過(guò)程自動(dòng)檢測(cè)與控制技術(shù)_CHAPT9_自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)概述

1、第九章自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 第一節(jié)、工程設(shè)計(jì)的基本概念 1項(xiàng)目（Project） 工程工程工程工程工程工程項(xiàng)目圖101-1項(xiàng)目組成示意圖例如天然氣進(jìn)京項(xiàng)目中包括土建工程；管道鋪設(shè)工程；數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控工程等。自動(dòng)化工程是這些工程中的一項(xiàng)。 第九章自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)2工程設(shè)計(jì)是技術(shù)方案的工程表達(dá) 根據(jù)目的不同、表述對(duì)象的不同，對(duì)技術(shù)方案可有各種各樣的表述。例如科學(xué)概念的表述、實(shí)施過(guò)程的表述、動(dòng)態(tài)投資表述等等。工程表述是從技術(shù)實(shí)施方面對(duì)一個(gè)工程的表述。 工程設(shè)計(jì)是工程實(shí)施過(guò)程的一個(gè)階段。工程實(shí)施包括可行性研究、項(xiàng)目報(bào)批、工程設(shè)計(jì)、工程實(shí)施、階段驗(yàn)收、開(kāi)車(chē)、試生產(chǎn)、總體驗(yàn)收投產(chǎn)等階段?？尚行匝芯宽?xiàng)目報(bào)批

2、工程實(shí)施階段驗(yàn)收開(kāi)車(chē)、試生產(chǎn)總體驗(yàn)收投產(chǎn)工程設(shè)計(jì)第九章自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)3工程設(shè)計(jì)必須按專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行 不同的行業(yè)有不同的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。例如石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、冶金行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等。 根據(jù)采用化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不同，設(shè)計(jì)階段可分為初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)，對(duì)于大型工程或采用新技術(shù)的工程，可將初步設(shè)計(jì)劃分為初步設(shè)計(jì)和擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)（老設(shè)計(jì)體制）；或分為基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)和詳細(xì)工程設(shè)計(jì)（國(guó)際通用設(shè)計(jì)體制）。初步設(shè)計(jì)施工圖設(shè)計(jì)擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)詳細(xì)工程設(shè)計(jì)老體制國(guó)際通用設(shè)計(jì)體制第九章自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)4自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)是整體工程設(shè)計(jì)的一部分 化工工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，以工藝設(shè)計(jì)為主導(dǎo)，其他各個(gè)專(zhuān)業(yè)相配合。

3、設(shè)計(jì)過(guò)程中根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)程的需要，各個(gè)專(zhuān)業(yè)相互交換技術(shù)數(shù)據(jù)， 工藝專(zhuān)業(yè)儀表專(zhuān)業(yè)動(dòng)力專(zhuān)業(yè)公用專(zhuān)業(yè)土建專(zhuān)業(yè)設(shè)備專(zhuān)業(yè)電氣專(zhuān)業(yè)第九章自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)5過(guò)程自動(dòng)化工程特點(diǎn)（1）集中控制方式 過(guò)程工業(yè)中（如化工、石化等），自動(dòng)化工程（習(xí)慣叫作自控工程）大多采用集中控制方式，也就是絕大部分工藝參數(shù)都在中央控制室進(jìn)行指示、紀(jì)錄、控制的，與之相對(duì)應(yīng)的是就地控制方式，例如數(shù)控加工、包裝、成型等，這些生產(chǎn)過(guò)程大多是在現(xiàn)場(chǎng)完成指示、紀(jì)錄、控制的。（2）流體形態(tài)的生產(chǎn)物料 流體形態(tài)的生產(chǎn)物料，會(huì)影響安裝在現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)裝置、執(zhí)行裝的選擇。另一方面，由于泄漏、揮發(fā)等因素，現(xiàn)場(chǎng)極易形成危險(xiǎn)場(chǎng)所。所以過(guò)程自動(dòng)化工程必須考慮安全問(wèn)題

