A Guide to the Automation Body of Knowledge

Cover......Page 1
The Condensed Handbook of Measurement and Control......Page 2
©......Page 3
Dedication......Page 4
About the Author......Page 5
Preface......Page 6
Table of Contents......Page 7
1.2 Overview......Page 15
1.2.1 Historical Summary......Page 16
1.2.2 Handbook Structure......Page 17
1.2.3 Appendices......Page 18
1.3 Selecting Measurement and Control Devices......Page 19
1.3.1 Accuracy and Repeatability......Page 23
2.1 Identification......Page 25
2.2 Instrument Line Symbols......Page 29
2.3 General Instrument or Function Symbols......Page 30
3.1.2 Tagging......Page 35
3.1.3 Implementation......Page 36
3.1.6 Selection......Page 38
3.1.7 Documentation......Page 39
3.1.8 Sampling Systems......Page 40
3.1.9 Enclosures......Page 44
3.1.10 Testing and Startup......Page 48
3.1.11 Maintenance......Page 49
3.2.2 Capillary Tube......Page 50
3.2.3 Catalytic......Page 53
3.2.4 Chemiluminescence......Page 54
3.2.5 Conductivity......Page 55
3.2.6 Electrochemical......Page 57
3.2.7 Flame Ionization Detector (FID)......Page 58
3.2.8 Fourier Transform Infrared (FTIR)......Page 59
3.2.9 Gas Chromatograph......Page 60
3.2.10 Infrared Absorption......Page 62
3.2.11 Mass Spectrometer......Page 64
3.3 Non-Dispersive Infrared (NDIR)......Page 66
3.3.2 Paramagnetic......Page 67
3.3.3 pH......Page 69
3.3.5 Radiation Absorption......Page 76
3.3.6 Rotating Disk Viscometer......Page 78
3.3.7 Thermal Conductivity Detector (TCD)......Page 79
3.3.8 Ultraviolet......Page 80
3.3.9 Vibrating U-Tube......Page 83
3.3.10 X-Ray Fluorescence Spectroscopy (XRF)......Page 84
3.3.11 Zirconia Oxide Cell......Page 85
4.1.1 Classification......Page 87
4.2 General Application Notes......Page 88
4.2.2 Velocity Profile......Page 89
4.2.3 Piping Considerations......Page 90
4.2.4 Line Size......Page 91
4.3.1 Differential Pressure: General Information......Page 92
4.3.2 Differential Pressure: Orifice Plate......Page 93
4.3.3 Differential Pressure: Segmental Orifice Plate......Page 96
4.3.5 Differential Pressure: Venturi Tube......Page 97
4.3.6 Differential Pressure: Flow Nozzle......Page 98
4.3.8 Differential Pressure: Pitot Tube......Page 99
4.3.9 Magnetic......Page 100
4.3.10 Mass: Coriolis......Page 102
4.3.11 Mass: Thermal......Page 103
4.3.12 Turbine......Page 104
4.3.13 Positive Displacement......Page 106
4.3.15 Variable Area (Rotameter)......Page 107
4.3.16 Ultrasonic: Transit Time, Time of Travel, Time of Flight......Page 109
4.3.18 Weir and Flume......Page 110
4.3.19 Target......Page 112
5.1.2 Load Cells......Page 113
5.2 Comparison Table......Page 114
5.2.1 Differential Pressure (or Pressure/Static Head)......Page 116
5.2.2 Displacement......Page 120
5.2.3 Float......Page 121
5.2.4 Sonic/Ultrasonic......Page 122
5.2.5 Tape (Float and Tape)......Page 123
5.2.7 Gage......Page 124
5.2.8 Radioactive (Nuclear)......Page 125
5.2.9 Bubbler (Dip Tube)......Page 127
5.2.10 Capacitance......Page 128
5.2.13 Radar......Page 129
5.2.15 Vibration......Page 131
5.2.16 Paddle Wheel......Page 132
5.2.18 Resistance Tape......Page 133
5.2.19 Laser......Page 134
6.1 Overview......Page 136
6.1.4 Filled Systems and Diaphragm Seals......Page 137
6.1.5 Installation......Page 138
6.2.1 Manometer......Page 139
6.2.2 Bourdon Tube, Diaphragm, and Bellows......Page 140
6.2.4 Differential Transformer......Page 142
6.2.5 Force Balance......Page 143
6.2.6 Piezoelectric......Page 144
6.2.7 Potentiometer, Wheatstone Bridge......Page 145
6.2.9 Strain Gage: Unbonded......Page 146
6.2.11 Strain Gage: Thin Film......Page 147
6.2.12 Strain Gage: Diffused Semiconductor......Page 148
7.1.1 Units of Measurement......Page 150
7.1.3 Thermowells......Page 151
7.2.1 Filled System......Page 152
7.2.2 Bimetallic......Page 154
7.2.3 Thermocouple......Page 155
7.2.4 Resistance Temperature Detector (RTD)......Page 159
7.2.5 Noncontact Pyrometry......Page 162
8.1 Overview......Page 164
8.2.1 On-Off Control......Page 165
8.2.2 Modulating Control......Page 166
8.3.1 Feedback......Page 167
8.3.4 Feedforward......Page 168
8.4 Controller Tuning......Page 169
8.4.2 Manual Tuning......Page 172
8.4.3 Based-on-Experience Tuning......Page 175
9.1.1 Components......Page 176
9.1.2 Centralized Control versus Distributed Control......Page 178
9.1.3 Control Room Instrumentation......Page 180
9.1.4 Programming Languages......Page 184
9.1.5 Fieldbus......Page 188
