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

1、3 自控系統(tǒng)工程設(shè)計信息學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)計的體制3 自控工程設(shè)計的階段劃分4 自控設(shè)計內(nèi)容簡介3 自控系統(tǒng)工程設(shè)計5 管道儀表流程圖3.1 概述 自控工程設(shè)計是把生產(chǎn)過程自動化的各種檢測、控制方案，用設(shè)計圖紙資料和設(shè)計文件資料表達出來的全部工作。3.1.1 自控工程設(shè)計的定義3.1 概述3.1.2 自控系統(tǒng)的組成3.1.2.1 電動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警器操作器變送器伺服放大器檢測元件調(diào)節(jié)閥控制室現(xiàn)場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 計算機自控系統(tǒng)220VAC工業(yè)控制計算機系統(tǒng)聲光報警器操作器變送器伺服放大器檢測元件調(diào)節(jié)閥控制室現(xiàn)場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 計算機自控系統(tǒng)（二）220VAC工業(yè)控制計算機系統(tǒng)聲光報警器操作器檢測元件電子調(diào)節(jié)閥控制室現(xiàn)場傳感器信號420mA420mA420mA信號調(diào)理板3.1 概述3.1.3 自控工程設(shè)計的任務從控制理論、技術(shù)及裝置的實際情況出發(fā)，結(jié)合具體生產(chǎn)過程的特點，確定生產(chǎn)過程自動化水平；根據(jù)工藝要求，確定各種檢測參數(shù)；主要控制參數(shù)的控制系統(tǒng)的設(shè)計；工藝生產(chǎn)過程必要的信

3、號報警和聯(lián)鎖保護設(shè)計；檢測、控制儀表，工業(yè)控制計算機的選型；參與控制軟件設(shè)計；控制室、儀表盤的設(shè)計；儀表車間的設(shè)計。 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P&ID及儀表設(shè)計規(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)計工作； 編（繪）制最終自控工程設(shè)計文件。3.1.4 自控工程設(shè)計的內(nèi)容自控工程設(shè)計的內(nèi)容3.1 概述3.1 概述3.1.5 對自控工程設(shè)計人員的要求 要求設(shè)計人員綜合地考慮某項工程的經(jīng)

4、濟性、安全性、耐久性和企業(yè)的特點，消除公害的措施，與各部門的相互配合等等，制訂出合理的計劃。自控設(shè)計是工廠建設(shè)的一個重要組成部分，也同樣需要運用系統(tǒng)工程的思想指導它的設(shè)計與施工的全過程。為此對設(shè)計人員提出以下要求：（1）接到設(shè)計任務書后，要認真領(lǐng)會設(shè)計任務書的要求，并嚴格地貫徹執(zhí)行一系列技術(shù)條例和規(guī)定。（2）按照任務書的要求，從實踐中取得第一手資料，作出合理的設(shè)計，使設(shè)計建立在可靠和落實的基礎(chǔ)上，決不能閉門造車。（3）在設(shè)計中要認真貫徹勤儉建國的方針，加強經(jīng)濟觀點，注意經(jīng)濟效益。對自動化水平的確定要適合國情，對儀表的投資要進行經(jīng)濟概算。3.1 概述（4）自控設(shè)計是整個工程設(shè)計的一部分，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)中由于電子計算機及分析儀表的在線控制，因此微弱信號的傳遞，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)計人員要引起高度的重視。（6）現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，對于特殊工藝條件下的檢測和控制技術(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)計人員不僅要熟悉常規(guī)的自動化儀表的各種安裝規(guī)范外，對于特殊的檢測和控制也要推薦一定的施工方法。3.1.5 對自控工程設(shè)計人員的要求3.2 自控設(shè)計的體制化工裝置自控工程設(shè)計規(guī)定包括4項化工行業(yè)標準，共22個分規(guī)定，具體內(nèi)容如下：3.2 自控設(shè)計的體制3.2.1 自控專業(yè)設(shè)計管理規(guī)定自控專業(yè)設(shè)計管理

