GB/Z167-2025《系统控制图》全维度解析

GB/Z167-2025《系统控制图》是 2025 年 12 月 3 日发布的国家标准化指导性技术文件，适用于过程工业连续控制系统（如石油、天然气工艺过程）的设计与管理。其核心价值在于建立统一的操作控制功能定义和逻辑图规范，填补了传统 P&ID 图纸在功能描述与运行说明上的空白，实现了从物理布局到功能逻辑的可视化衔接，为跨学科协作与全生命周期管理提供标准化支撑。

一、文档基础信息与核心定位

1. 基础框架

文档遵循 GB/T1.1-2020《标准化工作导则》起草，由中国机械工业联合会提出，全国工业过程测量控制和自动化标准化技术委员会（SAC/TC124）归口，涵盖范围、规范性引用文件、术语定义、SCD 方法、四大附录及参考文献等核心模块，全文结构严谨，逻辑清晰。

2. 核心定位

• 解决 P&ID 图纸功能描述不足的痛点，搭建工艺工程师与控制系统工程师的沟通桥梁。

• 提供供应商无关的标准化方案，支持项目早期功能定义，降低后期实施风险。

• 覆盖工厂全生命周期，从工程设计、实施调试到操作修改，提供统一文档依据。

二、核心术语与缩略语体系

1. 关键术语

文档定义了 30 项核心术语，明确基础概念边界：

• 功能模板：包含操作和控制详细要求的功能组件，是 SCD 方法的核心构建单元。

• 动作报警：与自动动作相关联的报警，由离散状态变化触发。

• 保护模式：流控装置处于安全状态的模式，聚焦设备、环境和人员保护。

• 阻塞：禁用保护动作但保留报警通知，适用于输入 / 输出功能的临时管控。

2. 核心缩略语

统一行业用语，避免沟通歧义：

• SCD：系统控制图（System Control Diagram），文档核心对象。

• SAS：安全与自动化系统（Safety and Automation System），实施载体。

• PSD：过程关断系统（Process Shutdown System），关键应用场景。

• PID：比例积分微分（控制器），核心控制算法。

三、SCD 方法体系详解

1. 核心概念

SCD 基于 P&ID 简化流程示意图，移除冗余物理信息，聚焦系统与功能关系，采用自顶向下的设计方法，通过功能模板组合实现复杂控制策略。其核心特征是供应商无关性，可在系统供应商确定前完成功能规范定义。

2. 生命周期覆盖

贯穿工厂全生命周期各阶段，各阶段目标明确：

• 工程阶段：完成系统分布、功能模板设计与应用方案规划。

• 实施阶段：将标准化模板转化为实际控制系统配置。

• 调试阶段：作为调试程序制定与运行验证的依据。

• 操作阶段：支持故障排查与安全分析。

• 修改阶段：提供改造升级的标准化流程。

3. 基本设计三层架构

• 基本系统设计：定义现场组件与控制系统的接口，明确区域分布与 SAS 拓扑。

• 基本功能设计：组合功能要素形成最佳模板，确保与通用标准一致。

• 基本应用设计：开发典型解决方案，验证模板完备性与标准化水平。

4. 报警管理规范

将报警分为动作报警、警告报警、故障报警三类，明确抑制与阻塞的差异化应用：

• 抑制：禁用报警通知及相关自动操作。

• 阻塞：仅禁用保护动作，保留报警通知。

• 报警优先级可独立设置，建议在专用图层显示，不影响图纸可读性。

四、核心功能模板详解

功能模板是 SCD 方法的核心，文档定义 19 类模板，覆盖模拟量 / 二进制信号处理、设备控制、报警监测等全场景，以下为关键模板示例：

1. CA（PID 控制器）

• 预期用途：实现比例积分微分控制，适用于控制阀、变速驱动电机等连续控制场景。

• 核心功能：支持自动 / 手动 / 跟踪模式切换，具备前馈补偿、保护锁定（LSH/LSL）、故障处理等功能。

• 关键参数：比例系数（P）、积分时间（I）、微分时间（D），默认值分别为 1.0、0s、0s。

2. LB（保护关断等级）

• 预期用途：控制 PSD、ESD 节点等安全关断等级，构建关断层次结构。

• 核心功能：支持锁存 / 非锁存输入，接收来自更高关断等级的动作信号（XS），输出关断指令至下游设备。

• 应用要求：每个关断等级对应一个 LB 模板，最高等级不使用 XS 输入。

3. MA（模拟过程变量监控）

• 预期用途：实现过程变量的定标、显示与报警监测，含现场仪表故障处理。

• 核心功能：支持 AHH（动作报警高高）、ALL（动作报警低低）、WH（警告报警高）等多级别报警，具备强制阻塞与抑制功能。

4. SBV（气动 / 液压设备控制）

• 预期用途：对阀门、阻尼器等进行二进制开 / 关控制。

• 核心功能：支持自动 / 手动 / 外部模式，具备行程时间监控、故障安全动作（故障开 / 关 / 保持）等特性。

五、图表规范核心要求

附录 B 明确 SCD 图表绘制的统一标准，确保跨项目可读性与一致性：

1. 符号体系

• 功能模板符号：分三级集成等级，区分主控系统集成、外部系统连接等场景。

• 逻辑算术符号：采用正逻辑，含 "或""与""异或"、比较器、算术运算等专用符号。

• 设备符号：简化 P&ID 符号，保留核心功能表示，如阀门仅区分开 / 关阀与调节控制阀。

2. 布局与标签

• 布局原则：主流程从左至右，功能分区明确，单个图纸功能模板数量控制在 20-50 个（按功能复杂度调整）。

• 标签要求：功能模板、设备均需标注唯一标签号，建议与 P&ID、HMI 保持一致。

• 端口布置：输入在左、输出在右、反馈在下、保护与抑制在上，可灵活调整以避免线路交叉。

3. 图层与颜色

建议采用分层配色方案，提升信息辨识度：

• 第 11 层（蓝色）：工艺设备、阀门、仪器及线路。

• 第 12 层（黑色）：PCS 功能模板、连接及注释。

• 第 13 层（橙色）：PSD 功能模板、连接及注释。

• 第 14 层（红色）：ESD/F&G 参考三角形、连接及注释。

4. 图例记录

每个项目需编制图例记录，包含符号代码、项目特定模板定义、典型应用三类内容，实现标准化复用。

六、附录支撑体系

四大附录提供全方位技术支撑，确保文档可落地性：

• 附录 A（规范性）：明确功能模板的端口代码、参数默认值、功能描述，是模板应用的核心依据。

• 附录 B（规范性）：细化图表绘制要求，含符号尺寸、线条厚度、标题块格式等细节。

• 附录 C（资料性）：提供项目执行指南，涵盖工程、实施、调试、操作、修改全流程要点。

• 附录 D（规范性）：汇总 SCD 专用标志符号，含功能模板、参考符号、现场设备等图形规范。

七、实施价值与应用场景

该文件的实施将推动过程工业控制系统的标准化、安全化与高效化：

• 跨学科协作：统一工艺与控制团队的沟通语言，减少歧义。

• 全生命周期管控：实现设计、实施、运维的文档统一，降低变更成本。

• 安全提升：明确保护功能与关断逻辑，强化风险管控。

• 效率优化：标准化模板可重复复用，缩短项目周期。