自控專業(yè)設(shè)計(jì)的方法和步驟

自控專業(yè)設(shè)計(jì)的方法和步驟自控工程設(shè)計(jì)的任務(wù)自控工程專業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)基本上有以下幾個(gè)方面：1.1負(fù)責(zé)生產(chǎn)裝置、輔助工程和公用工程系統(tǒng)的檢測、控制、報(bào)警、聯(lián)鎖/停車，以及監(jiān)控/管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；1.2負(fù)責(zé)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)；1.3負(fù)責(zé)監(jiān)測儀表和控制系統(tǒng)的安裝設(shè)計(jì)；1.4負(fù)責(zé)DCS、PLC自控系統(tǒng)的配置、功能要求和設(shè)備選型，并負(fù)責(zé)或參加軟件的編制工作；1.5負(fù)責(zé)現(xiàn)場儀表的環(huán)境防護(hù)措施的設(shè)計(jì)；1.6負(fù)責(zé)控制室的設(shè)計(jì)；1.7負(fù)責(zé)生產(chǎn)過程計(jì)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。自控工程設(shè)計(jì)常用的方法是由工藝專業(yè)提出條件，自控與工藝專業(yè)一起討論確定控制方案，確定必要的中間儲槽及其容量，確定合適的設(shè)備余量，確定開、停車以及緊急事故處理方案等。這種設(shè)計(jì)方法對合理確定控制方案，充分發(fā)揮自控專業(yè)的主觀能動性是有益的。但是在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，尤其對一些新工藝，主要是由工藝專業(yè)提出條件并確定控制方案，自控專業(yè)進(jìn)行設(shè)計(jì)，我們當(dāng)前基本采用這種方法。自控工程設(shè)計(jì)的階段劃分和設(shè)計(jì)內(nèi)容當(dāng)前工程設(shè)計(jì)的階段劃分，一般分為兩個(gè)階段，即初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)。初步設(shè)計(jì)的主要目的是為了上報(bào)有關(guān)部門作為審批的依據(jù)，并為訂貨做好必要的準(zhǔn)備。它應(yīng)完成的主要內(nèi)容為：設(shè)計(jì)說明書：給出設(shè)計(jì)依據(jù)、設(shè)計(jì)原則，提出項(xiàng)目實(shí)施的必要性，擬定控制系統(tǒng)的技術(shù)方案、儀表選型規(guī)定、DCS控制系統(tǒng)的選型及控制策略，并從節(jié)能、消防、環(huán)境保護(hù)以及勞動安全衛(wèi)生等方面作出設(shè)計(jì)概述。工藝控制流程圖：在工藝專業(yè)流程圖的基礎(chǔ)上，正確選定所需的檢測點(diǎn)及其安裝位置，選擇必要的被控變量和恰當(dāng)?shù)牟倏v變量，繪制于工藝流程圖上。圖例符號應(yīng)符合化工部標(biāo)準(zhǔn)《過程檢測和控制系統(tǒng)用文字代號和圖形符號(HG20505)》或國標(biāo)《過程檢測和控制流程圖用圖形符號和文字代號(GB2625)》。主要儀表設(shè)備、材料匯總表：匯總所有控制系統(tǒng)所需設(shè)備及相應(yīng)材料，給出名稱、數(shù)量，為訂貨以及概算提供依據(jù)。初步設(shè)計(jì)概算：從建筑工程、設(shè)備、安裝工程、工器具費(fèi)等方面進(jìn)行綜合概算。2.2施工圖設(shè)計(jì)施工圖設(shè)計(jì)是直接應(yīng)用于施工的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)。