функциям, выполняемым системой» технического задания.
Подсистема сбора, обработки и загрузки данных
| Функция | Задача |
| Управляет процессами сбора, обработки и загрузки данных | Создание, редактирование и удаление процессов сбора, обработки и загрузки данных |
| Формирование последовательности выполнения процессов сбора, обработки и загрузки данных (регламентов загрузки данных) | |
| Определение и изменение расписания процессов сбора, обработки и загрузки данных | |
| Выполнение процессов сбора, обработки и загрузки данных из источников в ХД | Запуск процедур сбора данных из систем источников, загрузка данных в область временного, постоянного хранения |
| Обработка и преобразование извлечённых данных | |
| Поддержка медленно меняющихся измерений | |
| Протоколирует результаты сбора, обработки и загрузки данных | Ведение журналов результатов сбора, обработки и загрузки данных |
| Оперативное извещение пользователей о всех нештатных ситуациях в процессе работы подсистемы |
Подсистема хранения данных
| Функция | Задача |
| Создание и сопровождение структуры базы данных | Поддержка (разработка, модификация) модели ХД |
| Создание таблиц, представлений, материализованных представлений, последовательностей, табличных пространств, функций, пакетов, триггеров | |
| Запись, хранения и модификация данных | Выполнение операций в терминах языка SQL (Insert, Update, Delete) |
| Сохранение значений ранее загруженных данных в случае их изменения | |
| Архивирование малоиспользуемой информации | |
| Резервное копирование данных | Осуществление полного холодного копирования |
| Осуществление логического копирования | |
| Осуществление инкрементального резервного копирования | |
| Предоставление данных | Выполнение операции предоставления данных в терминах языка SQL (Select) |
| Протоколирование результатов работы подсистемы | Ведение журналов событий СУБД |
| Оперативное извещение администратора СУБД о всех нештатных ситуациях |
Подсистема формирования и визуализации отчетности
| Функция | Задача |
| Создание и сопровождение логического представления информации | Создание логического представления информации в виде бизнес описания хранящихся данных |
| Модификация логического представления информации | |
| Создание и сопровождение запросов и отчетности | Создание шаблонов запросов данных |
| Настройка табличных форм и графиков анализа данных | |
| Предоставление отчетности и инструментов анализа данных | Предоставление возможности проведения математических операций над показателями |
| Предоставление возможности выполнения групповых операции над данными (SUM, MIN, MAX и др.) в режиме реального времени | |
| Визуализация преднастроенной OLAP отчетности в табличном и графическом видах |
Буквенные обозначения
Помимо графических, есть также буквенные обозначения. Без их использования при чтении схем и чертежей может возникнуть масса нестыковок. Как и графическая, буквенно-цифровая маркировка регламентируется ГОСТом и нормативными документами. В списке ниже указано буквенно-цифровое обозначение основных элементов электросхем:
- Выключатели, контроллеры и переключатели — В;
- Электрические генераторы и двигатели — Г;
- Диоды — Д;
- Кнопки — Кн;
- Лампы — Л;
- Электрические двигатели различных типов — М;
- Предохранители — Пр;
- Выпрямители — Вп;
- Магнитные пускатели и контакторы — К;
- Конденсаторы — С;
- Кнопки управления — Ку;
- Электромагниты — Эм;
- Катушки индуктивности — L;
- Реле — Р;
- Резисторы — R.
Обозначения кинематических чертежей
Буквенные маркировки в электросхемах
ГОСТ устанавливает буквенное обозначение элементов электросхем:
- ПВ – путевой выключатель;
- КВ – конечный выключатель;
- КК – командный контроллер;
- ДП – двигатель подач;
- ДГ – главный двигатель;
- ДШ – двигатель шпинделя;
- КУ – кнопка управления;
- ДО – двигатель насоса управления;
- ДБХ – двигатель быстрых ходов.
