過程控制工程設(shè)計(jì)—自控工程設(shè)計(jì)的任務(wù)和方法-(567)

1、1,機(jī)電學(xué)院自動化研究所：許素安仰儀南樓310 電話：86914549,自控工程設(shè)計(jì)的任務(wù)和方法,2,工程,每個(gè)工程（Project）項(xiàng)目由若干工程組成。例如土建工程、管道工程、公用工程、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控工程等。自動控制工程（有時(shí)也叫做儀表工程）是這些工程中的一項(xiàng)，可下圖表示這個(gè)概念。,3,“項(xiàng)目過程”指的是項(xiàng)目實(shí)施過程（Project Implementation）。工程設(shè)計(jì)是項(xiàng)目實(shí)施過程的一個(gè)階段。 工程設(shè)計(jì)（Engi

2、neering Design）過程是用圖紙、圖表等表達(dá)技術(shù)實(shí)施方案的過程。 自控工程設(shè)計(jì)是為了實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化，用圖紙資料和文字資料的形式表達(dá)出來全部工作。 根據(jù)各種技術(shù)數(shù)據(jù)和技術(shù)文件，設(shè)計(jì)階段產(chǎn)生出相應(yīng)的設(shè)計(jì)文件。現(xiàn)代自動化工程中的設(shè)計(jì)、供貨、安裝、調(diào)試等工作，在責(zé)任劃分上會出現(xiàn)交叉，因此設(shè)計(jì)與施工界線不是很清晰，概念上更多的是強(qiáng)調(diào)‘實(shí)施’。,項(xiàng)目過程,4,項(xiàng)目實(shí)施過程示意圖：,5,自控工程設(shè)計(jì)的任務(wù),自控工程設(shè)

3、計(jì)的任務(wù)：負(fù)責(zé)工藝生產(chǎn)裝置與公共工程、輔助工程系統(tǒng)的控制設(shè)計(jì)，檢測儀表、在線分析儀表和控制及管理用計(jì)算機(jī)等系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及有關(guān)的程序設(shè)計(jì)、信號報(bào)警和連鎖系統(tǒng)、安全儀表系統(tǒng)SIS、緊急停車系統(tǒng)ESD的設(shè)計(jì)。P.3,6,ESD-緊急停車系統(tǒng),ESD緊急停車系統(tǒng)按照安全獨(dú)立原則要求，獨(dú)立于DCS集散控制系統(tǒng)，其安全級別高于DCS。在正常情況下，ESD系統(tǒng)是處于靜態(tài)的，不需要人為干預(yù)。作 為安全保護(hù)系統(tǒng)，凌駕于生產(chǎn)過程控制之上，實(shí)時(shí)在線

4、監(jiān)測裝置的安全性。只有當(dāng)生產(chǎn)裝置出現(xiàn)緊急情況時(shí)，不需要經(jīng)過DCS系統(tǒng)，而直接由ESD發(fā)出保護(hù)聯(lián)鎖 信號，對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行安全保護(hù)，避免危險(xiǎn)擴(kuò)散造成巨大損失。,7,1.據(jù)工藝專業(yè)提出的監(jiān)控條件繪制工藝控制圖（PCD）2.配合系統(tǒng)專業(yè)繪制各版管道儀表流程圖（P&ID）；3.征集研究用戶對P&ID及儀表設(shè)計(jì)規(guī)定的意見；4.編制儀表采購單，配合采購部門開展儀表和材料的采購工作；5.確定儀表制造商的有關(guān)圖紙，按儀表制造商返

5、回的技術(shù)文件，提交儀表接口條件，并開展有關(guān)設(shè)計(jì)工作；6.編制最終自控工程設(shè)計(jì)文件。,自控工程設(shè)計(jì)階段的工作 P.3,8,1.檢測、控制、報(bào)警、聯(lián)鎖/停車和監(jiān)控/管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；2.檢測儀表、控制系統(tǒng)及其輔助設(shè)備和安裝材料的選型設(shè)計(jì)；3.檢測儀表和控制系統(tǒng)的安裝設(shè)計(jì)；4.負(fù)責(zé)DCS、PLC、ESD和上位計(jì)算機(jī)（監(jiān)控、管理）的選型，并負(fù)責(zé)和參加軟件的編制工作；5.負(fù)責(zé)現(xiàn)場儀表的環(huán)境防護(hù)措施的設(shè)計(jì)；6.接受其他主導(dǎo)專業(yè)的設(shè)計(jì)

