過程自動化工程

前言

第1章 概述

1.1 過程工業(yè)的特點(diǎn)

1.1.1 連續(xù)性

1.1.2 變化不可見性

1.1.3 強(qiáng)關(guān)聯(lián)性

1.1.4 物料流體形態(tài)

1.1.5 生產(chǎn)過程多樣性

1.1.6 生產(chǎn)的高危險性

1.2 過程自動化工程的特點(diǎn)

1.2.1 連續(xù)控制與邏輯控制

1.2.2 安全與防爆

1.2.3 集中控制方式與就地控制方式

1.3 項(xiàng)目實(shí)施過程

第2章 自動化工程設(shè)計(jì)的任務(wù)與方法

2.1 自動化工程設(shè)計(jì)任務(wù)

2.1.1 自動化工程設(shè)計(jì)的基本任務(wù)

2.1.2 自動化工程設(shè)計(jì)的工作內(nèi)容

2.2 自動化工程階段劃分與內(nèi)容

2.2.1 自動化工程設(shè)計(jì)完成內(nèi)容

2.2.2 完成設(shè)計(jì)文件深度說明

2.3 工程實(shí)施程序

2.4 自控專業(yè)與其他專業(yè)的關(guān)系

2.4.1 自控專業(yè)與工藝專業(yè)的設(shè)計(jì)條件關(guān)系

2.4.2 自控專業(yè)與系統(tǒng)專業(yè)的設(shè)計(jì)條件關(guān)系

2.4.3 自控專業(yè)與管道專業(yè)的設(shè)計(jì)分工

2.4.4 自控專業(yè)與電氣專業(yè)的設(shè)計(jì)分工

2.4.5 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

2.5 自動化工程常用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

第3章 方案設(shè)計(jì)

3.1 控制方案的確定

3.1.1 可靠性與先進(jìn)性的關(guān)系

3.1.2 自控與工藝、設(shè)備的關(guān)系

3.1.3 技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的關(guān)系

3.2 管道儀表流程圖的繪制

3.2.1 管道儀表流程圖繪制的基本原則

第4章 安全聯(lián)鎖系統(tǒng)

4.1 安全聯(lián)鎖系統(tǒng)的功能和要求

4.1.1 安全聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本功能和要求

4.1.2 安全聯(lián)鎖系統(tǒng)的附加功能

4.2 安全聯(lián)鎖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

4.2.1 安全聯(lián)鎖系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則

4.2.2 安全聯(lián)鎖系統(tǒng)組成元件的設(shè)計(jì)原則

4.2.3 安全聯(lián)鎖系統(tǒng)安全等級的確定

4.3 安全聯(lián)鎖系統(tǒng)的邏輯設(shè)計(jì)及表達(dá)

4.3.1 邏輯表達(dá)符號

4.3.2 聯(lián)鎖系統(tǒng)邏輯圖

第5章 自動化工具的選擇

5.1 控制裝置的選擇

5.1.1 控制裝置的類型和特點(diǎn)

5.1.2 控制裝置的選擇

5.1.3 技術(shù)規(guī)格書

5.1.4 系統(tǒng)配置圖

5.2 檢測儀表(元件)及控制閥的選擇

5.2.1 溫度測量儀表的選型

5.2.2 壓力測量儀表的選型

5.2.3 流量測量儀表的選型

5.2.4 物位測量儀表的選型

5.2.5 成分分析儀表的選型

5.2.6 控制閥的選型

5.3 自動化工具工程描述

5.3.1 自控設(shè)備表

5.3.2 儀表數(shù)據(jù)表

5.3.3 監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)表

5.3.4 I/0一覽表

第6章 軟件設(shè)計(jì)

6.1 硬件定義

6.2 地址定義

6.3 控制策略組態(tài)

第7章 人機(jī)界面設(shè)計(jì)

7.1 HMI總體設(shè)計(jì)

7.1.1 HMI的基本功能

7.1.2 HMI軟件設(shè)計(jì)

7.2 圖形畫面

7.2.1 總貌畫面

7.2.2 分組畫面

7.2.3 單點(diǎn)畫面

7.3 數(shù)據(jù)記錄與趨勢視圖

7.4 報警畫面

7.5 報表系統(tǒng)

7.6 用戶管理

7.7 通信系統(tǒng)

第8章 中央控制室設(shè)計(jì)

8.1 位置、布局及面積要求

8.1.1 位置選擇

8.1.2 布局和面積

8.2 室內(nèi)工作環(huán)境要求

8.3 其他要求

8.4 建筑要求

8.5 中央控制室平面布置圖

第9章 系統(tǒng)連接

9.1 控制系統(tǒng)的整體連接

9.1.1 回路接線圖

9.1.2 端子柜與端子配線圖

9.1.3 儀表盤背面電氣接線圖

9.2 電纜的連接與敷設(shè)

9.2.1 電纜的連接

9.2.2 電纜的敷設(shè)

9.3 控制室內(nèi)電纜連接

9.4 防爆系統(tǒng)

9.4.1 安全柵

9.4.2 其他防爆系統(tǒng)

第10章 儀表安裝與系統(tǒng)設(shè)計(jì)

10.1 儀表的安裝

10.1.1 控制室內(nèi)儀表的安裝

10.1.2 現(xiàn)場儀表的安裝

10.2 儀表供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

10.2.1 儀表的供電要求

10.2.2 儀表供電配電設(shè)計(jì)

10.2.3 儀表供電系統(tǒng)的工程表達(dá)

10.2.4 工程中自動化與電氣專業(yè)的設(shè)計(jì)分界

10.2.5 電器選擇

10.3 接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

10.3.1 接地的用途

10.3.2 現(xiàn)場設(shè)備

10.3.3 接地的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)

第11章 節(jié)流裝置、調(diào)節(jié)閥與差壓液位計(jì)

11.1 節(jié)流裝置計(jì)算的基本公式及取壓方法

11.1.1 節(jié)流裝置的原理和基本公式

11.1.2 常用取壓方法

11.1.3 計(jì)算中有關(guān)參數(shù)的確定

11.2 控制閥的選擇及計(jì)算

11.2.1 調(diào)節(jié)閥C值計(jì)算公式的推導(dǎo)

11.2.2 調(diào)節(jié)閥C值的計(jì)算

11.2.3 調(diào)節(jié)閥C的具體計(jì)算公式

11.3 差壓式液位計(jì)的計(jì)算

第12章 自動化工程的安全及防護(hù)措施

12.1 自動化丁程防爆設(shè)計(jì)

12.1.1 防爆設(shè)計(jì)的重要性

12.1.2 危險環(huán)境的分類

12.1.3 防爆電氣設(shè)備的類型及標(biāo)志

12.1.4 電氣設(shè)備防護(hù)等級

12.2 儀表及測量管線保溫

12.2.1 保溫設(shè)計(jì)的目的

12.2.2 保溫對象

12.2.3 保溫方法

12.2.4 設(shè)計(jì)中需注意的問題

12.3 儀表的隔離與吹洗設(shè)計(jì)

12.3.1 隔離

12.3.2 吹洗

第13章 工程施工、試運(yùn)行及驗(yàn)收

13.1 自動化工程的施丁

13.1.1 施工條件

13.1.2 施工工作內(nèi)容及相互關(guān)系

13.2 自動化工程的試運(yùn)行及驗(yàn)收

13.2.1 儀表的調(diào)校

13.2.2 儀表系統(tǒng)的試運(yùn)行

13.2.3 儀表工程的交工驗(yàn)收

附錄

附錄ADCS技術(shù)規(guī)格書編制大綱

附錄B安全儀表系統(tǒng)(SIS、ESD)規(guī)格書編制提綱

參考文獻(xiàn)2100433B

《過程自動化工程》是機(jī)械工業(yè)出版社出版的一本圖書。本書將以DCS為控制工具來介紹自動化工程，同時也介紹以常規(guī)儀表為控制工具的自動化工程。書中以工程項(xiàng)目實(shí)施為框架描述工程向題。主要內(nèi)容包括：自動化項(xiàng)目的主要任務(wù)、自控方案設(shè)計(jì)。自動化工具選擇、軟件設(shè)計(jì)及人機(jī)界面設(shè)計(jì)、系統(tǒng)連接及電纜敷設(shè)，控制室設(shè)計(jì)、儀表安裝及防護(hù)、丁程試運(yùn)行及驗(yàn)收，以及一些規(guī)格書的編制等。

《過程自動化工程》可作為自動化專業(yè)學(xué)生工程設(shè)汁的教材，也可作為自動化工程技術(shù)人員的參考資料。

剛畢業(yè)的大學(xué)生或初人工程領(lǐng)域的新人，往往會產(chǎn)生工程是什么、怎樣做工程、工程項(xiàng)目都包含哪些工作、如何開始一個工程項(xiàng)目等問題，實(shí)際上這些問題正是由學(xué)術(shù)思維向工程思維轉(zhuǎn)化時不可避免的問題。為了給自動化專業(yè)的新人一個框架式的、提綱挈領(lǐng)的工程項(xiàng)目引導(dǎo)，《控制工程項(xiàng)目指南:過程自動化工程》將自動化工程項(xiàng)目所涉及的主要內(nèi)容，按照項(xiàng)目實(shí)施過程分別加以介紹。

《控制工程項(xiàng)目指南:過程自動化工程》分別從項(xiàng)目流程、系統(tǒng)分析、工程設(shè)計(jì)、工程實(shí)施、試運(yùn)行及驗(yàn)收和項(xiàng)目管理這幾個方面介紹了自動化工程項(xiàng)目所涉及的主要內(nèi)容。書中結(jié)合工程項(xiàng)目的各部分內(nèi)容，介紹了西門子杯全國大學(xué)生控制大賽優(yōu)秀參賽作品的例子作為參考案例。

學(xué)習(xí)情境一 檢測及反饋控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

【項(xiàng)目描述】萬噸/年P(guān)VC精餾裝置過程自動化工程設(shè)計(jì)

