过程控制工程设计(第三版) (本科教材)

绪论1



第1章自控工程设计的任务和方法步骤5

1.1自控工程设计的任务5

1.1.1工程项目的划分及参与各方5

1.1.2自控工程设计工作内容与任务6

1.2自控工程设计的体制7

1.2.1国际通用设计体制（HG/T 20636～20639）7

1.2.2过渡设计体制8

1.3自控工程设计的阶段划分和设计内容9

1.3.1国际通用设计体制中的阶段划分和设计内容10

1.3.2老设计体制中的阶段划分和设计内容16

1.4自控工程设计的方法和程序17

1.4.1自控工程设计的方法17

1.4.2自控工程设计的程序18

1.5自控设计与其他专业的协作关系23

1.5.1自控专业与工艺专业的设计条件关系23

1.5.2自控专业与系统专业的设计条件关系24

1.5.3自控专业与管道专业的设计分工24

1.5.4自控专业与电气专业的设计分工25

1.5.5自控专业与电信、机泵及安全（消防）专业的设计分工26

1.6自控专业工程设计中常用规定和标准27



第2章自控方案30

2.1自控方案的确定30

2.1.1可靠性与先进性的关系31

2.1.2自控与工艺、设备的关系31

2.1.3技术与经济的关系31

2.2图例符号的统一规定32

2.2.1仪表回路号与仪表位号32

2.2.2图形符号46

2.3管道仪表流程图（P&ID）的绘制57

2.3.1P&ID的主要内容57

2.3.2P&ID的设计过程58

2.3.3P&ID设计所需资料58

2.3.4P&ID的图面布置和制图要求59

2.3.5P&ID的安全分析61



第3章信号报警及安全联锁系统设计62

3.1信号报警、安全联锁系统设计原则62

3.2信号报警系统设计63

3.2.1信号报警系统的组成63

3.2.2信号报警系统的功能及动作67

3.2.3用DCS/PLC实现的信号报警68

3.3安全联锁系统（SIS）的设计68

3.3.1安全联锁系统的基本功能和要求69

3.3.2安全联锁系统的附加功能70

3.4信号报警及安全联锁系统的工程表达72

3.4.1信号报警及安全联锁系统的逻辑表达72

3.4.2信号报警及安全联锁系统逻辑功能的表达符号75



第4章顺序控制系统的设计79

4.1顺序控制概述79

4.1.1顺序控制的概念79

4.1.2顺序控制系统分类与组成80

4.2顺序控制系统的逻辑功能设计81

4.2.1顺序控制系统逻辑功能的表达81

4.2.2顺序控制系统逻辑功能的实现83



第5章计算机监控系统与信息管理系统84

5.1计算机监控系统（SCADA）84

5.1.1SCADA系统概述84

5.1.2SCADA系统组成85

5.1.3SCADA系统功能85

5.1.4SCADA系统规划与设计86

5.2计算机信息管理系统89

5.2.1ERP系统90

5.2.2MES系统设计92

5.2.3MIS系统94

5.2.4信息系统工程实施设计95



第6章自控设备的选择99

6.1控制装置的选择99

6.1.1控制装置的类型和特点99

6.1.2控制装置的选择101

6.2检测仪表（元件）、控制阀的选择108

6.2.1温度测量仪表的选型109

6.2.2压力测量仪表的选型112

6.2.3流量测量仪表的选型114

6.2.4物位测量仪表的选型121

6.2.5过程分析仪表的选型123

6.2.6控制阀的选型127

6.3仪表数据表131

6.4自控设备表136



第7章控制室的设计原则139

7.1概述139

7.2采用DCS系统的控制室设计139

7.2.1位置选择139

7.2.2布局和面积141

7.2.3环境条件143

7.2.4建筑要求144

7.2.5照明及其他145

7.3常规仪表控制室的设计146

7.3.1控制室设计的一般要求146

7.3.2控制室的平面布置147

7.3.3仪表盘的设计147



第8章系统连接154

8.1系统的整体连接154

8.1.1采用DCS系统的整体连接154

8.1.2采用常规仪表系统的整体连接161

8.2电缆的连接170

8.2.1电缆表171

8.2.2外部系统连接图173

8.2.3接线箱接线图175

8.3控制室内电缆连接的表达176



第9章电缆的敷设与仪表的安装178

9.1电缆的敷设178

9.1.1电缆敷设所要解决的问题178

9.1.2电缆敷设图181

9.2仪表的安装191

9.2.1控制室仪表的安装191

9.2.2现场仪表的安装192



第10章仪表供电、供气系统设计200

10.1仪表供电系统设计200

10.1.1仪表供电要求200

10.1.2仪表供电配电设计203

10.1.3仪表供电系统的工程表达204

10.1.4工程中自动化与电气专业的设计分界206

10.1.5电器选择206

10.2仪表供气系统的设计208

10.2.1仪表供气系统的要求208

10.2.2仪表供气系统设计210

10.2.3仪表供气系统工程表达213



第11章节流装置、调节阀与差压式液位计的计算218

11.1节流装置的计算218

11.1.1节流装置计算的基本公式及取压方法218

11.1.2计算中有关参数的确定220

11.2调节阀流通能力的计算226

11.2.1调节阀C值计算公式的推导226

11.2.2调节阀C值的计算227

11.2.3流量系数C的具体计算公式229

11.3差压式液位计的计算241



第12章自控设计中的安全及防护措施244

12.1仪表防爆设计244

12.1.1防爆设计的重要性244

12.1.2危险环境的分类245

12.1.3防爆电气设备的类型及标志247

12.1.4防爆电气设备的选择250

12.1.5过程控制系统工程中的安全问题252

12.2仪表及管线的保温问题254

12.2.1保温设计的目的254

12.2.2保温对象254

12.2.3保温方法255

12.2.4保温、伴热计算256

12.2.5设计中需注意的问题258

12.3表的隔离和吹洗设计258

12.3.1隔离258

12.3.2吹洗261

12.4仪表接地设计262

12.4.1接地原理262

12.4.2接地作用和要求263

12.4.3接地系统的设计原则与方法265

12.4.4接地系统电阻计算267



第13章自控设计中涉及的其他文件269

13.1电气设备材料表269

13.2综合材料表270

13.3测量管路表271

13.4绝热伴热表272

13.5仪表安装材料表273



第14章自控工程的施工、试运行及验收274

14.1自控工程的施工275

14.1.1工程监理过程276

14.1.2施工条件276

14.1.3施工工作内容及相互关系277

14.2自控工程的试运行和验收278

14.2.1仪表调试、安装及机柜就位278

14.2.2施工阶段自动化系统调试288

14.2.3试运行阶段自动化系统调试292

14.2.4自控工程的交工验收297



附录301

附录1DCS工程设计程序301

附录2DCS技术规格书编制大纲303

附录3PLC技术规格书编制大纲313

附录4SIS、ESD技术规格书编制大纲314



参考文献317