集散控制系统

　　《21世纪全国高等院校自动化系列实用规划教材》特点：
　　丛书系列根据最新就业行情和相关行业标准，对第1版教材进行调整或修改，使之更符合学科的最新动态和发展趋势。
　　将人文知识融人理论讲解，在普及科技知识的同时，提高学生的人文素养。
　　案例丰富，图文并茂，增强教材的可读性，培养读者逻辑思维能力与素养。
　　内容新颖，融会当前最新理论和工程实际，拓宽阅读视野。
　　免费提供电子课件，部分教材提供习题参考答案。

　　集散控制系统是当前先进工业控制系统的主要结构形式。在高校，集散控制系统是最接近实际过程控制的一门专业课程。
　　《集散控制系统（第2版）/21世纪全国高等院校自动化系列实用规划教材》共分7章，第1章绪论介绍了计算机控制系统的基本内容、分类及发展概况，着重论述了集散控制系统的特点与性质。第2章介绍了集散控制系统的体系结构。第3章着重讲述了集散控制系统的硬件系统。第4章简单介绍了集散控制系统的软件系统组成、结构和主要设备。第5章着重讲述了集散控制系统的通信网络系统，主要内容有工业数据数字通信基本原理、集散控制系统中的控制网络标准和协议及现场总线。第6章介绍了集散控制系统的性能指标。第7章对集散控制系统的工程设计技术与应用实例进行了探讨，列举了实际的集散控制系统的应用。
　　编写本书时，作者力求讲清系统的基本概念、原理、特点及方法，本着实用的原则，侧重于工程应用，每章后均附有习题，便于读者掌握所学内容。
　　《集散控制系统（第2版）/21世纪全国高等院校自动化系列实用规划教材》适合32～48学时的高年级本科生或研究生的专业课和实践教学环节使用，也适合高级专业技术职业类学校的学生参考使用，同时可作为主管部门对自动化从业人员的培训教材，对从事自动控制工程、自动化系统、管控一体化的科技人员也是很好的参考书。

第1章 绪论
1.1 计算机控制系统基础知识
1.1.1 计算机控制系统的一般概念
1.1.2 计算机控制系统内的信号变换
1.1.3 计算机控制系统的分类
1.1.4 计算机控制系统的发展概况与趋势
1.1.5 控制计算机的几种机型
1.2 计算机控制系统的设计与实现
1.2.1 计算机控制系统设计的原则
1.2.2 计算机控制系统设计步骤
1.3 集散控制系统概述
1.3.1 集散控制系统（DCS）概念
1.3.2 DCS的基本组成及特点
1.3.3 集散控制系统的发展历程
1.4 几种计算机控制系统与DCS的比较
1.4.1 以PLC构成的控制系统监督控制系统
1.4.2 监督控制和数据采集系统
1.4.3 PC Based监督／控制系统
1.5 DCS典型产品及特点
1.5.1 Honeywell公司的TDC-3000系统
1.5.2 ABB公司的Industrial IT系统
1.5.3 和利时公司的HOLLiAS系统
本章小结
思考题与习题

第2章 DCS的体系结构
2.1 DCS的体系结构形成
2.1.1 中央计算机集中控制系统的形成
2.1.2 DCS分层体系结构的形成
2.1.3 DCS的分层体系结构
2.2 DCS分层结构中各层的功能
2.2.1 直接控制级
2.2.2 过程管理级
2.2.3 生产管理级
2.2.4 工厂经营管理级
2.3 DCS的构成与联系
2.3.1 DCS的基本构成
2.3.2 DCS的软件构成
2.3.3 DCS的网络结构
2.4 DCS的体系结构的技术特点
2.4.1 信息集成化
2.4.2 控制功能的进一步分散化
2.5 DCS体系结构典型示例
2.5.1 TDC-3000型集散控制系统的体系结构
2.5.2 Centum-XL系统的体系结构
2.5.3 I/A Series系统的体系结构
2.5.4 INFI-90系统的体系结构
2.5.5 MACS的体系结构
本章小结
思考题与习题

