前言

第1章 概述

1.1 过程工业的特点

1.1.1 连续性

1.1.2 变化不可见性

1.1.3 强关联性

1.1.4 物料流体形态

1.1.5 生产过程多样性

1.1.6 生产的高危险性

1.2 过程自动化工程的特点

1.2.1 连续控制与逻辑控制

1.2.2 安全与防爆

1.2.3 集中控制方式与就地控制方式

1.3 项目实施过程

第2章 自动化工程设计的任务与方法

2.1 自动化工程设计任务

2.1.1 自动化工程设计的基本任务

2.1.2 自动化工程设计的工作内容

2.2 自动化工程阶段划分与内容

2.2.1 自动化工程设计完成内容

2.2.2 完成设计文件深度说明

2.3 工程实施程序

2.4 自控专业与其他专业的关系

2.4.1 自控专业与工艺专业的设计条件关系

2.4.2 自控专业与系统专业的设计条件关系

2.4.3 自控专业与管道专业的设计分工

2.4.4 自控专业与电气专业的设计分工

2.4.5 自控专业与电信、机泵及安全(消防)专业的设计分工

2.5 自动化工程常用标准规范

第3章 方案设计

3.1 控制方案的确定

3.1.1 可靠性与先进性的关系

3.1.2 自控与工艺、设备的关系

3.1.3 技术与经济的关系

3.2 管道仪表流程图的绘制

3.2.1 管道仪表流程图绘制的基本原则

第4章 安全联锁系统

4.1 安全联锁系统的功能和要求

4.1.1 安全联锁系统的基本功能和要求

4.1.2 安全联锁系统的附加功能

4.2 安全联锁系统的设计原则

4.2.1 安全联锁系统设计的基本原则

4.2.2 安全联锁系统组成元件的设计原则

4.2.3 安全联锁系统安全等级的确定

4.3 安全联锁系统的逻辑设计及表达

4.3.1 逻辑表达符号

4.3.2 联锁系统逻辑图

第5章 自动化工具的选择

5.1 控制装置的选择

5.1.1 控制装置的类型和特点

5.1.2 控制装置的选择

5.1.3 技术规格书

5.1.4 系统配置图

5.2 检测仪表(元件)及控制阀的选择

5.2.1 温度测量仪表的选型

5.2.2 压力测量仪表的选型

5.2.3 流量测量仪表的选型

5.2.4 物位测量仪表的选型

5.2.5 成分分析仪表的选型

5.2.6 控制阀的选型

5.3 自动化工具工程描述

5.3.1 自控设备表

5.3.2 仪表数据表

5.3.3 监控数据表

5.3.4 I/0一览表

第6章 软件设计

6.1 硬件定义

6.2 地址定义

6.3 控制策略组态

第7章 人机界面设计

7.1 HMI总体设计

7.1.1 HMI的基本功能

7.1.2 HMI软件设计

7.2 图形画面

7.2.1 总貌画面

7.2.2 分组画面

7.2.3 单点画面

7.3 数据记录与趋势视图

7.4 报警画面

7.5 报表系统

7.6 用户管理

7.7 通信系统

第8章 中央控制室设计

8.1 位置、布局及面积要求

8.1.1 位置选择

8.1.2 布局和面积

8.2 室内工作环境要求

8.3 其他要求

8.4 建筑要求

8.5 中央控制室平面布置图

第9章 系统连接

9.1 控制系统的整体连接

9.1.1 回路接线图

9.1.2 端子柜与端子配线图

9.1.3 仪表盘背面电气接线图

9.2 电缆的连接与敷设

9.2.1 电缆的连接

9.2.2 电缆的敷设

9.3 控制室内电缆连接

9.4 防爆系统

9.4.1 安全栅

9.4.2 其他防爆系统

第10章 仪表安装与系统设计

10.1 仪表的安装

10.1.1 控制室内仪表的安装

10.1.2 现场仪表的安装

10.2 仪表供电系统的设计

10.2.1 仪表的供电要求

10.2.2 仪表供电配电设计

10.2.3 仪表供电系统的工程表达

10.2.4 工程中自动化与电气专业的设计分界

10.2.5 电器选择

10.3 接地系统的设计

10.3.1 接地的用途

10.3.2 现场设备

10.3.3 接地的结构细节

第11章 节流装置、调节阀与差压液位计

11.1 节流装置计算的基本公式及取压方法

11.1.1 节流装置的原理和基本公式

11.1.2 常用取压方法

11.1.3 计算中有关参数的确定

11.2 控制阀的选择及计算

11.2.1 调节阀C值计算公式的推导

11.2.2 调节阀C值的计算

11.2.3 调节阀C的具体计算公式

11.3 差压式液位计的计算

第12章 自动化工程的安全及防护措施

12.1 自动化丁程防爆设计

12.1.1 防爆设计的重要性

12.1.2 危险环境的分类

12.1.3 防爆电气设备的类型及标志

12.1.4 电气设备防护等级

12.2 仪表及测量管线保温

12.2.1 保温设计的目的

12.2.2 保温对象

12.2.3 保温方法

12.2.4 设计中需注意的问题

12.3 仪表的隔离与吹洗设计

12.3.1 隔离

12.3.2 吹洗

第13章 工程施工、试运行及验收

13.1 自动化工程的施丁

13.1.1 施工条件

13.1.2 施工工作内容及相互关系

13.2 自动化工程的试运行及验收

13.2.1 仪表的调校

13.2.2 仪表系统的试运行

13.2.3 仪表工程的交工验收

附录

附录ADCS技术规格书编制大纲

附录B安全仪表系统(SIS、ESD)规格书编制提纲

参考文献2100433B

《过程自动化工程》是机械工业出版社出版的一本图书。本书将以DCS为控制工具来介绍自动化工程，同时也介绍以常规仪表为控制工具的自动化工程。书中以工程项目实施为框架描述工程向题。主要内容包括：自动化项目的主要任务、自控方案设计。自动化工具选择、软件设计及人机界面设计、系统连接及电缆敷设，控制室设计、仪表安装及防护、丁程试运行及验收，以及一些规格书的编制等。