【基礎(chǔ)理論】過程自動化工程設(shè)計(jì)任務(wù)、方法和程序

【知識拓展】集散控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)程序

【評價與反饋】

【工作任務(wù)一】確定自動控制裝置

【基礎(chǔ)理論】自動控制裝置的選擇

【設(shè)計(jì)步驟】

【知識拓展】PLC、DCS、FCS三大控制系統(tǒng)的特點(diǎn)和差異

【評價與反饋】

【工作任務(wù)二】繪制管道及儀表流程圖

【基礎(chǔ)理論】管道及儀表流程圖

【設(shè)計(jì)步驟】

【知識拓展】儀表功能和字母代號

【評價與反饋】35

【工作任務(wù)三】確定控制方案和儀表回路圖設(shè)計(jì)35

【基礎(chǔ)理論】控制方案和儀表回路圖35

【設(shè)計(jì)步驟】39

【知識拓展】先進(jìn)控制系統(tǒng)44

【評價與反饋】46

【工作任務(wù)四】檢測儀表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和輔助儀表的選型46

【基礎(chǔ)理論】如何選擇檢測儀表和調(diào)節(jié)閥46

【設(shè)計(jì)步驟】67

【知識拓展】控制閥Cv計(jì)算79

【評價與反饋】82

【工作任務(wù)五】DCS系統(tǒng)圖和DCS I/O表設(shè)計(jì)82

【基礎(chǔ)理論】DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和選型82

【設(shè)計(jì)步驟】85

【知識拓展】國內(nèi)外主要DCS供應(yīng)商和機(jī)型86

【評價與反饋】88

【工作任務(wù)六】DCS控制室的設(shè)計(jì)89

【基礎(chǔ)理論】控制室的功能和設(shè)計(jì)要求89

【設(shè)計(jì)步驟】92

【知識拓展】自控專業(yè)用英語詞匯93

【評價與反饋】94

【工作任務(wù)七】儀表柜布置圖和接線圖的設(shè)計(jì)95

【基礎(chǔ)理論】儀表柜布置圖和接線圖設(shè)計(jì)要求95

【設(shè)計(jì)步驟】96

【知識拓展】儀表防爆設(shè)計(jì)97

【評價與反饋】103

【工作任務(wù)八】電纜敷設(shè)設(shè)計(jì)104

【基礎(chǔ)理論】電纜敷設(shè)設(shè)計(jì)104

【設(shè)計(jì)步驟】106

【知識拓展】儀表防護(hù)設(shè)計(jì)107

【評價與反饋】110

【工作任務(wù)九】儀表供電供氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)111

【基礎(chǔ)理論】儀表供電和供氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求111

【設(shè)計(jì)步驟】118

【知識拓展】儀表接地設(shè)計(jì)規(guī)范119

【評價與反饋】124

【工作任務(wù)十】其他自控圖紙?jiān)O(shè)計(jì)124

【基礎(chǔ)理論】其他自控圖紙說明124

【材料統(tǒng)計(jì)】130

【知識拓展】主要自控設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)132

【評價與反饋】134

學(xué)習(xí)情境二信號報警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)136

【設(shè)計(jì)任務(wù)】溫度上下限報警系統(tǒng)設(shè)計(jì)136

【基礎(chǔ)理論】信號報警及安全聯(lián)鎖系統(tǒng)設(shè)計(jì)136

【設(shè)計(jì)步驟】141

【知識拓展】安全聯(lián)鎖系統(tǒng)141

【評價與反饋】145

學(xué)習(xí)情境三順序控制系統(tǒng)的邏輯功能設(shè)計(jì)146

【基礎(chǔ)理論】順序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則146

【案例一】順序功能圖(SFC)實(shí)現(xiàn)聚合釜加料順序控制149

【案例二】基于順序控制表改進(jìn)干布袋順序控制的案例152

【知識拓展】生產(chǎn)過程自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)153

【評價與反饋】158

附錄一10萬噸/年P(guān)VC精餾裝置管道及儀表流程圖159

附錄二10萬噸/年P(guān)VC精餾裝置自動控制工藝條件表160

附錄三集散控制系統(tǒng)I/O表163

附錄四集散控制系統(tǒng)控制室布置圖164

附錄五外部電纜連接系統(tǒng)圖165

附錄六電纜橋架布置總圖166

附錄七儀表位置圖168

附錄八儀表供電系統(tǒng)圖169

附錄九儀表供氣系統(tǒng)圖170

附錄十儀表柜接線圖171

參考文獻(xiàn)172 2100433B

本書是基于工作過程的項(xiàng)目引領(lǐng)教材，由三個獨(dú)立的學(xué)習(xí)情境構(gòu)成。學(xué)習(xí)情境一是檢測及反饋控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以10萬噸/年聚氯乙烯精餾裝置的集散控制系統(tǒng)自控設(shè)計(jì)項(xiàng)目為載體，將整個項(xiàng)目分解成十個任務(wù)，并以任務(wù)為核心搭建相關(guān)專業(yè)理論知識。理論知識內(nèi)容涉及自動控制裝置的確定、繪制管道及儀表流程圖、確定控制方案和儀表回路圖設(shè)計(jì)、檢測儀表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和輔助儀表的選型、DCS系統(tǒng)圖和DCS I/O表設(shè)計(jì)、DCS控制室的設(shè)計(jì)、儀表柜布置圖和接線圖的設(shè)計(jì)、儀表供電供氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。

學(xué)習(xí)情境二是信號報警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以常規(guī)儀表實(shí)現(xiàn)溫度上下限報警系統(tǒng)設(shè)計(jì)為載體，將信號報警及安全聯(lián)鎖系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理論知識和設(shè)計(jì)步驟有機(jī)融合。學(xué)習(xí)情境三是順序控制系統(tǒng)的邏輯功能設(shè)計(jì)，以典型的工程案例來敘述順序功能圖（SFC）和順控表如何實(shí)現(xiàn)順序控制功能。

本書是一本自動化控制工程設(shè)計(jì)的入門教材。在學(xué)習(xí)檢測儀表技術(shù)、控制工程技術(shù)、集散控制系統(tǒng)組態(tài)調(diào)試與維護(hù)之后，通過本書的學(xué)習(xí)，可獲得一些基本的過程自動化工程設(shè)計(jì)的知識。

本書可作為高職高專院校生產(chǎn)過程自動化技術(shù)、工業(yè)自動化等相關(guān)專業(yè)的教材，也可供中等職業(yè)學(xué)校相關(guān)專業(yè)選作教材和有關(guān)技術(shù)人員參考。