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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第九章自动化工程设计基础,第一节、工程设计的基本概念,1项目（Project）,工程,工程,工程,工程,工程,工程,项目,图101-1项目组成示意图,例如天然气进京项目中包括土建工程；,管道铺设工程；,数据采集与监控工程等。自动化工程是这些工程中的一项。,第九章自动化工程设计基础,2工程设计是技术方案的工程表达,根据目的不同、表述对象的不同，对技术方案可有各种各样的表述。例如科学概念的表述、实施过程的表述、动态投资表述等等。工程表述是从技术实施方面对一个工程的表述。,工程设计是工程实施过程的一个阶段。工程实施包括可行性研究、项目报批、工程设计、工程实施、阶段验收、开车、试生产、总体验收投产等阶段。,可行性研究,项目报批,工程实施,阶段验收,开车、试生产,总体验收投产,工程设计,第九章自动化工程设计基础,3工程设计必须按专业标准规定进行,不同的行业有不同的行业标准。例如石油行业标准、机械工业标准、化工行业标准、冶金行业标准等。,根据采用化工行业标准不同，设计阶段可分为初步设计、施工图设计，对于大型工程或采用新技术的工程，可将初步设计划分为初步设计和扩大初步设计（老设计体制）；或分为基础工程设计和详细工程设计（国际通用设计体制）。,初步设计,施工图设计,扩大初步设计,基础工程设计,详细工程设计,老体制,国际通用设计体制,第九章自动化工程设计基础,4自动化工程设计是整体工程设计的一部分,化工工程设计过程中，以工艺设计为主导，其他各个专业相配合。设计过程中根据设计进程的需要，各个专业相互交换技术数据，,工艺专业,仪表专业,动力专业,公用专业,土建专业,设备专业,电气专业,第九章自动化工程设计基础,5过程自动化工程特点,（1）集中控制方式,过程工业中（如化工、石化等），自动化工程（习惯叫作自控工程）大多采用集中控制方式，也就是绝大部分工艺参数都在中央控制室进行指示、纪录、控制的，与之相对应的是就地控制方式，例如数控加工、包装、成型等，这些生产过程大多是在现场完成指示、纪录、控制的。,（2）流体形态的生产物料,流体形态的生产物料，会影响安装在现场的检测装置、执行装的选择。另一方面，由于泄漏、挥发等因素，现场极易形成危险场所。所以过程自动化工程必须考虑安全问题，通常会采取隔离方法实现,第九章自动化工程设计基础,第二节 自控工程设计的任务,按照国际通用设计体制要求，自控专业工程设计阶段的工作可归纳为六个方面内容：,根据工艺专业提出的监控条件绘制工艺控制图（PCD:Process Control Diagram）；,配合系统专业绘制各版管道仪表流程图（P&ID:Piping and Instrumentation Drawing）；,征集研究用户对P&ID及仪表设计规定的意见；,编制仪表请购单，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。,第九章自动化工程设计基础,第三节 自控工程设计的方法和程序,一、自控工程设计的方法,1熟悉工艺流程,自动化设计人员熟悉工艺流程，收集工艺中有关的物性参数和重要数据。,2确定自控方案，完成工艺控制流程图（PCD）,了解工艺流程，和工艺人员充分协商后，定出各检测点、控制系统，确定全工艺流程的自控方案，在此基础上可画出工艺控制流程图（PCD），并配合工艺系统专业完成各版管道仪表流程图（P&ID）。,第九章自动化工程设计基础,3仪表选型，编制有关仪表信息的设计文件,根据控制方案中确定的检测点，按照工艺提供的数据，选定检测、变送、显示、控制等各类仪表的规格、型号。并编制出自控设备表或仪表数据表等有关仪表信息的设计文件。,4控制室设计,5节流装置和调节阀的计算,6仪表供电、供气系统的设计,7完成控制室与现场间联系的相关设计文件,8根据自控专业有关的其他设备、材料的选用等情况，完成有关的设计文件,9编写设计文件目录等文件,第九章自动化工程设计基础,二、自控工程设计的程序,石油化工项目设计过程，大体上可划分为：,*PFD:Process Flow Diagram,工艺包设计（专利方）,工艺流程图设计（PFD）,工艺控制流程图设计（PCD）,仪表流程图设计（P&ID）,第九章自动化工程设计基础,第四节 图例符号的统一规定,工程设计文件中包括两种符号，即图形符号和文字代号。该标准名称为过程测量与控制仪表的功能标志及图形符号（HG/T 205052000）,图形符号：,1测量点、控制系统表示,测量点、控制系统表示由三部分组成：测量点、圆圈、圆圈内的功能代号。,a测量点的一般表示用一个小的实心圆点表示，从该原点引出一条直线到圆圈。如果需要表示出不同的测量元件，则根据规定采用不同的符号表示。,第九章自动化工程设计基础,b 圆圈为一个10毫米或12毫米圆。根据不同的需要，中间可有实线、双实线、虚线、双虚线、或没有线。,如果采用的是非常规仪表（例如DCS系统、FCS系统、PLC系统等），需要用在圆形外面加一个矩形框表示（该矩形框的内切圆为10毫米或12毫米）。,第九章自动化工程设计基础,c 功能表示由两部分组成，一是用圆内线段表示，即：实线表示中央控制室仪表盘盘面集中功能、虚线中央控制室仪表盘盘后集中功能、或没有线现场功能。二是用文字代号表示，文字代号由两部分组成，线段上部表示功能组合，线段下部表示位号。文字代号的第一位表示被测变量：T表示温度；P表示压力；L表示物位；F表示流量。A表示成分。此外还有三个修饰字母：D表示差值；F表示比值；Q表示累积值。后面的文字代号表示功能组合。例如I表示指示；R表示记录；C表示控制；A表示报警；S表示联锁等。如果有多个功能代号，则按IRCTQSA顺序排列。功能代号最多不能超过4个，如果超过4个则需要按多功能仪表表示（两个以上的相切圆）。,位号表示该点的标号，该标号在所有设计文件中都是唯一的。它由两部分组成，第一位表示工序号；第二位表示顺序号。,第九章自动化工程设计基础,例如：,TIS PN FRCQ,101 211 456,这是几种基本的图形标识。,该圆中间有五种情况，分别表示：,现场 中央控制室 中央控制室,仪表盘后面 仪表盘正面,现场控制室 现场控制室,仪表盘后面 仪表盘正面,还有一些变形符号。,DCS功能 PLC功能 计算功能,这些图形中间也可以没有线、有虚线、有细实线；可以是双线，也可以是单线。,表示被测变量和仪表功能的字母代号,第一位字母,第二位字母,读出变量,引发变量,修饰词,读出功能,输出功能,修饰词,A,分析,报警,B,烧嘴,火焰,供选用,供选用,供选用,C,电导率,控制,D,密度,差,E,电压,检测元件,F,流量,比(分数),G,供选用,视镜,观察,H,手动,高,I,电流,指示,J,功率,扫描,表示被测变量和仪表功能的字母代号_续,第一位字母,第二位字母,读出变量,引发变量,修饰词,读出功能,输出功能,修饰词,K,时间,时序,变化速率,操作器,L,物位,灯,低,M,水分,湿度,瞬动,中,中间,N,供选用,供选用,供选用,供选用,O,供选用,节流孔,P,压力,真空,连接,测试点,Q,数量,积算,累计,高,R,核辐射,记录,S,速度,频率,安全,开关,联锁,T,温度,传送,表示被测变量和仪表功能的字母代号_续,第一位字母,第二位字母,读出变量,引发变量,修饰词,读出功能,输出功能,修饰词,U,多变量,多功能,多功能,多功能,V,振动,机械监视,阀,风门,百叶窗,W,重力,力,套管,供选用,供选用,X,未分类,X轴,未分类,未分类,未分类,Y,事件,状态,Y轴,继动器,计算器,转换器,Z,位置,尺寸,Z轴,驱动器,执行机构未分类的最终执行元件,2。数字部分。数字部分的第一部分是工序号，由1到2位组成，最大可表示0到99个工序。数字部分的第二部分是序号，由1到3位组成，最大可表示0到999个变量。位号编排的原则是必须保证,位号的唯一性,。,即相同变量不能有相同编号，即便是功能要求不同也不能重号。但不同变量可有相同编号。例如TRC201与TIA201就是相同的温度标号，即2工序01号温度分配给了两个温度。但是TRC201与PRC201则是合法的。,同种变量应从小到大顺序编号，必要时中间可不连续。,字母部分与数字部分之间用连接。,例：,TRC201 2工序01号温度记录控制；,TRCA205 2工序05号温度记录控制报警；,LRCA205 2工序05号液位记录控制报警；,FI301 3工序01号流量指示累计；,FQI301 3工序01号流量总量指示。,3。系统位号与仪表位号,上面所讲的是系统位号，即表达一个系统（注意包括控制，检测等）的要求。构成该系统会有很多仪表，相应的各个仪表也都一个位号，即仪表位号。,系统的仪表位号中，变量部分和数字编号部分与系统位号相同，区别在于变量字母后面所跟字母的不同。,例如：,E：传感器；Q：积算器；,T：变送器；S：联锁发讯,N：安全栅；X：配电器；,Y：计算装置；V：控制阀；,R：记录仪；Z：执行器；,I：指示仪；B：指示灯；,A：报警仪；P：取压管头。,例：TRC201系统仪表位号有：,1。TE201,2。TT201,3。TN201A,4。TR201,5。TIC201,6。TN201B,7。TV201,TE,201,TV,201,TIC,201,TE,201,TV,201,TIC,201,FT,202,FIC,202,第九章自动化工程设计基础,确定方案时应当遵循几个原则：,1首先应当确定一个控制方案的安全要求。生产安全性要求主要是指生产现场的安全条件。据此确定防爆等级，确定采用何种防爆仪表。,2需要确定整体自控方案的水平。自控方案的水平涉及到总预算情况，工艺生产线的先进程度，生产的总控制要求等内容。应当综合诸多因素确定一个适当的自控方案的水平。,3方案确定过程中应当遵循宜简不宜繁的原则，尽量减少所用仪表的数量，即可用简单方法解决的问题不采用复杂方法。可测可不测的变量不测；可控可不控的变量不控；可测的不控；可简单控制的不复杂控制。控制系统越复杂越容易出现故障。,第九章自动化工程设计基础,4工艺上需要测量或控制的变量是有条件的。首先该变量是可测的，或测量代价适当。控制某个变量需要有适当的操纵变量与之相配合，如果没有则该变量不能实现控制。一般来说不能采用改变生产负荷来控制某个变量。,5除了测量那些与产品产量、产品质量有关的参数之外，还需要测量那些关系到人身安全情况（有毒介质）、设备安全情况（设备内压力）、设备运行状况（例如泵出口压力）的参数。,6应测量那些关系到环境保护的参数。例如三废排放量等。,7应测量那些与技术经济指标有关系的参数。例如蒸汽消耗量、冷却水消耗量、导热油流量、原料消耗量、最终产品及中间产品量等。,第九章自动化工程设计基础,与工艺相关的设计文件,P&ID图,现场仪表位置图,DCS监控数据表,监控条件表(温度、压力、流量、液位),控制阀条件表,联锁条件表格,
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