本书全面介绍了石油化工、炼油、化工等流程工业工程设计所涉及的自动控制标准、自动化仪表、自动控制系统、数字控制系统和工程设计导则，突出自动化和信息化集成系统及工程实施。本次修订对第三版的内容进行了较大幅度的增订和更新，增加了安全仪表系统等新的设计规范，现场总线控制系统、无线仪表系统等计算机控制系统，以及储运自动化系统设计、液化天然气自动化系统设计、海上油气生产自动化系统设计、油气长输管线自动化系统设计等，对提高生产产品的质量与产量、保障人身安全、提高劳动生产率、节约原材料消耗等具有重要的指导意义。
本书是石油化工、炼油、化工、轻工、冶金、纺织、电力等工业部门从事仪表及自动控制的工程技术人员必备的参考书。
黄步余，中国石化工程建设有限公司副总工程师，高级工程师，五十多年来一直奋斗在石油化工仪表及过程控制工程设计的一线，作为自控设计负责人或审核人参与了中国石化燕山、齐鲁、茂名、上海赛科、天津、镇海、武汉、惠州等大型100万吨/年乙烯工程的可研、总体设计、基础工程设计、详细工程设计工作。作为中国石化聚丙烯装置APC应用项目的技术总负责人，先后实施完成了燕山、扬子、九江、武汉、福建等多套聚丙烯装置APC项目
第一篇设 计 标 准
第一章国内标准1
第一节概述1
第二节自动控制工程设计技术标准体系2
第三节自动控制工程设计常用中国国家标准明细表3
第四节自动控制工程设计常用中国行业标准明细表13
第二章国外标准17
第一节自动控制工程设计常用国际国外标准化组织名称17
第二节常用国外自动控制工程标准明细表17
第三章自动控制专业设计内容32
第一节工艺包设计32
第二节总体设计32
第三节基础工程设计32
第四节详细工程设计35
第二篇工业自动化仪表及选用
第一章工业自动化仪表概述37
第二章温度测量仪表及选用39
第一节温度测量仪表概述39
第二节压力式温度计41
第三节双金属温度计42
第四节热电阻45
第五节热电偶50
第六节温度计套管强度计算及选择58
第七节现场温度变送器70
第八节温度测量仪表选用71
第三章流量测量仪表及选用73
第一节流量测量仪表概述73
第二节差压流量计74
第三节涡街流量计81
第四节电磁流量计84
第五节超声流量计86
第六节质量流量计89
第七节转子流量计94
第八节容积式流量计96
第九节涡轮流量计100
第十节其他流量仪表102
第十一节流量仪表的选用108
第四章物位测量仪表及选用114
第一节物位测量仪表概述114
第二节直读式液位计115
第三节差压式液位计117
第四节雷达物位计119
第五节浮力式液位计125
第六节电气式物位计130
第七节放射性物位计136
第八节超声波物位计140
第九节物位仪表的选用143
第五章压力测量仪表及选用145
第一节压力测量仪表概述145
第二节压力表146
第三节特殊压力测量仪表150
第四节压力仪表的选用159
第六章在线分析仪表及选用161
第一节在线分析仪表概述161
第二节样品处理系统162
第三节光谱分析仪166
第四节气相色谱分析仪176
第五节质谱分析仪180
第六节氧分析仪184
第七节微量水和露点分析仪188
第八节水质分析仪195
第九节油品分析仪204
第十节可燃和有毒气体检测器209
第十一节烟气排放连续监测系统214
第十二节挥发性有机物监测系统216
第十三节在线分析仪系统集成218
第七章变送器223
第一节变送器的测量原理223
第二节变送器的分类和性能指标226
第三节变送器的特点及应用229
第四节变送器的选用231
第八章控制阀及选用234
第一节控制阀的工作原理234
第二节控制阀的分类234
第三节控制阀材料及选用255
第四节控制阀泄漏量的等级分类260
第五节执行机构265
第六节控制阀附件273
第七节控制阀的性能测试和诊断285
第八节控制阀选型原则292
第九章泄压设施的选择与应用296
第一节泄压设施基础知识296
第二节设置泄压设施的场合297
第三节安全阀的结构形式及分类298
第四节安全阀的选择300
第五节安全阀的定压、积聚压力和背压的确定304
第六节安全阀的安装308
第七节爆破片313
第十章其他仪表322
第一节速度测量仪表322
第二节位移检测仪表326
第三节振动测量仪表330
第四节过程控制流变仪（在线熔融指数仪）335
第十一章机柜（盘）、操作台、箱340
第一节机柜（盘）通用要求340
第二节机柜技术要求342
第三节操作台通用要求351
第四节接线箱、保温（护）箱通用要求352
第十二章校验仪表356
第一节温度校验仪表356
第二节压力校验仪表359
第三节现场过程校验仪表361
第四节实验室校验仪表362
第五节其他校验仪表363
第三篇自动控制系统的设计
第一章简单控制系统365
第一节对象特性及PID参数整定指标365
第二节被控变量及操纵变量的选择367
第三节滞后对控制系统的影响368
第四节控制器特性及它对调节过程品质的影响368
第五节调节阀流量特性及开关方式、定位器的选用371
第六节控制器正反作用的选择379
第七节一些常见控制系统的分析380
第二章复杂控制系统383
