Tiêu chuẩn ISA5.1 về định danh và ký hiệu
Update:
18-03-2025 08:08
Loạt bài về tự động hóa đo lường
Trên thực tế, Kỹ sư đo lường không chỉ làm việc riêng lẻ mà tương tác rất nhiều với các kỹ sư thuộc các chuyên ngành khác, đó là:
-
Kỹ sư công nghệ để hiểu được lưu chất mà thiết bị đo tiếp xúc có các đặc tính tĩnh và động ra sao, cụ thể là tính chất của lưu chất như đặc tính pha, pha lỏng hay khí hay hơi, áp suất, nhiệt độ, độ nhớt, tỷ trọng, tính ăn mòn hóa học; hay vận tốc và dòng chảy có ảnh hưởng đến ăn mòn cơ học hay không. Khi làm việc với kỹ sư công nghệ, kỹ sư đo lường cần phải hiểu các bản vẽ mà kỹ sư công nghệ thường dùng như bản vẽ Sơ đồ công nghệ tổng quan (PFD – Process Flow Diagram), bản vẽ Đường ống và thiết bị đo (P&ID – Piping and Instrument Diagram).
-
Kỹ sư cơ khí và đường ống để hiểu được các chuẩn kết nối ren, kết nối mặt bích, vật liệu chế tạo thiết bị, do thiết bị đo lường được lắp đặt trên các hệ thống cơ khí, chúng phải tuân theo các tiêu chuẩn của cơ khí.
-
Kỹ sư an toàn để hiểu được tính chất an toàn trong khu vực mà thiết bị đo được lắp đặt như cấp độ của khu vực chống cháy nổ, khả năng môi trường có các chất độc hại hay nhiệt độ cao ảnh hưởng đến sự hoạt động của thiết bị.
-
Kỹ sư điện để hiểu được hệ thống điện, hệ thống nối đất chống nhiễu có liên quan cho hệ thống đo lường và tự động hóa.
Với tính chất tương tác rộng như vậy, kỹ sư đo lường cần nắm được cách đọc hiểu các bản vẽ liên quan của các chuyên môn khác, thông qua việc hiểu biết các ký hiệu và cách thức định danh. Các ký hiệu và định danh này được quy định trong bộ tiêu chuẩn ISA5.1 của hiệp hội tự động hóa quốc tế (ISA – International Society of Automation).
Bộ tiêu chuẩn ISA 5.1 là bộ tiêu chuẩn được sử dụng cho các ngành công nghiệp sản xuất theo quá trình, một vài ví dụ điển hình trong việc sử dụng tiêu chuẩn ISA 5.1 là để:
-
Định danh tên hệ thống, thiết bị và thiết bị đo theo 1 chuẩn mực thống nhất. Các định danh này có tính duy nhất cho 1 thiết bị, và không bao giờ được trùng lặp gây ra hiểu lầm trong quá trình vận hành.
-
Sử dụng các ký hiệu chuẩn để thực hiện công tác thiết kế xây dựng các bản vẽ như bản vẽ sơ đồ công nghệ tổng quan, bản vẽ P&ID, các bản vẽ mô tả kết nối và chức năng của thiết bị đo.
-
Đơn giản hóa thông tin qua các ký hiệu và định danh, làm cho các tài liệu kỹ thuật trở nên tường minh hơn.
Kỹ sư đo lường sử dụng các ký hiệu và định danh theo tiêu chuẩn ISA5.1 để giao tiếp với các bên có liên quan trong các công việc liên quan đến thiết kế, lắp đặt, bảo trì, mua hàng. Mỗi thiết bị có 1 mã số định danh riêng biệt và duy nhất, giúp cho tất cả các bên liên quan đều có được cái nhìn duy nhất về thiết bị.
Định danh trong đo lường
Thiết bị đo lường là một phần không thể thiếu trong hệ thống, đóng vai trò đo lường các đại lượng vật lý và là đầu vào của lệnh điều khiển vòng kín có phản hồi. Một hệ thống có rất nhiều thiết bị đo, vì vậy mỗi thiết bị đo cần được đặt tên sao cho chúng là duy nhất, và dễ dàng nhận diện về chức năng. Ví dụ ta thường hay thấy các cách đặt tên PT, PG, PI nhìn vào cach đặt tên này, ta biết rằng chúng là các thiết bị đo áp suất (do ký tự P – Pressure có nghĩa là áp suất), mặt khác ta còn có thể biết được rõ chức năng của thiết bị này là bộ chuyển đổi đo áp suất (T – transmiter) hay đây là đồng hồ cơ đo áp suất (G – gauge) hay là 1 chức năng hiển thị trong màn hình điều khiển (I – Indication). Các tên gọi này thường đi kèm theo sau là các số, ví dụ PT-5102-1A tạo thành 1 định danh duy nhất, hay còn gọi là thẻ thiết bị (tagname). Khi đọc PT-5102-1A ta biết đây là bộ chuyển đổi đo áp suất thuộc hệ thống 5102 và định danh đặc biệt là 1A.
Cách đặt tên này được thống nhất và hướng dẫn trong tiêu chuẩn ISA5.1. Cách định danh trong ISA5.1 được quy ước theo chức năng của thiết bị, và thường được cấu thành bởi 2 phần:
-
Phần ký hiệu mô tả chức năng bằng chữ cái như A, B, C,…, X, Y, Z
-
Phần số thể hiện số hệ thống, số hiệu của thiết bị trong một hệ thống con.
