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第1章 绪论1

1.1 自动控制工程设计的基本概念1

1.2 自动控制工程设计的发展阶段2

1.3 自动控制工程设计的任务2

1.4 如何学习本门课程3

第2章 自动控制工程设计的内容4

2.1 自动控制工程设计的主要内容4

2.1.1 国际通用设计体制简介5

2.1.2 自动控制工程基础设计内容7

2.1.3 自动控制工程设计内容9

2.1.4 自动控制工程设计的工作程序10

2.1.5 火电厂自动控制工程设计内容15

2.2 自控专业与其他专业的工作协调18

2.2.1 与工艺和系统专业的关系18

2.2.2 与设备和管道专业的关系19

2.2.3 与电气专业的关系20

2.2.4 与电信、机泵和安全专业的关系21

2.3 自动控制工程设计常用规定和标准22

2.3.1 行业法规及管理规定22

2.3.2 自动化仪表与装置24

2.3.3 自控专业工程设计规范26

2.3.4 通用图册和设计手册28

2.3.5 施工验收29

第3章 自动控制工程设计图例符号30

3.1 自动控制工程设计常用字母代号30

3.1.1 仪表功能标志与仪表回路号30

3.1.2 仪表功能字母代号32

3.1.3 后继字母的附加功能符号38

3.1.4 常用缩写字母48

3.1.5 电缆、电线、管线及辅助设备的字母代号51

3.1.6 字母代号组合示例54

3.2 自动控制工程设计常用图形符号57

3.2.1 仪表设备与功能图形符号57

3.2.2 检测仪表及连接线图形符号61

3.2.3 流量测量仪表图形符号67

3.2.4 执行器图形符号69

3.2.5 逻辑功能图形符号71

3.2.6 电气简图用图形符号73

3.2.7 电缆、管缆、汇线桥架图例符号76

3.3 图形符号应用举例78

3.3.1 检测系统图形符号举例78

3.3.2 控制系统图形符号举例82

3.3.3 安全联锁系统图形符号举例85

3.4 管道仪表流程图88

3.4.1 PCD图与P＆ID88

3.4.2 控制方案的确定89

3.5 SAMA符号法93

3.5.1 SAMA和ISA标准93

3.5.2 仪表和控制系统中常用的功能件符号94

3.5.3 应用举例96

第4章 自动控制工程设计阶段与深度98

4.1 基础设计的内容及深度98

4.2 详细工程设计的内容及深度101

4.3 火电厂热工控制系统设计内容及深度103

4.3.1 火电厂热工控制系统初步设计内容103

4.3.2 火电厂热工控制系统设计施工图设计内容与深度103

第5章 仪表系统设计111

5.1 仪表选型111

5.1.1 选型原则111

5.1.2 各类检测仪表（元件）的选型112

5.1.3 执行装置的选型135

5.1.4 仪表数据表142

5.2 节流装置、调节阀及差压液位计的计算156

5.2.1 节流装置的计算156

5.2.2 调节阀流通能力的计算167

5.2.3 差压式液位计的计算187

5.3 仪表系统的设计与安装190

5.3.1 现场仪表安装位置190

5.3.2 仪表安装图197

5.3.3 控制室仪表的安装201

5.3.4 仪表安装材料表203

第6章 系统连接与电缆敷设206

6.1 系统连接206

6.1.1 系统的整体连接206

6.1.2 电缆的敷设与连接224

6.1.3 控制室内电缆连接的表达231

6.2 仪表供电供气系统设计235

6.2.1 仪表供电系统设计235

6.2.2 仪表供气系统的设计245

第7章 信号报警与联锁系统设计258

7.1 设计原则与要求259

7.2 信号报警系统设计260

7.2.1 信号报警系统的组成260

7.2.2 信号报警系统的功能和动作262

7.3 联锁系统的设计265

7.3.1 安全完整性等级265

7.3.2 联锁系统的要求和基本功能270

7.3.3 联锁系统的附加功能271

7.3.4 联锁系统的动作方式选择272

