現(xiàn)代過程控制基礎(chǔ)_3自控系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)

1、3 自控系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)信息學(xué)院楊為民二一一年九月現(xiàn)代過程控制基礎(chǔ)1 概述2 自控設(shè)計(jì)的體制3 自控工程設(shè)計(jì)的階段劃分4 自控設(shè)計(jì)內(nèi)容簡(jiǎn)介3 自控系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)5 管道儀表流程圖3.1 概述 自控工程設(shè)計(jì)是把生產(chǎn)過程自動(dòng)化的各種檢測(cè)、控制方案，用設(shè)計(jì)圖紙資料和設(shè)計(jì)文件資料表達(dá)出來的全部工作。3.1.1 自控工程設(shè)計(jì)的定義3.1 概述3.1.2 自控系統(tǒng)的組成3.1.2.1 電動(dòng)單元組合儀表自控系統(tǒng)220VAC調(diào)節(jié)器顯示儀表記錄儀聲光報(bào)警器操作器變送器伺服放大器檢測(cè)元件調(diào)節(jié)閥控制室現(xiàn)場(chǎng)420mA配電器15V或420mA420mA420mA420mA24VDC電源3.1 概述3.1.2 自控系統(tǒng)的組成3

2、.1.2.2 計(jì)算機(jī)自控系統(tǒng)220VAC工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)聲光報(bào)警器操作器變送器伺服放大器檢測(cè)元件調(diào)節(jié)閥控制室現(xiàn)場(chǎng)420mA配電器15V或420mA420mA420mA420mA24VDC電源3.1 概述3.1.2 自控系統(tǒng)的組成3.1.2.2 計(jì)算機(jī)自控系統(tǒng)（二）220VAC工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)聲光報(bào)警器操作器檢測(cè)元件電子調(diào)節(jié)閥控制室現(xiàn)場(chǎng)傳感器信號(hào)420mA420mA420mA信號(hào)調(diào)理板3.1 概述3.1.3 自控工程設(shè)計(jì)的任務(wù)從控制理論、技術(shù)及裝置的實(shí)際情況出發(fā)，結(jié)合具體生產(chǎn)過程的特點(diǎn)，確定生產(chǎn)過程自動(dòng)化水平；根據(jù)工藝要求，確定各種檢測(cè)參數(shù)；主要控制參數(shù)的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；工藝生產(chǎn)過程必要的信

3、號(hào)報(bào)警和聯(lián)鎖保護(hù)設(shè)計(jì)；檢測(cè)、控制儀表，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的選型；參與控制軟件設(shè)計(jì)；控制室、儀表盤的設(shè)計(jì)；儀表車間的設(shè)計(jì)。 根據(jù)工藝專業(yè)提出的監(jiān)控條件繪制工藝控制圖(PCD)； 配合系統(tǒng)專業(yè)繪制各版管道儀表流程圖(PID)； 征集研究用戶對(duì)P&ID及儀表設(shè)計(jì)規(guī)定的意見； 編制儀表采購單，配合采購部門開展儀表和材料的采購工作； 確定儀表制造商的有關(guān)圖紙，按儀表制造商返回的技術(shù)文件，提交儀表接口條件，并開展有關(guān)設(shè)計(jì)工作； 編（繪）制最終自控工程設(shè)計(jì)文件。3.1.4 自控工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容自控工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容3.1 概述3.1 概述3.1.5 對(duì)自控工程設(shè)計(jì)人員的要求 要求設(shè)計(jì)人員綜合地考慮某項(xiàng)工程的經(jīng)

4、濟(jì)性、安全性、耐久性和企業(yè)的特點(diǎn)，消除公害的措施，與各部門的相互配合等等，制訂出合理的計(jì)劃。自控設(shè)計(jì)是工廠建設(shè)的一個(gè)重要組成部分，也同樣需要運(yùn)用系統(tǒng)工程的思想指導(dǎo)它的設(shè)計(jì)與施工的全過程。為此對(duì)設(shè)計(jì)人員提出以下要求：（1）接到設(shè)計(jì)任務(wù)書后，要認(rèn)真領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，并嚴(yán)格地貫徹執(zhí)行一系列技術(shù)條例和規(guī)定。（2）按照任務(wù)書的要求，從實(shí)踐中取得第一手資料，作出合理的設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)建立在可靠和落實(shí)的基礎(chǔ)上，決不能閉門造車。（3）在設(shè)計(jì)中要認(rèn)真貫徹勤儉建國(guó)的方針，加強(qiáng)經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)，注意經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)自動(dòng)化水平的確定要適合國(guó)情，對(duì)儀表的投資要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)概算。3.1 概述（4）自控設(shè)計(jì)是整個(gè)工程設(shè)計(jì)的一部分，與工藝、

