Проектирование САР технологических процессов

 
 

 
 
 
 
 
 
 
 

Кафедра электроэнергетики электрооборудования 

 
 
 
 
 
 
 
 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ САР  

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ  ПРОЦЕССОВ 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

Санкт-Петербург 

2017 

Министерство сельского 
хозяйства РФ

УДК 681.5 
Проектирование САР технологических процессов: учебное 
пособие / Л.А. Пигарев, энергетический  факультет, каф. «Электроэнергетики 
и электрооборудования». СПб.:СПбГАУ. −2017. 
– 198 с. 
 

Рецензенты:  
Доктор 
технических 
наук, 
профессор 
кафедры  

«Электроэнергетики  и электрооборудования» А.П. Епифанов.   

Доктор 
технических 
наук, 
профессор 
кафедры 

«Энергообеспечение и электротехнологии в АПК» Т.Ю. Салова. 
 

Рассматриваются вопросы организации и этапы  проектирования,  
разработки функциональных схем систем автоматического 
контроля и регулирования, выбора средств измерения и 
регулирования, составления заказных спецификаций средств 
измерения и автоматизации. Приведены справочные материалы 
по средствам измерения и автоматизации, входящих в государственную 
систему приборов (ГСП). 
              Учебное пособие предназначено для подготовки магистров 
очной формы обучения по направлению подготовки  
35.04.06 «Агроинженерия», магистерская программа  «Электро-
энергетика и автоматизация энергетических систем в АПК».  

Рекомендовано к публикации  согласно соответствующе-

му договору Учебно-методическим советом СПбГАУ,  прото-
кол  №  8    от  « 02  »    ноября 2017 г. 
 
 
 
 
 
 

© Л.А. Пигарев, 2017 
© ФГБОУ ВО СПбГАУ, 2017

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение …………………………………………………………..
7

Раздел 1. Организация проектирования и характеристика 
проектной  документации……………………………………….
9

1.1. Система государственных стандартов и нормативной 

документации……………………………………………...
9

1.1.1. Общие положения……………………………………..
9

1.1.2. Задание на проектирование, исходные данные и  

материалы……………………………………………..
10

1.2. Этапы проектирования и состав проектной документа-

ции………………………………………………………….
12

1.2.1. Технический проект…………………………………..
12

1.2.2. Рабочие чертежи………………………………………
13

1.3. Задания на выполнения работ…………………………….
16

1.4. Оформление и комплектование рабочей документации..
20

1.5. Вопросы для самоконтроля по разделу 1………………...
24

Раздел 2. Проектирование локальных и распределенных 
систем  автоматического управления………………………….
25

2.1. Структурные схемы автоматизации…………………………
25

2.1.1. Структура систем управления……………………………
25

2.1.2. Структурные схемы систем автоматического управ-

ления…………………………………………………...
30

2.1.3. Вопросы для самоконтроля по подразделу 2.1……...
34

2.2. Функциональные схемы автоматизации…………………..
35

2.2.1. Назначение функциональных схем автоматизации...
35

2.2.2. Изображение технологического оборудования……..
37

2.2.3. Изображение технологических средств автоматиза-
ции на функциональных схемах……………………………
41

2.2.4. Пример выполнения функциональной схемы авто-
матического регулирования температуры и влажности 
воздуха  в теплице…………………………………………...
51

2.2.4. 1. Заказные спецификации приборов и средств ав-

томатизации……………………………………….
54

2.2.5. Вопросы для самоконтроля по подразделу 2.2……..
59

2.3. Принципиальные электрические схемы…………………
60

2.3.1. Общие требования…………………………………….
60

2.3.2. Правила выполнения схем……………………………
61

2.3.3. Маркировка электрических цепей…………………...
70

2.3.4. Перечень элементов…………………………………..
72

2.4. Монтажные электрические схемы………………………..
76

2.5. Щиты и пульты схем систем автоматизации……………
80

2.5.1. Назначения и конструкции щитов и пультов……….
80

2.5.2. Проектная документация на щиты и пульты техни-

ческих средств………………………………………..
84

2.5.3. Чертежи общих видов щитов и пультов…………….
85

2.5.4. Вопросы для самоконтроля по подразделу 2.5……...
92

2.6. Схемы внешних соединений……………………………...
93

Раздел 3. Аппаратура управления и защиты систем авто-
матизации…………………………………………………………
95