9.1.6 System Specification......Page 190
9.1.7 Operator Interface......Page 194
9.1.8 Special Design Considerations......Page 198
9.1.9 Network Topologies......Page 201
9.1.10 Transmission Media......Page 203
9.1.13 Justification......Page 205
9.1.14 Benefits......Page 207
9.1.15 Implementation......Page 208
9.1.16 Maintenance......Page 209
10.1 Overview......Page 210
10.1.2 Safety Integrity Level......Page 211
10.1.3 Elements......Page 212
10.1.4 Design......Page 216
10.1.5 Documentation......Page 221
10.1.6 Testing......Page 222
10.1.8 Management of Change......Page 229
11.1.1 Design......Page 231
11.1.2 Physical Aspects......Page 232
11.1.4 Fire Protection......Page 234
11.1.6 Electrical/Electronic Considerations......Page 235
11.1.7 Communication......Page 236
12.1 Overview......Page 237
12.1.2 Documentation......Page 238
12.1.5 Nameplates......Page 239
12.1.6 Electrical......Page 242
12.1.8 Temperature and Humidity Control......Page 243
12.1.11 Shipping......Page 244
13.1.1 Shutoff......Page 245
13.1.4 Pressure Drop......Page 247
13.1.6 The C_v......Page 248
13.1.8 Rules of Thumb......Page 249
13.2.1 Globe......Page 250
13.2.2 Diaphragm (Saunders)......Page 255
13.2.3 Ball......Page 256
13.2.4 Butterfly......Page 257
13.3 Trim......Page 258
13.4 Actuators......Page 260
14.1.2 Detailed Engineering......Page 263
14.1.3 Document Quality......Page 264
14.1.4 Process and Instrumentation Diagrams (P&IDs)......Page 265
14.1.5 Control System Definition......Page 267
14.1.6 Logic Diagrams......Page 270
14.1.7 Process Data Sheets......Page 275
14.1.8 Instrument Index......Page 277
14.1.9 Instrument Specification Sheets......Page 278
14.1.10 Loop Diagrams......Page 280
14.1.11 Interlock Diagrams......Page 282
14.1.12 Manual for Programmable Electronic Systems......Page 283
14.1.13 PLC Program Documentation......Page 285
15.1.2 Scope of Work......Page 286
15.1.3 Installation Details......Page 287
15.1.5 Equipment Storage......Page 288
15.1.8 Pre-Installation Testing......Page 289
15.1.10 Wiring......Page 290
15.1.11 Tubing......Page 292
15.1.12 Checkout......Page 295
16.1 Overview......Page 296
16.2 Implementation......Page 297
16.4 Personnel......Page 298
16.6 Records......Page 299
16.7.1 General Hazards......Page 301
16.7.3 Confined Space......Page 302
16.7.5 Programmable Electronic Systems......Page 303
16.7.6 Alarm and Trip Systems......Page 304
17.1 Overview......Page 305
17.2 Procedures......Page 306
17.3 Instrument Classification......Page 307
17.3.4 Class 4 Instruments......Page 308
17.4 Calibration Sheets......Page 309
18.1 Overview......Page 313
18.2 Process Control......Page 314
18.2.3 3rd Phase......Page 316
18.4 Standard and Code Compliance......Page 317
18.5 Control Strategy......Page 318
18.6 Plant Business Strategy......Page 319
18.7 Implementation of a New Control System......Page 320
18.8 Scheduling and Time Management......Page 322
18.9 Cost Estimate......Page 323
18.11 Engineering......Page 324
18.12 Front-End Engineering......Page 325
18.13 Detailed Engineering......Page 327
18.15 Purchasing Equipment......Page 328
18.17 Training......Page 329
18.18 Equipment Installation......Page 330
18.20 Startup......Page 333
18.21 Project Closing......Page 334
19.1 Overview......Page 335
19.2 Auditing......Page 336
19.2.1 The Auditing Function......Page 337
19.2.2 History, Frequency, and Record of Audits......Page 341
19.2.4 Auditing of Engineering Records......Page 342
19.2.5 Auditing of Maintenance......Page 343
19.3.1 The Brainstorming Session......Page 344
19.3.2 The Evaluation of Ideas......Page 346
19.4 Justification......Page 347
19.4.2 Cost Justification......Page 349
19.4.3 Costs - The Bottom Line......Page 350
19.4.4 Cost Justification......Page 352
19.4.5 Justification Follow-Up......Page 353
19.5 System Evaluation......Page 354
20.1 Overview......Page 358
20.2 Types of Consulting Services......Page 360
20.2.1 Types of Services......Page 361
20.4 Marketing......Page 362
20.4.2 Identifying Your Market......Page 363
20.4.3 Selecting a Marketing Method......Page 364
20.5.2 Meeting with the Client......Page 365
20.5.4 Purchase Order Received......Page 366
20.6.1 Daily/Hourly Rate Contract + Expenses......Page 367
20.6.3 Performance Contracts......Page 368
20.7 Maintaining Client Relationships......Page 369
Appendix A: Units Conversion Tables......Page 370
Appendix I: Sample Audit Report......Page 0
Bibliography......Page 381