本书以最新版本的工程设计标准和规范为蓝本，对工业生产过程自控工程设计的整体内容进行了全面介绍，主要目的是使自动化专业的本专科学生能够有全面的自控工程设计的概念，掌握自控工程设计的方法，并了解自控工程设计有关的标准和规范，以期对自控工程设计有全面、深入的了解，并能够与其他专业设计人员协调工作，完成整个工程项目的设计和施工，直至应用开车。
本书主要内容包括：自控工程设计的基本任务、基本程序，自控工程设计术语，自控专业与其他专业的设计条件及分工，工程设计的质量保证体系；自控工程设计中使用的图形符号和文字代号；管道仪表流程图，仪表的选型，控制室设计，信号报警和安全联锁控制系统设计，仪表功能系统设计，仪表配管和配线设计，仪表设备安全设计，自控设计中的计算，常用工程设计软件；集散控制系统和可编程控制器系统的设计；工程施工验收；最后，提供了毕业设计的有关内容，可供指导教师根据毕业设计要求，为有关专业学生毕业设计使用。
为适应工程应用的要求，本书提供了大量习题和思考题。其中，计算题中将设计条件分为不同类的数值，教师可根据不同类的数值为学生提供不同设计条件，仅该类题型就可为近百位学生提供不同设计条件，使学生可独立完成各自设计任务。
本书可作为高等学校自动化、测控技术与仪器等相关专业学生的教材，也可供工业生产过程控制领域和设计部门的工程技术人员、设计人员和施工安装、维护人员作为参考书。
第1章 自控工程设计概述 1
1.1 工程设计的基本任务 1
1.2 工程设计的基本程序 2
1.2.1 基础工程设计 2
1.2.2 详细工程设计 4
1.2.3 自控方案 5
1.2.4 自控工程设计文件的内容深度 7
1.3 自控工程设计术语 9
1.4 自控专业与其他专业的设计条件及分工 23
1.4.1 自控专业与工艺、系统专业的设计条件及分工 23
1.4.2 自控专业与管道专业的设计条件及分工 24
1.4.3 自控专业与电气专业的设计条件及分工 26
1.4.4 自控专业与电信、机泵及安全(消防)专业的设计条件及分工 28
1.4.5 自控专业与建筑、结构、给排水、暖通专业的设计条件及分工 29
1.4.6 自控专业与总图专业的设计条件及分工 30
1.4.7 自控专业与采购专业的分工 30
1.4.8 设计条件表 30
1.5 工程设计的质量保证体系 33
1.5.1 各级人员的质量保证职责 33
1.5.2 设计控制的质量保证 33
1.5.3 工程设计文件的质量保证 34
习题和思考题 36
第2章 自控工程设计图形符号和文字代号 37
2.1 概述 37
2.1.1 标准化 37
2.1.2 自控专业工程设计规范和标准 39
2.2 过程检测和控制流程图用文字代号 41
2.2.1 仪表功能标志字母 41
2.2.2 仪表功能标志字母的说明 44
2.2.3 后继字母输出功能字母Y的附加功能 47
2.2.4 仪表功能标志字母示例 47
2.2.5 缩写字母 56
2.3 过程检测和控制流程图用图形符号 61
2.3.1 仪表设备与功能图形符号 61
2.3.2 检测元件和检测仪表图形符号 65
2.3.3 执行器图形符号 69
2.3.4 信号处理功能图形符号 72
2.4 仪表常用电气元件和逻辑图图形符号和文字代号 76
2.4.1 常用电气元件图形符号和文字代号 76
2.4.2 逻辑图图形符号 78
2.5 仪表位置图及桥架布置图的图形符号 83
2.6 显示视屏上过程设备和仪表的图形符号 84
2.7 OPC UA的图形符号 86
2.7.1 OPC UA的信息模型 87
2.7.2 OPC UA的应用示例 90
2.8 应用示例 93
2.8.1 控制室监控仪表图形符号的应用示例 93
2.8.2 共享显示、共享控制、分散控制图形符号的应用示例 96
2.8.3 计算机控制图形符号的应用示例 96
2.8.4 设定值监督控制和现场总线控制图形符号的应用示例 97
2.8.5 仪表之间连接信号的示例 97
2.9 SAMA图 98
2.9.1 SAMA图的图形符号 98
2.9.2 SAMA图应用示例 100
习题和思考题 101
第3章 自控工程设计 103
3.1 管道仪表流程图 103
3.1.1 管道仪表流程图的分类 103
3.1.2 管道仪表流程图内容 103
3.1.3 管道仪表流程图版本 104
3.2 仪表的选型 104
3.2.1 检测仪表一般特性 104
3.2.2 检测仪表选型原则 112