當(dāng)前我們常用的施工圖設(shè)計(jì)文件由以下內(nèi)容組成：圖紙目錄設(shè)計(jì)說明書材料表設(shè)備明細(xì)表5） 工藝專業(yè)提資表6） 過程檢測控制流程圖7） 訂貨數(shù)據(jù)表8） 控制系統(tǒng)配置圖9） 供電系統(tǒng)圖10） 供氣系統(tǒng)圖11） 工業(yè)電視系統(tǒng)圖12） 原理接線圖13） 盤柜布置圖14） 接地系統(tǒng)圖15） 端子接線圖16） 控制室平面布置圖17） 管線敷設(shè)圖18） 儀表安裝圖19） 工業(yè)電視安裝圖20） 電纜表施工圖內(nèi)容深度3.1圖紙目錄圖紙目錄應(yīng)列出施工圖的名稱、圖紙編號、規(guī)格等。圖紙名稱應(yīng)基本與第2.2節(jié)名稱吻合，圖紙編號應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)院標(biāo)準(zhǔn)文件《設(shè)計(jì)文件編號規(guī)定》進(jìn)行編制。圖紙規(guī)格應(yīng)按照圖幅大小進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，具體圖幅規(guī)格計(jì)算見《圖幅規(guī)格表》。3.2設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)說明書應(yīng)包含本工程的設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想和控制方案，對施工部門闡明工程施工要求，并對施工圖進(jìn)行補(bǔ)充說明。由于自控專業(yè)設(shè)計(jì)是根據(jù)工藝專業(yè)提資來進(jìn)行的，因此，一般在設(shè)計(jì)說明書中有一句套話：“本設(shè)計(jì)是根據(jù)工藝專業(yè)提資來進(jìn)行的?！?.3材料表材料表應(yīng)對施工所需主要材料按不同型號、規(guī)格進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總。材料表所需材料的數(shù)量應(yīng)與管纜敷設(shè)圖、儀表安裝圖、電纜表、盤柜布置圖一一對應(yīng)。3.4設(shè)備明細(xì)表設(shè)備明細(xì)表應(yīng)對施工所需設(shè)備按不同型號、規(guī)格進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總。設(shè)備明細(xì)表所統(tǒng)計(jì)的設(shè)備型號、數(shù)量等應(yīng)與訂貨數(shù)據(jù)表、控制系統(tǒng)配置圖等一一對應(yīng)。3.5工藝專業(yè)提資表工藝專業(yè)提資表是為了加強(qiáng)設(shè)計(jì)依據(jù)而進(jìn)行設(shè)計(jì)的，針對每一種儀表，相關(guān)的工藝條件及提資一一列出，圖中增加圖紙會簽一欄，由工藝專業(yè)設(shè)計(jì)人員簽字認(rèn)可。具體每一種儀表的設(shè)計(jì)提資詳見附錄五：《工藝專業(yè)提資表》。3.6過程檢測控制流程圖過程檢測控制流程圖，也叫儀表檢測系統(tǒng)圖，其根源來自于管道儀表流程圖(P&ID：ProcessandInstrumentDrawing)是按規(guī)定的符號和標(biāo)準(zhǔn)，在工藝流程圖的基礎(chǔ)上繪制出帶所有檢測控制點(diǎn)的工藝流程圖。通常我們稱為PI圖。3.7訂貨數(shù)據(jù)表訂貨數(shù)據(jù)表應(yīng)對施工所需設(shè)備提出相關(guān)的工藝參數(shù)、過程連接數(shù)據(jù)和技術(shù)要求。每一種儀表都有相關(guān)的訂貨數(shù)據(jù)表，我們現(xiàn)有的格式已基本滿足對氧化鋁工藝控制所需的要求。3.8控制系統(tǒng)配置圖控制系統(tǒng)配置圖表現(xiàn)控制系統(tǒng)的總貌和具體配置。對不涉及計(jì)算機(jī)、PLC或DCS系統(tǒng)的項(xiàng)目可不產(chǎn)生該圖。3.9供電系統(tǒng)圖供電系統(tǒng)圖應(yīng)包含控制系統(tǒng)供電系統(tǒng)所有供電設(shè)備的支路、容量、安裝位置、受電設(shè)備等內(nèi)容。3.10供氣系統(tǒng)圖供氣系統(tǒng)圖應(yīng)體現(xiàn)氣源與用氣儀表之間的氣源管路連接關(guān)系內(nèi)容包括供氣儀表的位號、供氣管的名稱、規(guī)格、長度等。3.11工業(yè)電視系統(tǒng)圖工業(yè)電視系統(tǒng)圖表現(xiàn)工業(yè)電視系統(tǒng)的總貌和具體配置。