3.1  Dokumentace regulačních schémat

3.1.1  Zásady kreslení blokových schémat

Bloková schémata se používají pro obecné znázornění funkce regulačního obvodu a jeho jednotlivých členů. Základním prvkem je označení bloku s vyznačeným vstupem a výstupem (obr. 3.1). Vstupní veličinu označujeme obvykle písmenem u, výstupní veličinu písmenem y. Blok může představovat jak jednoduché zařízení (např. zásobník, měřicí přístroj, ventil apod.), tak i velmi komplikovaný technologický celek (reaktor, sušárna, tepelný výměník, rektifikační kolona, extraktor, fermentor aj.).

Obr. 3.1  Označení bloku	Obr. 3.2  Zpětná vazba

Nositelem informace je signál, jehož směr šíření označujeme šipkou. Signál reprezentuje nehmotnou zprávu, která se šíří obvodem. Signál je reprezentován určitou fyzikální veličinou, jejíž hodnota je informačním parametrem signálu. Při průchodu obvodem může signál měnit svoji fyzikální podstatu, přenášená informace však zůstává zachována. Při znázorňování blokových schémat uvažujeme, že signál se šíří blokem jednosměrně. Zpětné ovlivnění vyjadřujeme zpětnou vazbou (obr. 3.2).

 Při znázornění toku signálu užíváme značek pro rozvětvení a součet signálů (obr. 3.3). Rozvětvovací místo se vyznačuje zvýrazněným bodem a signál vstupující i vystupující má stejnou hodnotu informačního parametru. (Příkladem může být napěťový signál měřený několika voltmetry v jednom měřicím místě.) Pro součtové místo, které se vyznačuje kružnicí platí, že hodnota výstupního signálu je součtem hodnot signálů vstupních (s ohledem na znaménko). 

Použití výše uvedených zásad je ukázáno na typickém blokovém schématu regulačního obvodu na obr. 3.4.

3.1.2  Označování měřicích a řídicích obvodů v technologických schématech

Měřicí a řídicí technika tvoří nedílnou součást technologických systémů. V technologických schématech je tedy účelné vyznačovat umístění používaných snímačů provozních veličin i umístění akčních členů. Při znázornění měřicích a řídicích prvků není obvykle zapotřebí specifikovat a vyznačovat jejich funkční princip a konstrukční provedení, ale jedná se zejména o znázornění jejich funkce při monitorování průběhu technologického procesu a jeho řízení.

Pro označování měřicích a řídicích obvodů byla zavedena norma ČSN ISO 35 11-1 Funkční značení měření a řízení v průmyslových procesech. Označení se skládá z grafických značek přístrojů, regulačních orgánů a jejich pohonů, písmenného kódu a případně dalšího číselného značení. Značky určují umístění snímačů (přístrojů) a akčních členů v technologickém zařízení, lokalizují místo přenášených informací, specifikují chování akčního členu při výpadku pomocné energie a určují přiřazení akčních členů k měřicím a řídicím přístrojům. Značky vyjadřují funkci měřicí a řídicí techniky bez zřetele na konkrétní způsob řešení příslušných obvodů a bez ohledu na druhy signálů, pomocných energií apod.

V případě, že je zapotřebí blíže specifikovat způsob přenosu signálu a funkci snímačů, převodníků, logických členů, akčních členů a pohonů, je nutno postupovat podle ČSN ISO 3511-2 (Rozšířené základní značky). Základní značky pro funkce řídicích počítačů uvádí norma ČSN ISO 3511-4.

