P&ID (배관 및 계장도)

P&ID에 대하여

**배관 및 계장도(P&ID)**는 공정 플랜트의 엔지니어링 "배선도"입니다. 모든 용기(vessel), 펌프, 열교환기, 밸브, 계기 루프가 표준화된 기호로 그려지고, 배관 및 신호 라인으로 연결됩니다. 공정 엔지니어, 제어 엔지니어, HSE 감사관은 모두 동일한 P&ID를 통해 플랜트를 설계하고, 시운전하며, 위험성 검토(HAZOP)를 수행하고, 생산을 운영합니다. P&ID는 OSHA PSM 및 EPA RMP에 따라 화학, 석유화학, 제약, 수처리, 발전 프로젝트에서 법적으로 요구되는 엔지니어링 납품물입니다.

Schematex는 ANSI/ISA-5.1-2009 기호 카탈로그(계기 버블, 태그 문자 코드, 신호 라인 유형)와 ISO 10628-1:2014(용기, 컬럼, 펌프, 열교환기)의 장치 기호를 구현합니다. DSL은 LLM이 공정 설명으로부터 제어 루프 P&ID를 한 번에 생성할 수 있도록 의도적으로 간결하게 설계되었습니다.

1. 첫 번째 P&ID

최소한의 P&ID는 장치 하나와 공정 라인 하나로 구성됩니다.

세 가지 규칙으로 80%의 사용 사례를 처리할 수 있습니다.

1. 문서를 pid로 시작합니다 (선택적 제목과 [direction: LR] 속성).
2. 각 장치를 선언합니다: equip <ID> : <type> [tag: "label"].
3. line <ID> from <equip>.<port> to <equip>.<port> [type: "process", size: "4\""]로 연결합니다.

계기(Instrumentation)는 inst <TAG> : <category>와 들여쓰기된 measures / controls 절로 별도 추가합니다.

주석은 줄 시작에 #을 사용합니다.

2. 장치(Equipment)

equip 구문은 공정 장치를 선언합니다. 카탈로그는 ISO 10628 / ISA-5.1 관례를 따릅니다.

equip T-101 : tank_atm [tag: "Feed Tank"]
equip P-101 : pump_centrifugal
equip E-201 : hx_shell_tube [tag: "Overhead Cond"]
equip T-201 : column_tray [tag: "Stripper"]

2.1 장치 카탈로그

2.2 밸브 카탈로그

밸브는 배관 라인에 위치하는 장치입니다. 유형별 액추에이터 장식이 있는 bowtie 스타일로 렌더링됩니다.

equip V-101 : valve_control [tag: "V-101 (FC)"]
equip V-303 : valve_psv     [tag: "V-303 · 150 psig"]

3. 배관 및 신호 라인

line 구문은 두 앵커 포인트(장치 포트 또는 계기 태그)를 연결합니다.

line L1 from T-101.bottom to P-101.in  [size: "4\"", service: "water", type: "process"]
line s1 from FT-101 to FIC-101         [type: "electric"]
line s2 from FIC-101 to V-101          [type: "pneumatic"]

3.1 앵커 구문

라인의 각 끝은 다음 중 하나입니다.

• <equip-id>.<port> — §2.2의 포트 이름 (in, out, top, bottom, feed, shell_in, tube_out, reflux 등)
• <equip-id> — 포트 생략; 장치 패밀리에 따라 in(대상) / out(소스)으로 기본값 설정
• <inst-tag> — 계기 버블 중심 (신호 라인)

3.2 라인 유형 (ISA-5.1 §5)

3.3 라인 태그

표준 PIP PIC001 태그 형식은 <size>"-<service>-<sequence>-<spec>입니다. tag: 속성으로 전달하면 렌더러가 라인 중간 지점에 흰색 배경의 작은 태그 직사각형을 배치합니다.

line L1 from T-101.bottom to P-101.in [size: "4\"", service: "PG", tag: "4\"-PG-101-A1B"]

4. 계기(Instrumentation) (ISA-5.1 §4)

inst 구문은 계기 버블을 선언합니다. 태그는 ISA 문자 코드 관례를 사용합니다. 첫 번째 문자는 측정 변수, 이후 문자는 수정자와 기능입니다.

inst FT-101  : field_discrete         %% 유량 송신기, 루프 101
inst FIC-101 : cr_shared              %% 유량 지시 제어기 (DCS)
inst PSHH-301: cr_plc                 %% 압력 스위치 고고(High-High) (PLC)
inst LIC-201 : cr_shared
  measures D-201
  controls V-202

4.1 문자 코드 (첫 번째 문자)

가장 많이 사용되는 것: F 유량 · L 레벨 · P 압력 · T 온도 · A 분석 · S 속도 · H 수동 · Y 이벤트/상태. 전체 목록은 ISA-5.1 Table 1에 있습니다.

