過程自動檢測與控制技術(shù)_CHAPT9_自動化工程設(shè)計基礎(chǔ)概述

1、第九章自動化工程設(shè)計基礎(chǔ) 第一節(jié)、工程設(shè)計的基本概念 1項目（Project） 工程工程工程工程工程工程項目圖101-1項目組成示意圖例如天然氣進京項目中包括土建工程；管道鋪設(shè)工程；數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控工程等。自動化工程是這些工程中的一項。 第九章自動化工程設(shè)計基礎(chǔ)2工程設(shè)計是技術(shù)方案的工程表達 根據(jù)目的不同、表述對象的不同，對技術(shù)方案可有各種各樣的表述。例如科學(xué)概念的表述、實施過程的表述、動態(tài)投資表述等等。工程表述是從技術(shù)實施方面對一個工程的表述。 工程設(shè)計是工程實施過程的一個階段。工程實施包括可行性研究、項目報批、工程設(shè)計、工程實施、階段驗收、開車、試生產(chǎn)、總體驗收投產(chǎn)等階段?？尚行匝芯宽椖繄笈?/p>

2、工程實施階段驗收開車、試生產(chǎn)總體驗收投產(chǎn)工程設(shè)計第九章自動化工程設(shè)計基礎(chǔ)3工程設(shè)計必須按專業(yè)標(biāo)準規(guī)定進行 不同的行業(yè)有不同的行業(yè)標(biāo)準。例如石油行業(yè)標(biāo)準、機械工業(yè)標(biāo)準、化工行業(yè)標(biāo)準、冶金行業(yè)標(biāo)準等。 根據(jù)采用化工行業(yè)標(biāo)準不同，設(shè)計階段可分為初步設(shè)計、施工圖設(shè)計，對于大型工程或采用新技術(shù)的工程，可將初步設(shè)計劃分為初步設(shè)計和擴大初步設(shè)計（老設(shè)計體制）；或分為基礎(chǔ)工程設(shè)計和詳細工程設(shè)計（國際通用設(shè)計體制）。初步設(shè)計施工圖設(shè)計擴大初步設(shè)計基礎(chǔ)工程設(shè)計詳細工程設(shè)計老體制國際通用設(shè)計體制第九章自動化工程設(shè)計基礎(chǔ)4自動化工程設(shè)計是整體工程設(shè)計的一部分 化工工程設(shè)計過程中，以工藝設(shè)計為主導(dǎo)，其他各個專業(yè)相配合。

3、設(shè)計過程中根據(jù)設(shè)計進程的需要，各個專業(yè)相互交換技術(shù)數(shù)據(jù)， 工藝專業(yè)儀表專業(yè)動力專業(yè)公用專業(yè)土建專業(yè)設(shè)備專業(yè)電氣專業(yè)第九章自動化工程設(shè)計基礎(chǔ)5過程自動化工程特點（1）集中控制方式 過程工業(yè)中（如化工、石化等），自動化工程（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)都在中央控制室進行指示、紀錄、控制的，與之相對應(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)過程大多是在現(xiàn)場完成指示、紀錄、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，會影響安裝在現(xiàn)場的檢測裝置、執(zhí)行裝的選擇。另一方面，由于泄漏、揮發(fā)等因素，現(xiàn)場極易形成危險場所。所以過程自動化工程必須考慮安全問題

4、，通常會采取隔離方法實現(xiàn)第九章自動化工程設(shè)計基礎(chǔ)第二節(jié) 自控工程設(shè)計的任務(wù) 按照國際通用設(shè)計體制要求，自控專業(yè)工程設(shè)計階段的工作可歸納為六個方面內(nèi)容：根據(jù)工藝專業(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）；征集研究用戶對P&ID及儀表設(shè)計規(guī)定的意見；編制儀表請購單，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。 第九章

5、自動化工程設(shè)計基礎(chǔ)第三節(jié) 自控工程設(shè)計的方法和程序一、自控工程設(shè)計的方法1熟悉工藝流程 自動化設(shè)計人員熟悉工藝流程，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，定出各檢測點、控制系統(tǒng)，確定全工藝流程的自控方案，在此基礎(chǔ)上可畫出工藝控制流程圖（PCD），并配合工藝系統(tǒng)專業(yè)完成各版管道儀表流程圖（P&ID）。 第九章自動化工程設(shè)計基礎(chǔ)3儀表選型，編制有關(guān)儀表信息的設(shè)計文件 根據(jù)控制方案中確定的檢測點，按照工藝提供的數(shù)據(jù)，選定檢測、變送、顯示、控制等各類儀表的規(guī)格、型號。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)計文件。

6、4控制室設(shè)計 5節(jié)流裝置和調(diào)節(jié)閥的計算6儀表供電、供氣系統(tǒng)的設(shè)計7完成控制室與現(xiàn)場間聯(lián)系的相關(guān)設(shè)計文件 8根據(jù)自控專業(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)計文件 9編寫設(shè)計文件目錄等文件 第九章自動化工程設(shè)計基礎(chǔ)二、自控工程設(shè)計的程序石油化工項目設(shè)計過程，大體上可劃分為：*PFD:Process Flow Diagram工藝包設(shè)計（專利方）工藝流程圖設(shè)計（PFD）工藝控制流程圖設(shè)計（PCD）儀表流程圖設(shè)計（P&ID）第九章自動化工程設(shè)計基礎(chǔ)第四節(jié) 圖例符號的統(tǒng)一規(guī)定 工程設(shè)計文件中包括兩種符號，即圖形符號和文字代號。該標(biāo)準名稱為過程測量與控制儀表的功能標(biāo)志及圖形符號（HG/T 205

7、052000） 圖形符號：1測量點、控制系統(tǒng)表示 測量點、控制系統(tǒng)表示由三部分組成：測量點、圓圈、圓圈內(nèi)的功能代號。a測量點的一般表示用一個小的實心圓點表示，從該原點引出一條直線到圓圈。如果需要表示出不同的測量元件，則根據(jù)規(guī)定采用不同的符號表示。第九章自動化工程設(shè)計基礎(chǔ)b 圓圈為一個10毫米或12毫米圓。根據(jù)不同的需要，中間可有實線、雙實線、虛線、雙虛線、或沒有線。 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）。 第九章自動化工程設(shè)計基礎(chǔ)c 功能表示由兩部分組成，一是用圓內(nèi)線段表示，即：實線表示中央

8、控制室儀表盤盤面集中功能、虛線中央控制室儀表盤盤后集中功能、或沒有線現(xiàn)場功能。二是用文字代號表示，文字代號由兩部分組成，線段上部表示功能組合，線段下部表示位號。文字代號的第一位表示被測變量：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表示報警；S表示聯(lián)鎖等。如果有多個功能代號，則按IRCTQSA順序排列。功能代號最多不能超過4個，如果超過4個則需要按多功能儀表表示（兩個以上的相切圓）。 位號表示該點的標(biāo)號，該標(biāo)號在所有設(shè)計文件中都是唯一的。它由兩部分

9、組成，第一位表示工序號；第二位表示順序號。第九章自動化工程設(shè)計基礎(chǔ)例如： TIS PN FRCQ 101 211 456這是幾種基本的圖形標(biāo)識。 該圓中間有五種情況，分別表示： 現(xiàn)場 中央控制室 中央控制室 儀表盤后面 儀表盤正面 現(xiàn)場控制室 現(xiàn)場控制室 儀表盤后面 儀表盤正面還有一些變形符號。 DCS功能 PLC功能 計算功能這些圖形中間也可以沒有線、有虛線、有細實線；可以是雙線，也可以是單線。表示被測變量和儀表功能的字母代號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 電壓檢測元件F流量比(分數(shù))G

10、 供選用視鏡,觀察H 手動高I電流指示J功率掃描表示被測變量和儀表功能的字母代號_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 時間,時序變化速率操作器L物位燈低M 水分,濕度瞬動中,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,測試點Q 數(shù)量積算,累計高R 核輻射記錄S 速度,頻率安全開關(guān),聯(lián)鎖T溫度傳送表示被測變量和儀表功能的字母代號_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,機械監(jiān)視閥,風(fēng)門,百葉窗W 重力,力套管供選用供選用X未分類X軸未分類未分類未分類Y事件,狀態(tài)Y軸繼動器,計

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

12、05 2工序05號溫度記錄控制報警；LRCA205 2工序05號液位記錄控制報警；FI301 3工序01號流量指示累計；FQI301 3工序01號流量總量指示。3。系統(tǒng)位號與儀表位號上面所講的是系統(tǒng)位號，即表達一個系統(tǒng)（注意包括控制，檢測等）的要求。構(gòu)成該系統(tǒng)會有很多儀表，相應(yīng)的各個儀表也都一個位號，即儀表位號。系統(tǒng)的儀表位號中，變量部分和數(shù)字編號部分與系統(tǒng)位號相同，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：報警儀； P：取壓管頭。例：T

13、RC201系統(tǒng)儀表位號有：1。TE2012。TT2013。TN201A4。TR2015。TIC2016。TN201B7。TV201TE201TV201TIC201TE201TV201TIC201FT202FIC202第九章自動化工程設(shè)計基礎(chǔ)確定方案時應(yīng)當(dāng)遵循幾個原則：1首先應(yīng)當(dāng)確定一個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)場的安全條件。據(jù)此確定防爆等級，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適當(dāng)?shù)淖钥胤桨傅乃健?方案確定過程中應(yīng)當(dāng)遵循宜簡不宜繁的原則，盡量減少所用儀表的數(shù)量，即可用簡單方法解決的問題不采用復(fù)雜方法?？蓽y可不測的變量不測；可控可不控的變量不控；可測的不控；可簡單控制的不復(fù)雜控制?？刂葡到y(tǒng)越復(fù)雜越容易出現(xiàn)故障。第九章自動化工程設(shè)計基礎(chǔ)4工藝上需要測量或控制的變量是有條件的。首先該變量是可測的，或測量代價適當(dāng)?？刂颇硞€變量需要有適當(dāng)?shù)牟倏v變量與之相配合，如果沒有則該變量不能實現(xiàn)控制。一般來說不能采用改變生產(chǎn)負荷來控制某個變量。5除了測量那些與產(chǎn)品產(chǎn)量、產(chǎn)品質(zhì)量有關(guān)的參數(shù)