Радиотехнические детали обозначаются в схемах так:
- Наименование элементов
- Обозначение
- Наименование элементов
- Обозначение
| Резистор | R | Телефон | Т |
| Конденсатор | C | Микрофон | Мк |
| Катушки индуктивности | L | Громкоговоритель | Гр |
| Прибор электронный (лампа, трубка) | Л | Звукосниматель (адаптер) | Ад |
| Трансформатор (автотрансформатор) | Тр | Предохранитель | Пр |
| Дроссель | Др | Элемент гальванический (батарея) | Б |
| Выключатель (переключатель) | В | Монтажная плата | П |
| Кнопка | Кн | Штепсельный разъём | Ш |
| Пьезоэлемент | Пэ | Прибор полупроводниковый | ПП |
| Диод | Д | Гнездо | Г |
| Реле, контактор, пускатель | Р | Элементы разные, электромагнит | Э |
Определение и назначение каждой электросхемы
Каждый вид электрической схемы реализуется в виде чертежа или графического изображения, выполненного вручную или посредством печатных приспособлений. Основные отличия обусловлены описанием тех или иных функций, указанием последовательности, принципа действия или привязкой к чему-либо.
Принцип построения схем регламентируется стандартом ЕСКД, который реализуется рядом нормативных документов, среди которых достаточно важными считаются ГОСТ 2.702-2011, а также ГОСТ 2.708-81.
Они устанавливают:
- требования к изображениями;
- принципам расположения компонентов;
- оформления чертежей;
- нанесению обозначений и технических характеристик.
Далее детально рассмотрим особенности каждого вида электрических схем.
Функциональные схемы автоматизации – объединение технологической схемы и элементов автоматизации технологического процесса
При разработке функциональных схем автоматизации технологического процесса реализуется ряд задач, таких, как: получение первичной информации о состоянии технологического процесса и оборудования; непосредственное воздействие на технологический процесс для управления им; стабилизация технологических параметров процесса; контроль и регистрация технологических параметров процессов и состояние технологического оборудования.
Указанные задачи решаются на основании анализа условий работы технологического оборудования, выявления законов и критериев управления объектом, а также требований, предъявляемых к точности стабилизации, контроля и регистрации технологических параметров, к качеству регулирования и надежности.
Функциональные задачи автоматизации, как правило, реализуются с помощью технических средств, включающих в себя:
– отборные устройства;
– средства получения первичной информации;
– средства преобразования и переработки информации;
– средства представления и выдачи информации обслуживающему персоналу и т.д.
Результатом составления функциональных схем автоматизации является:
– выбор метода измерения технологических параметров;
– выбор основных технических средств автоматизации, наиболее полно отвечающих предъявленным требованиям и условиям работы автоматизируемого объекта;
– определение приводов исполнительных механизмов регулирующих и запорных органов технологического оборудования, управляемого автоматически или дистанционно;
– размещение средств автоматизации на щитах и пультах, на технологическом оборудовании или по месту;
– определение способов предоставления информации о состоянии технологического процесса и оборудования.
Функциональная схема является более детальным вариантом структурной, на ней также все элементы изображаются отдельными блоками. Главное отличие в том, что каждый блок имеет уже индивидуальную форму обозначения в соответствии с его функциональным назначением. Возможно также выделение различных видов связей между частями, объединение деталей в блоки и т.д.
Для систем с передачей управления функциональную схему строят следующим образом. Каждой вершине графа сопоставляют одну из подсистем A, и множество всех состояний системы, при которых управление находится в данной подсистеме. Тогда дуги (стрелки) означают передачу управления от одной подсистемы к другой (рис. 2.13). На такой схеме даже при полной детерминированности каждого следующего состояния предыдущим могут быть разветвления благодаря тому, что каждая вершина соответствует обширному множеству состояний и передача управления может зависеть от состояния управляющего устройства или подсистемы, в которой находится управление. Функциональные схемы часто рисуют обобщенно, пропуская какие-то несущественные детали и шаги. Тогда может оказаться, что то, по какому пути в разветвлении перейдет управление, зависит от состояния нескольких различных подсистем. Условие, при котором осуществляется данный переход, обычно выписывают рядом со стрелкой. Схему на рис. можно понимать в таком именно смысле. Тогда в ней подразумевается, что система имеет две подсистемы: блок проверки и блок выполнения операции, и управление переходит из одной в другую в соответствии со стрелками. У системы могут быть и другие подсистемы (в данном случае — среда), но они никогда не получают управления и поэтому не изображаются на схеме (точнее, те моменты, когда среда меняет состояние системы или меняет свое состояние под действием системы, включаются в процесс действия одного из блоков).
