過程控制工程設計—自控工程設計的任務和方法-(567)

1、1,機電學院自動化研究所：許素安仰儀南樓310 電話：86914549,自控工程設計的任務和方法,2,工程,每個工程（Project）項目由若干工程組成。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（有時也叫做儀表工程）是這些工程中的一項，可下圖表示這個概念。,3,“項目過程”指的是項目實施過程（Project Implementation）。工程設計是項目實施過程的一個階段。 工程設計（Engi

2、neering Design）過程是用圖紙、圖表等表達技術(shù)實施方案的過程。 自控工程設計是為了實現(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，設計階段產(chǎn)生出相應的設計文件。現(xiàn)代自動化工程中的設計、供貨、安裝、調(diào)試等工作，在責任劃分上會出現(xiàn)交叉，因此設計與施工界線不是很清晰，概念上更多的是強調(diào)‘實施’。,項目過程,4,項目實施過程示意圖：,5,自控工程設計的任務,自控工程設

3、計的任務：負責工藝生產(chǎn)裝置與公共工程、輔助工程系統(tǒng)的控制設計，檢測儀表、在線分析儀表和控制及管理用計算機等系統(tǒng)的設計以及有關(guān)的程序設計、信號報警和連鎖系統(tǒng)、安全儀表系統(tǒng)SIS、緊急停車系統(tǒng)ESD的設計。P.3,6,ESD-緊急停車系統(tǒng),ESD緊急停車系統(tǒng)按照安全獨立原則要求，獨立于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。作 為安全保護系統(tǒng)，凌駕于生產(chǎn)過程控制之上，實時在線

4、監(jiān)測裝置的安全性。只有當生產(chǎn)裝置出現(xiàn)緊急情況時，不需要經(jīng)過DCS系統(tǒng)，而直接由ESD發(fā)出保護聯(lián)鎖 信號，對現(xiàn)場設備進行安全保護，避免危險擴散造成巨大損失。,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及儀表設計規(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)設計工作；6.編制最終自控工程設計文件。,自控工程設計階段的工作 P.3,8,1.檢測、控制、報警、聯(lián)鎖/停車和監(jiān)控/管理計算機系統(tǒng)的設計；2.檢測儀表、控制系統(tǒng)及其輔助設備和安裝材料的選型設計；3.檢測儀表和控制系統(tǒng)的安裝設計；4.負責DCS、PLC、ESD和上位計算機（監(jiān)控、管理）的選型，并負責和參加軟件的編制工作；5.負責現(xiàn)場儀表的環(huán)境防護措施的設計；6.接受其他主導專業(yè)的設計

6、條件，提出設備、管道、電氣、土建、暖通和給排水等專業(yè)的設計條件；7.負責控制室、分析室以及儀表車間的設計；8.負責工廠生產(chǎn)過程計量系統(tǒng)的設計。,自控工程設計的八項任務 P.3,9,在設計工作中，必須嚴格的貫徹執(zhí)行一系列技術(shù)標準和規(guī)定，根據(jù)現(xiàn)有同類型工廠或試驗裝置的生產(chǎn)經(jīng)驗及技術(shù)資料，使設計建立在可靠的基礎(chǔ)上。 在設計過程中，應對工程的情況、國內(nèi)外自動化水平，自動化技術(shù)工具的制造質(zhì)量和供應情況，以及當前生產(chǎn)中的一些新技術(shù)發(fā)展的

7、情況進行深入調(diào)查研究，才能有一個正確的判斷，作出一個合理的設計。 設計中還應加強經(jīng)濟觀念，注意提高經(jīng)濟效益。,10,自控工程設計的體制,目前，在自控設計中，處于新老體制交叉階段。因此有必要在介紹新體制的同時，對曾被長期使用過的且當前在有些部門還習慣應用的老體制進行概要的敘述。 一、老設計體制 二、新設計體制（國際通用設計體制）,11,老設計標準（CD 50A2-84）過渡設計標準（HG 20506-92）(現(xiàn)

