过程控制工程设计

绪论1

第一章自控工程设计的任务和方法步骤3

第一节自控工程设计的任务3

一、工程项目的划分及参与各方3

二、自控工程设计工作内容与任务3

第二节自控工程设计的体制4

一、国际通用设计体制(HG/T20636～20639)4

二、过渡设计体制5

第三节自控工程设计的阶段划分和设计内容6

一、国际通用设计体制中的阶段划分和设计内容7

二、老设计体制中的阶段划分和设计内容12

第四节自控工程设计的方法和程序18

一、自控工程设计的方法18

二、自控工程设计的程序23

第五节自控设计与其他专业的协作关系23

一、自控专业与工艺专业的设计条件关系23

二、自控专业与系统专业的设计条件关系24

三、自控专业与管道专业的设计分工24

四、自控专业与电气专业的设计分工25

五、自控专业与电信、机泵及安全(消防)专业的设计分工26

第六节自控专业工程设计中常用规定和标准27

第二章自控方案29

第一节自控方案的确定29

第二节图例符号的统一规定30

一、仪表位号31

二、文字代号32

三、图形符号33

第三节管道仪表流程图(P&ID)的绘制39

一、P&ID的主要内容39

二、P&ID的设计过程40

三、P&ID设计所需资料40

四、P&ID的图面布置和制图要求42

五、P&ID的安全分析42

第三章信号报警及安全联锁系统设计43

第一节信号报警、安全联锁系统设计原则43

第二节信号报警系统设计44

一、信号报警系统的组成44

二、信号报警系统的功能及动作46

三、用DCS/PLC实现的信号报警47

第三节安全联锁系统(SIS、ESD)的设计48

一、安全联锁系统的基本功能和要求49

二、安全联锁系统的附加功能50

第四节信号报警及安全联锁系统的工程表达51

一、信号报警及安全联锁系统的逻辑表达51

二、信号报警及安全联锁系统逻辑功能的表达符号52

第四章顺序控制系统的设计58

第一节顺序控制概述58

一、顺序控制的概念58

二、顺序控制系统分类与组成59

第二节顺序控制系统的逻辑功能设计60

一、顺序控制系统逻辑功能的表达60

二、顺序控制系统逻辑功能的实现62

第五章计算机监控系统与信息管理系统63

第一节计算机监控系统(SCADA)63

一、SCADA系统概述63

二、SCADA系统组成63

三、SCADA系统功能64

四、SCADA系统规划与设计65

第二节计算机信息管理系统68

一、ERP系统69

二、MES系统设计71

三、MIS系统72

四、信息系统工程实施设计74

第六章自控设备的选择77

第一节控制装置的选择77

一、控制装置的类型和特点77

二、控制装置的选择78

第二节检测仪表(元件)、控制阀的选择84

一、温度测量仪表的选型84

二、压力测量仪表的选型87

三、流量测量仪表的选型89

四、物位测量仪表的选型96

五、过程分析仪表的选型98

六、控制阀的选型100

第三节仪表数据表106

第四节自控设备表112

第七章控制室的设计原则115

第一节概述115

第二节采用DCS系统的控制室设计115

一、位置选择115

二、布局和面积115

三、环境条件116

四、建筑要求118

五、照明及其他119

第三节常规仪表控制室的设计120

一、控制室设计的一般要求120

二、控制室的平面布置121

三、仪表盘的设计122

第八章系统连接128

第一节系统的整体连接128

一、采用DCS系统的整体连接130

二、采用常规仪表系统的整体连接135

三、仪表盘背面电气接线图140

第二节电缆的连接144

一、电缆表144

二、外部系统连接图148

三、接线箱接线图148

第三节控制室内电缆连接的表达149

第九章电缆的敷设与仪表的安装153

第一节电缆的敷设153

一、电缆敷设所要解决的问题153

二、电缆敷设图158

第二节仪表的安装164

一、控制室仪表的安装164

二、现场仪表的安装164

第十章仪表供电、供气系统设计172

第一节仪表供电系统设计172

一、仪表供电要求172

二、仪表供电配电设计174

三、仪表供电系统的工程表达176

四、工程中自动化与电气专业的设计分界177

五、电器选择179

第二节仪表供气系统的设计179

一、仪表供气系统的要求179

二、仪表供气系统设计182

三、仪表供气系统工程表达184

第十一章节流装置、调节阀与差压式液位计的计算189

第一节节流装置的计算189

一、节流装置计算的基本公式及取压方法189

二、计算中有关参数的确定191

第二节调节阀流通能力的计算196

一、调节阀C值计算公式的推导197

二、调节阀C值的计算198

三、流量系数C的具体计算公式199

第三节差压式液位计的计算211

第十二章自控设计中的安全及防护措施214

第一节仪表防爆设计214

一、防爆设计的重要性214

二、危险环境的分类215

三、防爆电气设备的类型及标志217

四、防爆电气设备的选择219

五、过程控制系统工程中的安全问题222

第二节仪表及管线的保温问题224

一、保温设计的目的224

二、保温对象224

三、保温方法224

四、设计中需注意的问题225

第三节仪表的隔离和吹洗设计225

一、隔离225

二、吹洗227

第四节仪表接地设计229

一、接地作用和要求229

二、接地系统的设计原则与方法231

第十三章自控设计中涉及的其他文件234

一、电气设备材料表234

二、综合材料表235

三、测量管路表236

四、绝热伴热表236

五、安装材料明细表239

第十四章自控工程的施工、试运行及验收240

第一节自控工程的施工241

一、施工条件241

二、施工工作内容及相互关系242

第二节自控工程的试运行和验收242

一、仪表的调校242

二、仪表系统的试运行243

三、仪表工程的交工验收243

附录1DCS工程设计程序246

附录2DCS技术规格书编制大纲249

附录3PLC技术规格书编制大纲261

附录4安全仪表系统(SIS、ESD)技术规格书编制大纲263

参考文献266

　　本书为自动化专业控制工程课程设计用教材。其目的在于使学生建立起过程控制工程设计的概念，对过程控制工程设计有一个整体的了解。全书共分14章，内容包括：过程控制工程设计的基本概念、原理、计算方法、设计原则、工程表达和设计文件的绘制(编制)等。本书可作为过程自动化和测控技术与仪器专业过程控制工程设计教材，也可作为过程自动化工程技术人员的参考用书。　　本书是一本过程控制工程设计的入门教材，是在第一版基础上修订的本科教材。书中以计算机类控制工具(DCS、FCS、PLC)为主，讲述过程控制工程设计的整体情况。由于一些中小自动化项目还有采用常规仪表的，所以仍然保留了这些内容的介绍。书中内容包括过程控制工程设计阶段的划分与各阶段的设计任务、设计过程、与相关专业的协调关系等内容；讲述了控制方案的确定原则、图例符号及控制方案的表达、自控设备的选择原则与自控设备的表达方法。关于工程实施中的问题，书中讲述了控制系统的连接、电缆敷设、仪表供电与供气、液位与流量测量的计算、调节阀口径的计算等内容。最后简要介绍了自控工程验收等相关内容。本书在内容编排上仍然以工程设计的问题为主线介绍相关的设计内容，优先介绍国际通用设计体制工程表达和设计文件的绘制(编制)，同时适当介绍了老设计体制。书中的工程表达方法以国家标准、行业标准为主，兼顾一些工程界的习惯表达。　　本书可作为过程自动化和测控技术与仪器专业过程控制工程设计教材，也可作为过程自动化工程技术人员的参考用书。