Содержание функциональной схемы
На функциональных схемах в первую очередь отображаются рабочие группы, отдельные элементы и связи, существующие между ними. Графическое изображение наглядно представляет, в какой последовательности выполняются функциональные процессы в данном устройстве.
Все элементы на схеме располагаются наиболее удобным способом, отличающимся от их фактического размещения в приборе. Каждая функциональная часть или деталь соответствует определенным условным обозначениям. Точно так же отображаются связи между ними, позволяющие проследить взаимодействие и влияние на общую работоспособность.
Все графические обозначения установлены соответствующими нормативными документами, где определяются стандарты для отдельных элементов и целых групп. Правила выполнения используются такие же, как и в принципиальных схемах. Изображения отдельных функциональных частей могут выполняться в виде прямоугольников. В таких случаях используются правила, действующие для структурных схем.
Принципы построения структурной схемы
Звенья на схеме изображаютв виде прямоугольников или условных графических обозначений, которые соединяются линиями взаимосвязи. Эти линии стоит обозначать стрелками для указания направления хода процессов между звеньями.Каждое звено изделия на схеме должно иметь наименование или обозначение. Наименование может бытьв форме условного обозначения и описывать тип элемента. В структурной схеме допускается использование дополнительных графиков, диаграмм и таблиц, а также можно указывать параметры и характеристики. Структурная схема должна давать представление о взаимодействии звеньев изделия.
Как правильно создать функциональную схему
На данных схемах отображаются детали, элементы и даже целые группы, оказывающие непосредственное влияние на работоспособность электрического устройства, выполнение им своих функций.
Каждая функциональная электрическая схема выполняется по установленным правилам:
- Для отображения функциональных частей и связей между ними применяются специальные условно-графические изображения, определяемые стандартами ЕСКД. Как правило, большинство функциональных частей на этих схемах представляют собой обычные прямоугольники.
- Графически схема строится таким образом, чтобы наглядно продемонстрировать последовательность иллюстрируемых процессов. Для отображение деталей и элементов используются совмещенный или разнесенный способы.
- Совмещенный способ предполагает изображение составных частей, расположенных непосредственно возле друг друга.
- При использовании разнесенного способа все детали и составные части наносятся в разных местах, чтобы создать более наглядное представление об отдельных цепях устройства.
При составлении схем чаще всего используется строчный способ. Графические значки деталей, составляющих единую цепь, отображаются по прямой линии, с последовательным, поочередным расположением друг за другом. Две или несколько цепей, расположенные рядом, прорисовываются параллельно, в виде вертикальных или горизонтальных строк.
При использовании разнесенного способа, на свободных местах схемы могут размещаться графические изображения элементов или деталей, выполненных совмещенным способом. Отдельные детали, используемые в устройстве лишь частично, отображаются полностью. При этом, отдельно указываются как использованные, так и не использованные части. Например, если изображается многоконтактное реле, то использованные контакты прорисовываются длиннее, а неиспользованные – короче.
Элементы функциональной структуры
В данном разделе указывается состав функциональной структуры системы, приводится перечень подсистем в соответствии с техническим заданием на ее создание.
