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第1章 集散型控制系统及其发展1

1．1 集散型控制系统的概念2

1．1．1 过程计算机控制系统的前期发展历程(70年代中期以前)2

1．1．2 集散型控制系统的概念5

1．2 集散型控制系统的设计思想及特点6

1．3 集散型控制系统的发展概况8

1．3．1 集散型控制系统的开创期(70年代中期)8

1．3．2 集散型控制系统的不断成长与完善时期(80年代中后期)9

1．3．3 集散型控制系统的发展趋势(90年代)10

1．4 国外DCS产品一览12

1．5 国内集散型控制系统发展情况15

2．1．1 中央计算机集中控制系统的形成18

2．1 集散型控制系统的体系结构概述18

第2章 集散型控制系统的体系结构18

2．1．2 集散型控制系统层次化体系结构的形成19

2．1．3 集散型控制系统功能分层体系21

2．2 集散型控制系统体系结构中各层的功能22

2．2．1 直接控制级22

2．2．2 过程管理级23

2．2．3 生产管理级23

2．2．4 工厂经营管理级24

2．3 集散型控制系统体系结构典型示例24

2．3．1 TDC-3000型集散控制系统24

2．3．2 Centum-XL26

2．3．3 I/A Series28

2．3．4 INFI-90系统30

2．3．5 MOD 300集散型控制系统32

2．3．6 MAX1000集散型控制系统35

第3章 集散型控制系统的硬件结构38

3．1 概述38

3．2 DCS的过程控制级38

3．2．1 过程控制级的功能38

3．2．2 用于过程控制级的数字调节器与PLC40

3．3 现场控制站的结构41

3．3．1 机柜41

3．3．2 电源41

3．3．3 控制计算机43

3．3．4 现场控制站的可靠性与可维护性47

3．4．1 智能调节器50

3．4．2 可编程序控制器(PLC)50

3．4 过程控制级中的智能调节器与可编程序控制器(PLC)50

3．5 DCS的操作员站和工程师站54

3．5．1 中心计算机站(CENTRAL COMPUTER STATION)54

3．5．2 操作员站的功能55

3．5．3 操作员站的结构组成64

第4章 现场控制站软件系统74

4．1 概述74

4．1．1 现场控制站的功能74

4．1．2 现场控制站的软件结构74

4．2 现场控制站的数据结构75

4．2．1 概述75

4．2．2 现场控制站的实时数据库的主要数据类型和结构76

4．2．3 现场控制站数据库的存取功能84

4．3．2 输入处理模块85

4．3．1 概述85

4．3 现场控制站的输入、输出软件85

4．4 现场控制站的反馈控制软件90

4．4．1 概述90

4．4．2 基本控制算法模块92

4．4．3 现场控制站控制算法的实现103

4．5 现场控制站的顺序控制功能107

4．5．1 顺序控制的概念和组成元素107

4．5．2 DCS顺序控制功能的实现110

4．6 几点讨论121

第5章 DCS操作员站的软件体系123

5．1 概述123

5．2．1 基本概念和术语124

5．2 操作系统124

5．2．2 实时多任务操作系统126

5．3 面向过程语言143

5．3．1 概述143

5．3．2 高级编程语言及其特点144

5．4 操作员站的系统软件体系结构145

5．4．1 操作员站的软件内容145

5．4．2 操作员站软件结构146

第6章 集散型控制系统的组态软件159

6．1 概述159

6．2 实时数据库生成系统161

6．2．1 概述161

6．2．2 实时数据库的内容162

6．2．3 数据库生成软件的功能165

6．2．4 数据库生成系统举例167

6．3 工业流程画面的生成171

6．3．1 概述171

6．3．2 流程画面生成的主要功能173

6．3．3 画面生成举例174

6．4 历史数据库趋势显示和报表生成技术187

6．4．1 概述187

6．4．2 几种历史数据库、趋势显示功能187

6．4．3 历史数据库的生成和配置技术192

6．4．4 报表打印和生成技术196

6．5 控制回路的组态202

6．5．1 概述202

6．5．2 组态原理203

6．5．3 控制回路的组态方法204

6．5．4 控制回路组态的例子207

第7章 DCS的高级控制功能213

7．1 概述213

7．2 自适应控制技术213

7．2．1 数学模型214

7．2．2 状态反馈215

7．2．3 状态观测器216

7．2．4 状态估计217

7．2．5 辨识与参数估计218

7．2．6 自适应控制221

7．3 生产过程的优化控制与管理229

7．3．1 概述229

7．3．2 线性规划(Linear Program)230

7．3．3 动态规划231

7．3．4 基于知识的系统和方法233

7．3．5 CIMS/CIPS的概念236

第8章 DCS的网络体系238

8．1 概述238

8．2 局域网技术239

8．2．1 局域网络的定义与分类239

8．2．2 网络拓扑结构240

8．2．3 传输介质240