3.1. Принципиальные электрические схемы питания 

средств автоматизации……………………………………
95

3.1.1. Назначение и общие требования……………………..
95

3.1.2. Выбор напряжения питания и требования к источ-

никам питания………………………………………….
95

3.1.3. Выбор схемы электропитания………………………..
98

3.2. Аппаратура управления и защиты схем электропитания   103

3.2.1. Характеристики аппаратуры управления и защиты..
105

3.2.2. Выбор аппаратуры управления и защиты…………..
113

3.2.3. Выбор сечений проводов и жил кабелей……………
118

3.2.4. Вопросы для самоконтроля по разделу 3……………
120

Раздел 4. Выбор технических средств автоматики………….. 120

4.1. Методика выбора первичных измерительных преобра-

зователей…………………………………………………...
120

4.1.1. Выбор первичных измерительных преобразовате-

лей. температуры………………………………………
121

4.1.2. Выбор измерительных преобразователей давления..
125

4.1.3. Выбор измерительных преобразователей расхода…. 126
4.1.4. Выбор первичных измерительных преобразовате-

лей относительной влажности воздуха……………... 128

4.2. Методика выбора измерительных приборов……………. 130
4.3. Методика выбора регулирующих устройств……………
132

4.4. Вопросы для самоконтроля по подразделу 4…………..
137

Приложение 1. Технические средства измерения и регу-
лирования………………………………………………………...
138

П1.1. Стандартные термопреобразователи………………….
138

П1.2. Нормирующие измерительные преобразователи тем-

пературы………………………………………………..
142

П1.2.1. Преобразователи серий ИП-10, ИП-20…………...
142

П1.2.2. Нормирующие измерительные преобразователи 

напряжение-ток ПНТ- aPro………………………...
143

П1.2.3. Нормирующие измерительные преобразователи

ПСТ-х ……………………………………………….
146

П1.2.4. ТСМ-205 термопреобразователь………………….
148

П1.2.5.Температурный нормирующий преобразователь 

НПТ2………………………………………………...
153

П1.3. Преобразователи давления, уровня и расхода в электрический 
сигнал………………………………………
156

П1.3.1. Диафрагмы для расходомеров (первичные преобразователи)……………………………………….

156

П1.3.2. Преобразователи типа Метран-43………………...
158

П1.3.3. Преобразователи типа Сапфир-22………………..
160

П1.3.4. Блоки питания и преобразования сигналов измерительных 
преобразователей……………………..
162

П1.4. Преобразователи относительной влажности…………
165

П1.4.1. Датчики относительной влажности Honeywell…..
165

П1.4.2. Датчики относительной влажности RAF(H)/A…..
167

П1.5. Аналоговые измерительные приборы давления и 

уровня …………………………………………………...
168

П1.5.1. Приборы показывающие и регистрирующие…….
168

П1.5.2. Приборы показывающие…………………………..
169

П1.6. Аналоговые измерительные приборы температуры…
170

П1.6.1 Приборы показывающие и регистрирующие……..
170

П1.6.2. Многоканальные показывающие и регистрирующие 
приборы…………………………………...
173