4.2 기능 수정자

I 지시기 · R 기록기 · C 제어기 · T 송신기 · E 소자 · V 밸브 · S 스위치 · A 경보 · H/L 고/저. 다중 문자 태그로 조합합니다: FIC = 유량 지시 제어기; PSHH = 압력 스위치 고고.

4.3 버블 카테고리

ISA-5.1은 위치(계기가 있는 곳)와 유형(아날로그 vs. 공유 vs. 컴퓨터 vs. PLC)을 구분합니다. Schematex는 가장 일반적인 네 가지 조합을 구현합니다.

field_* 변형은 수평 중심선을 생략합니다. local_* 변형은 점선 중심선을 사용합니다. cr_* 변형은 "주 제어반 — 전면"을 나타내는 실선 중심선을 사용합니다.

4.4 measures / controls

inst 선언 아래 들여쓰기:

inst FT-101 : field_discrete
  measures P-101
inst FIC-101 : cr_shared
  controls V-101

이 자동 신호들은 명시적인 line 구문과 독립적입니다. 관계 유형에 따라 적절한 신호 라인 스타일로 렌더링됩니다.

5. 레이아웃 방향

기본 방향은 LR(좌→우)입니다. 공정 원료는 왼쪽에서 들어오고 제품은 오른쪽으로 나옵니다. 헤더에서 변경할 수 있습니다.

pid "Distillation Tower" [direction: TB]

equip T-201 : column_tray
…

MVP 레이아웃은 선언 순서대로 주 방향을 따라 장치를 배치하고 맨해튼 신호 라인 라우팅을 사용합니다. 다중 행/병렬 흐름 레이아웃과 T 분기는 로드맵 항목입니다 — §9 참조.

6. 작업 예제: 증류 컬럼

오버헤드 응축기 루프, 리보일러, 환류 드럼, 계기가 있는 실제 예제:

7. 문법 (EBNF)

document    = header statement*
header      = "pid" ( title )? ( "[" attrs "]" )? NEWLINE
attrs       = attr ("," attr)*
attr        = "direction:" ("LR" | "TB")
            | "units:" ("imperial" | "metric")

statement   = comment
            | equipment-decl
            | line-decl
            | instrument-decl

equipment-decl = "equip" ID ":" equip-type ( "[" attr-list "]" )? NEWLINE
equip-type     = "tank_atm" | "tank_cone_roof"
               | "vessel_v" | "vessel_h" | "sphere"
               | "column_tray" | "column_packed"
               | "hx_shell_tube" | "hx_air_cooled" | "reboiler" | "condenser"
               | "pump_centrifugal" | "pump_pd"
               | "compressor" | "blower"
               | "reactor_cstr" | "reactor_pfr"
               | "filter" | "cyclone" | "flare" | "cooling_tower"
               | "valve_gate" | "valve_ball" | "valve_globe" | "valve_butterfly"
               | "valve_check" | "valve_control" | "valve_psv"

line-decl   = "line" ID "from" anchor "to" anchor ( "[" attr-list "]" )? NEWLINE
anchor      = ID ( "." port )?
port        = "in" | "out" | "top" | "bottom" | "left" | "right"
            | "feed" | "reflux" | "shell_in" | "shell_out"
            | "tube_in" | "tube_out" | "vapor_out" | "liquid_out"
            | "bottom_return"

instrument-decl = "inst" tag ":" inst-category ( "[" attr-list "]" )? NEWLINE
                  ( indented "measures" anchor NEWLINE )*
                  ( indented "controls" ID NEWLINE )*
tag             = letter-code "-" loop-num     %% e.g., "FIC-101"
inst-category   = "field_discrete" | "field_shared" | "field_computer" | "field_plc"
                | "cr_discrete"    | "cr_shared"    | "cr_computer"    | "cr_plc"
                | "local_discrete" | "local_shared"

attr-list   = attr ("," attr)*
attr        = key ":" value
key         = "tag" | "size" | "service" | "type" | "set_pressure"
            | "actuator" | "fail" | "trays" | …
value       = quoted-string | bare-word

