自控专业设计的方法和步骤.docx
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自控专业设计的方法和步骤
自控专业设计的方法和步骤
1.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
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。
图纸规格应按照图幅大小进行统计,具体图幅规格计算见《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。
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