第一节串级控制系统384
第二节比值控制系统387
第三节均匀控制系统393
第四节分程控制系统395
第五节采用计算单元的控制系统399
第六节自动选择性控制系统411
第七节前馈控制系统417
第八节非线性控制系统422
第九节采样控制系统426
第十节模糊控制系统429
第十一节控制系统的相关及解耦432
第三章典型生产单元的控制方案444
第一节流体输送设备的控制444
第二节传热设备的控制460
第三节锅炉设备的控制484
第四节化学反应器的控制502
第五节精馏塔的控制527
第四章先进过程控制555
第一节软测量技术555
第二节推断控制559
第三节预测控制561
第四节自适应控制564
第五节模糊控制566
第六节解耦控制568
第七节先进过程控制应用实施570
第八节先进过程控制应用举例574
第四篇数字控制系统
第一章概述583
第二章分散控制系统586
第一节ABB Ability System 800xA系统586
第二节Emerson Delta V系统593
第三节Foxboro Evo（I/A）系统600
第四节HollySys MACS系统609
第五节Honeywell Experion PKS系统618
第六节Rockwell PlantPAx系统625
第七节Siemens SIMATIC PCS 7系统633
第八节SUPCON ECS-700系统641
第九节Yokogawa CENTUM VP系统648
第三章安全仪表系统656
第一节ABB 800xA Safety系统656
第二节Emerson DeltaV SIS系统661
第三节HIMA安全仪表系统670
第四节HollySys HiaGuard系统679
第五节Honeywell SM系统684
第六节Rockwell Trusted系统690
第七节Siemens SIMATIC S7 F/FH过程安全系统699
第八节SUPCON TCS-900系统708
第九节TRICONEX安全控制系统715
第十节Yokogawa Prosafe-RS系统726
第四章可编程序控制器734
第一节HollySys LK PLC 734
第二节Rockwell ControlLogix PLC739
第三节Siemens SIMATIC PLC743
第四节SUPCON G3&G5 PLC749
第五节ZC系列PLC755
第五章压缩机控制系统763
第一节HollySys ITCC-T880系统763
第二节Rockwell Trusted系统766
第三节康吉森 TSx Plus系统772
第四节CCS系统技术要求778
第五节机组状态监测系统780
第六章气体检测报警系统787
第一节火灾及气体检测系统787
第二节气体检测报警系统791
第三节气体报警控制器795
第四节气体检测系统设计797
第七章数据采集与监控系统802
第一节概述802
第二节技术要求805
第三节网络架构809
第五篇工程设计导则
第一章控制室的设计814
第一节概述814
第二节设置模式815
第三节总图位置815
第四节布置和面积816
第五节建筑和结构821
第六节采光和照明826
第七节暖通和空调827
第八节健康安全环保828
第九节现场机柜室828
第十节进线和密封方式831
第二章环境适应性技术834
第一节环境试验和环境适应性技术概论834
第二节控制工程防爆安全技术835
第三节工业自动化仪表和系统电磁兼容适应性842
第四节工业自动化仪表防尘和防水845
第五节工业自动化仪表防腐蚀和防侵蚀849
第六节工业自动化仪表系统防雷854
第三章仪表供电供气设计857
第一节供电设计857
第二节供气设计860
第四章仪表及控制系统防雷设计865
第一节概述865
第二节仪表防雷工程接地系统867
第三节控制室仪表系统防雷869
第四节电涌防护器的类型和参数869
第五节现场仪表防雷871
第六节电缆的屏蔽与接地872
第七节本质安全系统防雷873
第八节现场总线系统防雷874
第九节控制室建筑物防雷设计876
第五章调节阀计算877
第一节调节阀流量系数计算877
第二节调节阀噪声及其估算932
第三节调节阀不平衡力（力矩）与允许压差计算972
第六章仪表及控制系统接地设计977
第一节概述977
第二节仪表及控制系统接地的抗干扰作用979
第三节接地系统的设计979
第七章节流装置及流量仪表计算985
第一节通用表985
第二节流体物性参数计算式988
第三节差压式流量计992
第四节转子流量计1014
第五节容积式流量计1016
第六节涡轮流量计1018
第七节电磁流量计1019
第八节涡街流量计1023
第九节插入式流量计1025
第八章仪表配管配线设计1029
第一节概述1029
第二节测量管线的选用及配管要求1029
第三节电线电缆的选用及配线要求1031
第四节气动信号管线的选用及配管要求1037
第五节电缆电线的敷设方式1038
第六节光缆的选用及敷设1041
第七节仪表及管线保温设计1042
第九章自控工程设计软件简介1053