Например:
В составе Системы выделяются следующие функциональные подсистемы:
- подсистема сбора, обработки и загрузки данных — предназначена для реализации процессов сбора данных из систем источников, приведения указанных данных к виду, необходимому для наполнения подсистемы хранения данных;
- подсистема хранения данных — предназначена для хранения данных в структурах, нацеленных на принятие решений;
- подсистема формирование и визуализации отчетности — предназначена для формирования бизнес-ориентированных витрин данных и отчетности.
Функциональные схемы ИС
В функциональной структуре каждая часть предназначена для выполнения определенной функции. Такими функциями могут быть: получение информации о состоянии объекта, преобразование сигнала, сравнение сигналов и т. п. Части функциональной структуры называют частями и блоками. Названия элементов и блоков указывают на выполняемые функции, например, задающий элемент, управляющий блок, исполнительный блок.
В проектах автоматизации изображают конструктивные структурные схемы с элементами функциональных признаков.
Полные сведения о функциональной структуре с указанием локальных контуров регулирования, каналов управления и технологического контроля приводятся в функциональных схемах.
Графическое построение схемы должно давать наиболее наглядное представление о последовательности взаимодействия функциональных частей в изделии. На линиях взаимодействия рекомендуется стрелками (по ГОСТ 2.721-74) обозначать направления хода процессов, происходящих в изделии.
На структурной схеме отображаются в общем виде основные решения проекта по функциональной, организационной и технической структурам автоматизированной системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) с соблюдением иерархии системы и взаимосвязей между пунктами контроля и управления, оперативным персоналом и технологическим объектом управления. Принятые при выполнении структурной схемы принципы организации оперативного управления технологическим объектом, состав и обозначения отдельных элементов структурной схемы должны сохраняться во всех проектных документах на АСУ ТП, в которых они конкретизируются и детализируются в функциональных схемах автоматизации, структурной схеме комплекса технических средств (КТС) системы, принципиальных схемах контроля и управления, а также в проектных документах, касающихся организации оперативной связи и организационного обеспечения АСУ ТП.
Схема электрическая функциональная (Э2)
На функциональной схеме изображают функциональные части изделия (элементы, устройства и функциональные группы), участвующие в процессе, иллюстрируемом схемой, и связи между этими частями. Графическое построение схемы должно давать наиболее наглядное представление о последовательности процессов, иллюстрируемых схемой. Пример схемы электрической функциональной:
Функции и задачи подсистем Системы
Для каждой подсистемы приводится перечень выполняемых ею функций и задач. Перечень функций и задач берется из раздела «Требования к функциям, выполняемым системой» технического задания.
Подсистема сбора, обработки и загрузки данных
| Функция | Задача |
| Управляет процессами сбора, обработки и загрузки данных | Создание, редактирование и удаление процессов сбора, обработки и загрузки данных |
| Формирование последовательности выполнения процессов сбора, обработки и загрузки данных (регламентов загрузки данных) | |
| Определение и изменение расписания процессов сбора, обработки и загрузки данных | |
| Выполнение процессов сбора, обработки и загрузки данных из источников в ХД | Запуск процедур сбора данных из систем источников, загрузка данных в область временного, постоянного хранения |
| Обработка и преобразование извлечённых данных | |
| Поддержка медленно меняющихся измерений | |
| Протоколирует результаты сбора, обработки и загрузки данных | Ведение журналов результатов сбора, обработки и загрузки данных |
| Оперативное извещение пользователей о всех нештатных ситуациях в процессе работы подсистемы |
Подсистема хранения данных
| Функция | Задача |
| Создание и сопровождение структуры базы данных | Поддержка (разработка, модификация) модели ХД |
| Создание таблиц, представлений, материализованных представлений, последовательностей, табличных пространств, функций, пакетов, триггеров | |
| Запись, хранения и модификация данных | Выполнение операций в терминах языка SQL (Insert, Update, Delete) |
| Сохранение значений ранее загруженных данных в случае их изменения | |
| Архивирование малоиспользуемой информации | |
| Резервное копирование данных | Осуществление полного холодного копирования |
| Осуществление логического копирования | |
| Осуществление инкрементального резервного копирования | |
| Предоставление данных | Выполнение операции предоставления данных в терминах языка SQL (Select) |
| Протоколирование результатов работы подсистемы | Ведение журналов событий СУБД |
| Оперативное извещение администратора СУБД о всех нештатных ситуациях |
Подсистема формирования и визуализации отчетности
| Функция | Задача |
| Создание и сопровождение логического представления информации | Создание логического представления информации в виде бизнес описания хранящихся данных |
| Модификация логического представления информации | |
| Создание и сопровождение запросов и отчетности | Создание шаблонов запросов данных |
| Настройка табличных форм и графиков анализа данных | |
| Предоставление отчетности и инструментов анализа данных | Предоставление возможности проведения математических операций над показателями |
| Предоставление возможности выполнения групповых операции над данными (SUM, MIN, MAX и др.) в режиме реального времени | |
| Визуализация преднастроенной OLAP отчетности в табличном и графическом видах |
Элементы функциональной структуры
В данном разделе указывается состав функциональной структуры системы, приводится перечень подсистем в соответствии с техническим заданием на ее создание.
