自控专业设计的方法和步骤.doc

自控专业设计的方法和步骤.doc

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.自控工程设计的任务

自控工程专业设计的任务基本上有以下几个方面：

1.1   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，以及监控/管理计算机系统的设计；

1.2   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；

1.3   负责监测仪表和控制系统的安装设计；

1.4   负责DCS、PLC自控系统的配置、功能要求和设备选型，并负责或参加软件的编制工作；

1.5   负责现场仪表的环境防护措施的设计；

1.6   负责控制室的设计；

1.7   负责生产过程计量系统的设计。

自控工程设计常用的方法是由工艺专业提出条件，自控与工艺专业一起讨论确定控制方案，确定必要的中间储槽及其容量，确定合适的设备余量，确定开、停车以及紧急事故处理方案等。

这种设计方法对合理确定控制方案，充分发挥自控专业的主观能动性是有益的。

但是在实际设计过程中，尤其对一些新工艺，主要是由工艺专业提出条件并确定控制方案，自控专业进行设计，我们当前基本采用这种方法。

2.自控工程设计的阶段划分和设计内容

当前工程设计的阶段划分，一般分为两个阶段，即初步设计和施工图设计。

2.1初步设计

初步设计的主要目的是为了上报有关部门作为审批的依据，并为订货做好必要的准备。

它应完成的主要内容为：

设计说明书：

给出设计依据、设计原则，提出项目实施的必要性，拟定控制系统的技术方案、仪表选型规定、DCS控制系统的选型及控制策略，并从节能、消防、环境保护以及劳动安全卫生等方面作出设计概述。

工艺控制流程图：

在工艺专业流程图的基础上，正确选定所需的检测点及其安装位置，选择必要的被控变量和恰当的操纵变量，绘制于工艺流程图上。

图例符号应符合化工部标准《过程检测和控制系统用文字代号和图形符号（HG20505）》或国标《过程检测和控制流程图用图形符号和文字代号（GB2625）》。

主要仪表设备、材料汇总表：

汇总所有控制系统所需设备及相应材料，给出名称、数量，为订货以及概算提供依据。

初步设计概算：

从建筑工程、设备、安装工程、工器具费等方面进行综合概算。

2.2施工图设计

施工图设计是直接应用于施工的图纸设计。

当前我们常用的施工图设计文件由以下内容组成：

1）    图纸目录

2）    设计说明书

3）    材料表

4）    设备明细表

5）    工艺专业提资表

6）    过程检测控制流程图

7）    订货数据表

8）    控制系统配置图

9）    供电系统图

10） 供气系统图

11） 工业电视系统图

12） 原理接线图

13） 盘柜布置图

14） 接地系统图

15） 端子接线图

16） 控制室平面布置图

17） 管线敷设图

18） 仪表安装图

19） 工业电视安装图

20） 电缆表

3.施工图内容深度

当前我们基本上以河南XX有色工程设计有限公司（原中国XXXX公司设计院）出图规范进行出图。

设计图样也应根据相关规定进行设计，可参阅附录一：

《设计图样规定》、附录二：

《设计文件标识规定》。

3.1图纸目录

图纸目录应列出施工图的名称、图纸编号、规格等。

图纸名称应基本与第2.2节名称吻合，图纸编号应根据设计院标准文件《设计文件编号规定》进行编制（见附录三）。

图纸规格应按照图幅大小进行统计，具体图幅规格计算见附录四：

《图幅规格表》。

3.2设计说明书

设计说明书应包含本工程的设计指导思想和控制方案，对施工部门阐明工程施工要求，并对施工图进行补充说明。

由于自控专业设计是根据工艺专业提资来进行的，因此，一般在设计说明书中有一句套话：

“本设计是根据工艺专业提资来进行的。

”

3.3材料表

材料表应对施工所需主要材料按不同型号、规格进行统计汇总。

材料表所需材料的数量应与管缆敷设图、仪表安装图、电缆表、盘柜布置图一一对应。

3.4设备明细表

设备明细表应对施工所需设备按不同型号、规格进行统计汇总。

设备明细表所统计的设备型号、数量等应与订货数据表、控制系统配置图等一一对应。

3.5工艺专业提资表

工艺专业提资表是为了加强设计依据而进行设计的，针对每一种仪表，相关的工艺条件及提资一一列出，图中增加图纸会签一栏，由工艺专业设计人员签字认可。

具体每一种仪表的设计提资详见附录五：

《工艺专业提资表》。

3.6过程检测控制流程图

过程检测控制流程图，也叫仪表检测系统图，其根源来自于管道仪表流程图（P&ID：

ProcessandInstrumentDrawing）是按规定的符号和标准，在工艺流程图的基础上绘制出带所有检测控制点的工艺流程图。

通常我们称为PI图。

3.7订货数据表

   订货数据表应对施工所需设备提出相关的工艺参数、过程连接数据和技术要求。

每一种仪表都有相关的订货数据表，我们现有的格式已基本满足对氧化铝工艺控制所需的要求。

3.8控制系统配置图

   控制系统配置图表现控制系统的总貌和具体配置。

对不涉及计算机、PLC或DCS系统的项目可不产生该图。

3.9供电系统图

   供电系统图应包含控制系统供电系统所有供电设备的支路、容量、安装位置、受电设备等内容。

3.10供气系统图

   供气系统图应体现气源与用气仪表之间的气源管路连接关系。

内容包括供气仪表的位号、供气管的名称、规格、长度等。

3.11工业电视系统图

   工业电视系统图表现工业电视系统的总貌和具体配置。

对不涉及工业电视系统的项目可不产生该图。

3.12原理接线图

   原理接线图也称为模板接线图，应包含控制系统PLC或DCS所有模板的接线示意。

图纸应涵盖自现场电缆直至模板的具体接线。

不涉及PLC或DCS系统的项目可不产生该图。

3.13盘柜布置图

   盘柜布置图应包含相关盘柜的布置要求以及盘柜的基本制作要求。

不涉及盘柜制作的项目可不产生该图。

3.14接地系统图

   接地系统图应体现控制系统的保护接地和工作接地相关施工要求。

3.15端子接线图

   接线端子图应包含未接入模板接线图的接线端子的入线、出线的线号、对应电缆号等。

3.16控制室平面布置图

   控制室平面布置图应包含控制室平面布置总貌、控制室装修要求等。

不涉及控制室布置的项目可不产生该图。

3.17管线敷设图

   管缆敷设图应标明现场设备和控制室之间的电缆桥架，并标明桥架上敷设的电缆编号，标明现场安装的设备标高和位置。

不涉及电缆敷设的项目可不产生该图。

3.18仪表安装图

   仪表安装图应提供仪表安装方式、所需安装件的规格型号。

不涉及仪表系统的项目可不产生该图。

3.19工业电视安装图

   仪表安装图应提供工业电视安装方式、所需安装配件的规格型号。

不涉及工业电视系统的项目可不产生该图。

3.20电缆表

   电缆表应包含管缆的编号、型号、规格及长度。

不涉及电缆敷设的项目可不产生该图。

4.自控工程设计的方法和程序

4.1熟悉工艺流程

   这是自控设计的第一步。

自控设计人员对工艺熟悉和了解的深度将是重要的因素。

在这阶段还需收集工艺中有关的物性参数和重要数据。

4.2确定自控方案，完成过程检测控制流程图

   了解工艺流程，并在和工艺人员充分协商后，订出个检测点、控制系统，确定全工艺流程的自控方案，在此基础上可配合工艺专业画出过程检测控制流程图。

4.3仪表选型，编制有关仪表信息的设计文件

   以确定的控制方案和所有的检测点，按照工艺专业提资及仪表选型的原则，查阅有关厂家的产品样本与说明书，调研产品的性能、质量和价格，选定检测、变送、显示、控制等各类仪表的规格、型号。

并编制仪表设备明细表和仪表订货数据表。

并向设备专业提出关键设备（尤其是压力容器）仪表连接接口，向土建专业提出预埋件开孔条件等设计条件。

4.4控制系统选型，进行控制系统配置

   调研控制系统（DCS或PLC）的相关信息，选型上尽量采用经现场连续生产考验，技术成熟、设计合理，安全可靠性高，可长期无故障连续运转的系统，同时兼顾现有技术人员拥有大量丰富的经验，方便系统的升级和故障处理的系统。

   与电力专业配合，确定电力专业与控制系统的接口点数。

合计仪表及电力总点数，对控制系统进行配置。

编制控制系统设备明细表。

   电力专业的设计往往与自控专业同步，因此，此时电力专业图纸尚未交付，但由于工艺对电力提资已进行，基本的点数也可以确定。

在此基础上考虑一定的余量设计，在电力专业图纸交付后再进一步核实相关信号及电缆、接线信息。

4.5控制室设计

   自控方案确定，仪表和控制系统选型后，根据工艺特点，可进行控制室的设计。

控制室的设计包括控制室的平面布置、控制柜的盘柜布置、控制室与现场信号连接的原理接线图（模板接线图）、端子接线图等。

   在进行控制室设计中，还应向土建专业提出控制室的荷载布置条件，向暖通专业提出控制室的暖通条件，向电力专业提出控制系统的用电负载条件等设计条件。

4.6节流装置和调节阀的计算

   控制方案已定，所需的节流装置、调节阀的位置也都已确定，根据工艺提资和有关计算方法进行计算，分别列出相关调节阀及节流装置计算书，并将有关条件提供给管道专业，供管道设计之用。

当前我们鲜有自己进行计算的，一般是给出相应工艺条件，由流量计或调节阀厂家给出流量计算书或调节阀订货数据表，同时要求订货时供货商考虑缩径等引起的管道变更材料。

这样与管道专业的冲突就减少了。

4.7供电、供气、接地系统的设计

   自控系统的实现不仅需要供电，还需要供气（压缩空气作为气动仪表及执行机构的气源）。

为此按照仪表及控制系统的供电、供气负荷大小及配置方式，画出供电系统图、供气系统图等设计文件。

   另外，根据控制系统对接地的要求，结合电力专业的接地条件，在不冲突的情况下，绘制控制系统的接地系统图。

4.8工业电视系统的设计

   工业电视监视系统往往在自控专业进行设计，尤其是数字式工业电视系统越来越成为趋势之后，监视画面往往与DCS系统的数据一起和调度系统进行数据传输，相关设备也往往布置于控制室内。

因此，对工业电视系统应进行设计，相关工业电视系统图及安装图也应作设计。

4.9依据施工现场的条件，完成控制室与现场间联系的相关设计文件

   土建、管道等专业的工程设计深入开展后，自控专业的现场条件也就清楚了。

此时按照现场的仪表设备的方位、控制室与现场的相对位置及系统的联系要求，进行仪表管线的配置工作。

电缆表、管线敷设图等可在此时绘出。

4.10根据自控专业有关的其他设备、材料选用的情况，完成有关的设计文件

   自控专业除了进行仪表及控制系统的选用外，这些设备在安装过程中，还需要选用一些有关的其他设备材料。

根据有关施工要求，进行仪表安装图的设计工作。

对相关材料设备进行数量统计，完成材料表。

4.11设计工作基本完成后，完成设计目录等文件的设计

   在设计开始时，先初定应完成的设计内容，带整个工程设计工作完成后，要对所有设计文件进行整理，并编制设计文件目录、设计说明书，对工程的设计指导思想和控制方案进行说明，对施工部门阐明工程施工要求，并对施工图进行补充说明。