Контрольно-измерительные приборы. Виды и область применения

Что такое КИПиА?

Под это определение попадает все контрольное оборудование и автоматика, используемая практически в различных производственных сферах и в быту. В качестве примера можно привести счетчики электроэнергии и воды, регуляторы давления в нефтегазовой отрасли, автоматику для котельных и т.д.

Расшифровка аббревиатуры

Аббревиатура этого термина расшифровывается довольно просто – контрольно-измерительные приборы и автоматика. Служба с одноименным названием выполняет следующие задачи и функции:

• осуществление метрологического надзора;
• техническое обслуживание, настройка и ремонт измерительного оборудования;
• внедрение новых систем автоматизации на предприятии, например, АСУ.

В некоторых случаях мастера и наладчики отдела «КИП и А» могут быть привлечены к пусконаладке электрооборудования, если в том есть производственная необходимость.

Виды КИПиА

Классификация измерительного оборудования производится в зависимости от физико-технических характеристик приборов, а также их качественно-количественных показателей. По названию группы несложно определить назначение входящих в нее измерительных устройств:

• приборы для измерения температуры – термометры (А на рис.2);
• устройства для определения давления – манометры (В);
• измерители расхода рабочей среды или других веществ – расходомеры (С);
• определители состава газовых смесей – газоанализаторы (D);
• датчики уровня заполнения емкости – уровнемеры (E) и т.д.

Рисунок 2. Различные виды измерительных приборов

Каждая из групп, в свою очередь, делится на несколько подгрупп, по конструктивному исполнению и принципу работы. Например, манометры, среди них есть устройства для измерения избыточного давления, его перепада, или отображающие абсолютную величину. Конструкция этих приборов может быть электроконтактной или механической.

Электроконтактный манометр

Обязанности слесаря КИПиА

В соответствии с требованиями профстандарта, слесарь КИПиА должен знать принцип работы контролируемого им оборудования, уметь ремонтировать и обслуживать его. Например, для обслуживания электрооборудования, необходимо получить соответствующее профильное образование, общих знаний основ электротехники будет недостаточно.

В зависимости от специфики обслуживаемого оборудования, на рабочем месте слесаря могут быть следующие приспособления и наборы инструментов: шкаф КИПиА, щиты, установленная на пульты аппаратура, измерительные устройства, розетки для подключения электроприборов и т.д.

Рабочее место специалиста службы КИП

Данная специальность требует, чтобы работник разбирался как в доверенном ему оборудовании, так и общей технологии процесса.

КИПиА в бытовой технике

Посмотрите на любой прибор, которым вы пользуетесь дома. Будь это стиральная машина или обычный утюг. Во всех них установлены приборы, измеряющие тот или иной параметр, контролирующие его и по необходимости изменяющие. Во многих из них контролируется горячая вода, особенно это касается системы отопления (котлы, радиаторы). Есть приборы, в которых контролируется воздух – кондиционеры, конвекторы. Или электричество (напряжение и сила тока), к ним относятся утюги, мультиварки, масляные отопительные радиаторы и так далее.

Приборы такого типа установлены и в бытовой технике, например в утюге они контролируют уровень нагрева

Современные автоматизированные системы состоят в основном из микроконтроллерных схем. Они, в свою очередь, пришли на смену управляющим блокам, в составе которых были схемы с малой интеграцией. Это позволяет сегодня автоматизировать любой процесс, любую установку и даже самый маленький по габаритам прибор. То есть, границы открылись до бесконечности, что очень радует.

Внимание! Микроконтроллерные системы будут, так сказать, глухи и слепы, если к ним не подключить всевозможные измерительные приборы. Без них они бесполезны. Вот почему в единую систему были объединены и контрольно-измерительные приборы, и системы автоматики.

Приборы КИП – классификация

Оборудование КИПиА классифицируется по нескольким параметрам, основные из которых – это физико-технические характеристики и качественно-количественные показатели. То есть, измеряется влажность, температура, расход, давление и прочее. Отсюда и само название групп.