5、化工設(shè)備、電氣、土建等其它專業(yè)都有聯(lián)系。（5）現(xiàn)代生產(chǎn)中由于電子計(jì)算機(jī)及分析儀表的在線控制，因此微弱信號(hào)的傳遞，取樣管的安裝，配線施工中的干擾問題也突出出來，所以設(shè)計(jì)人員要引起高度的重視。（6）現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，對(duì)于特殊工藝條件下的檢測(cè)和控制技術(shù)要求比較高，儀表本身的質(zhì)量固然重要，但施工方法不能忽視。設(shè)計(jì)人員不僅要熟悉常規(guī)的自動(dòng)化儀表的各種安裝規(guī)范外，對(duì)于特殊的檢測(cè)和控制也要推薦一定的施工方法。3.1.5 對(duì)自控工程設(shè)計(jì)人員的要求3.2 自控設(shè)計(jì)的體制化工裝置自控工程設(shè)計(jì)規(guī)定包括4項(xiàng)化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，共22個(gè)分規(guī)定，具體內(nèi)容如下：3.2 自控設(shè)計(jì)的體制3.2.1 自控專業(yè)設(shè)計(jì)管理規(guī)定自控專業(yè)設(shè)計(jì)管理

6、規(guī)定(HG/T 20636)（含10個(gè)分規(guī)定）： (l) “自控專業(yè)的職責(zé)范圍”（HG/T 20636.1); (2) “自控專業(yè)與工藝、系統(tǒng)專業(yè)的設(shè)計(jì)條件關(guān)系”(HG/T 20636.2); (3) “自控專業(yè)與管道專業(yè)的設(shè)計(jì)分工”(HG/T 20636.3); (4) “自控專業(yè)與電氣專業(yè)的設(shè)計(jì)分工”(HG/T 20636.4); (5) “自控專業(yè)與電信、機(jī)泵及安全（消防）專業(yè)的設(shè)計(jì)分工”(HG/T 20636.5); (6) “自控專業(yè)工程設(shè)計(jì)的任務(wù)”(HG/T 20636.6); (7) “自控專業(yè)工程設(shè)計(jì)的程序”（HG/T 20636.7); (8) “自控專業(yè)工程設(shè)計(jì)質(zhì)量保證程序

7、”( HG/T 20636.8); (9) “自控專業(yè)工程設(shè)計(jì)文件的校審提要”(HG/T 20636.9); (10) “自控專業(yè)工程設(shè)計(jì)文件的控制程序”(HG/T 20636.10)。3.2 自控設(shè)計(jì)的體制3.2.2 自控專業(yè)工程設(shè)計(jì)文件的編制規(guī)定自控專業(yè)工程設(shè)計(jì)文件的編制規(guī)定( HG/T 20637)（含8個(gè)分規(guī)定） (1) “自控專業(yè)工程設(shè)計(jì)文件的組成和編制”( HG/T 20637.1)； (2) “自控專業(yè)工程設(shè)計(jì)用圖形符號(hào)和文字代號(hào)”(HG/T 20637.2)； (3) “儀表設(shè)計(jì)規(guī)定的編制”(HG/T 20637.3)； (4) “儀表施工安裝要求的編制”(HG/T 20637