П1.7. Регулирующие устройства…………………………….
174

П1.7.1. Контроллеры Decont-182, Ремиконт Р-130, 

КРОСС………………………………………………
174

П1.7.2. Измерители – регуляторы…………………………
177

П1.7.2.1. Измеритель ПИД-регулятор ОВЕН ТРМ 101
178

П1.7.2.2. Измеритель ПИД-регулятор ОВЕН ТРМ 212
182

П1.7.2.3. Регулятор температуры ТРМ 201……………
186

П1.7.3. Исполнительные механизмы……………………...
189

П1.7.4. Многооборотные электроприводы «Г3 Электро-

привод……………………………………………….
193

П1.7.5. Электромагнитные соленоидные клапаны……….
195

П1.7.5.1. Электромагнитные соленоидные клапаны 

ASCO…………………………………………...
195

П1.7.5.2. Электромагнитные соленоидные клапаны 

РУ16…………………………………………….
196

Библиографический список …………………………………..
198

ВВЕДЕНИЕ 

              Проектирование систем автоматического управления и 
контроля является сложной и объемной задачей, поскольку тре-
бует знания технологического процесса и характеристик объек-
та управления, законов управления и особенностей их примене-
ния, а так же знания современных технических средств измере-
ния и управления. Вопросы проектирования систем автомати-
ческого управления и контроля студентами не изучались. По-
этому основной задачей данного учебного пособия является 
изучение  материалов по разработке и проектированию систем 
автоматического контроля и регулирования различного рода 
энергетических  объектов и систем в АПК.  

Учебное пособие состоит из основной части и приложе-

ний. В основной части пособия рассматриваются вопросы орга-
низации и этапы проектирования систем автоматического 
управления (САУ) и формирование задания на выполнение раз-
дела по проектированию. На примере конкретного технологи-
ческого объекта (блочной теплицы), последовательно излагают-
ся этапы проектирования САР управления температурой и 
влажностью воздуха. 

 Излагаются материалы по разработке функциональных 

схем автоматизации технологических объектов, их состав, изо-
бражение технологического оборудования и трубопроводов, 
щитов, линий связи, технических средств автоматизации и 
средств вычислительной техники, позиционные обозначения 
технических средств автоматизации, требования к оформлению 
чертежа функциональной схемы и заказных спецификаций на 
средства автоматического контроля и регулирования. 
Приводится пример разработки принципиальной и монтажной 
электрической схем, а так же схемы внешних соединений авто-
матизируемого объекта. Рассматриваются вопросы выбора ап-
паратуры управления и защиты систем автоматизации. 

Излагается  методика выбора первичных измерительных 

преобразователей температуры, давления, уровня, измеритель-
ных приборов, регулирующих устройств и исполнительных ме-
ханизмов. В  приложениях приводятся сведения  по современ-
ным техническим средствам измерения и регулирования, вхо-
дящих в систему ГСП (государственная система приборов). 

Пособие направлено на формирование у обучающихся 

элементов следующих компетенций в соответствии с ФГОС ВО 
по данному направлению подготовки: способности использо-
вать законы и методы математики, естественных, гуманитарных 
и экономических наук при решении стандартных и  нестандарт-
ных  профессиональных задач (ОПК-4); готовности к организа-
ции технического обеспечения производственных процессов на 
предприятиях АПК (ПК-2); способности к проектной деятель-
ности на основе системного подхода, умения строить и исполь-
зовать модели для описания и прогнозирования различных яв-
лений, осуществлять их качественный и количественный анализ 
(ПК-6); способности проведения инженерных расчетов для проектирования 
систем и объектов (ПК-7). 

Учебное пособие может быть полезно при подготовке магистров 
очной формы обучения по направлению подготовки  
35.04.06 «Агроинженерия», магистерская программа  «Электроэнергетика 
и автоматизация энергетических систем в АПК» в 
процессе  изучении дисциплины «Проектирование САР технологических 
процессов», выполнении индивидуальных заданий, 
а так же при выполнении курсовых работ по дисциплине «Автоматизация 
технологических процессов» и ВКР. 
 

 
 

РАЗДЕЛ 1. ОРГНИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И  
ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЕКТНОЙ  ДОКУМЕНТАЦИИ 

 

1.1.  Система государственных стандартов и  

нормативной документации 

1.1.1. Общие положения 

Основным документом, определяющим общие требования 
к проектам, является «Инструкция о составе, порядке разработки, 
согласования и утверждения проектно-сметной документации 
на строительство предприятий, зданий и сооружений» 
СНиП 1.02.01- 85. Состав, объем и содержание проектов автоматизации 
определяются ГОСТ 24.101-80, стандартами «Системы 
проектной документации для строительства» (СПДС), 
«Инструкцией по проектированию электроустановок систем автоматизации 
технологических процессов» ВСН 205-84/ Минмонтажспецстрой 
СССР. 