4、，通常會(huì)采取隔離方法實(shí)現(xiàn)第九章自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第二節(jié) 自控工程設(shè)計(jì)的任務(wù) 按照國(guó)際通用設(shè)計(jì)體制要求，自控專(zhuān)業(yè)工程設(shè)計(jì)階段的工作可歸納為六個(gè)方面內(nèi)容：根據(jù)工藝專(zhuān)業(yè)提出的監(jiān)控條件繪制工藝控制圖（PCD:Process Control Diagram）；配合系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)繪制各版管道儀表流程圖（P&ID: Piping and Instrumentation Drawing）；征集研究用戶(hù)對(duì)P&ID及儀表設(shè)計(jì)規(guī)定的意見(jiàn)；編制儀表請(qǐng)購(gòu)單，配合采購(gòu)部門(mén)開(kāi)展儀表和材料的采購(gòu)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(kāi)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。 第九章

5、自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第三節(jié) 自控工程設(shè)計(jì)的方法和程序一、自控工程設(shè)計(jì)的方法1熟悉工藝流程 自動(dòng)化設(shè)計(jì)人員熟悉工藝流程，收集工藝中有關(guān)的物性參數(shù)和重要數(shù)據(jù)。2確定自控方案，完成工藝控制流程圖（PCD） 了解工藝流程，和工藝人員充分協(xié)商后，定出各檢測(cè)點(diǎn)、控制系統(tǒng)，確定全工藝流程的自控方案，在此基礎(chǔ)上可畫(huà)出工藝控制流程圖（PCD），并配合工藝系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)完成各版管道儀表流程圖（P&ID）。 第九章自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)3儀表選型，編制有關(guān)儀表信息的設(shè)計(jì)文件 根據(jù)控制方案中確定的檢測(cè)點(diǎn)，按照工藝提供的數(shù)據(jù)，選定檢測(cè)、變送、顯示、控制等各類(lèi)儀表的規(guī)格、型號(hào)。并編制出自控設(shè)備表或儀表數(shù)據(jù)表等有關(guān)儀表信息的設(shè)計(jì)文件。

6、4控制室設(shè)計(jì) 5節(jié)流裝置和調(diào)節(jié)閥的計(jì)算6儀表供電、供氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)7完成控制室與現(xiàn)場(chǎng)間聯(lián)系的相關(guān)設(shè)計(jì)文件 8根據(jù)自控專(zhuān)業(yè)有關(guān)的其他設(shè)備、材料的選用等情況，完成有關(guān)的設(shè)計(jì)文件 9編寫(xiě)設(shè)計(jì)文件目錄等文件 第九章自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)二、自控工程設(shè)計(jì)的程序石油化工項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程，大體上可劃分為：*PFD:Process Flow Diagram工藝包設(shè)計(jì)（專(zhuān)利方）工藝流程圖設(shè)計(jì)（PFD）工藝控制流程圖設(shè)計(jì)（PCD）儀表流程圖設(shè)計(jì)（P&ID）第九章自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第四節(jié) 圖例符號(hào)的統(tǒng)一規(guī)定 工程設(shè)計(jì)文件中包括兩種符號(hào)，即圖形符號(hào)和文字代號(hào)。該標(biāo)準(zhǔn)名稱(chēng)為過(guò)程測(cè)量與控制儀表的功能標(biāo)志及圖形符號(hào)（HG/T 205

7、052000） 圖形符號(hào)：1測(cè)量點(diǎn)、控制系統(tǒng)表示 測(cè)量點(diǎn)、控制系統(tǒng)表示由三部分組成：測(cè)量點(diǎn)、圓圈、圓圈內(nèi)的功能代號(hào)。a測(cè)量點(diǎn)的一般表示用一個(gè)小的實(shí)心圓點(diǎn)表示，從該原點(diǎn)引出一條直線到圓圈。如果需要表示出不同的測(cè)量元件，則根據(jù)規(guī)定采用不同的符號(hào)表示。第九章自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)b 圓圈為一個(gè)10毫米或12毫米圓。根據(jù)不同的需要，中間可有實(shí)線、雙實(shí)線、虛線、雙虛線、或沒(méi)有線。 如果采用的是非常規(guī)儀表（例如DCS系統(tǒng)、FCS系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)等），需要用在圓形外面加一個(gè)矩形框表示（該矩形框的內(nèi)切圓為10毫米或12毫米）。 第九章自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)c 功能表示由兩部分組成，一是用圓內(nèi)線段表示，即：實(shí)線表示中央

8、控制室儀表盤(pán)盤(pán)面集中功能、虛線中央控制室儀表盤(pán)盤(pán)后集中功能、或沒(méi)有線現(xiàn)場(chǎng)功能。二是用文字代號(hào)表示，文字代號(hào)由兩部分組成，線段上部表示功能組合，線段下部表示位號(hào)。文字代號(hào)的第一位表示被測(cè)變量：T表示溫度；P表示壓力；L表示物位；F表示流量。A表示成分。此外還有三個(gè)修飾字母：D表示差值；F表示比值；Q表示累積值。后面的文字代號(hào)表示功能組合。例如I表示指示；R表示記錄；C表示控制；A表示報(bào)警；S表示聯(lián)鎖等。如果有多個(gè)功能代號(hào)，則按IRCTQSA順序排列。功能代號(hào)最多不能超過(guò)4個(gè)，如果超過(guò)4個(gè)則需要按多功能儀表表示（兩個(gè)以上的相切圓）。 位號(hào)表示該點(diǎn)的標(biāo)號(hào)，該標(biāo)號(hào)在所有設(shè)計(jì)文件中都是唯一的。它由兩部分

9、組成，第一位表示工序號(hào)；第二位表示順序號(hào)。第九章自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)例如： TIS PN FRCQ 101 211 456這是幾種基本的圖形標(biāo)識(shí)。 該圓中間有五種情況，分別表示： 現(xiàn)場(chǎng) 中央控制室 中央控制室 儀表盤(pán)后面 儀表盤(pán)正面 現(xiàn)場(chǎng)控制室 現(xiàn)場(chǎng)控制室 儀表盤(pán)后面 儀表盤(pán)正面還有一些變形符號(hào)。 DCS功能 PLC功能 計(jì)算功能這些圖形中間也可以沒(méi)有線、有虛線、有細(xì)實(shí)線；可以是雙線，也可以是單線。表示被測(cè)變量和儀表功能的字母代號(hào)第一位字母第二位字母讀出變量,引發(fā)變量修飾詞讀出功能輸出功能修飾詞A 分析報(bào)警B 燒嘴,火焰供選用供選用供選用C 電導(dǎo)率控制D 密度差E 電壓檢測(cè)元件F流量比(分?jǐn)?shù))G

10、 供選用視鏡,觀察H 手動(dòng)高I電流指示J功率掃描表示被測(cè)變量和儀表功能的字母代號(hào)_續(xù)第一位字母第二位字母讀出變量,引發(fā)變量修飾詞讀出功能輸出功能修飾詞K 時(shí)間,時(shí)序變化速率操作器L物位燈低M 水分,濕度瞬動(dòng)中,中間N 供選用供選用供選用供選用O 供選用節(jié)流孔P 壓力,真空連接,測(cè)試點(diǎn)Q 數(shù)量積算,累計(jì)高R 核輻射記錄S 速度,頻率安全開(kāi)關(guān),聯(lián)鎖T溫度傳送表示被測(cè)變量和儀表功能的字母代號(hào)_續(xù)第一位字母第二位字母讀出變量,引發(fā)變量修飾詞讀出功能輸出功能修飾詞U多變量多功能多功能多功能V振動(dòng),機(jī)械監(jiān)視閥,風(fēng)門(mén),百葉窗W 重力,力套管供選用供選用X未分類(lèi)X軸未分類(lèi)未分類(lèi)未分類(lèi)Y事件,狀態(tài)Y軸繼動(dòng)器,計(jì)

