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第1章 分散控制系统概论1

1.1 概述1

1.1.1 基地式仪表1

1.1.2 单元组合仪表3

1.1.3 组装式仪表5

1.1.4 直接数字控制系统（DDC系统）6

1.1.5 分散控制系统的产生和发展7

1.1.6 仪控系统的发展过程总结9

1.1.7 DCS目前存在的问题和未来的发展11

1.2 分散控制系统的体系结构11

1.2.1 现场级14

1.2.2 控制级15

1.2.3 监控级15

1.2.4 管理级16

1.3 分散控制系统的特点17

1.4 分散控制系统与工业4.020

1.4.1 工业4.0简述20

1.4.2 基于工业4.0的分散控制系统21

1.5 习题22

第2章 分散控制系统的网络通信23

2.1 网络通信基础23

2.1.1 网络通信原理23

2.1.2 数据交换方式27

2.1.3 通信介质31

2.1.4 通信协议34

2.2 分散控制系统中的网络通信43

2.2.1 分散控制系统中的网络通信特点43

2.2.2 分散控制系统中的网络通信系统结构45

2.2.3 分散控制系统中的工业以太网47

2.2.4 分散控制系统工业以太网的交换技术49

2.2.5 分散控制系统中的现场总线通信技术50

2.3 习题52

第3章 分散控制系统的现场级53

3.1 基于传统仪控系统的现场级53

3.2 基于现场总线技术的现场级54

3.3 习题55

第4章 分散控制系统的控制级56

4.1 过程控制站56

4.1.1 过程控制站的基本结构56

4.1.2 过程控制站的硬件系统63

4.1.3 过程控制站的软件系统78

4.2 数据采集站86

4.3 习题87

第5章 分散控制系统的监控级88

5.1 运行员站90

5.1.1 运行员站的结构90

5.1.2 运行员站的功能104

5.2 工程师站107

5.2.1 工程师站的作用与构成107

5.2.2 基于工程师站的组态设计109

5.3 历史数据站114

5.3.1 历史数据站的功能114

5.3.2 历史数据的类型和特点114

5.4 计算站115

5.5 习题116

第6章 分散控制系统中的控制算法118

6.1 常用的模拟量控制算法118

6.1.1 PID控制118

6.1.2 前馈控制122

6.1.3 大延迟系统的控制123

6.2 先进控制算法125

6.2.1 预测控制125

6.2.2 自适应控制126

6.3 习题133

第7章 分散控制系统的工程设计规范及评价与选择134

7.1 分散控制系统的工程设计规范134

7.1.1 DCS工程设计总体要求134

7.1.2 设计原则与职责分工136

7.1.3 控制站（过程控制站）137

7.1.4 操作员站138

7.1.5 工程师操作站140

7.1.6 通信系统141

7.1.7 软件配备、应用软件、软件组态文件与软件组态142

7.1.8 DCS工程设计程序143

7.1.9 DCS控制室设计144

7.1.10 DCS供电、接地、防雷系统设计144

7.1.11 DCS验收测试、安装、联调与投运145

7.2 分散控制系统的评价与选择146

7.2.1 分散控制系统的评价146

7.2.2 分散控制系统的选择151

7.3 习题154

第8章 分散控制系统在工业生产中的应用155

8.1 EDPF-NT Plus系统及其应用155

8.1.1 EDPF-NT Plus系统简介155

8.1.2 EDPF-NT Plus在电站超超临界机组控制中的应用159

8.2 Symphony系统及其应用161

8.2.1 Symphony系统简介161

8.2.2 Symphony系统在电站超临界机组控制中的应用163

8.3 Ovation系统及其应用165

8.3.1 Ovation系统简介165

8.3.2 Ovation系统在钢铁厂高炉控制系统中的应用166

8.4 TELEPERM XP系统及其应用168

8.4.1 TELEPERM XP系统简介168

8.4.2 TELEPERM XP在核电站控制中的应用170

8.5 习题172

第9章 现场总线控制系统173

9.1 现场总线概述173

9.1.1 现场总线的概念与含义173

9.1.2 现场总线的特点174

9.1.3 现场总线的核心与基础175

9.1.4 现场总线的网络拓扑结构175

9.2 现场总线数据通信协议模型177

9.2.1 通信协议分层177

9.2.2 物理层178

9.2.3 数据链路层179

9.2.4 应用层179

9.2.5 用户层179

9.3 现场总线控制系统的构成179

9.3.1 具有两层结构的FCS179

9.3.2 具有3层结构的FCS180

9.3.3 由DCS扩展而成的FCS180

9.4 习题181

第10章 几种典型的现场总线技术182

10.1 FF现场总线182

10.1.1 FF概述182

10.1.2 FF的通信系统183

10.1.3 FF的网络管理184

10.1.4 FF的系统管理185

10.2 WorldFIP现场总线187

10.2.1 WorldFIP概述187

10.2.2 WorldFIP的通信系统188

10.2.3 WorldFIP的网络管理191

10.2.4 WorldFIP的安全性194

10.3 CAN现场总线195

10.3.1 CAN总线概述195

10.3.2 CAN总线的通信系统196

10.3.3 CAN总线性能特点197

10.4 PROFIBUS现场总线199

10.4.1 PROFIBUS概述199

10.4.2 PROFIBUS的主要技术构成和特性200

10.4.3 PROFIBUS-DP202

10.4.4 PROFIBUS-PA204

10.4.5 PROFIBUS-FMS206

10.4.6 Profinet207

10.5 DeviceNet现场总线210

10.5.1 DeviceNet概述210

10.5.2 DeviceNet的通信技术211

10.6 习题214

参考文献215