Bảng 4.1 trong tiêu chuẩn ISA
Một vài ví dụ:
-
LT (Level - Transmit) Bộ chuyển đổi đo mức
-
LI (Level – Indicate) Bộ hiển thị mức
-
LIT (Level – Indicate – Transmit) Bộ chuyển đổi, hiển thị đo mức
-
LZT (Level – Safety Instrumented System – Transmit) Bộ chuyển đổi đo mức của hệ thống an toàn khẩn cấp SIS.
-
LAH (Level – Alarm – High) cảnh báo mức cao
-
LAHH (Level – Alarm – High High) cảnh báo mức rất cao (mức này thường gây ra dừng khẩn cấp)
Lưu ý: nếu trong LZT chữ Z có nghĩa là Safety Instrumented System, thì ZT chữ Z sẽ có nghĩa là Position (đo vị trí) vì chữ Z lúc này là chữ cái đầu tiên.
Ký hiệu trong đo lường
Thay vì phải diễn đạt ngôn ngữ bằng nhiều cách khác nhau, người ta sẽ diễn đạt thông qua ký tự hay ký hiệu, như trong toán học và các ngành khoa học tự nhiên.
Các ký hiệu như hình tròn, hình thoi, hình vuông hay các đường thẳng được dùng để diễn đạt về chức năng của thiết bị đo lường, giao thức truyền thông liên quan, kết nối điện, điều khiển, kết nối vào đường ống hay bồn bể.
-
Hình tròn: biểu thị một thiết bị đo riêng biệt, hay một nhãn tên của 1 thiết bị cụ thể.
-
Nửa hình tròn: biểu thị bộ chấp hành dạng màng của van điều khiển
-
Hình vuông: khi hình tròn nằm trong hình vuông, chúng biểu thị 1 chức năng về hiển thị hoặc điều khiển dùng chung. Một biểu thị chức năng hiển thị dùng chung có nghĩa là giá trị của thiết bị được hiển thị tại tủ vận hành và cũng được truyền về phòng điều khiển để hiển thị.
-
Hình tam giác: biểu thị thân van tương ứng với một ngõ ra/ vào của van, khi nhìn vào ký hiệu van, tùy vào số lượng hình tam giác, ta có thể nhận biết đó là van 1 hai ngã, van 3 ngã hay van 4 ngã.
-
Hình thoi: biểu thị một chức năng trên tủ vận hành như chức năng khởi động lại (reset), chức năng thổi làm sạch (purging) hay các chức năng khóa chéo (interlock); hình thoi còn được dùng để biểu thị các hàm logic đơn giản như hàm AND, OR.
-
Các đường thẳng: biểu thị kết nối hay đường ống, với các quy ước sau:
-
Đường thẳng có 2 gạch chéo: biểu thị đó là đường khí nén
-
Đường thẳng đứt: biểu thị đó là đường điện hoặc tín hiệu điện
-
Đường thẳng có ký hiệu x: biểu thị đó là đường dẫn truyền tín hiệu (capillary tube).
-
Đường thẳng có ký hiệu L: biểu thị đó là đường thủy lực
Ngoài việc biểu thị các chức năng, ký hiệu cũng còn biểu thị vị trí cũng như khả năng tiếp cận trong quá trình vận hành của thiết bị đo:
-
Ký hiệu hình tròn không có đường gạch ngang thể hiện thiết bị được lắp đặt tại hiện trường, và không được kết nối vào tủ. Một số thiết bị lắp trực tiếp ngoài hiện trường như cặp nhiệt (thermocouples), thiết bị đo lưu lượng, đầu đo pH, các đồng hồ đo hiển thị tại chỗ áp suất, lưu lượng, nhiệt độ, đo mức.
-
Khi ký hiệu có đường gạch ngang, điều này có ý nghĩa là thiết bị này được lắp trên tủ chính, và nếu đường gạch ngang là nét liền tức là thiết bị có thể dễ dàng được tiếp cận khi vận hành. Nếu đường gạch ngang là nét đứt, điều này có nghĩa là thiết bị được lắp sau tủ hoặc trong tủ, mà thông thường người vận hành không thể tiếp cận được.
-
Khi ký hiệu có 2 đường gạch ngang song song, điều này có nghĩa là thiết bị được lắp tại tủ phụ. Nếu 2 đường gạch là nét liền, thiết bị dễ dàng được tiếp cận khi vận hành, và nét đứt là không thể tiếp cận trong điều kiện vận hành bình thường.
Ngoài ra, ISA5.1 cũng có các ký hiệu đo lường riêng cho các thiết bị. Ví dụ, khi nhìn vào một thiết bị đo lưu lượng, không cần đọc tài liệu chi tiết kỹ thuật, ta cũng có thể biết nguyên lý đo lưu lượng của thiết bị là đo dạng dòng xoáy (vortex), đo dạng điện từ (electromagnetic), hay loại cánh quạt (turbine).
Bảng 5.2.3 tiêu chuẩn ISA5.1
Các thiết bị điều khiển cuối cùng như van điều khiển cũng được quy ước bởi các ký hiệu riêng, ta sẽ dễ dàng biết đó là van cầu, van kim, van bướm hay có bao nhiêu ngõ ra ngõ vào khi nhìn vào các ký hiệu này.