ID          = [A-Za-z] [A-Za-z0-9_-]*

권위 있는 원본: src/diagrams/pid/parser.ts. 이 문서와 파서가 다를 경우, 파서가 우선합니다 — 이슈를 열어 주십시오.

8. 표준 준수

현재 구현된 내용 (P0 MVP):

• ✅ 22가지 공정 장치 기호 (용기, 컬럼, 펌프, 열교환기, 반응기, 분리기, 플레어, 냉각탑)
• ✅ 7가지 밸브 기호 (게이트, 볼, 글로브, 버터플라이, 체크, 다이어프램 액추에이터 제어 밸브, 대각선 출구+스프링 PSV)
• ✅ ISA-5.1 버블 변형 8가지 = 4가지 계기 버블 카테고리 × 2가지 위치 클래스 (현장/제어반 × 이산/공유/컴퓨터/PLC)
• ✅ ISA 문자 코드 태그 파싱 (FT-101, LIC-203, PSHH-301)
• ✅ 8가지 라인 유형 스타일 (process / process_minor / pneumatic / electric / hydraulic / capillary / software / mechanical)
• ✅ 자동 라우팅 measures 및 controls 신호 라인
• ✅ 라인 태그를 라인 중간 지점의 흰색 배경 직사각형으로 렌더링
• ✅ 맨해튼 라우팅, 단일 행 장치 레이아웃

아직 구현되지 않은 것 (로드맵 참조):

• ⏳ 다중 행/병렬 흐름 배치 (예: 믹서로 합쳐지는 두 개의 펌프)
• ⏳ T 분기 및 분기 배관
• ⏳ 교차 감지 (배관 교차 시 점프 호)
• ⏳ 함수 블록 오버레이 (Σ 가산기, PID, 선택기)
• ⏳ 인터록 다이아몬드 및 허가 원 (ISA-5.06)
• ⏳ 열선 추적/재킷 라인 장식
• ⏳ 리듀서 (동심/편심) 인라인
• ⏳ 용기 노즐 주석

참고 문헌:

• ANSI/ISA-5.1-2009 — Instrumentation Symbols and Identification (미국 표준)
• ISO 10628-1:2014 — Diagrams for the chemical and petrochemical industry (국제 표준)
• ISA-5.06.01-2007 — Functional Requirements Documentation for Control Software
• PIP PIC001 — Piping & Instrumentation Diagram Documentation Criteria (산업 보충)

9. 로드맵

MVP P&ID는 단일 선형 제어 루프(탱크 → 펌프 → 제어 밸브 → 계기)를 다룹니다. 실제 플랜트는 2D 배치와 T 분기가 필요합니다. v0.4에서 계획된 것:

• DSL 확장: 다중 흐름 레이아웃을 위한 equip ... [row: 0, col: 2] 레인/격자 힌트
• tee 기본 요소: 공정 라인의 3방향 분기를 표현하는 tee T1 on L1
• junction 기본 요소: 배관 연결을 위한 ISA 접합 점
• 교차 감지: 두 배관이 교차할 때, 아래쪽에 작은 호 범프를 렌더링
• 함수 블록: Σ 가산기, PID 제어기, LS/HS 저/고 선택기
• 인터록 기호: interlock I-301 다이아몬드, permissive P-202 원
• 리듀서 인라인: 라인 장식으로서의 동심/편심 리듀서
• 노즐 목록: 용기 기호의 측면 포트 주석 (N1, N2, …)

현재는 단일 루프 제어 계통이 기본으로 깔끔하게 렌더링됩니다. 복잡한 다중 스트림 P&ID는 수동 위치 힌트가 필요합니다(미구현).

관련 예제

예제 갤러리에서 바로 사용할 수 있는 시나리오: