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1、3 自控系统工程设计,信息学院杨为民,二一一年九月,现代过程控制基础,1 概述,2 自控设计的体制,3 自控工程设计的阶段划分,4 自控设计内容简介,3 自控系统工程设计,5 管道仪表流程图,3.1 概述,自控工程设计是把生产过程自动化的各种检测、控制方案，用设计图纸资料和设计文件资料表达出来的全部工作。,3.1.1 自控工程设计的定义,3.1 概述,3.1.2 自控系统的组成,3.1.2.1 电动单元组合仪表自控系统,3.1 概述,3.1.2 自控系统的组成,3.1.2.2 计算机自控系统,220VAC,工业控制计算机系统,声光报警器,操作器,变送器,伺服放大器,检测元件,调节阀,控制室,现
2、场,420mA,配电器,15V或420mA,420mA,420mA,420mA,24VDC电源,3.1 概述,3.1.2 自控系统的组成,3.1.2.2 计算机自控系统（二）,220VAC,工业控制计算机系统,声光报警器,操作器,检测元件,电子调节阀,控制室,现场,传感器信号,420mA,420mA,420mA,信号调理板,3.1 概述,3.1.3 自控工程设计的任务,从控制理论、技术及装置的实际情况出发，结合具体生产过程的特点，确定生产过程自动化水平； 根据工艺要求，确定各种检测参数； 主要控制参数的控制系统的设计； 工艺生产过程必要的信号报警和联锁保护设计； 检测、控制仪表，工业控制计算机
3、的选型；参与控制软件设计； 控制室、仪表盘的设计； 仪表车间的设计。,根据工艺专业提出的监控条件绘制工艺控制图(PCD)； 配合系统专业绘制各版管道仪表流程图(PID)； 征集研究用户对P&ID及仪表设计规定的意见； 编制仪表采购单，配合采购部门开展仪表和材料的采购工作； 确定仪表制造商的有关图纸，按仪表制造商返回的技术文件，提交仪表接口条件，并开展有关设计工作； 编（绘）制最终自控工程设计文件。,3.1.4 自控工程设计的内容,3.1 概述,3.1 概述,3.1.5 对自控工程设计人员的要求,要求设计人员综合地考虑某项工程的经济性、安全性、耐久性和企业的特点，消除公害的措施，与各部门的相互配
4、合等等，制订出合理的计划。自控设计是工厂建设的一个重要组成部分，也同样需要运用系统工程的思想指导它的设计与施工的全过程。为此对设计人员提出以下要求： （1）接到设计任务书后，要认真领会设计任务书的要求，并严格地贯彻执行一系列技术条例和规定。 （2）按照任务书的要求，从实践中取得第一手资料，作出合理的设计，使设计建立在可靠和落实的基础上，决不能闭门造车。 （3）在设计中要认真贯彻勤俭建国的方针，加强经济观点，注意经济效益。对自动化水平的确定要适合国情，对仪表的投资要进行经济概算。,3.1 概述,（4）自控设计是整个工程设计的一部分，与工艺、化工设备、电气、土建等其它专业都有联系。 （5）现代生产
5、中由于电子计算机及分析仪表的在线控制，因此微弱信号的传递，取样管的安装，配线施工中的干扰问题也突出出来，所以设计人员要引起高度的重视。 （6）现代工业生产中，对于特殊工艺条件下的检测和控制技术要求比较高，仪表本身的质量固然重要，但施工方法不能忽视。设计人员不仅要熟悉常规的自动化仪表的各种安装规范外，对于特殊的检测和控制也要推荐一定的施工方法。,3.1.5 对自控工程设计人员的要求,3.2 自控设计的体制,化工装置自控工程设计规定包括4项化工行业标准，共22个分规定，具体内容如下：,3.2 自控设计的体制,3.2.1 自控专业设计管理规定(HG/T 20636)（含10个分规定）： (l) “自
6、控专业的职责范围”（HG/T 20636.1); (2) “自控专业与工艺、系统专业的设计条件关系”(HG/T 20636.2); (3) “自控专业与管道专业的设计分工”(HG/T 20636.3); (4) “自控专业与电气专业的设计分工”(HG/T 20636.4); (5) “自控专业与电信、机泵及安全（消防）专业的设计分工”(HG/T 20636.5); (6) “自控专业工程设计的任务”(HG/T 20636.6); (7) “自控专业工程设计的程序”（HG/T 20636.7); (8) “自控专业工程设计质量保证程序”( HG/T 20636.8); (9) “自控专业工程设计
7、文件的校审提要”(HG/T 20636.9); (10) “自控专业工程设计文件的控制程序”(HG/T 20636.10)。,3.2 自控设计的体制,3.2.2 自控专业工程设计文件的编制规定( HG/T 20637)（含8个分规定） (1) “自控专业工程设计文件的组成和编制”( HG/T 20637.1)； (2) “自控专业工程设计用图形符号和文字代号”(HG/T 20637.2)； (3) “仪表设计规定的编制”(HG/T 20637.3)； (4) “仪表施工安装要求的编制”(HG/T 20637.4)； (5) “仪表采购单的编制”(HG/T 20637.5)； (6) “仪表技术
8、说明书的编制”(HG/T 20637.6)； (7) “仪表安装材科的统计”(HG/T 20637.7)； (8) “仪表辅助设备及电缆、管缆的编号”（HG/T 20637.8）。,3.2 自控设计的体制,3.2. 3 自控专业工程设计文件深度的规定( HG/T 20638) 3.2. 4自控专业工程设计用典型图表及标准目录(HG/T 20639)（含3个分规定） (1) “自控专业工程设计用典型表格”(HG/T 20639.1)； (2) “自控专业工程设计用典型条件表”(HG/T 20639.2)； (3) “自控专业工程设计用标准目录”(HG/T 20639.3)。,3.3 自控工程设计
9、的阶段划分,工程设计要分阶段进行，主要有以下几方面的原因。 (1)便于审查：便于有关部门审核，使设计工作逐步向深度开展。 (2)随时纠正错误，以免施工中返工：有利于经过多次审核，把关，及早发现问题，随时纠正，使施工中的返工现象尽量避免。 (3)协调各专业之间的矛盾：给各专业之间互相协调与配合创造了有利条件。,3.3 自控工程设计的阶段划分,工程设计分为两个阶段： 基础工程设计 详细工程设计,基础工程设计阶段编制四版： (l) 初版（简称“A”版）； (2) 内部审查版（简称“B”版）； (3) 用户审查版（简称“C”版）； (4) 确认版（简称“D”版）。 详细工程设计阶段编制三版； (1)
10、详l版 (或称研究版，简称“E”版； (2) 详2版（或称设计版，简称“F”版）； (3) 施工版（简称“G版”）。,3.3 自控工程设计的阶段划分,(l) 设计开工前的技术准备； (2) 编制仪表设计规定； (3) 编制设计计划； (4) 绘制工艺控制图，参加工艺方案审查会； (5) 配合系统专业完成PID A版、B版，参加B版内审会； (6) 接受和提交设计条件； (7) 配台系统专业完成P&ID C版、D版； (8) 提出分包项目设计要求； (9) 编制工程设计文件。,3.3.1 基础工程设计的工作,3.3 自控工程设计的阶段划分,(l) 仪表索引； (2) 仪表数据表； (3) 仪表盘
11、布置图； (4) 控制室布置图； (5) DCS系统配置图（初步）； (6) 仪表回路图； (7) 联锁系统逻辑图或时序图； (8) 仪表供电系统图； (9) 仪表电缆桥架布置总图； (10) DCS-I/O表； (11) 主要仪表技术说明书； (12) DCS技术规格书； (13) 仪表采购单。,3.3.2 基础工程设计编（绘）制的设计文件,3.3 自控工程设计的阶段划分,(l) 提交仪表连接、安装设计条件； (2) 接受管道平面图和分包方技术文件； (3) 配合系统专业完成PI D E版、F版、G版； (4) 完成工程设计文件。,3.3.3 详细工程设计的工作,3.3 自控工程设计的阶段划