Проекты автоматизации технологических процессов выполняются 
на основании и в соответствии с заданием на проектирование. 
Основные технические решения, принятые в проекте 
систем автоматизации специализированными проектными 
организациями, должны рассматриваться и согласовываться с 
генпроектировщиком (заказчиком) в процессе разработки проекта.  
Системы автоматизации технологических процессов являются 
частью системы управления промышленным предприятием, 
поэтому проект автоматизации должен быть увязан с 
проектом системы управления предприятием в целом. Проектированию 
систем автоматизации технологических процессов с 
применением средств вычислительной техники, а также автоматизации 
объектов с новой или сложной технологией производства 
должны предшествовать научно-исследовательские работы.  


При проектировании систем автоматизации технологических 
процессов необходимо руководствоваться:  
 основными техническими направлениями в проектировании 

предприятий соответствующих отраслей промышленности;  

 результатами 
научно-исследовательских 
и 
опытно-

конструкторских работ;  

 передовым промышленным опытом в области автоматизации 

технологических процессов;  

 действующими нормативными документами по проектированию 
систем автоматизации технологических процессов, 
утвержденными в установленном порядке, а также эталонами 
проектов автоматизации;  

 нормами и правилами строительного проектирования, санитарными, 
электротехническими, противопожарными и другими 
требованиями;  

 нормами и правилами на производство строительных, монтажных 
и специальных работ;  

 утвержденными сметными нормами, прейскурантами и ценниками 
для определения сметной стоимости систем автоматизации 
технологических процессов;  

 типовыми методиками по определению экономической эффективности 
капитальных вложений;  

 Проектные материалы (чертежи, пояснительная записка, 

сметы и др.) должны иметь минимально необходимый объем и 
должны быть составлены ясно и четко, чтобы пользование ими 
не вызвало затруднений.  

При разработке проекта автоматизации технологических 

процессов исполнитель составляет задание на выполнение работ, 
связанных с автоматизацией объекта в строительной, технологической,  
электротехнической и других частях и разделах 
проекта. 
 
1.1.2. Задание на проектирование, исходные данные и материалы 


Задание на проектирование должно содержать следующие 
данные:  
 наименование предприятия и задачу проекта;  
 основание для проектирования;  
 перечень производств, агрегатов, установок, охватываемых 

проектом систем автоматизации, с указанием для каждого 
особых условий при их наличии (например, класс взрыво- и 
пожароопасности  помещений, наличие агрессивной, влажной 
окружающей среды и т. д.);  

 стадийность проектирования;  
 требования к разработке вариантов технического проекта;  
 планируемый уровень капитальных затрат на автоматизацию 

и примерных затрат на научно-исследовательские работы, 
опытно-конструкторские работы и проектирование с указанием 
источников финансирования;  

 сроки строительства и очередности ввода в действие произ-

водственных подразделений предприятия;  

 наименование организаций - участников разработки проекта 

предприятия  и систем автоматизации: генпроектировщика, 
головного научно-исследовательского института по системам 
автоматизации, организаций-исполнителей смежных (строи-
тельной, сантехнической и пр.) частей проекта и др.;  

 предложения по централизации управления технологически-

ми процессами и структуре управления объектом, по уровню 
автоматизации и объему;  

 предложения по размещению центральных и местных пунк-

тов управления, щитов и пультов (диспетчерских, агрегатных 
и др.);  

 особые условия проектирования.  

Для выполнения проектов систем автоматизации должны 

представляться необходимые исходные данные:  
 технологические схемы с характеристиками оборудования, с 

трубопроводными коммуникациями и указанием действи-
тельных внутренних диаметров, толщин стенок и материалов 
труб;  

 перечни регулируемых и контролируемых  параметров с не-

обходимыми требованиями и характеристиками;  

 чертежи производственных помещений с расположением 

технологического оборудования и трубопроводных комму-
никаций, с указанием рекомендуемых мест расположения 
щитов и пультов;  

 чертежи технологического оборудования, на котором преду-

сматривается установка приборов и средств автоматизации, 
перечень и характеристика поставляемых комплектно с обо-
рудованием приборов, средств автоматизации и систем 
управления;  

