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第1章　概述1

1.1　集散控制系统的基本概念1

1.1.1　集散控制系统的发展历史1

1.1.2　集散控制系统的基本结构3

1.2　集散控制系统的特点4

1.2.1　分级递阶控制4

1.2.2　分散控制5

1.2.3　信息管理与集成5

1.2.4 自治和协调6

1.2.5　开放系统6

1.3　集散控制系统的展望7

1.3.1　信息化和扁平化7

1.3.2 网络化9

1.3.3　现场总线和无线连接10

1.3.4　功能安全13

1.3.5　标准化14

思考题14

第2章　集散控制系统构成15

2.1　集散控制系统的构成方式15

2.1.1　集散控制系统的各层功能15

2.1.2　集散控制系统的基本构成15

2.2　集散控制系统的构成要素16

2.2.1　集散控制系统的结构特征16

2.2.2　集散控制系统的结构分类19

2.3　现场总线控制系统的构成19

2.3.1　现场总线控制系统的构成要素19

2.3.2　现场总线设备24

2.4　集散控制系统的构成示例26

2.4.1　Experion PKS系统26

2.4.2　I/A S系统38

2.4.3　Delta V系统49

2.4.4　IndustrialIT系统58

2.4.5　WebField ECS-100系统67

2.5　分散过程控制装置的构成73

2.5.1　分散过程控制装置的类型73

2.5.2　分散过程控制装置的构成特点74

2.5.3　可编程控制器组成的分散过程控制装置75

2.6　操作员站和工程师站的构成76

2.6.1　集散控制系统的操作员站76

2.6.2　集散控制系统的工程师站76

2.6.3　集散控制系统的操作管理站77

2.7　输入输出装置的构成77

2.7.1　输入输出卡件77

2.7.2　其他过程输入输出设备77

2.8　通信系统的构成78

2.8.1　通信设备的分类78

2.8.2　通信系统的构成79

思考题80

第3章　集散控制系统性能评估81

3.1　可靠性81

3.1.1 可靠性81

3.1.2　提高可靠性的措施85

3.1.3　冗余技术87

3.2　易操作性88

3.2.1　操作透明度88

3.2.2　易操作性89

3.3　可组态性92

3.3.1　组态92

3.3.2　组态语言96

3.3.3　标准化编程语言98

3.4　集散控制系统的其他性能指标99

3.4.1　可扩展性99

3.4.2　实时性100

3.4.3　环境适应性103

3.4.4　开放性104

3.4.5　经济性105

思考题106

第4章　集散控制系统的控制算法和控制组态107

4.1　集散控制系统的数据处理107

4.1.1　数据处理过程107

4.1.2　非线性补偿处理109

4.1.3　仪表系数的处理111

4.2　集散控制系统的控制算法111

4.2.1　数字PID控制算法112

4.2.2　集散控制系统实现复杂控制系统的注意事项115

4.2.3　集散控制系统实现先进控制系统时的注意事项122

4.2.4　集散控制系统实现顺序逻辑控制和批量控制129

4.2.5　集散控制系统实现优化控制140

4.3　现场总线控制系统的模块142

4.3.1　模块类型和参数142

4.3.2　现场总线设备类型145

4.4　现场总线设备的功能模块145

4.4.1　功能模块参数145

4.4.2　常用功能模块148

4.4.3　功能模块组态示例151

思考题154

第5章　集散控制系统的工程设计156

5.1　图形符号和文字符号156

5.1.1　功能图描述符号156

5.1.2 分散控制、共用显示、逻辑和计算机系统的设计符号159

5.1.3　过程显示图形符号和文字符号162

5.1.4　设计符号的应用示例163

5.1.5　现场总线设备连接图167

5.2　集散控制系统的工程设计169

5.2.1　施工图设计的基本程序170

5.2.2　工程设计中有关专业的相互关系172

5.2.3　工程组态174

5.2.4　控制室和计算机房的设计180

5.2.5　电源系统设计182

5.2.6　接地、防雷系统设计183

5.2.7　电磁兼容性和抗干扰设计185

5.2.8　功能安全设计187

5.3　招标文件编制和选型190

5.3.1　招标文件编制190

5.3.2　集散控制系统评估191

5.3.3　现场总线控制系统评估193

思考题193

第6章　集散控制系统的人机界面195

6.1　基本概念195

6.1.1　人机交互技术195

6.1.2　人机界面的实施方法198

6.1.3　集散控制系统中的人机界面203

6.2　集散控制系统的操作方式205

6.2.1　仪表盘操作方式205

6.2.2　显示屏操作方式207

6.2.3　集散控制系统的组态操作209

6.3　集散控制系统的监控系统216

6.3.1　操作画面的分层结构216

6.3.2　操作画面218

6.3.3　控制组态224

6.3.4　维护和系统画面228

6.3.5　画面动画效果229

6.4　数据库230

6.4.1　数据库基础知识230

6.4.2　关系数据库232

6.4.3　实时数据库234

6.5　信息管理236

6.5.1　智能设备管理系统236

6.5.2　制造执行系统和企业资源计划238

思考题243

第7章　集散控制系统的数据通信244

7.1　数据通信的基本概念244

7.1.1　计算机网络244

7.1.2　数据通信245

7.1.3　通信媒体共享技术250

7.1.4　通信交换技术250

7.1.5　差错控制和流量控制252

7.2　集散控制系统的网络标准253

7.2.1　控制网络的特点254

7.2.2　CSI的ISO参考模型254

7.2.3　PROWAY工业过程控制用数据公路标准256

7.2.4　MAP制造自动化协议256

7.2.5　现场总线标准257

7.2.6　OPC标准261

7.3　集散控制系统中应用的网络协议262

7.3.1　EIARS-232和RS-485标准接口262

7.3.2　以太网265

7.3.3　IEEE802.3通信协议267

7.3.4　IEEE802.4通信协议270

7.3.5　IEEE802.5通信协议271

7.3.6　IEEE802.2通信协议272

7.3.7　网络互联273

7.3.8　现场总线通信协议279

7.3.9　网络管理协议286

7.3.10　无线通信协议290

思考题294

第8章　集散控制系统应用实例296

8.1　PKS系统在石油钻井平台中的应用296

8.1.1　生产过程简介296

8.1.2　硬件组成297

8.1.3　控制系统简介298

8.2　I/A S系统在单元汽轮发电机组协调控制中的应用299

8.2.1　火电厂热工过程的自动控制299

8.2.2　现代大容量火力发电机组的自动控制系统299

8.3　Delta V系统在水泥厂中的应用306

8.3.1　生产过程简介306

8.3.2　集散控制系统组成307

8.3.3　控制系统简介307

8.4　IndustrialIT系统在催化裂化装置中的应用310

8.4.1　控制系统组成310

8.4.2　系统操作和控制310

8.5　WebField EC-S-100系统在苯酐装置中的应用311

8.5.1　集散控制系统构成311

8.5.2　主要控制方案312

附录 习题（填充题和选择题）315

参考文献324