6、條件，提出設(shè)備、管道、電氣、土建、暖通和給排水等專業(yè)的設(shè)計(jì)條件；7.負(fù)責(zé)控制室、分析室以及儀表車間的設(shè)計(jì)；8.負(fù)責(zé)工廠生產(chǎn)過程計(jì)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。,自控工程設(shè)計(jì)的八項(xiàng)任務(wù) P.3,9,在設(shè)計(jì)工作中，必須嚴(yán)格的貫徹執(zhí)行一系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，根據(jù)現(xiàn)有同類型工廠或試驗(yàn)裝置的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)及技術(shù)資料，使設(shè)計(jì)建立在可靠的基礎(chǔ)上。 在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)對工程的情況、國內(nèi)外自動化水平，自動化技術(shù)工具的制造質(zhì)量和供應(yīng)情況，以及當(dāng)前生產(chǎn)中的一些新技術(shù)發(fā)展的

7、情況進(jìn)行深入調(diào)查研究，才能有一個(gè)正確的判斷，作出一個(gè)合理的設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)中還應(yīng)加強(qiáng)經(jīng)濟(jì)觀念，注意提高經(jīng)濟(jì)效益。,10,自控工程設(shè)計(jì)的體制,目前，在自控設(shè)計(jì)中，處于新老體制交叉階段。因此有必要在介紹新體制的同時(shí)，對曾被長期使用過的且當(dāng)前在有些部門還習(xí)慣應(yīng)用的老體制進(jìn)行概要的敘述。 一、老設(shè)計(jì)體制 二、新設(shè)計(jì)體制（國際通用設(shè)計(jì)體制）,11,老設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（CD 50A2-84）過渡設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（HG 20506-92）(現(xiàn)

8、行標(biāo)準(zhǔn)） 分散型控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)定（HG/T 20573）,老設(shè)計(jì)體制,12,1993年5月17日原化學(xué)工業(yè)部發(fā)布了《自控專業(yè)施工設(shè)計(jì)內(nèi)容深度規(guī)定》（HG 20506-92），并于當(dāng)年9月1日開始作為自控工程設(shè)計(jì)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)予以實(shí)施。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)同樣屬于老設(shè)計(jì)體制，但由于新設(shè)計(jì)體制剛頒布不久，目前尚處于新老體制交接階段，老設(shè)計(jì)體制在使用常規(guī)儀表的自控工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目中還有應(yīng)用。因此稱其為過渡設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。 過渡設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與原設(shè)計(jì)規(guī)定（CD

9、 50A2-84）相比，主要是引出了儀表回路接線圖、儀表盤端子圖，它們在新體制中也被沿用。,過渡設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（HG 20506-92）,13,分散型控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)定（HG/T 20573）是由原化工部1995年8月28日發(fā)布，并于當(dāng)年11月1日開始實(shí)施，為化工自控工程設(shè)計(jì)采用分散型控制系統(tǒng)（DCS）而制訂的技術(shù)規(guī)定。主要是針對用戶在設(shè)備選型、工程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)著重考慮的一些問題而做出的規(guī)定，如對DCS采用原則、系統(tǒng)配置要求、可靠性要求、采用的

10、工程設(shè)計(jì)程序和任務(wù)，以及DCS系統(tǒng)組態(tài)等問題做出了規(guī)定。,分散型控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)定（HG/T 20573）,14,總則 2. DCS采用原則 3. DCS基本功能4. DCS的基本構(gòu)成 5. DCS電源 6. DCS可靠性 7. 控制室 8. 電源、電線 9. 電氣接地 10. 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和工程設(shè)計(jì)的任務(wù) 11. DCS應(yīng)用軟件組態(tài) 12. DCS的檢驗(yàn)、安裝、調(diào)試 13.