Základní značkou pro označení přístroje, tj. zařízení, které se používá pro měření, sdělování nebo řízení nějaké veličiny, je kružnice o průměru asi 10 mm. Vyznačení měřicího místa na technologickém zařízení se provádí tenkou čarou připojenou k obrysu technologického zařízení (obr. 3.5). Přesnou polohu měřicího místa je možno vyznačit kroužkem na konci čáry. Do značky přístroje se píše písmenný kód, který vyjadřuje jednak veličinu, která je měřena a jednak popisuje další funkce přístroje s ohledem na zpracování informace získané měřením. Význam písmenného kódu je definován tabulkou (tab. 3.1). První písmeno písmenného kódu vyjadřuje druh sledované veličiny, přídavné písmeno upřesňuje zda se jedná o měření rozdílu, poměru či součtu signálu. Další písmena vyjadřují způsob zpracování informace, tj. zobrazovací či výstupní funkci měřicího nebo řídicího zařízení. Tato písmena se píší v určitém pořadí (viz poznámka na konci tabulky. Písmenný kód se píše do horní poloviny kružnice; v případě rozsáhlejšího písmenného kódu je možno použít k vyznačení přístroje elipsy namísto kružnice. Do dolní poloviny značky je možno vepsat identifikační číslo pro případné uvedení dalších podrobností v jiném místě technické dokumentace. Vodorovné proškrtnutí značky přístroje vyznačuje, že se jedná o přístroj umístěný na panelu (např. ve velínu); proškrtnutí dvojitou čarou označuje přístroj umístěný uvnitř rozváděče. Příklady značek přístrojů jsou na obr. 3.6. 

Při vyznačení signalizace je možno uvést ještě doplňující informaci, zda je signalizován maximální (H), nebo minimální (L) stav. Tento doplňující symbol se vyznačuje vedle značky přístroje vpravo nahoře. Při měření koncentračních veličin se vpravo dole vhodnou zkratkou vyznačí konkrétní měřená veličina.

Tab. 3.1   Písmenný kód podle ČSN ISO 3511-1

Dalším důležitým prvkem v technologických schématech je akční člen. Značka akčního členu se vytvoří kombinací značky pro regulační orgán a značky pro pohon regulačního orgánu. Značkou regulačního orgánu, bez rozlišení typu tohoto zařízení, je rovnostranný trojúhelník s délkou strany asi 5 mm. Je-li regulačním orgánem ventil, používá se normalizované značky ventilu (obr. 3.7).

 Základní značkou pro pohon regulačního orgánu je kružnice o průměru asi 5 mm (poloviční průměr ve srovnání se značkou přístroje). Kružnice je spojena tenkou čarou se značkou regulačního orgánu. Je-li automatické ovládání regulačního orgánu doplněno i ovládáním ručním, je do kružnice vepsáno písmeno H. Pokud se jedná jen o ručně ovládaný regulační orgán, pak je značka tvořena půlkružnicí s vepsaným písmenem H. Příklady značek akčních členů jsou na obr. 3.8.

V technické praxi je důležité znát, případně navrhovat chování pohonu regulačního orgánu při přerušení dodávky pomocné energie. Reakci pohonu při přerušení dodávky pomocné energie vyznačuje doplňková značka, jak je patrno z příkladu regulačního ventilu na obr. 3.9.

Vzájemné seskupování značek přístrojů a akčních členů se vyznačuje prostřednictvím signálního vedení, které se zpravidla znázorňuje tenkou nepřerušovanou čarou, která je po celé délce přeškrtávána v pravidelných intervalech šikmou úsečkou, svírající úhel asi 60˚. Pokud nemůže dojít k nedorozumění, může se k znázornění signálního vedení alternativně použít tenká nepřerušovaná čára. Čáry znázorňující signální vedení musí být kresleny tenčí čarou, než čáry znázorňující technologická zařízení. Znázornění křížení a propojení signálních vedení je patrné z obr. 3.10.

Obr. 3.10  Značky pro signální vedení

Příklad použití značek v technologickém schématu ukazuje obr. 3.11. Význam značek a funkce příslušných obvodů je uveden ve vysvětlující tabulce (tab. 3.2)

Souvislost mezi schématem technologickým a blokovým je patrná z obr. 3.12, kde je přechod z technologického k blokovému schématu vyznačen červenými šipkami.

Značky používané pro znázornění funkce řídicích počítačů vychází z analogických zásad. Základní značka sestává ze šestiúhelníku kresleného tenkou čarou (vzdálenost rovnoběžných stran je asi 10 mm). Do značky se píše písmenný kód, vyjadřující měřenou veličinu a funkci přístroje; do dolní poloviny je možno vepsat identifikační číslo (obr. 3.13). Dotýkajícími se značkami se znázorňuje funkční vazba.

Příklad užití značek v technologickém schématu s měřením a řízením s podporou počítače je uveden na obr. 3.14. Význam značek a funkce příslušných obvodů je uveden ve vysvětlující tabulce (Tab. 3.3)