11、算器,轉(zhuǎn)換器Z位置,尺寸Z軸驅(qū)動(dòng)器,執(zhí)行機(jī)構(gòu)未分類(lèi)的最終執(zhí)行元件2。數(shù)字部分。數(shù)字部分的第一部分是工序號(hào)，由1到2位組成，最大可表示0到99個(gè)工序。數(shù)字部分的第二部分是序號(hào)，由1到3位組成，最大可表示0到999個(gè)變量。位號(hào)編排的原則是必須保證位號(hào)的唯一性。即相同變量不能有相同編號(hào)，即便是功能要求不同也不能重號(hào)。但不同變量可有相同編號(hào)。例如TRC201與TIA201就是相同的溫度標(biāo)號(hào)，即2工序01號(hào)溫度分配給了兩個(gè)溫度。但是TRC201與PRC201則是合法的。 同種變量應(yīng)從小到大順序編號(hào)，必要時(shí)中間可不連續(xù)。 字母部分與數(shù)字部分之間用連接。例：TRC201 2工序01號(hào)溫度記錄控制；TRCA2

12、05 2工序05號(hào)溫度記錄控制報(bào)警；LRCA205 2工序05號(hào)液位記錄控制報(bào)警；FI301 3工序01號(hào)流量指示累計(jì)；FQI301 3工序01號(hào)流量總量指示。3。系統(tǒng)位號(hào)與儀表位號(hào)上面所講的是系統(tǒng)位號(hào)，即表達(dá)一個(gè)系統(tǒng)（注意包括控制，檢測(cè)等）的要求。構(gòu)成該系統(tǒng)會(huì)有很多儀表，相應(yīng)的各個(gè)儀表也都一個(gè)位號(hào)，即儀表位號(hào)。系統(tǒng)的儀表位號(hào)中，變量部分和數(shù)字編號(hào)部分與系統(tǒng)位號(hào)相同，區(qū)別在于變量字母后面所跟字母的不同。例如：E：傳感器；Q：積算器；T：變送器；S：聯(lián)鎖發(fā)訊N：安全柵； X：配電器；Y：計(jì)算裝置； V：控制閥；R：記錄儀； Z：執(zhí)行器；I：指示儀； B：指示燈；A：報(bào)警儀； P：取壓管頭。例：T

13、RC201系統(tǒng)儀表位號(hào)有：1。TE2012。TT2013。TN201A4。TR2015。TIC2016。TN201B7。TV201TE201TV201TIC201TE201TV201TIC201FT202FIC202第九章自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)確定方案時(shí)應(yīng)當(dāng)遵循幾個(gè)原則：1首先應(yīng)當(dāng)確定一個(gè)控制方案的安全要求。生產(chǎn)安全性要求主要是指生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的安全條件。據(jù)此確定防爆等級(jí)，確定采用何種防爆儀表。2需要確定整體自控方案的水平。自控方案的水平涉及到總預(yù)算情況，工藝生產(chǎn)線的先進(jìn)程度，生產(chǎn)的總控制要求等內(nèi)容。應(yīng)當(dāng)綜合諸多因素確定一個(gè)適當(dāng)?shù)淖钥胤桨傅乃健?方案確定過(guò)程中應(yīng)當(dāng)遵循宜簡(jiǎn)不宜繁的原則，盡量減少所用儀表的數(shù)量，即可用簡(jiǎn)單方法解決的問(wèn)題不采用復(fù)雜方法?？蓽y(cè)可不測(cè)的變量不測(cè)；可控可不控的變量不控；可測(cè)的不控；可簡(jiǎn)單控制的不復(fù)雜控制?？刂葡到y(tǒng)越復(fù)雜越容易出現(xiàn)故障。第九章自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)4工藝上需要測(cè)量或控制的變量是有條件的。首先該變量是可測(cè)的，或測(cè)量代價(jià)適當(dāng)?？刂颇硞€(gè)變量需要有適當(dāng)?shù)牟倏v變量與之相配合，如果沒(méi)有則該變量不能實(shí)現(xiàn)控制。一般來(lái)說(shuō)不能采用改變生產(chǎn)負(fù)荷來(lái)控制某個(gè)變量。5除了測(cè)量那些與產(chǎn)品產(chǎn)量、產(chǎn)品質(zhì)量有關(guān)的參數(shù)