11、 編制DCS技術(shù)規(guī)格書 本規(guī)定雖然發(fā)布在新體制前，但有關(guān)DCS工程設(shè)計(jì)程序等條文，是按照設(shè)計(jì)新體制要求編制的。并且對DCS的工程設(shè)計(jì)，新老體制的區(qū)別不是很大。因此這個(gè)規(guī)定不論是對執(zhí)行設(shè)計(jì)新體制還是執(zhí)行老體制的情況都是適用的。,全規(guī)定包括以13項(xiàng)內(nèi)容，以及兩個(gè)附錄和編制說明P.6,15,國家石油和化學(xué)工業(yè)局與1998年6月22日發(fā)布了《化工裝置自控工程設(shè)計(jì)規(guī)定》（HG/T 20636~20639），這個(gè)規(guī)定被稱為“新體制”

12、，即國際通用設(shè)計(jì)體制。按國際通用設(shè)計(jì)體制，有利于工程公司的工程建設(shè)項(xiàng)目總承包，對項(xiàng)目實(shí)施“三大控制”（進(jìn)度控制、質(zhì)量控制、費(fèi)用控制），也是工程公司參與國際合作和國際競爭，進(jìn)入國際市場的必備條件。,國際通用設(shè)計(jì)體制（HG/T 20636~20639）,16,本設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)適用于化工、石油化工、石油、輕紡、國防等行業(yè)的自控專業(yè)工程設(shè)計(jì)?！痘ぱb置自控工程設(shè)計(jì)規(guī)定》包括4項(xiàng)化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，共含22個(gè)分規(guī)定（見P.5）。1.《自控專業(yè)設(shè)計(jì)管理

13、規(guī)定》（HG/T 20636）（含10個(gè)分規(guī)定）2.《自控專業(yè)工程設(shè)計(jì)文件的編制規(guī)定》（HG/T 20637）（含8個(gè) 分規(guī)定）3.《自控專業(yè)工程設(shè)計(jì)文件深度的規(guī)定》（HG/T 20638）4.《自控專業(yè)工程設(shè)計(jì)用典型圖及標(biāo)準(zhǔn)目錄》（HG/T 20639） （含3個(gè)分規(guī)定）,國際通用設(shè)計(jì)體制（HG/T 20636~20639）,17,自控工程設(shè)計(jì)的階段劃分和設(shè)計(jì)內(nèi)容,工程設(shè)計(jì)要分階段進(jìn)行的原因主要有：(P.6)1.

14、便于審查；2.隨時(shí)糾正錯(cuò)誤；3.協(xié)調(diào)各專業(yè)之間的矛盾。,18,工程設(shè)計(jì)的階段劃分 1. 國內(nèi) 兩階段：初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì) 三階段：初步設(shè)計(jì)、擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì) 2. 國際 兩階段：專利商承擔(dān)的工藝設(shè)計(jì)（基礎(chǔ)設(shè)計(jì)）和由工程公司承擔(dān)的工程設(shè)計(jì)；其中工程設(shè)計(jì)再劃分為基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)和詳細(xì)工程設(shè)計(jì)（工作見P8）。,19,自控工程設(shè)計(jì)的方法和程序,自控工程設(shè)計(jì)的方法：(P.18)

15、 在接到一個(gè)工程項(xiàng)目后，進(jìn)行自控工程設(shè)計(jì)時(shí)，按照什么樣的方法來完成這些內(nèi)容呢？1.熟悉工藝流程2.確定自控方案，完成工藝控制流程圖（PCD）3.儀表選型，編制有關(guān)儀表信息的設(shè)計(jì)文件4.控制室設(shè)計(jì)5.節(jié)流裝置和調(diào)節(jié)閥的計(jì)算,20,自控工程設(shè)計(jì)的方法（續(xù)）6.儀表供電、供氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)7.根據(jù)施工現(xiàn)場的條件，完成控制室與現(xiàn)場間聯(lián)系的 相關(guān)設(shè)計(jì)文件8.根據(jù)自控專業(yè)有關(guān)的其它設(shè)備、材料的選用等情 況，

16、完成有關(guān)的設(shè)計(jì)文件9.設(shè)計(jì)工作基本完成后，編寫設(shè)計(jì)文件目錄等文件 上述設(shè)計(jì)方法和順序，僅僅是原則性的提法，在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中各種設(shè)計(jì)文件的編制，還應(yīng)按照以下自控工程設(shè)計(jì)的程序進(jìn)行。,21,自控工程設(shè)計(jì)的程序 自控專業(yè)工程設(shè)計(jì)的程序如圖1-2所示。工作程序圖反映了自控專業(yè)在各版P&ID期間所要開展的工作。對于圖1-2有如下幾點(diǎn)說明。圖中各版P&ID期間所列的各種設(shè)計(jì)文件是表示開