第一节SPI软件1053
第二节世宏软件（SHS）1077
第十章储运自动化系统设计1098
第一节储罐计量与测量仪表方案1098
第二节罐区自动化仪表1106
第三节罐区自控工程设计1111
第四节罐区安全防护1113
第五节罐区自动控制系统1113
第六节罐区库存统计和信息管理1117
第七节罐区生产管理系统1118
第八节液化烃装车发运系统1120
第十一章液化天然气设施自动化系统设计1129
第一节液化天然气设施1129
第二节LNG接收站工艺简介1130
第三节接收站工艺过程控制1132
第四节接收站工艺过程联锁保护1137
第五节LNG液化站自动化系统设计1140
第六节自动控制系统1144
第十二章海上油气生产设施自动化系统设计1153
第一节海上油气生产设施自动化系统1153
第二节油气生产控制系统1154
第三节平台安全保护系统1163
第四节储油及外输计量系统1170
第五节平台辅助系统1173
第六节平台自动化系统设计应用1179
第十三章油气长输管线自动化系统设计1185
第一节SCADA系统1185
第二节输油管道站场控制方案1185
第三节输气管道站场控制方案1192
第四节SCADA系统设计1197
第五节站控系统设计1199
第六节安全仪表系统设计1200
第七节计量系统1201
第八节火气系统设计1205
第九节泄漏检测系统1206
第十节油气长输管线自动化展望1207
第六篇自动化和信息化集成系统及工程实施
第一章集成系统概述1208
第二章工业控制系统网络基础知识1213
第一节工业网络技术概述1213
第二节网络拓扑结构及网络通信协议1219
第三节网络硬件及选用1223
第四节网络互联与网络管理1230
第三章集成系统设计原则1232
第一节集成系统设计概述1232
第二节集成系统的总体架构1232
第三节基础控制层与监视控制层1235
第四节操作管理层1251
第五节工厂信息层与数据缓冲区1258
第六节一体化工程实施与企业精益管理1262
第四章集成系统网络安全1266
第一节集成系统网络安全概述1266
第二节网络安全生命周期管理1267
第三节集成系统网络架构1269
第四节网络隔离及边界防护1270
第五节工程实施与应用1276
第五章分散控制系统设计与集成1287
第一节分散控制系统概述1287
第二节分散控制系统集成网络架构1288
第三节分散控制系统的设计1291
第四节分散控制系统集成化设计1305
第五节分散控制系统工程实施与应用1317
第六章现场总线系统设计1324
第一节现场总线概述1324
第二节FF现场总线系统的技术要求1325
第三节FF现场总线系统的工程设计1327
第四节FF现场总线系统的工程实施与应用1342
第七章安全仪表系统设计与集成1345
第一节安全生命周期与安全完整性等级1345
第二节安全仪表系统的设计1350
第三节安全仪表系统的验证1363
第四节安全仪表系统网络架构及系统集成1375
第五节安全仪表系统的工程实施1381
第八章智能设备管理系统1385
第一节IDM概述1385
第二节智能设备集成技术1385
第三节智能设备管理系统的构成及功能1387
第四节智能设备管理系统的工程应用1396
第九章操作数据管理系统1402
第一节ODS概述1402
第二节操作数据管理系统的功能1402
第三节操作数据管理系统的构成1409
第四节操作数据管理系统的应用实例1410
第十章先进报警管理系统1419
第一节报警生命周期管理1419
第二节先进报警管理系统的构成1422
第三节先进报警管理系统的工程设计1424
第四节报警归档与合理化分析1440
第五节工程实施与应用1443
第十一章操作员培训仿真系统1451
第一节培训仿真系统概述1451
第二节操作员培训仿真系统的构成1452
第三节工艺模型仿真1456
第四节控制模型仿真1460
第五节工程实施与应用 1462
第十二章无线仪表系统1471
第一节工业无线系统概述1471
第二节WirelessHART无线仪表系统1473
第三节ISA 100无线仪表系统1479
第四节无线仪表系统的工程应用1489
第十三章集成系统工程实施与应用案例1493
第一节集成系统的工程实施1493
第二节集成系统的应用案例1498
第十四章企业管理信息系统1532
第一节企业管理信息系统总体架构1532
第二节生产执行层设计1534
第三节经营管理层设计1537
第四节信息技术基础设施设计1539
第十五章数字化工厂和智能工厂1541
第一节石油化工行业数字化与智能化概念1541
第二节数字化设计转型与智慧工程1543
第三节新信息技术推动石油化工智能工厂建设1548
第四节人工智能在石油化工行业的发展前景1551
附录1553
附录一常用计量单位换算1553
附录二物性数据表1557
附录三工程数据1561
附录四仪表自控常用缩略语1568
附录五仪表及自动化系统制造厂1572
参考文献1579
索引1581
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