Например:
В составе Системы выделяются следующие функциональные подсистемы:
- подсистема сбора, обработки и загрузки данных — предназначена для реализации процессов сбора данных из систем источников, приведения указанных данных к виду, необходимому для наполнения подсистемы хранения данных;
- подсистема хранения данных — предназначена для хранения данных в структурах, нацеленных на принятие решений;
- подсистема формирование и визуализации отчетности — предназначена для формирования бизнес-ориентированных витрин данных и отчетности.
Принципы построения структурной схемы
Звенья на схеме изображаютв виде прямоугольников или условных графических обозначений, которые соединяются линиями взаимосвязи. Эти линии стоит обозначать стрелками для указания направления хода процессов между звеньями.Каждое звено изделия на схеме должно иметь наименование или обозначение. Наименование может бытьв форме условного обозначения и описывать тип элемента. В структурной схеме допускается использование дополнительных графиков, диаграмм и таблиц, а также можно указывать параметры и характеристики. Структурная схема должна давать представление о взаимодействии звеньев изделия.
Принципы построения функциональной схемы
Функциональная схема дает понять, что происходитв отдельных узлах устройства, объясняет принцип его работы. Функциональные части устройства и связи между ними обозначаютс виде специальных графических условных обозначений. Отдельные функциональные части допускается изображатьв виде прямоугольников.Если устройство или звено изображенов виде прямоугольника, то должен быть указан его тип и документ, на основании которого это устройство используется.
Каждому элементу функциональной схемы должно быть присвоено условное обозначение. Рекомендуется указывать технические характеристики каждой функциональной части устройства. Для каждой группы функциональных элементов должно быть указано обозначение, присвоенное ей на схеме, или ее наименование.
На функциональной схеме допускается изображение дополнительных графиков, диаграмм, таблиц, определяющих последовательность проходящих в устройстве процессов по времени, а также указание характеристик отдельных элементов и точек (напряжение, сила тока, импульсы и т.д.).
Как производится построение?
Структуры обычно разрабатываются сверху вниз. То есть сначала выделяют цель и конечный результат, а потом их разбирают на отдельные части, из которых схема будет состоять. В виде списка этапы проектирования можно представить таким образом:
- Объект разделяется по горизонтали на широкие функциональные блоки.
- Устанавливается соотношение прав и возможностей влияния.
- Определяются обязанности каждого субъекта.
Чтобы закрепить знания, предлагаем рассмотреть структурные схемы организации. Мы рассмотрим также то, как она управляется.
Предыдущая
ОсвещениеКак подключить датчик движения к лампочке: пошаговая инструкция
Следующая
СхемыЧто такое дифференциальный автомат?
6.4.1 Схема электрическая функциональная (код Э2) – схема разъясняющая определенные процессы, протекающие в отдельных функциональных цепях изделия или в изделии в целом. Данными схемами пользуются для изучения принципов работы изделий, а также при их наладке, контроле и ремонте.