8、.4)； (5) “儀表采購單的編制”(HG/T 20637.5)； (6) “儀表技術(shù)說明書的編制”(HG/T 20637.6)； (7) “儀表安裝材科的統(tǒng)計(jì)”(HG/T 20637.7)； (8) “儀表輔助設(shè)備及電纜、管纜的編號(hào)”（HG/T 20637.8）。3.2 自控設(shè)計(jì)的體制 3.2. 3 自控專業(yè)工程設(shè)計(jì)文件深度的規(guī)定自控專業(yè)工程設(shè)計(jì)文件深度的規(guī)定( HG/T 20638) 3.2. 4自控專業(yè)工程設(shè)計(jì)用典型圖表及標(biāo)準(zhǔn)目錄自控專業(yè)工程設(shè)計(jì)用典型圖表及標(biāo)準(zhǔn)目錄(HG/T 20639)（含3個(gè)分規(guī)定） (1) “自控專業(yè)工程設(shè)計(jì)用典型表格”(HG/T 20639.1)； (2) “

9、自控專業(yè)工程設(shè)計(jì)用典型條件表”(HG/T 20639.2)； (3) “自控專業(yè)工程設(shè)計(jì)用標(biāo)準(zhǔn)目錄”(HG/T 20639.3)。3.3 自控工程設(shè)計(jì)的階段劃分工程設(shè)計(jì)要分階段進(jìn)行，主要有以下幾方面的原因。 (1)便于審查：便于審查：便于有關(guān)部門審核，使設(shè)計(jì)工作逐步向深度開展。 (2)隨時(shí)糾正錯(cuò)誤，以免施工中返工：隨時(shí)糾正錯(cuò)誤，以免施工中返工：有利于經(jīng)過多次審核，把關(guān)，及早發(fā)現(xiàn)問題，隨時(shí)糾正，使施工中的返工現(xiàn)象盡量避免。 (3)協(xié)調(diào)各專業(yè)之間的矛盾：協(xié)調(diào)各專業(yè)之間的矛盾：給各專業(yè)之間互相協(xié)調(diào)與配合創(chuàng)造了有利條件。3.3 自控工程設(shè)計(jì)的階段劃分工程設(shè)計(jì)分為兩個(gè)階段：基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)詳細(xì)工

10、程設(shè)計(jì)詳細(xì)工程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)階段編制四版：基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)階段編制四版： (l) 初版（簡(jiǎn)稱“A”版）； (2) 內(nèi)部審查版（簡(jiǎn)稱“B”版）； (3) 用戶審查版（簡(jiǎn)稱“C”版）； (4) 確認(rèn)版（簡(jiǎn)稱“D”版）。詳細(xì)工程設(shè)計(jì)階段編制三版；詳細(xì)工程設(shè)計(jì)階段編制三版； (1) 詳l版 (或稱研究版，簡(jiǎn)稱“E”版； (2) 詳2版（或稱設(shè)計(jì)版，簡(jiǎn)稱“F”版）； (3) 施工版（簡(jiǎn)稱“G版”）。3.3 自控工程設(shè)計(jì)的階段劃分(l) 設(shè)計(jì)開工前的技術(shù)準(zhǔn)備； (2) 編制儀表設(shè)計(jì)規(guī)定；(3) 編制設(shè)計(jì)計(jì)劃；(4) 繪制工藝控制圖，參加工藝方案審查會(huì)；(5) 配合系統(tǒng)專業(yè)完成PID A版、B版，參加B版內(nèi)審

11、會(huì)；(6) 接受和提交設(shè)計(jì)條件；(7) 配臺(tái)系統(tǒng)專業(yè)完成P&ID C版、D版；(8) 提出分包項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求；(9) 編制工程設(shè)計(jì)文件。3.3.1 基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)的工作3.3 自控工程設(shè)計(jì)的階段劃分 (l) 儀表索引； (2) 儀表數(shù)據(jù)表； (3) 儀表盤布置圖； (4) 控制室布置圖； (5) DCS系統(tǒng)配置圖（初步）； (6) 儀表回路圖； (7) 聯(lián)鎖系統(tǒng)邏輯圖或時(shí)序圖； (8) 儀表供電系統(tǒng)圖； (9) 儀表電纜橋架布置總圖；(10) DCS-I/O表；(11) 主要儀表技術(shù)說明書；(12) DCS技術(shù)規(guī)格書；(13) 儀表采購單。3.3.2 基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)編（繪）制的設(shè)計(jì)文件3.3

