第10章过程控制工程设计基础.doc

自动化工程设计基础 自动化工程设计是为了实现生产过程的自动化，按照国家标准和行业标准，采用图纸资料和文字资料，将自动化技术方案按工程方式表达出来的全过程。 工程设计的基本概念 1．项目（Project） 项目是若干工程的集合。 例如30万吨乙烯项目；天然气进京项目；城市污水处理项目等。 每个项目中可有若干个工程。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。上述概念可用图10．1-1表示： 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。该表述要经过一系列的计算、选择、 计算工作，最后以设计文件方式将工程的全部实施内容表达出来。 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。该过程可用图10．1-2表示： 图10．1-2项目实施过程示意图 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HG 20506—92，自控专业施工图设计内容深度规定，93．5）；或分为基础工程设计和详细工程设计（国际通用设计体制HG 20636~20639，化工装置自控工程设计规定，98．6）。 图10．1-3工程设计阶段划分图 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，所以国际通用设计体制下的设计过程规定了设计进程管理规定，该标准规定为本专业提供数据的称为本专业的输入文件，本专业为其他专业提供数据的称为本专业的输出文件。具体提交数据内容和时间见设计规定相关条款。 图10．1-4工程设计专业关系图 自控工程设计的任务 自控工程设计的基本任务是负责工艺生产装置与公用工程、辅助工程的控制系统，检测仪表、在线分析仪表和控制及管理用计算机等系统的设计以及有关的程序控制、信号报警和联锁系统的设计。 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： ⑴根据工艺专业提出的监控条件绘制工艺控制图（PCD:Process Control Drawing）； ⑵配合系统专业绘制各版管道仪表流程图（PID: Piping and Instrumentation Drawing）； ⑶征集研究用户对PID及仪表设计规定的意见； ⑷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； ⑸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； ⑹编（绘）制最终自控工程设计文件。 在国际通用设计体制中，列出自控工程设计的八项任务： ⑴负责生产装置、辅助工程和公用工程系统的检测、控制、报警、联锁 / 停车和监控 / 管理计算机系统的设计； ⑵负责检测仪表、控制系统及其辅助设备和安装材料的选型设计； ⑶负责检测仪表和控制系统的安装设计； ⑷负责DCS（DCS: Distributed Control System）、FCS(FieldBus Control System )、PLC(Programmable Logical Controller)、SIS(Safety Instrumented System)系统和上位计算机（监控、管理）的系统配置、功能要求和设备选型，并负责或参加软件的编制工作； ⑸负责现场仪表的环境防护措施的设计； ⑹接受工艺、系统和其他主导专业的设计条件，提出设备、管道、电气、土建、暖通和给排水等专业的设计条件； ⑻负责工厂生产过程计量系统的设计。 工程设计可分为新建项目的工程设计、老厂的改造扩建工程设计、国外项目的工程设计和引进项目的配套工程设计等几类，此外还有工程设计开发和有关试验装置的设计。 自控工程设计常用的方法通常有两种，一种是由工艺专业提技术条件，自控与工艺专业一起讨论确定控制方案，这种设计方法比较容易确定出合理恰当的控制方案，但是，由于各自的技术角度不同，目标与出发点各异，在确定技术方案的过程中容易出现技术冲突。第二种方法是由工艺专业确定控制方案，由自控专业进行工程设计。该方法更多的是从工艺角度出发来制定技术方案，更