3.2.3 流量检测仪表的选型 114
3.2.4 压力检测仪表的选型 128
3.2.5 温度检测仪表的选型 129
3.2.6 物位检测仪表的选型 135
3.2.7 过程分析仪表的选型 140
3.2.8 其他检测仪表的选型 147
3.2.9 执行器的选型 148
3.2.10 显示、控制仪表的选型 159
3.2.11 仪表选型的注意事项 159
3.2.12 仪表数据表 159
3.3 控制室设计 175
3.3.1 控制室作用 175
3.3.2 控制室位置和布局 176
3.3.3 现场机柜室 179
3.3.4 操作台设计和人机工程学 180
3.4 信号报警和安全联锁控制系统设计 181
3.4.1 信号报警系统的设计 182
3.4.2 安全联锁控制系统的设计 183
3.4.3 顺序控制系统的设计 188
3.5 仪表供能系统设计 192
3.5.1 仪表供气设计 192
3.5.2 仪表供电设计 194
3.5.3 仪表及管线伴热和绝热保温设计 197
3.6 仪表配管和配线设计 202
3.6.1 管线的选用 202
3.6.2 管线和电缆的敷设 203
3.6.3 仪表盘(箱、柜)的配管和配线 205
3.7 仪表设备安全设计 206
3.7.1 防雷和防爆设计 206
3.7.2 接地设计 211
3.7.3 隔离和吹洗设计 215
3.7.4 核电厂安全设计 218
3.8 自控工程设计中的计算 220
3.8.1 控制阀流量系数的计算 220
3.8.2 控制阀流量系数计算程序 227
3.8.3 控制阀流量系数计算示例 229
3.8.4 控制阀实际开度和实际可调比的计算 231
3.8.5 节流装置流出系数的计算和节流装置选型 237
3.8.6 节流装置计算示例 241
3.8.7 其他辅助参数的计算 244
3.9 常用工程设计软件 246
3.9.1 自控专业计算机辅助设计软件包PCCAD 246
3.9.2 INtools软件 (SPI) 247
3.9.3 IAtools软件 248
3.9.4 Plant-4D软件 249
3.9.5 PDS软件 250
3.9.6 Vantage PE软件 250
习题和思考题 251
第4章 集散控制系统和可编程控制器系统的设计 255
4.1 盘装仪表控制系统、基本过程控制系统与开放流程自动化控制系统 255
4.1.1 盘装仪表控制系统的架构 255
4.1.2 集散控制系统的架构 255
4.1.3 可编程控制器系统的架构 256
4.1.4 现场总线控制系统的架构 257
4.1.5 开放流程自动化控制系统的架构 257
4.2 集散控制系统设计规范 260
4.2.1 DCS的技术要求 260
4.2.2 DCS工程设计原则和职责分工 263
4.2.3 DCS工程设计程序 265
4.2.4 DCS工程设计 267
4.2.5 DCS的通信系统设计 272
4.2.6 DCS的软件 273
4.2.7 DCS供电、接地、防雷系统设计 274
4.2.8 DCS验收、安装、联调与投运 274
4.2.9 设计示例 275
4.3 可编程控制器系统设计规范 292
4.3.1 PLC系统工程设计原则和职责分工 292
4.3.2 PLC系统工程设计 293
4.3.3 SIS的工程设计 300
4.3.4 设计示例 307
4.4 MES和ERP设计 313
4.4.1 S95标准 313
4.4.2 MES规范 316
4.4.3 ERP规范 322
4.5 工业互联网平台 326
4.5.1 工业互联网体系架构 326
4.5.2 工业互联网标准体系 328
习题和思考题 332
第5章 工程施工验收 333
5.1 自动化仪表工程施工及验收 333
5.1.1 自动化仪表工程的施工图 333
5.1.2 安装示例 346
5.1.3 自动化仪表工程的施工 356
5.2 自动化仪表工程的验收 360
5.2.1 仪表工程质量评定 360
5.2.2 综合控制系统试验 366
5.2.3 DCS和PLC的验收测试 367
5.2.4 SIS的验收测试 370
习题和思考题 370
第6章 毕业设计 372
6.1 毕业设计的目的和要求 372
6.2 毕业设计的指导 373
6.3 毕业设计任务书 374
参考文献 383
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