12、分,(1) 设计文件目录； (2) 仪表设计规定； (3) 仪表技术说明书； (4) 仪表施工安装要求； (5) 仪表索引； (6) 仪表数据表； (7) 报警联锁设定值表； (8) 电缆表； (9) 管缆表； (10) 铭牌表； (l 1) 仪表伴热绝热表； (12) 仪表空气分配器表；,3.3.4 详细工程设计编（绘）制的设计文件（常规仪表部分）,3.3 自控工程设计的阶段划分,(13) 仪表安装材料表； (14) 控制室内电缆表； (15) 电缆分盘表； (16) 联锁系统逻辑图； (17) 顺序控制系统时序图； (18) 继电器联锁原理图； (19) 仪表回路图； (20) 控制室布置
13、图； (21) 仪表盘布置图； (22) 闪光报警器灯屏布置图； (23) 半模拟盘流程图； (24) 继电器箱布置图；,3.3.4 详细工程设计编（绘）制的设计文件（常规仪表部分）,3.3 自控工程设计的阶段划分,(25) 端子配线图； (26) 半模拟盘接线图； (27) 仪表供电系统图； (28) 供电箱接线图； (29) 仪表穿板接头图； (30) 控制室电缆（管缆）布置图； (31) 仪表位置图； (32) 仪表电缆桥架布置总图； (33) 仪表电缆（管缆）及桥架布置图； (34) 现场仪表配线图； (35) 仪表空气管道平面图(或系统图）； (36) 仪表接地系统图； (37) 仪
14、表安装图。,3.3.4 详细工程设计编（绘）制的设计文件（常规仪表部分）,3.3 自控工程设计的阶段划分,(l) 设计文件目录； (2) DCS技术规格书； (3) DCS-I/O表； (4) 联锁系统逻辑图； (5) 仪表回路图； (6) 控制室布置图； (7) 端子配线图； (8) 控制室电缆布置图； (9) 仪表接地系统图； (10) DCS监控数据表； (11) DCS系统配置图； (12)端子（安全栅）柜布置图。,3.3.5 详细工程设计编（绘）制的设计文件（DCS部分）,3.3 自控工程设计的阶段划分,工艺流程显示图； DCS操作组分配表； DCS趋势组分配表； (4) DCS生产
15、报表； (5) 其他必须文件。,3.3.6 详细工程设计编（绘）制的设计文件（DCS组态部分）,3.4 自控设计内容简介,3.4.1 自控工程设计内容,调节阀制订的原则 仪表选型的一般原则 仪表盘、控制室的设计要求 仪表供电、供气要求 仪表报警、连锁系统设计 仪表的防护性设计,3.4 自控设计内容简介,3.4.2 控制室全景图（一）,3.4 自控设计内容简介,3.4.2 控制室全景图（二）,3.4 自控设计内容简介,3.4.2 控制室全景图（三）,3.4.2 控制室全景图（四）,3.4 自控设计内容简介,3.4 自控设计内容简介,3.4.3 仪表盘正面图,3.4 自控设计内容简介,3.4.4
16、仪表选型（一次表）,3.4 自控设计内容简介,3.4.4 仪表选型（一次表）,1151GP中压力变送器（0635-3810mmH2O) 型号：1151GP4E12M1B1 1151DP中差压变送器（0635-3810mmH2O) 型号：1151DP4E12M1B1,3.4 自控设计内容简介,3.4.5 仪表选型（二次表）,电源箱 名称：UND电源箱 型号：5223-003 最大功耗：600VA,3.4 自控设计内容简介,3.4.5 仪表选型（二次表）,配电器 名称：IDB配电器（5回路） 型号：5268-3000 最大电流：100mA A+ B- 变送器接线端子 C+ D- 输出信号1 E+ F- 输出信号2,3.4 自控设计内容简介,配电器按回路可分为单回路、双回路、四回路，安装形式可分导轨式与架装式，供电电源可有220VAC或24VDC。,3.4.5 仪表选型（二次表）,3.4 自控设计内容简介,3.4.5 仪表选型（二次表）,调节器 名称：ICE