6.4.2 Графическое построение схемы должно давать наиболее наглядное представление о последовательности процессов, иллюстрируемых схемой.
На схеме изображают функциональные части изделия (элементы, устройства, функциональные группы) и связи между ними в виде УГО, установленных в соответствующих стандартах ЕСКД. Отдельные функциональные части допускается изображать в виде прямоугольников с размерами, приведенными в 6.3.2.
Пример схемы электрической функциональной – в соответствии с рисунком 6.15.
Рисунок 6.15 – Схема электрическая функциональная приемника прямого усиления
6.4.3 На схеме должны быть указаны:
— для каждой функциональной группы – обозначение, присвоенное ей на принципиальной схеме, и (или) ее наименование. Если функциональная группа изображена в виде УГО, то ее наименование не указывают;
— для каждого устройства, изображенного в виде прямоугольника, – позиционное обозначение, присвоенное ему на принципиальной схеме, его наименование и тип и (или) обозначение документа, на основании которого это устройство применено;
— для каждого устройства, изображенного в виде УГО, – позиционное обозначение, присвоенное ему на принципиальной схеме, и (или) его тип;
— для каждого элемента – позиционное обозначение, присвоенное ему на принципиальной схеме, и (или) его тип. Наименования, обозначения и типы рекомендуется вписывать в прямоугольники. Сокращенные или условные наименования, если таковые имеются на схеме, должны быть пояснены на поле схемы.
6.4.4 На схеме рекомендуется:
— указывать характеристики функциональных частей рядом с графическим обозначением или на свободном поле схемы;
— помещать поясняющие надписи, диаграммы или таблицы, определяющие последовательность процессов во времени;
— указывать параметры в характерных точках, например величины токов, напряжений, формы импульсов и т.п.
6.4.5 С целью повышения удобства чтения, допускается функциональные цепи на одной схеме выполнять разными по толщине линиями, применяя не более трех размеров.
6.4.6 Элементы и устройства на схеме допускается изображать совмещенным или разнесенным способом, а схему выполнять в многолинейном или однолинейном изображении, по правилам выполнения принципиальных схем.
При разнесенном способе изображения допускается раздельно изображенные части элементов и устройств соединять линией механической связи (штриховая линия).
6.4.7 Для изделия, в состав которого входят элементы разных видов, рекомендуется выпускать несколько схем соответствующих видов одного типа или одну комбинированную схему, содержащую элементы и связи разных видов.
На
этапе разработки функциональной схемы
требуется определить основные
энергетические и частотно-временные
характеристики сигналов в различных
по характеру функциональных звеньях.
Основные элементы структурной схемы
передатчика должны быть проработаны
до уровня схемотехнической реализации.
Результат разработки функциональной
схемы должен служить исходными данными
для инженерного расчёта электрической
принципиальной схемы.
В
ходе разработки функциональной
электрической схемы будем дополнять,
уточнять и конкретизировать структурную
схему. На рисунке 3.1 представлен общий
вид функциональной схемы.
В
качестве возбудителя выбираем кварцевый
генератор. Причем его частота генерации
должна быть значительно ниже рабочей
частоты передатчика. Для получения
устойчивого генерирования в АГ с
кварцевой стабилизацией необходимо
применять низкочастотный кварцевый
резонатор. Для требуемой несущей частотой
6 ГГц выбираем кварцевый резонатор с
частотой 80МГц, и ориентировочной
мощностью 1Вт. Очевидна необходимость
умножения частоты на 75. Применяем схему
умножения, состоящую из трех варакторных
умножителей частоты двух — на пять и
одного на три. Первый умножитель на пять
установим до ФМ, для получения наиболее
подходящей частоты несущего колебания
на входе ФМ, второй умножитель на пять
и умножитель на три установим после ФМ
для увеличения несущей частоты до
требуемой в ТЗ. Также умножители частоты
после ФМ значительно увеличат девиацию
частоты.
