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1.介绍自控工程设计标准和规范；2.以工程应用为目标，以自控工程为手段，解决工业生产过程自控工程设计问题；3.提供大量习题和思考题，使学生都可获得有关设计和计算的训练；4.用二维码提供有关图表，方便读者了解细节，降低教材成本；5.已制作PPT课件，供使用本教材的有关院校教师免费使用；6.适合自动化专业、测控技术与仪器等专业本专科学生和研究生使用，可作为自控工程技术人员继续教学的专业教材，也可供工业生产过程领域工程技术人员、设计人员作为参考书。
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| 內容簡介： |
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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。
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| 目錄：
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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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| 內容試閱：
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为适应高等工程教育改革，满足社会对工程应用型自动化专业人才的需要，特编写了本书。
本书从实际工业生产过程的应用出发，结合过程控制和生产过程工艺技术，全面介绍工业生产过程中自控工程设计的相关内容，包括自控专业和工艺、系统、管道、电气、电信、机泵、安全、消防、建筑、结构、给排水、暖通、总图等专业的分工和协调，自控工程设计符号，管道仪表流程图，结合工艺过程的仪表选型、控制室设计，信号报警和安全联锁控制系统设计，仪表供气、供电、伴热和绝热保温设计，仪表配管、配线和敷设设计，仪表设备的安全设计等内容，还包括自控工程设计中的节流装置设计计算和执行器设计计算等内容。此外，除了对集散控制系统、可编程控制器系统设计进行介绍外，还对MES 和ERP 设计等有关内容进行了讨论。最后，对自控工程的施工和验收及质量保证等内容作了说明。
本书的目的是使自动化专业和相关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标准和规范，从而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。本书可作为自动化专业和相关专业本专科学生的专业教材，也可作为设计单位和施工单位有关技术人员的参考资料。
本书共分6 章。第1 章是自控工程设计概述，介绍工程设计基本任务、基本程序和自控专业设计人员与其他专业设计人员的相互协调关系，以保证工程设计的质量。第2 章以国家标准和有关国际标准和规范为依据，介绍在自控工程设计中使用的图形符号和文字代号，包括过程检测和控制流程图用图形符号和文字代号、仪表常用电气元件和逻辑图的图形符号和文字代号、仪表位置图及桥架布置图的图形符号、显示屏上过程设备和仪表的图形符号、OPC UA 的图形符号。第3 章是自控工程设计的主要内容，涉及仪表选型、控制室设计、信号报警和安全联锁控制系统设计、供能设计、配管和配线设计、仪表设备安全设计等，还介绍了节流装置和执行器的设计计算，对常用工程设计软件也作了简单说明。第4 章是集散控制系统、可编程控制器系统的设计规范，同时介绍了MES 和ERP 等标准。第5 章是工程施工和验收，介绍工业自动化仪表工程施工及验收规范和质量检验评定标准等。第6 章是毕业设计，提供了有关毕业设计的应用课题。
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，指导教师可根据不同类的数值为不同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。教师也可增加类的数值，从而扩展计算应用的范围。对学有余力的学生，还可全面进行计算，获得有关参数改变对设计计算影响等的结果。
工程设计图纸和表格至少为A4 图幅，由于受纸张的限制，本书幅面不能将设计图纸全面呈现给读者，为此，本书采用二维码，将有关设计图纸和表格以二维码形式呈现给读者，读者只需扫有关二维码，就可查阅和缩放有关图纸和表格，从而清楚地获得有关信息。为仪表选型所需，本书还以二维码形式提供部分仪表彩色外形图，便于读者对该仪表有较直观的认识。
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本书由侍洪波、孙自强、何衍庆编著，编写工作得到华东理工大学信息科学与工程学院等单位的积极支持和帮助，钱锋、王慧锋、王华忠、朱宁、叶简萍、余新华、秦晓敏、施赟雅、刘旻哲、侍敏莉等给予了热情指导和关怀。彭瑜、邱宣振、黄道、俞金寿、吴勤勤、杜文莉、金晶、顾幸生、彭亦功、刘济、刘笛、吴坚刚、王强、李冰、缪玲梅、陈春雷、丁兰蓉、邵阳、盛良、丁永超、黄静雯、季建华、彭秀姣、陈新、阎新华、阮晓辰、黄士玥、孙士超、周漪、王吉英、宋怡菁、蒋臻、何乙平、王朋、陈积玉、戴自祥、杨洁、王为国等提供了大量资料和关心帮助。此外，梁茹、张华、范秀兰等先生也积极支持并提供了许多帮助。本书的出版还得到化学工业出版社的大力支持和帮助，谨在此一并表示衷心感谢和诚挚谢意。本书在编写过程中，参考了有关专业书籍、国家标准和行业标准及产品说明书，在此向有关作者和单位表示衷心感谢，也对使用和阅读本书的教师、学生和有关技术人员表示衷心感谢。
由于编著者水平所限，书中不足之处在所难免，恳请广大读者不吝指正。
编著者
2023年10月
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