12、 自控工程設(shè)計(jì)的階段劃分 (l) 提交儀表連接、安裝設(shè)計(jì)條件； (2) 接受管道平面圖和分包方技術(shù)文件； (3) 配合系統(tǒng)專業(yè)完成PI D E版、F版、G版； (4) 完成工程設(shè)計(jì)文件。3.3.3 詳細(xì)工程設(shè)計(jì)的工作3.3 自控工程設(shè)計(jì)的階段劃分 (1) 設(shè)計(jì)文件目錄； (2) 儀表設(shè)計(jì)規(guī)定； (3) 儀表技術(shù)說明書； (4) 儀表施工安裝要求； (5) 儀表索引； (6) 儀表數(shù)據(jù)表； (7) 報(bào)警聯(lián)鎖設(shè)定值表； (8) 電纜表； (9) 管纜表；(10) 銘牌表；(l 1) 儀表伴熱絕熱表；(12) 儀表空氣分配器表；3.3.4 詳細(xì)工程設(shè)計(jì)編（繪）制的設(shè)計(jì)文件（常規(guī)儀表部分）3.3 自控

13、工程設(shè)計(jì)的階段劃分(13) 儀表安裝材料表；(14) 控制室內(nèi)電纜表；(15) 電纜分盤表；(16) 聯(lián)鎖系統(tǒng)邏輯圖；(17) 順序控制系統(tǒng)時(shí)序圖； (18) 繼電器聯(lián)鎖原理圖；(19) 儀表回路圖；(20) 控制室布置圖；(21) 儀表盤布置圖；(22) 閃光報(bào)警器燈屏布置圖；(23) 半模擬盤流程圖；(24) 繼電器箱布置圖；3.3.4 詳細(xì)工程設(shè)計(jì)編（繪）制的設(shè)計(jì)文件（常規(guī)儀表部分）3.3 自控工程設(shè)計(jì)的階段劃分(25) 端子配線圖；(26) 半模擬盤接線圖；(27) 儀表供電系統(tǒng)圖；(28) 供電箱接線圖；(29) 儀表穿板接頭圖；(30) 控制室電纜（管纜）布置圖；(31) 儀表位置

14、圖；(32) 儀表電纜橋架布置總圖；(33) 儀表電纜（管纜）及橋架布置圖；(34) 現(xiàn)場(chǎng)儀表配線圖；(35) 儀表空氣管道平面圖(或系統(tǒng)圖）；(36) 儀表接地系統(tǒng)圖；(37) 儀表安裝圖。3.3.4 詳細(xì)工程設(shè)計(jì)編（繪）制的設(shè)計(jì)文件（常規(guī)儀表部分）3.3 自控工程設(shè)計(jì)的階段劃分 (l) 設(shè)計(jì)文件目錄； (2) DCS技術(shù)規(guī)格書； (3) DCS-I/O表； (4) 聯(lián)鎖系統(tǒng)邏輯圖； (5) 儀表回路圖； (6) 控制室布置圖； (7) 端子配線圖； (8) 控制室電纜布置圖； (9) 儀表接地系統(tǒng)圖；(10) DCS監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)表；(11) DCS系統(tǒng)配置圖；(12)端子（安全柵）柜布置圖。3

15、.3.5 詳細(xì)工程設(shè)計(jì)編（繪）制的設(shè)計(jì)文件（DCS部分）3.3 自控工程設(shè)計(jì)的階段劃分工藝流程顯示圖；DCS操作組分配表； DCS趨勢(shì)組分配表；(4) DCS生產(chǎn)報(bào)表；(5) 其他必須文件。3.3.6 詳細(xì)工程設(shè)計(jì)編（繪）制的設(shè)計(jì)文件（DCS組態(tài)部分）3.4 自控設(shè)計(jì)內(nèi)容簡(jiǎn)介3.4.1 自控工程設(shè)計(jì)內(nèi)容調(diào)節(jié)閥制訂的原則儀表選型的一般原則儀表盤、控制室的設(shè)計(jì)要求儀表供電、供氣要求儀表報(bào)警、連鎖系統(tǒng)設(shè)計(jì)儀表的防護(hù)性設(shè)計(jì)3.4 自控設(shè)計(jì)內(nèi)容簡(jiǎn)介3.4.2 控制室全景圖（一）3.4 自控設(shè)計(jì)內(nèi)容簡(jiǎn)介3.4.2 控制室全景圖（二）3.4 自控設(shè)計(jì)內(nèi)容簡(jiǎn)介3.4.2 控制室全景圖（三）3.4.2 控制室全