8、行標準） 分散型控制系統(tǒng)工程設計規(guī)定（HG/T 20573）,老設計體制,12,1993年5月17日原化學工業(yè)部發(fā)布了《自控專業(yè)施工設計內(nèi)容深度規(guī)定》（HG 20506-92），并于當年9月1日開始作為自控工程設計的行業(yè)標準予以實施。這個標準同樣屬于老設計體制，但由于新設計體制剛頒布不久，目前尚處于新老體制交接階段，老設計體制在使用常規(guī)儀表的自控工程設計項目中還有應用。因此稱其為過渡設計標準。 過渡設計標準與原設計規(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。,過渡設計標準（HG 20506-92）,13,分散型控制系統(tǒng)工程設計規(guī)定（HG/T 20573）是由原化工部1995年8月28日發(fā)布，并于當年11月1日開始實施，為化工自控工程設計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備選型、工程設計時應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、工程設計程序和任務，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)工程設計規(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)設計和工程設計的任務 11. DCS應用軟件組態(tài) 12. DCS的檢驗、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工程設計程序等條文，是按照設計新體制要求編制的。并且對DCS的工程設計，新老體制的區(qū)別不是很大。因此這個規(guī)定不論是對執(zhí)行設計新體制還是執(zhí)行老體制的情況都是適用的。,全規(guī)定包括以13項內(nèi)容，以及兩個附錄和編制說明P.6,15,國家石油和化學工業(yè)局與1998年6月22日發(fā)布了《化工裝置自控工程設計規(guī)定》（HG/T 20636~20639），這個規(guī)定被稱為“新體制”

12、，即國際通用設計體制。按國際通用設計體制，有利于工程公司的工程建設項目總承包，對項目實施“三大控制”（進度控制、質(zhì)量控制、費用控制），也是工程公司參與國際合作和國際競爭，進入國際市場的必備條件。,國際通用設計體制（HG/T 20636~20639）,16,本設計標準適用于化工、石油化工、石油、輕紡、國防等行業(yè)的自控專業(yè)工程設計?！痘ぱb置自控工程設計規(guī)定》包括4項化工行業(yè)標準，共含22個分規(guī)定（見P.5）。1.《自控專業(yè)設計管理

13、規(guī)定》（HG/T 20636）（含10個分規(guī)定）2.《自控專業(yè)工程設計文件的編制規(guī)定》（HG/T 20637）（含8個 分規(guī)定）3.《自控專業(yè)工程設計文件深度的規(guī)定》（HG/T 20638）4.《自控專業(yè)工程設計用典型圖及標準目錄》（HG/T 20639） （含3個分規(guī)定）,國際通用設計體制（HG/T 20636~20639）,17,自控工程設計的階段劃分和設計內(nèi)容,工程設計要分階段進行的原因主要有：(P.6)1.

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

15、 在接到一個工程項目后，進行自控工程設計時，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)儀表信息的設計文件4.控制室設計5.節(jié)流裝置和調(diào)節(jié)閥的計算,20,自控工程設計的方法（續(xù)）6.儀表供電、供氣系統(tǒng)的設計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)設計文件8.根據(jù)自控專業(yè)有關(guān)的其它設備、材料的選用等情 況，

16、完成有關(guān)的設計文件9.設計工作基本完成后，編寫設計文件目錄等文件 上述設計方法和順序，僅僅是原則性的提法，在實際工程設計中各種設計文件的編制，還應按照以下自控工程設計的程序進行。,21,自控工程設計的程序 自控專業(yè)工程設計的程序如圖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有如下幾點說明。圖中各版P&ID期間所列的各種設計文件是表示開

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

18、、材料平衡表、主要控 制說明等設計資料；一種為“儀表條件表”。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)工程設計階段就開始 了，如向采購部門提供“儀表設計規(guī)定”，推薦和 評估儀表詢價廠商等；5.儀表定位會議一般與模型審核會（設備、配管模 型）一起召開；6.程序圖中未包括DCS應用組態(tài)所需的設計文件。,23,圖1-1a 自控專業(yè)工程設計階段工作程序圖（一）,A B C D E F G版，P7,

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

20、（P.27),在自控工程設計中經(jīng)常要采用一些規(guī)定和標準，在《化工裝置自控工程設計規(guī)定》中專門列出一個分規(guī)定“自控專業(yè)工程設計用標準目錄”(HG/T20639.3),主要有下列10個方面：1. 行業(yè)法規(guī)及管理規(guī)定； 2. 圖形符號；3. 工程設計規(guī)范； 4. 自動化儀表；5. 自控專業(yè)工程設計規(guī)范；6.通用圖冊和設計手冊；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就是相同的溫度標號，即2工序01號溫度分配給了兩個溫度。,35,,同種變量應從小到大順序編號，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：TRC—201 2工序01號溫度記錄控制；TRCA—205 2工序05號溫度記錄控制報警；LRCA—205

23、 2工序05號液位記錄控制報警；FIQ—301 3工序01號流量指示累計；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,,