8．2．4 传输技术242

8．2．5 网络控制方法244

8．2．6 错误检测及纠错编码245

8．3 OSI参考模型248

8．3．1 OSI参考模型结构248

8．3．2 OSI参考模型的七层协议及网间互联252

8．4 IEEE标准256

8．4．1 IEEE 802标准及与OSI协议的关系257

8．4．2 介质存取控制层(MAC)259

8．4．3 逻辑链路控制层(LLC)260

8．4．4 网络寻址261

8．4．5 IEEE 802的帧结构262

8．4．6 服务原语和参数262

8．5 IEEE 802.2逻辑链路控制协议264

8．5．1 LLC服务264

8．5．2 MAC服务267

8．5．3 LLC链路控制协议的实现机制269

8．5．4 LLC协议格式270

8．6 IEEE 802.3 CSMA/CD介质存取控制协议271

8．6．2 CSMA/CD272

8．6．1 IEEE 802.3的主要内容272

8．6．4 IEEE 802.3的物理层规范274

8．6．3 IEEE 802.3的MAC帧格式274

8．6．5 以太网(Ethernet)275

8．7 IEEE 802.4令牌总线276

8．7．1 IEEE 802.4标准的主要内容276

8．7．2 令牌总线的基本概念276

8．7．3 成员控制技术277

8．7．4 故障控制技术279

8．7．5 优先级控制技术280

8．7．6 IEEE 802.4的MAC帧格式281

8．7．7 IEEE 802.4的服务规范283

8．7．8 IEEE 802.4的物理层规范284

8．8．1 IEEE 802.5标准的内容285

8．8 IEEE 802.5令牌环285

8．8．2 令牌环的概念286

8．8．3 IEEE 802.5的MAC帧格式286

8．8．4 优先级控制技术288

8．8．5 令牌环的维护功能288

8．8．6 IEEE 802.5的MAC服务规范290

8．8．7 IEEE 802.5的物理层规范290

8．9 制造自动化协议-MAP291

8．9．1 MAP在工业制造领域的应用291

8．9．2 MAP协议及结构293

8．10 DCS网络产品比较294

第9章 DCS的可靠性概念和可靠性设计297

9．1 系统可靠性和可靠性指标297

9．2 DCS的可靠性分析301

9．3 DCS中各单元的可靠性设计304

9．4 DCS系统级的可靠性设计311

9．5 DCS软件的可靠性设计312

9．6 DCS的可靠性评估315

第10章 集散型控制系统的工程化设计316

10．1 概述316

10．1．1 集散型控制系统工程化设计应达到的目的316

10．1．2 集散型控制系统工程化设计中应完成的工作316

10．2 集散型控制系统的评估317

10．2．1 集散型控制系统评估的意义和一般准则317

10．2．2 集散型控制系统评估人员的选择318

10．2．3 集散型控制系统评估的内容319

10．2．4 集散型控制系统的评估方法及应用323

10．3 集散型控制系统的工程化设计325

10．3．1 集散型控制系统工程化设计的步骤325

10．3．2 集散型控制系统应用工程的实施方法330

第11章 集散型控制系统的应用334

11．1 DCS在催化裂化装置中的应用334

11．1．1 友力-2000系统硬件结构334

11．1．2 友力-2000DCS软件系统340

11．1．3 控制实施344

11．2 DCS在氮肥厂中的应用349

11．2．1 工艺概况及控制、监视功能349

11．2．2 控制系统配置350

11．2．3 合成氨的氮氢配比调节系统353

11．3．1 工艺概述360

11．3．2 本装置用μXL实施的功能360

11．3 DCS在某钢铁公司14000m3/h空分装置中的应用360

11．3．3 硬件配置362

11．3．4 主要控制回路介绍362

11．4 DCS在冶金系统中的应用369

11．4．1 DCS在电炉冶炼控制中的应用369

11．4．2 用N-90系统实现双交叉燃烧控制378

11．5 DCS在工业窑炉上的应用384

11．5．1 工业窑炉的参量和控制要求385

11．5．2 用DCS-2001集散系统构成工业窑炉控制系统386

11．5．3 瓷窑控制系统的组态与生成389

11．6 DCS在天津碱厂的应用395

11．6．1 概述395

11．6．2 硬件配置及性能396

11．6．3 系统软件和应用软件397

11．6．4 纯碱生产与碳化过程简介398

11．6．5 衡稳控制主要方案399

11．6．6 上位机优化控制399

11．7 DCS在电力控制中的应用403

11．7．1 DCD在火力发电控制方面的应用403

11．7．2 30万kW火力发电过程及其自动控制404

11．7．3 集散型控制系统的实现406

11．7．4 主要控制技术关键410

11．7．5 控制效果411

11．8 DCS在葛洲坝泄水闸自动控制系统中的应用412

11．8．1 概述412

11．8．2 系统的功能要求与实现方法413

11．8．3 应用效果420

参考文献420