6、規(guī)定(HG/T 20636)（含10個分規(guī)定）： (l) “自控專業(yè)的職責范圍”（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)計分工”(HG/T 20636.3); (4) “自控專業(yè)與電氣專業(yè)的設(shè)計分工”(HG/T 20636.4); (5) “自控專業(yè)與電信、機泵及安全（消防）專業(yè)的設(shè)計分工”(HG/T 20636.5); (6) “自控專業(yè)工程設(shè)計的任務”(HG/T 20636.6); (7) “自控專業(yè)工程設(shè)計的程序”（HG/T 20636.7); (8) “自控專業(yè)工程設(shè)計質(zhì)量保證程序

7、”( HG/T 20636.8); (9) “自控專業(yè)工程設(shè)計文件的校審提要”(HG/T 20636.9); (10) “自控專業(yè)工程設(shè)計文件的控制程序”(HG/T 20636.10)。3.2 自控設(shè)計的體制3.2.2 自控專業(yè)工程設(shè)計文件的編制規(guī)定自控專業(yè)工程設(shè)計文件的編制規(guī)定( HG/T 20637)（含8個分規(guī)定） (1) “自控專業(yè)工程設(shè)計文件的組成和編制”( HG/T 20637.1)； (2) “自控專業(yè)工程設(shè)計用圖形符號和文字代號”(HG/T 20637.2)； (3) “儀表設(shè)計規(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”(HG/T 20637.7)； (8) “儀表輔助設(shè)備及電纜、管纜的編號”（HG/T 20637.8）。3.2 自控設(shè)計的體制 3.2. 3 自控專業(yè)工程設(shè)計文件深度的規(guī)定自控專業(yè)工程設(shè)計文件深度的規(guī)定( HG/T 20638) 3.2. 4自控專業(yè)工程設(shè)計用典型圖表及標準目錄自控專業(yè)工程設(shè)計用典型圖表及標準目錄(HG/T 20639)（含3個分規(guī)定） (1) “自控專業(yè)工程設(shè)計用典型表格”(HG/T 20639.1)； (2) “

9、自控專業(yè)工程設(shè)計用典型條件表”(HG/T 20639.2)； (3) “自控專業(yè)工程設(shè)計用標準目錄”(HG/T 20639.3)。3.3 自控工程設(shè)計的階段劃分工程設(shè)計要分階段進行，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)計工作逐步向深度開展。 (2)隨時糾正錯誤，以免施工中返工：隨時糾正錯誤，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)計的階段劃分工程設(shè)計分為兩個階段：基礎(chǔ)工程設(shè)計基礎(chǔ)工程設(shè)計詳細工

10、程設(shè)計詳細工程設(shè)計基礎(chǔ)工程設(shè)計階段編制四版：基礎(chǔ)工程設(shè)計階段編制四版： (l) 初版（簡稱“A”版）； (2) 內(nèi)部審查版（簡稱“B”版）； (3) 用戶審查版（簡稱“C”版）； (4) 確認版（簡稱“D”版）。詳細工程設(shè)計階段編制三版；詳細工程設(shè)計階段編制三版； (1) 詳l版 (或稱研究版，簡稱“E”版； (2) 詳2版（或稱設(shè)計版，簡稱“F”版）； (3) 施工版（簡稱“G版”）。3.3 自控工程設(shè)計的階段劃分(l) 設(shè)計開工前的技術(shù)準備； (2) 編制儀表設(shè)計規(guī)定；(3) 編制設(shè)計計劃；(4) 繪制工藝控制圖，參加工藝方案審查會；(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；(6) 接受和提交設(shè)計條件；(7) 配臺系統(tǒng)專業(yè)完成P&ID C版、D版；(8) 提出分包項目設(shè)計要求；(9) 編制工程設(shè)計文件。3.3.1 基礎(chǔ)工程設(shè)計的工作3.3 自控工程設(shè)計的階段劃分 (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)計編（繪）制的設(shè)計文件3.3

12、 自控工程設(shè)計的階段劃分 (l) 提交儀表連接、安裝設(shè)計條件； (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)計文件。3.3.3 詳細工程設(shè)計的工作3.3 自控工程設(shè)計的階段劃分 (1) 設(shè)計文件目錄； (2) 儀表設(shè)計規(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 詳細工程設(shè)計編（繪）制的設(shè)計文件（常規(guī)儀表部分）3.3 自控