В
качестве согласующего устройства с
антенной П-образную инвертирующую цепь,
предназначенный для фильтрации побочных
гармоник, которые появляются на выходе
усилителя мощности, а также для
согласования оконечного каскада с
антенной.
Проведём
ориентировочный расчет числа усилительных
каскадов. Учитывая выходную мощность
на выходе автогенератора 1Вт. Выходная
мощность с учетом потерь в фильтрующих
цепях рассчитываем по формуле:
Рвых
ОК=Рвых
/hсц
(3.1)
где
Рвых
ОК — мощность
на выходе оконечного усилителя мощности;
Рвых
– выходная мощность передатчика;
hсц
– к.п.д. согласующих цепей (hсц=0,8).
Рвых
ОК=700/0,8=875
Вт
Сквозной
коэффициент усиления находим как
,
(3.2)
где
РКГ
— мощность
на выходе кварцевого генератора;
Р0
— выходная мощность.
Кр=875
/1=875.
Учитывая,
что клистронные усилители мощности
позволяют получить усиление до 60дБ на
частоте гораздо выше заданной в ТЗ.
Выбираем для оконечного УМ клистронный
усилитель КУ-366 с усилением 45дБ, которого
вполне будет хватать для обеспечения
заданной мощности на выходе передатчика.
Произведем энергетический расчёт
оставшихся каскадов, исходя из полученной
выше мощности оконечного усилителя.
Для
варакторных умножителей частоты
коэффициенты полезного действия имеют
следующие значения: η3f
≈ 0,7 – для
умножителя на 3, и
η5f
≈ 0,35 – для
умножителя на 5 [3]. Исходя из этого, оценим
мощности на входе оконечного каскада
,
на входе третьего и второго умножителей
частоты
,
.
;
(3.3)
Вт;
;
(3.4)
Вт;
;
(3.5)
Вт;
Ориентировочные
потери в модуляторе не велики примем
КПД ФМ 90%.На данном этапе проектирования
стоит внести существенные изменения в
структурную схему передатчика, а именно:
достаточно низкие КПД варакторных
умножителей частоты приводят к тому,
что на выходе задающего генератора и
на входе фазового модулятора, получается
нежелательно большая мощность сигнала,
которая в задающем генераторе существенно
снизит стабильность частоты, а в ФМ
увеличит значение паразитной АМ. Согласно
требованиям к разработке схемы
электрической структурной. Поэтому
необходимо после тракта модуляции
поставить усилитель мощность. В качестве
такого усилителя выберем транзисторный
усилитель, способный в 10 раз уменьшить
выходную мощность ФМ. Подберем мощный
биполярный транзистор КТ920Б который
будет работать на требуемой частоте, с
требуемым усилением. Рассчитаем значения
входной мощности УМ1:
(3.6)
Вт;
;
(3.7)
Вт;
(3.8)
Вт;
С
учетом всего вышесказанного схема
электрическая функциональная примет
окончательный вид на рисунке 3.1.
Рис.
3.1 Схема
электрическая функциональная
Так
как выход усилителя на клистроне
волноводный, необходимо выбрать тракт
перехода с одной линии передачи на
другую.
В
нашем случае необходимо реализовать
коаксиально-волноводный переход.
Основным элементом такого перехода
являются обтекаемые электрическим
током штыри, размещаемые в короткозамкнутом
с одной стороны волноводе, параллельно
силовым линиям поля Е. Лучшие результаты
по согласованию и электропрочности
имеет переход с поперечным стержнем
(рис. 3.2), который будет использоваться
для осуществления тракт перехода на
выходе усилителя мощности.
Рис.
3.2 Коаксиально-волноводный переход с
поперечным стержнем
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
11.05.2015792.06 Кб13.doc
- #
- #
- #
- #
- #
- #
11.05.201526.3 Кб236,37,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51.docx