 строительные чертежи помещений для установки и размеще-

ния технических средств систем автоматизации;  

 схемы управления электродвигателями, типы пусковой аппа-

ратуры и станций управления для использования при проек-
тировании автоматизации;  

 схемы водоснабжения с указанием диаметров труб, расхода, 

давления и температуры воды;  

 схемы воздухоснабжения с указанием давления, температу-

ры, влажности и запыленности воздуха, наличия устройств 
очистки и осушки воздуха;  

 данные, необходимые для расчета регулирующих органов, 

сужающих устройств и заполнения опросных листов;  

 требования к надежности систем автоматизации;  
 результаты научно-исследовательских работ, содержащие 

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.  

 техническая документация по типовым проектам и проектным 
решениям;  

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

 

1.2. Этапы проектирования и состав проектной 

документации 

В соответствии со СНиП 1.02.01-85 проектирование систем 
автоматизации технологических процессов выполняют в 
две стадии: технический проект и рабочие чертежи или в одну 
стадию: техно-рабочий проект. 
 
1.2.1. Технический проект  

В техническом проекте разрабатывается следующая документация:  
 
структурная схема управления и контроля (для сложных систем 
управления);  

 структурная схема комплекса технических средств (КТС);  
 структурные схемы комплексов средств автоматизации;  
 схемы автоматизации технологических процессов;  
 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, 
не стандартизированного оборудования;  

 технические требования на разработку не стандартизированного 
оборудования;  

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

 пояснительная записка;  
 задания генпроектировщику (смежным организациям или заказчику) 
на разработки, связанные с автоматизацией объекта:  

а) на обеспечение средств автоматизации электроэнергией, сжатым 
воздухом, гидравлической энергией, теплоносителями, 
хладагентами (требуемых параметров);  
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  конст-
рукциях;  
в) на обеспечение средствами производственной связи;  
г) на размещение и установку на технологическом оборудова-
нии и трубопроводах закладных устройств, первичных прибо-
ров, регулирующих и запорных органов и т. п.;  
д) на устройства пожаротушения и пожарной сигнализации. 
  
1.2.2. Рабочие чертежи 

На стадии рабочие чертежи разрабатываются:  

 структурная схема управления и контроля;  
 структурная схема комплекса технических средств;  

 структурные схемы комплексов средств автоматизации;  
 схемы автоматизации технологических процессов. При двух-

стадийном проектировании структурные и схемы автомати-
зации на стадии рабочей документации разрабатываются с 
учетом изменений технологической части или решений по 
автоматизации, принятых при утверждении проекта. В слу-
чае отсутствия таких изменений, упомянутые чертежи вклю-
чаются в состав рабочей документации без переработки;  

 принципиальные электрические, гидравлические и пневма-

тические схемы контроля, автоматического регулирования, 
управления, сигнализации и питания;  

 общие виды щитов и пультов;  
 монтажные схемы щитов и пультов или таблицы для монта-

жа электрических и трубных проводок в щитах и пультах, 
выполненные по РМЗ-182-83 (при изготовлении щитов про-
мышленными предприятиями Минмонтажспецстроя СССР);  

 схемы внешних электрических и трубных проводок; при не-

обходимости рекомендуется разрабатывать таблицы соеди-
нений и таблицы подключения в соответствии с РМ4-6-92;  

 кроссовые ведомости (таблицы подключения). Допускается 

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

 планы расположения средств автоматизации, электрических 

и трубных проводок;  

 вновь разработанные (нетиповые) чертежи установки средств 

автоматизации;  

 общие виды нестандартизированного оборудования; 
 пояснительная записка;  
 расчеты регулирующих дроссельных органов. В рабочей до-

кументации даются таблицы исходных данных и результаты 
расчетов в виде приложений к пояснительной записке. Тек-
сты расчетов в состав проекта не включаются, а хранятся у 
исполнителя проекта и выдаются заказчику по его требова-
нию. В рабочей документации целесообразно также давать 
расчеты по выбору регуляторов и определения примерных