16、景圖（四）3.4 自控設(shè)計(jì)內(nèi)容簡(jiǎn)介3.4 自控設(shè)計(jì)內(nèi)容簡(jiǎn)介3.4.3 儀表盤正面圖3.4 自控設(shè)計(jì)內(nèi)容簡(jiǎn)介3.4.4 儀表選型（一次表）3.4 自控設(shè)計(jì)內(nèi)容簡(jiǎn)介3.4.4 儀表選型（一次表） 1151GP中壓力變送器（0635-3810mmH2O) 型號(hào)：1151GP4E12M1B1 1151DP中差壓變送器（0635-3810mmH2O) 型號(hào)：1151DP4E12M1B13.4 自控設(shè)計(jì)內(nèi)容簡(jiǎn)介3.4.5 儀表選型（二次表） 電源箱 名稱：UND電源箱 型號(hào)：5223-003 最大功耗：600VA3.4 自控設(shè)計(jì)內(nèi)容簡(jiǎn)介3.4.5 儀表選型（二次表） 配電器 名稱：IDB配電器（5回路）

17、型號(hào)：5268-3000 最大電流：100mA A+ B- 變送器接線端子 C+ D- 輸出信號(hào)1 E+ F- 輸出信號(hào)21 2 3 4 5ACDEF3.4 自控設(shè)計(jì)內(nèi)容簡(jiǎn)介配電器按回路可分為單回路、雙回路、四回路，安裝形式可分導(dǎo)軌式與架裝式，供電電源可有220VAC或24VDC。3.4.5 儀表選型（二次表）3.4 自控設(shè)計(jì)內(nèi)容簡(jiǎn)介3.4.5 儀表選型（二次表） 調(diào)節(jié)器 名稱：ICE指示調(diào)節(jié)器 型號(hào)：5241-3582 最大電流：265mA 1+ 2- 測(cè)量輸入信號(hào) 4+ 5- 輸出信號(hào) 7+ 8- 外給定輸入信號(hào)12345678L1L2182.5873.4 自控設(shè)計(jì)內(nèi)容簡(jiǎn)介3.4.5 儀表

18、選型（二次表）調(diào)節(jié)器3.4 自控設(shè)計(jì)內(nèi)容簡(jiǎn)介3.4.5 儀表選型（二次表）可編程調(diào)節(jié)器3.4 自控設(shè)計(jì)內(nèi)容簡(jiǎn)介3.4.5 儀表選型（二次表） 記錄儀 名稱：IRV記錄儀 型號(hào)：4131-0023-K25 最大電流：165mA 1+ 2- 信號(hào)輸入1 4+ 5- 信號(hào)輸入2 L1+ L2- 電源3.4 自控設(shè)計(jì)內(nèi)容簡(jiǎn)介3.4.5 儀表選型（二次表） 記錄儀3.4 自控設(shè)計(jì)內(nèi)容簡(jiǎn)介3.4.5 儀表選型（二次表） 常規(guī)模擬儀表3.4 自控設(shè)計(jì)內(nèi)容簡(jiǎn)介3.4.5 儀表選型操作器3.4 自控設(shè)計(jì)內(nèi)容簡(jiǎn)介3.4.5 儀表選型伺服放大器3.4 自控設(shè)計(jì)內(nèi)容簡(jiǎn)介3.4.5 儀表選型電動(dòng)執(zhí)行器3.4 自控設(shè)計(jì)內(nèi)容簡(jiǎn)介3.4.5 儀表選型（調(diào)節(jié)閥）電動(dòng)調(diào)節(jié)閥3.4 自控設(shè)計(jì)內(nèi)容簡(jiǎn)介3.4.5 儀表選型（調(diào)節(jié)閥）氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥3.4 自控設(shè)計(jì)內(nèi)容簡(jiǎn)介3.4.6 系統(tǒng)組成及接線示例3.4.6.1 流量記錄積算15V差壓變送器配電器開方積算器記錄儀420mA15V3.4 自控設(shè)計(jì)內(nèi)容簡(jiǎn)介3.4.6 系統(tǒng)組成及接線示例3.4.6.2 雙閉環(huán)比值調(diào)節(jié)