《过程自动化工程》可作为自动化专业学生工程设汁的教材，也可作为自动化工程技术人员的参考资料。

刚毕业的大学生或初人工程领域的新人，往往会产生工程是什么、怎样做工程、工程项目都包含哪些工作、如何开始一个工程项目等问题，实际上这些问题正是由学术思维向工程思维转化时不可避免的问题。为了给自动化专业的新人一个框架式的、提纲挈领的工程项目引导，《控制工程项目指南:过程自动化工程》将自动化工程项目所涉及的主要内容，按照项目实施过程分别加以介绍。

《控制工程项目指南:过程自动化工程》分别从项目流程、系统分析、工程设计、工程实施、试运行及验收和项目管理这几个方面介绍了自动化工程项目所涉及的主要内容。书中结合工程项目的各部分内容，介绍了西门子杯全国大学生控制大赛优秀参赛作品的例子作为参考案例。

学习情境一 检测及反馈控制系统设计

【学习目标】

【项目描述】万吨/年PVC精馏装置过程自动化工程设计

【基础理论】过程自动化工程设计任务、方法和程序

【知识拓展】集散控制系统工程设计程序

【评价与反馈】

【工作任务一】确定自动控制装置

【基础理论】自动控制装置的选择

【设计步骤】

【知识拓展】PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异

【评价与反馈】

【工作任务二】绘制管道及仪表流程图

【基础理论】管道及仪表流程图

【设计步骤】

【知识拓展】仪表功能和字母代号

【评价与反馈】35

【工作任务三】确定控制方案和仪表回路图设计35

【基础理论】控制方案和仪表回路图35

【设计步骤】39

【知识拓展】先进控制系统44

【评价与反馈】46

【工作任务四】检测仪表、执行机构和辅助仪表的选型46

【基础理论】如何选择检测仪表和调节阀46

【设计步骤】67

【知识拓展】控制阀Cv计算79

【评价与反馈】82

【工作任务五】DCS系统图和DCS I/O表设计82

【基础理论】DCS系统结构和选型82

【设计步骤】85

【知识拓展】国内外主要DCS供应商和机型86

【评价与反馈】88

【工作任务六】DCS控制室的设计89

【基础理论】控制室的功能和设计要求89

【设计步骤】92

【知识拓展】自控专业用英语词汇93

【评价与反馈】94

【工作任务七】仪表柜布置图和接线图的设计95

【基础理论】仪表柜布置图和接线图设计要求95

【设计步骤】96

【知识拓展】仪表防爆设计97

【评价与反馈】103

【工作任务八】电缆敷设设计104

【基础理论】电缆敷设设计104

【设计步骤】106

【知识拓展】仪表防护设计107

【评价与反馈】110

【工作任务九】仪表供电供气系统设计111

【基础理论】仪表供电和供气系统设计要求111

【设计步骤】118

【知识拓展】仪表接地设计规范119

【评价与反馈】124

【工作任务十】其他自控图纸设计124

【基础理论】其他自控图纸说明124

【材料统计】130

【知识拓展】主要自控设计标准132

【评价与反馈】134

学习情境二信号报警系统的设计136

【设计任务】温度上下限报警系统设计136

【基础理论】信号报警及安全联锁系统设计136

【设计步骤】141

【知识拓展】安全联锁系统141

【评价与反馈】145

学习情境三顺序控制系统的逻辑功能设计146

【基础理论】顺序控制系统设计原则146

【案例一】顺序功能图(SFC)实现聚合釜加料顺序控制149

【案例二】基于顺序控制表改进干布袋顺序控制的案例152

【知识拓展】生产过程自动化专业毕业设计153

【评价与反馈】158

附录一10万吨/年PVC精馏装置管道及仪表流程图159

附录二10万吨/年PVC精馏装置自动控制工艺条件表160

附录三集散控制系统I/O表163

附录四集散控制系统控制室布置图164

附录五外部电缆连接系统图165

附录六电缆桥架布置总图166

附录七仪表位置图168

附录八仪表供电系统图169

附录九仪表供气系统图170

附录十仪表柜接线图171

参考文献172 2100433B

本书是基于工作过程的项目引领教材，由三个独立的学习情境构成。学习情境一是检测及反馈控制系统设计，以10万吨/年聚氯乙烯精馏装置的集散控制系统自控设计项目为载体，将整个项目分解成十个任务，并以任务为核心搭建相关专业理论知识。理论知识内容涉及自动控制装置的确定、绘制管道及仪表流程图、确定控制方案和仪表回路图设计、检测仪表、执行机构和辅助仪表的选型、DCS系统图和DCS I/O表设计、DCS控制室的设计、仪表柜布置图和接线图的设计、仪表供电供气系统设计等。

学习情境二是信号报警系统的设计，以常规仪表实现温度上下限报警系统设计为载体，将信号报警及安全联锁系统设计的理论知识和设计步骤有机融合。学习情境三是顺序控制系统的逻辑功能设计，以典型的工程案例来叙述顺序功能图（SFC）和顺控表如何实现顺序控制功能。

本书是一本自动化控制工程设计的入门教材。在学习检测仪表技术、控制工程技术、集散控制系统组态调试与维护之后，通过本书的学习，可获得一些基本的过程自动化工程设计的知识。

本书可作为高职高专院校生产过程自动化技术、工业自动化等相关专业的教材，也可供中等职业学校相关专业选作教材和有关技术人员参考。