17、 始編（繪）制的時(shí)間，有些設(shè)計(jì)文件在該期間可 以完成，有些設(shè)計(jì)文件則要延續(xù)到設(shè)計(jì)后期才能 完成，如儀表索引、儀表回路圖等；2.圖中所列的設(shè)計(jì)文件對某個(gè)具體工程項(xiàng)目，并不 一定都要完成，可以根據(jù)需要編（繪）制有關(guān)的 設(shè)計(jì)文件。若設(shè)計(jì)選用氣動儀表時(shí)，則設(shè)計(jì)文件 應(yīng)增繪相關(guān)圖，本程序中未列入。,22,自控工程設(shè)計(jì)的程序（續(xù)）3.化工工藝專業(yè)提交的自控設(shè)計(jì)條件有兩種形式，一 種為工藝流程圖和工藝說明

18、、材料平衡表、主要控 制說明等設(shè)計(jì)資料；一種為“儀表?xiàng)l件表”。兩種 形式自控專業(yè)都可以接受。4.儀表采購的配合工作在基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)階段就開始 了，如向采購部門提供“儀表設(shè)計(jì)規(guī)定”，推薦和 評估儀表詢價(jià)廠商等；5.儀表定位會議一般與模型審核會（設(shè)備、配管模 型）一起召開；6.程序圖中未包括DCS應(yīng)用組態(tài)所需的設(shè)計(jì)文件。,23,圖1-1a 自控專業(yè)工程設(shè)計(jì)階段工作程序圖（一）,A B C D E F G版，P7,

19、24,圖1-1b 自控專業(yè)工程設(shè)計(jì)階段工作程序圖（二）,25,圖1-1c 自控專業(yè)工程設(shè)計(jì)階段工作程序圖（三）,26,圖1-1d 自控專業(yè)工程設(shè)計(jì)階段工作程序圖（四）,27,自控設(shè)計(jì)與其他專業(yè)的協(xié)作關(guān)系（詳見書本）,自控專業(yè)與工藝專業(yè)的設(shè)計(jì)條件關(guān)系自控專業(yè)與系統(tǒng)專業(yè)的設(shè)計(jì)條件關(guān)系自控專業(yè)與管道專業(yè)的設(shè)計(jì)分工自控專業(yè)與電氣專業(yè)的設(shè)計(jì)分工自控專業(yè)與電信、機(jī)泵及安全（消防）專業(yè)的設(shè)計(jì)分工,28,自控專業(yè)工程設(shè)計(jì)中常用規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)

20、（P.27),在自控工程設(shè)計(jì)中經(jīng)常要采用一些規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)，在《化工裝置自控工程設(shè)計(jì)規(guī)定》中專門列出一個(gè)分規(guī)定“自控專業(yè)工程設(shè)計(jì)用標(biāo)準(zhǔn)目錄”(HG/T20639.3),主要有下列10個(gè)方面：1. 行業(yè)法規(guī)及管理規(guī)定； 2. 圖形符號；3. 工程設(shè)計(jì)規(guī)范； 4. 自動化儀表；5. 自控專業(yè)工程設(shè)計(jì)規(guī)范；6.通用圖冊和設(shè)計(jì)手冊；7. 管法蘭與管螺紋； 8. 安全；9. 環(huán)境衛(wèi)生；

21、 10.施工驗(yàn)收,29,,30,圖例符號的統(tǒng)一規(guī)定,1.儀表位號ＴＲＣ－１３１2.文字代號,31,表示被測變量和儀表功能的字母代號 P.32,32,表示被測變量和儀表功能的字母代號_續(xù),33,表示被測變量和儀表功能的字母代號_續(xù),34,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(gè)工序。數(shù)字部分的第二部分是順序號，由1到3位組成，最大可表示0到999個(gè)變量。位號編排的原則是必須保證位號的唯一性。

22、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。FT-201A,FT201B 但不同變量可有相同編號。例如TRC—201與TIA—201就是相同的溫度標(biāo)號，即2工序01號溫度分配給了兩個(gè)溫度。,35,,同種變量應(yīng)從小到大順序編號，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：TRC—201 2工序01號溫度記錄控制；TRCA—205 2工序05號溫度記錄控制報(bào)警；LRCA—205

23、 2工序05號液位記錄控制報(bào)警；FIQ—301 3工序01號流量指示累計(jì)；FQI—301 3工序01號流量總量指示。,36,例：TRC—201系統(tǒng)儀表位號有：,1. TE—2012. TT—2013. TN—201A4. TR—2015. TIC—2016. TN—201B7. TV—201,37,,,,,,,,,,,,,,TE,201,,,TV,201,,TIC,201,,