7.4 信号报警与联锁系统的工程表达272

7.4.1 信号报警与联锁系统的逻辑结构选择272

7.4.2 信号报警与联锁系统工程表达举例272

第8章 顺序控制系统的工程设计277

8.1 顺序控制概述277

8.1.1 顺序控制与程序控制的区别277

8.1.2 顺序控制系统的组成279

8.2 顺序控制系统的逻辑功能设计281

8.2.1 顺序控制系统逻辑功能的表达281

8.2.2 顺序控制系统逻辑功能的工程表达举例283

第9章 自动控制系统设计286

9.1 自动控制系统设计程序286

9.1.1 自动控制系统设计步骤286

9.1.2 典型控制系统分析287

9.1.3 控制器选择292

9.2 典型生产单元的控制方案293

9.2.1 流体输送设备控制293

9.2.2 传热设备控制300

9.2.3 锅炉设备控制304

9.2.4 化学反应器控制310

9.2.5 精馏塔控制316

第10章 自动控制工程设计中的安全及防护措施326

10.1 仪表防爆设计327

10.1.1 防爆设计的重要性327

10.1.2 危险环境分类328

10.1.3 防爆电气设备的类型及标志330

10.1.4 防爆电气设备的选择335

10.1.5 自动控制系统中的安全问题337

10.2 仪表及管线的保温问题340

10.2.1 保温设计的目的340

10.2.2 保温对象340

10.2.3 保温方法341

10.3 仪表的隔离和吹洗设计342

10.3.1 隔离342

10.3.2 吹洗345

10.4 仪表接地设计346

10.4.1 接地作用和要求347

10.4.2 接地系统的设计原则与方法353

10.5 电气设备的防雷设计356

第11章 控制室的设计359

11.1 一般设计原则359

11.2 采用DCS系统的控制室设计359

11.2.1 位置选择、布局和面积360

11.2.2 环境条件和建筑要求361

11.2.3 采光与照明364

11.3 常规仪表控制室的设计366

11.3.1 控制室设计的一般要求366

11.3.2 控制室的平面布置367

11.3.3 仪表盘的设计368

第12章 自动控制工程的施工、试运行及验收373

12.1 自动控制工程的施工374

12.1.1 施工条件375

12.1.2 施工工作内容及相互关系375

12.1.3 工程监理过程376

12.1.4 仪表调试、安装及机柜就位377

12.1.5 施工阶段自动化系统调试392

12.2 自动控制工程的试运行和验收398

12.2.1 仪表系统的试运行398

12.2.2 试运行阶段自动化系统调试398

12.2.3 自动控制工程的交工验收405

第13章 自动控制工程设计实例411

13.1 化工生产控制系统411

13.1.1 入吸收塔分离器102-F操作与控制411

13.1.2 CO2吸收塔操作与控制412

13.1.3 出吸收塔分离器113-F操作与控制417

13.1.4 CO2吸收工序自控设计文件418

13.2 火电厂热工控制系统420

13.2.1 协调控制系统420

13.2.2 给水控制系统421

13.2.3 燃烧控制系统422

13.3 灌装线控制系统424

13.3.1 灌装线动作说明426

13.3.2 灌装线控制逻辑设计429

13.3.3 灌装线电气控制原理设计429

13.4 SCADA系统431

13.4.1 SCADA系统简介431

13.4.2 SCADA模块构成432

13.4.3 SCADA系统的数据实现433

13.4.4 SCADA系统的主要应用433

13.5 ERP系统435

13.5.1 ERP及ERP系统435

13.5.2 ERP系统应用实例436

附录438

附录1 PLC技术规格书编制大纲438

附录2 DCS技术规格书编制大纲440

附录3 安全仪表系统（SIS、ESD）规格书编制提纲441

附录4 自控工程设计常用术语444

参考文献469