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第1章 集散控制系统1

1．1 集散控制系统概述1

1．1．1 集散控制系统的概念1

1．1．2 集散控制系统的发展历史2

1．2 集散控制系统的体系结构4

1．2．1 现场级5

1．2．2 控制级5

1．2．3 监控级5

1．2．4 管理级6

1．3 集散控制系统的特点6

1．3．1 适应性和扩展性6

1．3．2 控制能力7

1．3．3 人机联系手段7

1．3．4 可靠性7

1．4 集散控制系统的硬件结构8

1．4．1 集散控制系统的过程控制级8

1．4．2 集散控制系统的运行员操作站和工程师工作站9

1．5 集散控制系统的软件体系10

1．5．1 集散控制系统的系统软件11

1．5．2 集散控制系统的组态软件11

1．6 集散控制系统的操作方式和显示12

1．6．1 集散控制系统的操作12

1．6．2 集散控制系统的显示画面15

1．7 习题20

第2章 集散控制系统的控制算法21

2．1 PID控制算法21

2．1．1 理想PID控制算法21

2．1．2 控制度和采样周期22

2．1．3 理想PID控制算法的改进23

2．1．4 其他形式PID控制26

2．2 前馈控制27

2．2．1 前馈控制27

2．2．2 前馈补偿装置及控制28

2．2．3 前馈控制系统实施中的若干问题30

2．3 解耦控制31

2．3．1 系统的耦合关系31

2．3．2 串接解耦控制33

2．3．3 逆系统解耦控制34

2．4 时滞补偿控制36

2．4．1 史密斯预估补偿控制方案36

2．4．2 增益自适应时滞补偿器37

2．4．3 观测补偿器控制方案38

2．5 自适应控制39

2．5．1 自整定控制器39

2．5．2 模型参考型自适应控制系统40

2．5．3 自校正控制系统41

2．6 顺序控制42

2．6．1 顺序控制的基本概念42

2．6．2 梯形逻辑图及其编制方法44

2．6．3 程序条件的编制45

2．7 预测控制46

2．8 习题47

第3章 集散控制系统的通信网络与系统特性48

3．1 数据通信的基本概念48

3．1．1 基本概念48

3．1．2 通信介质51

3．1．3 数据通信系统网络结构52

3．1．4 通信控制方式53

3．2 集散控制系统中的网络通信54

3．2．1 集散控制系统中通信的特点54

3．2．2 OSI参考模型55

3．2．3 现场总线标准59

3．2．4 现场总线通信协议60

3．3 集散控制系统中应用的网络协议64

3．3．1 以太网64

3．3．2 常用物理层标准接口67

3．3．3 IEEE协议族69

3．3．4 TCP/IP76

3．4 习题79

第4章 控制系统用现场总线80

4．1 现场总线的定义80

4．1．1 权威组织的定义80

4．1．2 千米级总线82

4．2 现场总线控制系统的分类83

4．2．1 现场总线控制系统的分类83

4．2．2 不同领域的最下层仪器与仪表84

4．2．3 不同领域的系统结构84

4．3 现场总线的核心与基础85

4．3．1 现场总线的核心——总线协议85

4．3．2 现场总线的基础——智能现场装置85

4．3．3 现场总线技术的原型与系统产生86

4．4 现场总线与IT计算机网络技术的区别87

4．5 现场总线通信协议模型88

4．5．1 协议分层88

4．5．2 网络软件层次设计原则89

4．5．3 总线通信协议基本模型90

4．5．4 现场总线通信协议模型92

4．6 现场总线控制系统的网络拓扑结构94

4．7 习题94

第5章 几种典型的现场总线95

5．1 CAN总线95

5．1．1 CAN总线概述95

5．1．2 CAN总线网络结构96

5．1．3 CAN总线协议97

5．1．4 CAN性能分析97

5．2 LonWorks总线99

5．2．1 LonWorks概述99

5．2．2 LonWorks总线通信控制器机器接口——神经元芯片100

5．2．3 LonTalk协议103

5．2．4 Neuron C语言106

5．2．5 LNS107

5．2．6 网络管理108

5．3 FF109

5．3．1 FF的概述109

5．3．2 通信系统的组成及其相互关系111

5．3．3 FF的网络拓扑结构113

5．3．4 基金会现场总线与OSI参考模型的关系115

5．3．5 网络管理126

5．3．6 系统管理127

5．4 Profibus协议129

5．4．1 Profibus概述129

5．4．2 Profibus现场总线技术的主要构成130

5．4．3 Profibus的主要特性131

5．4．4 Profibus—DP132

5．4．5 Profibus—PA134

5．4．6 Profibus—FMS135

5．4．7 ProfiNet136

5．5 控制层现场总线ControlNet138

5．5．1 控制层现场总线概述139

5．5．2 ControlNet协议规范139

5．5．3 ControlNet的特点141

5．6 设备层现场总线DeviceNet142

5．6．1 DeviceNet的性能特点143

5．6．2 DeviceNet的技术规范143

5．6．3 DeviceNet中连接的概念145

5．6．4 生产者／消费者模型146

5．6．5 DeviceNet的报文传送146

5．6．6 DeviceNet对象模型与设备架构147

5．6．7 DeviceNet的一致性测试148

5．6．8 DeviceNet接口和软硬件产品148

5．7 习题149

第6章 集散控制系统性能指标与工程设计规范150

6．1 集散控制系统的性能指标150

6．1．1 集散控制系统的可靠性150

6．1．2 提高系统利用率的措施153

6．1．3 集散控制系统的安全性158

6．2 集散控制系统工程设计规范183

6．2．1 方案论证183

6．2．2 方案设计184

6．2．3 工程设计184

6．3 集散控制系统的评价与选择189

6．3．1 集散控制系统的评价189

6．3．2 集散控制系统的选择依据193

6．3．3 技术规范书195

第7章 工程应用举例197

7．1 集散控制系统（DCS）在火力发电厂中的应用197

7．1．1 工程简介197

7．1．2 工艺流程&J98

7．1．3 硬件设计198

7．1．4 软件设计200

7．1．5 流程展示201

7．1．6 运行结果206

7．2 CTN2000发酵过程计算机控制系统207

7．2．1 CTN2000发酵过程控制系统简介207

7．2．2 发酵控制系统中的基本操作及菜单结构208

7．2．3 发酵控制系统的主要功能209

7．2．4 系统流程展示212

7．3 乔格变压器横剪线和纵剪线控制系统217

参考文献224