對不涉及工業(yè)電視系統(tǒng)的項(xiàng)目可不產(chǎn)生該圖。3.12原理接線圖原理接線圖也稱為模板接線圖，應(yīng)包含控制系統(tǒng)PLC或DCS所有模板的接線示意。圖紙應(yīng)涵蓋自現(xiàn)場電纜直至模板的具體接線。不涉及PLC或DCS系統(tǒng)的項(xiàng)目可不產(chǎn)生該圖。3.13盤柜布置圖盤柜布置圖應(yīng)包含相關(guān)盤柜的布置要求以及盤柜的基本制作要求不涉及盤柜制作的項(xiàng)目可不產(chǎn)生該圖。3.14接地系統(tǒng)圖接地系統(tǒng)圖應(yīng)體現(xiàn)控制系統(tǒng)的保護(hù)接地和工作接地相關(guān)施工要求。3.15端子接線圖接線端子圖應(yīng)包含未接入模板接線圖的接線端子的入線、出線的線號、對應(yīng)電纜號等。3.16控制室平面布置圖控制室平面布置圖應(yīng)包含控制室平面布置總貌、控制室裝修要求等。不涉及控制室布置的項(xiàng)目可不產(chǎn)生該圖。3.17管線敷設(shè)圖管纜敷設(shè)圖應(yīng)標(biāo)明現(xiàn)場設(shè)備和控制室之間的電纜橋架，并標(biāo)明橋架上敷設(shè)的電纜編號，標(biāo)明現(xiàn)場安裝的設(shè)備標(biāo)高和位置。不涉及電纜敷設(shè)的項(xiàng)目可不產(chǎn)生該圖。3.18儀表安裝圖儀表安裝圖應(yīng)提供儀表安裝方式、所需安裝件的規(guī)格型號。不涉及儀表系統(tǒng)的項(xiàng)目可不產(chǎn)生該圖。3.19工業(yè)電視安裝圖儀表安裝圖應(yīng)提供工業(yè)電視安裝方式、所需安裝配件的規(guī)格型號。不涉及工業(yè)電視系統(tǒng)的項(xiàng)目可不產(chǎn)生該圖。3.20電纜表電纜表應(yīng)包含管纜的編號、型號、規(guī)格及長度。不涉及電纜敷設(shè)的項(xiàng)目可不產(chǎn)生該圖。自控工程設(shè)計(jì)的方法和程序4.1熟悉工藝流程這是自控設(shè)計(jì)的第一步。自控設(shè)計(jì)人員對工藝熟悉和了解的深度將是重要的因素。在這階段還需收集工藝中有關(guān)的物性參數(shù)和重要數(shù)據(jù)。4.2確定自控方案，完成過程檢測控制流程圖了解工藝流程，并在和工藝人員充分協(xié)商后，訂出個(gè)檢測點(diǎn)、控制系統(tǒng)，確定全工藝流程的自控方案，在此基礎(chǔ)上可配合工藝專業(yè)畫出過程檢測控制流程圖。4.3儀表選型，編制有關(guān)儀表信息的設(shè)計(jì)文件以確定的控制方案和所有的檢測點(diǎn)，按照工藝專業(yè)提資及儀表選型的原則，查閱有關(guān)廠家的產(chǎn)品樣本與說明書，調(diào)研產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和價(jià)格，選定檢測、變送、顯示、控制等各類儀表的規(guī)格、型號。并編制儀表設(shè)備明細(xì)表和儀表訂貨數(shù)據(jù)表。并向設(shè)備專業(yè)提出關(guān)鍵設(shè)備（尤其是壓力容器）儀表連接接口，向土建專業(yè)提出預(yù)埋件開孔條件等設(shè)計(jì)條件。4.4控制系統(tǒng)選型，進(jìn)行控制系統(tǒng)配置調(diào)研控制系統(tǒng)（DCS或PLC）的相關(guān)信息，選型上盡量采用經(jīng)現(xiàn)場連續(xù)生產(chǎn)考驗(yàn)，技術(shù)成熟、設(shè)計(jì)合理，安全可靠性高，可長期無故障連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的系統(tǒng)，同時(shí)兼顧現(xiàn)有技術(shù)人員擁有大量豐富的經(jīng)驗(yàn)，方便系統(tǒng)的升級和故障處理的系統(tǒng)。與電力專業(yè)配合，確定電力專業(yè)與控制系統(tǒng)的接口點(diǎn)數(shù)。合計(jì)儀表及電力總點(diǎn)數(shù)，對控制系統(tǒng)進(jìn)行配置。編制控制系統(tǒng)設(shè)備明細(xì)表。電力專業(yè)的設(shè)計(jì)彳主彳主與自控專業(yè)同步，因此，此時(shí)電力專業(yè)圖紙尚未交付，但由于工藝對電力提資已進(jìn)行，基本的點(diǎn)數(shù)也可以確定在此基礎(chǔ)上考慮一定的余量設(shè)計(jì)，在電力專業(yè)圖紙交付后再進(jìn)一步核實(shí)相關(guān)信號及電纜、接線信息。4.5控制室設(shè)計(jì)自控方案確定，儀表和控制系統(tǒng)選型后，根據(jù)工藝特點(diǎn)，可進(jìn)行控制室的設(shè)計(jì)?？刂剖业脑O(shè)計(jì)包括控制室的平面布置、控制柜的盤柜布置、控制室與現(xiàn)場信號連接的原理接線圖（模板接線圖）、端子接線圖等。在進(jìn)行控制室設(shè)計(jì)中，還應(yīng)向土建專業(yè)提出控制室的荷載布置條件，向暖通專業(yè)提出控制室的暖通條件，向電力專業(yè)提出控制系統(tǒng)的用電負(fù)載條件等設(shè)計(jì)條件。4.6節(jié)流裝置和調(diào)節(jié)閥的計(jì)算控制方案已定，所需的節(jié)流裝置、調(diào)節(jié)閥的位置也都已確定，根據(jù)工藝提資和有關(guān)計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算，分別列出相關(guān)調(diào)節(jié)閥及節(jié)流裝置計(jì)算書，并將有關(guān)條件提供給管道專業(yè)，供管道設(shè)計(jì)之用。當(dāng)前我們鮮有自己進(jìn)行計(jì)算的，一般是給出相應(yīng)工藝條件，由流量計(jì)或調(diào)節(jié)閥廠家給出流量計(jì)算書或調(diào)節(jié)閥訂貨數(shù)據(jù)表，同時(shí)要求訂貨時(shí)供貨商考慮縮徑等引起的管道變更材料。這樣與管道專業(yè)的沖突就減少了。4.7供電、供氣、接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)自控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)不僅需要供電，還需要供氣（壓縮空氣作為氣動儀表及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的氣源）。為此按照儀表及控制系統(tǒng)的供電、供氣負(fù)荷大小及配置方式，畫出供電系統(tǒng)圖、供氣系統(tǒng)圖等設(shè)計(jì)文件。另外，根據(jù)控制系統(tǒng)對接地的要求，結(jié)合電力專業(yè)的接地條件，在不沖突的情況下，繪制控制系統(tǒng)的接地系統(tǒng)圖。4.8工業(yè)電視系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)彳主彳主在自控專業(yè)進(jìn)行設(shè)計(jì)，尤其是數(shù)字式工業(yè)電視系統(tǒng)越來越成為趨勢之后，監(jiān)視畫面彳主彳主與DCS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)一起和調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，相關(guān)設(shè)備也彳主彳主布置于控制室內(nèi)。因此，對工業(yè)電視系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，相關(guān)工業(yè)電視系統(tǒng)圖及安裝圖也應(yīng)作設(shè)計(jì)。4.9依據(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)文件土建、管道等專業(yè)的工程設(shè)計(jì)深入開展后，自控專業(yè)的現(xiàn)場條件也就清楚了。此時(shí)按照現(xiàn)場的儀表設(shè)備的方位、控制室與現(xiàn)場的相對位置及系統(tǒng)的聯(lián)系要求，進(jìn)行儀表管線的配置工作。電纜表管線敷設(shè)圖等可在此時(shí)繪出。4.10根據(jù)自控專業(yè)有關(guān)的其他設(shè)備、材料選用的情況，完成有關(guān)的設(shè)計(jì)文件自控專業(yè)除了進(jìn)行儀表及控制系統(tǒng)的