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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＆ID 88

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