13、工程設(shè)計的階段劃分(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 詳細工程設(shè)計編（繪）制的設(shè)計文件（常規(guī)儀表部分）3.3 自控工程設(shè)計的階段劃分(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 詳細工程設(shè)計編（繪）制的設(shè)計文件（常規(guī)儀表部分）3.3 自控工程設(shè)計的階段劃分 (l) 設(shè)計文件目錄； (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)控數(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 詳細工程設(shè)計編（繪）制的設(shè)計文件（DCS部分）3.3 自控工程設(shè)計的階段劃分工藝流程顯示圖；DCS操作組分配表； DCS趨勢組分配表；(4) DCS生產(chǎn)報表；(5) 其他必須文件。3.3.6 詳細工程設(shè)計編（繪）制的設(shè)計文件（DCS組態(tài)部分）3.4 自控設(shè)計內(nèi)容簡介3.4.1 自控工程設(shè)計內(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)計要求儀表供電、供氣要求儀表報警、連鎖系統(tǒng)設(shè)計儀表的防護性設(shè)計3.4 自控設(shè)計內(nèi)容簡介3.4.2 控制室全景圖（一）3.4 自控設(shè)計內(nèi)容簡介3.4.2 控制室全景圖（二）3.4 自控設(shè)計內(nèi)容簡介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)計內(nèi)容簡介3.4 自控設(shè)計內(nèi)容簡介3.4.3 儀表盤正面圖3.4 自控設(shè)計內(nèi)容簡介3.4.4 儀表選型（一次表）3.4 自控設(shè)計內(nèi)容簡介3.4.4 儀表選型（一次表） 1151GP中壓力變送器（0635-3810mmH2O) 型號：1151GP4E12M1B1 1151DP中差壓變送器（0635-3810mmH2O) 型號：1151DP4E12M1B13.4 自控設(shè)計內(nèi)容簡介3.4.5 儀表選型（二次表） 電源箱 名稱：UND電源箱 型號：5223-003 最大功耗：600VA3.4 自控設(shè)計內(nèi)容簡介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：5268-3000 最大電流：100mA A+ B- 變送器接線端子 C+ D- 輸出信號1 E+ F- 輸出信號21 2 3 4 5ACDEF3.4 自控設(shè)計內(nèi)容簡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)計內(nèi)容簡介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：5241-3582 最大電流：265mA 1+ 2- 測量輸入信號 4+ 5- 輸出信號 7+ 8- 外給定輸入信號12345678L1L2182.5873.4 自控設(shè)計內(nèi)容簡介3.4.5 儀表

18、選型（二次表）調(diào)節(jié)器3.4 自控設(shè)計內(nèi)容簡介3.4.5 儀表選型（二次表）可編程調(diào)節(jié)器3.4 自控設(shè)計內(nèi)容簡介3.4.5 儀表選型（二次表） 記錄儀 名稱：IRV記錄儀 型號：4131-0023-K25 最大電流：165mA 1+ 2- 信號輸入1 4+ 5- 信號輸入2 L1+ L2- 電源3.4 自控設(shè)計內(nèi)容簡介3.4.5 儀表選型（二次表） 記錄儀3.4 自控設(shè)計內(nèi)容簡介3.4.5 儀表選型（二次表） 常規(guī)模擬儀表3.4 自控設(shè)計內(nèi)容簡介3.4.5 儀表選型操作器3.4 自控設(shè)計內(nèi)容簡介3.4.5 儀表選型伺服放大器3.4 自控設(shè)計內(nèi)容簡介3.4.5 儀表選型電動執(zhí)行器3.4 自控設(shè)計內(nèi)容簡介3.4.5 儀表選型（調(diào)節(jié)閥）電動調(diào)節(jié)閥3.4 自控設(shè)計內(nèi)容簡介3.4.5 儀表選型（調(diào)節(jié)閥）氣動調(diào)節(jié)閥3.4 自控設(shè)計內(nèi)容簡介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)計內(nèi)容簡介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)