• Термометры.
• Манометры (измеряют давление).
• Расходомеры.
• Газоанализаторы.
• Уровнемеры.

Читайте также:  Осциллограф на Ардуино для компьютера — как сделать, схема
Термометры являются одной из групп приборов КИПиА

Есть группа так называемых средств измерения:

• Замер излучения.
• Массы, твердости материала, плотности.
• Акустика.
• Замеряются электрические и электромагнитные качества.
• Физико-химический состав материала, его свойства.

В свою очередь, к примеру, термометры делятся на жидкостные, цифровые, с преобразование сопротивления, термоэлектрические. Сюда же можно отнести пирометры и тепловизоры.

Манометры также делятся на несколько подвидов: измеряется избыточное давление или его перепад, или абсолютная величина. По конструкции это механические, электроконтактные. Добавим сюда традиционные реле давления и тяганапоромеры.

Расходомеры – это более сложные приборы КИПиА, с помощью которых определяется масса или объем материала (среды). В этой группе достаточно широкий модельный ряд, зависящий от того, какой материал (среду) будет контролировать и измерять данный прибор.

Расходомеры — приборы для измерения массы или объема

• Вихревые, тепловые, электромагнитные, ультразвуковые, тахометрические, корреляционные, кориолисовые.
• С перепадом давления, с измерением перепадов уровня, замер обтекания.

То есть, каждый прибор подходит под определенные условия эксплуатации, в основе которого лежит именно материал или среда. Кстати, среда может быть только неэлектрической, потому что в блоке контроля (автоматики) любая величина преобразуется в электрический сигнал, который и подается на обработку. Но тут возникает вопрос, а как же с напряжением и силой тока в электрических приборах?

Все дело в том, что эти две величины не могут быть внесены в контроллер без предварительной обработки, где на выходе должен получиться аналоговый сигнал. Ведь напряжение в данном случае имеет показатель 220 В. А его в таком виде никакая автоматика не выдержит. Поэтому даже в электрических сетях устанавливаются датчики. То есть, в этом случае и сила тока, и напряжение становятся неэлектрическими величинами, конечно, через посредника – датчик.

КИПиА — расшифровка аббревиатуры и основы профессии киповца

Работа любого современного предприятия, ведущего производственную деятельность, невозможна без использования определённых приборов и датчиков, обобщённо называемых КИПиА. Нужны они и рядовым гражданам, к примеру, для осуществления контроля потребления воды, тепла и электроэнергии. А обслуживанием этих устройств занимаются специально обученные люди.

Понятие электрической схемы

Электрическая схема — это совокупность графических элементов, описывающая порядок их соединения и взаимодействия.

Там также могут обозначаться механические связи, например, между реле и его контактами. Электрические схемы упрощают сборку, наладку и проверку собранных по ним устройств.

Разновидности электросхем

На практике применяется несколько видов электрических схем:

• простые;
• монтажные;
• однолинейные;
• многолинейные.

Первый тип самый распространенный. Основные компоненты и порядок их присоединения друг ко другу указываются на простых схемах (ПС). Кроме того, по ним проверяется правильность сборки. На монтажных (МС) диаграммах показано расположение деталей на плате или внутри корпуса. Полилинейные схемы используют для изображения трехфазных цепей.

Особенности чтения схем

В принципиальных схемах проводники (или дорожки) обозначаются линиями.

Так обозначаются проводники, которые пересекаются, но они не имеют общего соединения и электрически друг с другом не связаны.

А вот так они выглядят, если между ними есть соединение. Черная точка — это узел в схеме. Узел — это соединение нескольких проводников или деталей вместе. Они электрически друг с другом связаны.

Общая точка

Часто у начинающих радиолюбителей возникает вопрос — что это за символ на схеме?

Это общая точка (GND, земля). Раньше ее называли общим проводом. Так обозначается единый провод питания. Обычно это минус питания. Раньше на схемах могли сделать общим проводом и плюс питания. В данном случае схема без общей точки выглядела бы вот так:
Общая точка с однополярным питанием визуально лучше и компактнее выглядит, чем если просто сделать единую линию между ними.

Еще общей точкой ее называют потому, что относительно нее можно измерять любые остальные точки на схемах. Например, ставите щуп мультиметра на общую точку, а вторым щупом можете проверить любую часть цепи на схеме.

Почему она может называться землей (GND)? Раньше в качестве общего провода могло использоваться шасси корпуса прибора. Из-за этого возникла путаница между заземлением и землей. Оно интерпретируется в контексте схемы. Та схема, что была разобрана выше — общая точка (земля) это просто минус питания. Другое дело это двуполярные источники тока и заземление.

Двуполярное питание и общая точка

В двуполярном питании общая точка — это средний контакт между плюсом и минусом.

Заземление

Примером заземления может послужить фильтр в компьютерных блоках питания.

С конденсаторного фильтра помехи идут на корпус блока питания. Это и есть заземление. А с блока питания они должны уходить в розетку, если у вас есть заземление, иначе сам корпус блока питания может быть под напряжением. Токи там не большие, они не опасны для жизни. Это делается с целью уменьшения импульсных помех в блоке питания и безопасности.

Иногда в блоках питания вместо корпуса помехи с конденсатора идут на общую точку. Это все зависит от конструкции и схемотехники. В этом случае помех будет больше, чем с заземлением.

А вообще, на схемах есть разные заземления. Например, в цифровой технике разделяют аналоговую землю и цифровую. чтобы не нарушать режимы работы схемы. Импульсные помехи могут повлиять на аналоговую часть схемы.

Как научиться читать электрические схемы

Любая радиоэлектронная аппаратура состоит из отдельных радиодеталей, спаянных (соединенных) между собой определенным образом. Все радиодетали, их соединения и дополнительные обозначения отображаются на специальном чертеже. Такой чертеж называется электрической схемой. Каждая радиодеталь имеет свое обозначение, которое правильно называется условное графическое обозначение, сокращенно – УГО. К УГО мы вернемся дальше в этой статье.

Принципиально можно выделить два этапа совершенствования чтения электрических схем. Первый этап характерен для монтажников радиоэлектронной аппаратуры. Они просто собирают (паяют) устройства не углубляясь в назначение и принцип работы основных его узлов. По сути дела – это скучная работа, хотя, хорошо паять, нужно еще поучиться. Лично мне гораздо интересней паять то, что я полностью понимаю, как оно работает. Появляются множества вариантов для маневров. Понимаешь какой номинал, например резистора или конденсатора критичный в данной случае, а каким можно пренебречь и заменить другим. Какой транзистор можно заменить аналогом, а где следует использовать транзистор только указанной серии. Поэтому лично мне ближе второй этап.

Второй этап присущ разработчикам радиоэлектронной аппаратуры. Такой этап является самый интересный и творческий, поскольку совершенствоваться в разработке электронных схем можно бесконечно.

По этому направлению написаны целые тома книг, наиболее известной из которых является «Искусство схемотехники». Именно к этому этапу мы будем стремиться подойти. Однако здесь уже потребуются и глубокие теоретические знания, но все оно того стоит.

Учиться читать электрические схемы мы будем из самых простых примеров и постепенно продвигаться дальше.

Обозначение источников питания

Любое радиоэлектронное устройство способно выполнять свои функции только при наличии электроэнергии. Принципиально выделяют два типа источников электроэнергии: постоянного и переменного тока. В данной статье рассматриваются исключительно источниках постоянного тока. К ним относятся батарейки или гальванические элементы, аккумуляторные батареи, различного рода блоки питания и т.п.

В мире насчитывается тысячи тысяч разных аккумуляторов, гальванических элементов и т.п., которые отличаются как внешним видом, так и конструкцией. Однако всех их объединяет общее функциональное назначение – снабжать постоянным током электронную аппаратуру. Поэтому на чертежах электрических схем источники они обозначаются единообразно, но все же с некоторыми небольшими отличиями.

Электрические схемы принято рисовать слева на право, то есть так, как и писать текст. Однако такого правила далеко не всегда придерживаются, особенно радиолюбители. Но, тем не менее, такое правило следует взять на вооружение и применять в дальнейшем.

Гальванический элемент или одна батарейка, неважно “пальчиковая”, “мизинчиковая” или таблеточного типа, обозначается следующим образом: две параллельные черточки разной длины. Черточка большей длины обозначает положительный полюс – плюс «+», а короткая – минус «-».

Также для большей наглядности могут проставляться знаки полярности батарейки. Гальванический элемент или батарейка имеет стандартное буквенное обозначение G.

Однако радиолюбители не всегда придерживаются такой шифровки и часто вместо G пишут букву E, которая обозначает, что данный гальванический элемент является источником электродвижущей силы (ЭДС). Также рядом может указываться величина ЭДС, например 1,5 В.

Иногда вместо изображения источника питания показывают только его клеммы.

Группа гальванических элементов, которые могут повторно перезаряжаться, аккумуляторной батареей. На чертежах электрических схем они обозначается аналогично. Только между параллельными черточками находится пунктирная линия и применяется буквенное обозначение GB. Вторая буква как раз и обозначает «батарея».

Обозначение проводов и их соединений на схемах

Электрические провода выполняют функцию объединения всех электронных элементов в единую цепь. Они выполняют роль «трубопровода» – снабжают электронные компонент электронами. Провода характеризуются множеством параметров: сечением, материалом, изоляцией и т.п. Мы же будем иметь дело с монтажными гибкими проводами.

На печатных платах проводами служат токопроводящие дорожки. Вне зависимости от вида проводника (проволока или дорожка) на чертежах электрических схем они обозначаются единым образом – прямой линией.

Например, для того, что бы засветить лампу накаливания необходимо напряжение от аккумуляторной батареи подвести с помощью соединительных проводов к лампочке. Тогда цепь будет замкнута и в ней начнет протекать ток, который вызовет нагрев нити лампы накаливания до свечения.

Проводник принять обозначать прямой линией: горизонтальной или вертикальной. Согласно стандарту, провода или токоведущие дорожки могут изображаться под углом 90 или 135 градусов.

В разветвленных цепях проводники часто пересекаются. Если при этом не образуется электрическая связь, то точка в месте пересечения не ставится.

Если в месте пересечения проводников образуется электрическая связь, то это место обозначается точкой, называемой электрическим узлом. В узле могут пересекаться одновременно несколько проводников. Здесь я советую познакомиться с первым законом Кирхгофа.

Задачи службы КИПиА

Основные занятия инженеров и слесарей службы КИПиА — это контроль исправности приборов измерения и автоматики, замена новыми или ремонт на месте эксплуатации.

Бесперебойность любого технологического процесса и безопасность обслуживающего персонала напрямую зависит от стабильности и четкости в работе КИПиА. Для этого в условиях больших предприятий формируются специализированные отделы и бригады. Наиболее четкую работу подразделения, обеспечивает штат, который содержит сотрудников узконаправленных специальностей.

Например, монтажник систем КИП должен заниматься монтажом, техник АСУП — элементами АСУ, а должность инженера ОПС (расшифровка — охранно-пожарная сигнализация) обязывает обслуживать только систему экстренного оповещения.

Следует принять во внимание факт того, что взаимозаменяемость в работе четко отлаженного коллектива просто не приветствуется.

Небольшие организации нуждаются в кадрах высокой квалификации. Круг рабочих обязанностей специалиста, помимо КИПиА, включает установку видеонаблюдения, обслуживание телефонной связи и сигнализации и т. д. Причиной такой дополнительной загрузки является конструктивная реализация оборудования систем КИПиА, которая основана на микроэлектронных элементах.

Специфика работы службы КИПиА просто обязывает сотрудников быть электриками или электрослесарями, пускай даже начинающими. Ну и, как правило, руководство предприятия не прочь возложить на специалистов КИП обязанности относительно ремонта компьютерной техники и инсталляции ПО.

Примером службы контроля и автоматики служит газоперекачивающая станция. Управление станцией не особо сложное, важен контроль давления и температуры рабочего газа. Контрольно-измерительное оборудование следит за работоспособностью и безопасностью отрезка газопроводной магистрали (между узлами) и компрессорной установки. На такую задачу ориентирована работа автоматической аппаратуры управления и диагностики, обслуживаемая персоналом станции.

Структура отдела КИПиА

Структура подразделений КИПиА формируется с учетом многих факторов, из которых можно выделить два ключевых:

• количество используемых предприятием измерительных приборов;
• сложность обслуживания.

Исходя из этих факторов, формируется централизованная структура службы или децентрализованная. Кратко о каждой из них.

Особенности централизованной структуры

Такой способ формирования подразделения подходит для предприятий, у которых в технологических схемах не задействовано много измерительных приборов, датчиков и т.д. Это позволяет объединить эксплуатационное и ремонтное подразделение в одну службу, которой управляет начальник цеха КИП. На небольших предприятиях это руководящее лицо может совмещать должность главного метролога.

Одна из групп специалистов службы закрепляется за определенными производственными зонами для регулярного обслуживания КИП (включая учет приборов и их ремонт), находящихся на территории, указанной в должностной инструкции. При необходимости распоряжением начальника цеха эта группа специалистов может быть усилена другими работниками службы, например, для проведения объемных ремонтных или монтажных работ.

Данная структура позволяет создавать бригады узкой специализации (например, монтажников, электриков, электрослесарей, электромонтеров, электромонтажников, электронщиков и т.д.). Они занимаются ремонтом, наладкой и монтажом сложного оборудования, а также вводом в эксплуатацию новых систем. После окончания пусконаладочных работ техника обслуживается бригадой, курирующей цех, где была произведена установка.

Особенности децентрализованной структуры

Этот способ организации практикуется на крупных предприятиях. Особенность заключается в том, что ремонтное (методическое) подразделение является обособленной службой, тогда, как задачи по эксплуатации возлагаются на технологический цех. У каждого из этих подразделений свое руководство. Специалистов методического подразделения возглавляет главный метролог, а сотрудники отдела эксплуатации находятся в подчинении начальника цеха.

В обязанности методической службы входят все виды плановых, сверхплановых и планово-предупредительных ремонтных работ. Оплата за оказываемые услуги переводится на отдельный расчетный счет, она вычитается из средств, выделенных технологическому цеху КИПиА.

В зависимости от особенностей производства, работа службы эксплуатации организуется с учетом специализации работ, либо по технологическим признакам.

В первом варианте создаются группы специалистов, отвечающих за эксплуатацию определенных видов КИП (сигнализация, автоматизация, средства контроля и т.д.). Во втором – бригады мастеров, ответственных за работу техники определенных технологических потоков.

В децентрализованной структуре методическая служба в финансовом плане полностью зависит от технологического цеха, поскольку с его бюджета идут выплаты за проделанную работу.

Если возникает производственная необходимость, эксплуатационная служба может быть усилена сотрудниками ремонтного подразделения или бригадами, отвечающими за монтаж систем автоматики и контроля. Распоряжение об этом должен выдать главный приборист предприятия (метролог). С большинством штатных пусконаладочных работ служба эксплуатации должна справляться своими силами.

Пример организационной структуры КИПиА

Как используются КИПиА в бытовой технике?

Если взглянуть на технику, которая используется в быту, то можно обнаружить, что практически любой аппарат имеет какой-то прибор, измеряющий тот или иной параметр:

1. Например, в котлах и радиаторах может контролироваться горячая вода и ее температура, уровень жидкости.
2. В кондиционерах и схожих устройствах контролируется состояние воздуха.
3. Электричество и действующая сила тока отслеживается во многих бытовых приборах: утюгах, мультиварках, отопительных радиаторах масляного типа.

Что касается автоматизированных систем, то обычно они представляют собой специальную микросхему, такие детали пришли на смену громоздким управляющим блокам. Благодаря усовершенствованию технологии снабдить автоматическим управлением можно практически любую технику, даже если она совсем небольшая.

Кто такой наладчик КИПиА?

Практически на любом предприятии есть множество различных приборов, датчиков, счетчиков и прочих технических устройств. За всем подобным оборудованием обязательно должен кто-то следить. Наладчик КИПиА – это тот самый специалист, который способен контролировать безопасную и эффективную работу всех имеющихся на производстве устройств. Так, профессионал обязан проводить периодический осмотр оборудования, его качественный ремонт или замену.

Сразу стоит отметить, что рассматриваемая профессия является не такой уж простой. Ведь грамотный специалист должен обладать довольно широким багажом знаний, навыков и умений. Без всего этого не получится качественно осуществлять свои рабочие функции.

Что должен знать наладчик КИПиА?

Профессия имеет целых семь разрядов, а потому и знания у специалистов с разной квалификацией могут значительно отличаться. Однако стоит выделить самые основные моменты, которые закреплены в специальной должностной инструкции работника. Вот некоторые из них:

• основы технологических методов слесарного производства;
• устройство рабочего инструмента и его предназначение;
• приемы, способы и средства работы с пружинами в горячем или холодном состоянии;
• методы выполнения слесарных работ;
• основы электромонтажных работ;
• основы соединения проводов;
• свойства материалов для лужения;
• основы техники безопасности, методы и средства защиты при работе.

И многое другое. Стоит также привести основные практические навыки, которыми должен обладать работник. Среди них:

• выполнение слесарной обработки;
• грамотное использование инструментария;
• качественная пайка;
• устранение дефектов и т. д.

Таким образом, слесарь по контрольно-измерительным приборам и автоматике должен обладать довольно большим запасом знаний и навыков. Более того, свои знания и умения этот работник обязан постоянно развивать. Ведь прогресс не стоит на месте, а рабочее оборудование постоянно совершенствуется.

Права наладчика КИПиА

Рассматриваемый специалист, как и любое другое официально работающее лицо, обладает определенным спектром прав. Что это за права? Как и когда они могут быть реализованы? Наладчик КИПиА, согласно специальной должностной инструкции, имеет право:

• постоянно совершенствовать свои умения и профессиональные навыки;
• требовать от руководства необходимые для работы документы или инструменты;
• оформлять все необходимые льготы или социальные гарантии;
• своевременно получать заработную плату в полном размере;
• предлагать начальству различного рода идеи или планы по усовершенствованию организации.

Выше были названы лишь самые основные права, которыми обладает рассматриваемый специалист.

Ответственность наладчика КИПиА

Слесарь по контрольно-измерительным приборам и автоматике обладает не только правами, но и определенной долей ответственности за некоторые свои деяния. Что в данном случае закрепляет специальная должностная инструкция? Вот основные выдержки из этого документа:

• работник несет дисциплинарную ответственность за пребывание на рабочем месте в состоянии наркотического или алкогольного опьянения;
• работник обязан нести ответственность за полное невыполнение или же выполнение недолжным образом своих основных рабочих функций и обязанностей.

Помимо этого, работник несет ответственность:

• за причинение организации материального ущерба;
• за совершение на рабочем месте правонарушений или преступлений;
• за конфликты или разжигание розни в рабочем коллективе.

Таким образом, слесарь КИПиА, как и любой другой работник, обязан нести дисциплинарную, административную или уголовную ответственность за определенного рода деяния, в зависимости от их тяжести и масштаба.