第3章 DCS硬件系统
3.1 DCS硬件组成概述
3.2 DCS的操作员站
3.3 DCS的工程师站和系统服务器
3.3.1 工程师站的硬件结构
3.3.2 系统服务器
3.4 DCS的现场控制站
3.4.1 主控制器（MCU）
3.4.2 模拟量输入设备（AI）
3.4.3 模拟量输出设备（AO）
3.4.4 开关量输入设备（DI）
3.4.5 开关量输出设备（DO）
3.4.6 脉冲量输入设备（PI）
3.4.7 电源、转换设备
3.4.8 机柜
3.5 通信网络及设备
3.5.1 控制网络
3.5.2 系统网络
本章小结
思考题与习题

第4章 DCS的软件系统
4.1 DCS软件系统概述
4.2 DCS的控制层软件
4.2.1 控制层软件的功能
4.2.2 信号采集与数据预处理
4.2.3 控制编程语言与软件模型
4.3 DCS的监督控制软件
4.3.1 监控层的应用功能设计
4.3.2 实时数据库
4.3.3 操作员站软件结构
4.4 DCS的组态软件
4.4.1 实时数据库生成系统
4.4.2 生产过程流程画面
4.4.3 历史数据和报表
4.4.4 控制回路组态
4.5 DCS的控制方案
4.5.1 控制器中的PID控制算法及应用
4.5.2 控制器中的功能块
本章小结
思考题与习题

第5章 DCS的通信网络系统
5.1 网络和数据通信基本概念
5.1.1 通信网络系统的组成
5.1.2 基本概念及术语
5.2 工业数据通信
5.2.1 数据通信的编码方式
5.2.2 数据通信的工作方式
5.2.3 数据通信的电气特性
5.2.4 数据通信的传输介质
5.3 DCS中的控制网络标准和协议
5.3.1 计算机网络层次模型
5.3.2 网络协
5.3.3 网络设备
5.4 现场控制总线
5.4.1 现场控制总线的产生
5.4.2 现场控制总线的特点
5.4.3 现场总线技术概述
5.5 0PC简介
5.5.1 0PC的起源
5.5.2 0PC的数据访问
5.5.3 0PC编程
5.6 Modbus数据通信
5.6.1 Modbus协议概述
5.6.2 Modbus查询响应周期
5.6.3 ModBus协议传输方式
5.6.4 ModBus地址
5.6.5 ModBus功能码
5.6.6 ModBus协议错误
检测方法
本章小结
思考题与习题

第6章 DCS的性能指标
6.1 DCS的可靠性
6.1.1 可靠度R（f）
6.1.2 失效率λ（f）
6.1.3 平均故障间隔时间（MTBF）
6.1.4 平均故障修复时间（MTTR）
6.1.5 平均寿命m
6.1.6 利用率A
6.2 提高系统利用率的措施
6.2.1 提高元器件和设备的可靠性
6.2.2 提高系统对环境的适应能力
6.2.3 容错技术的应用
6.3 DCS的安全性
……

第7章 DCS的工程设计技术与应用实例

附录一 DCS工程化设计步骤
附录二 DCS的工程应用实施方法
参考文献

　　在整个控制系统中，中间计算机分布在各车间或工段上，处于前端计算机和中央计算机之间，并担当起一些以往要求中央计算机来处理的职能（参见图2.4）。至此，系统结构就形成了三层计算机控制模式，这样的结构模式在工厂自动化方面得到了很广泛的应用，至今仍常常见到。例如，一座炼油厂有不同的车间，各车间都有相应的各式被控装置，用前端计算机对各式被控装置的诸种变量（如温度、压力、流量等）直接进行控制，并在各车间安装一台中间级控制计算机，令其向下与前端计算机相连，向上与中央计算机相连。把中央计算机与工厂办公室自动化系统连接起来，工厂自动化控制系统就集成到信息处理系统中，使工厂制造与办公室、实验室、仓库等商业和事务管理等系统构成一体。这也是现代化工厂的结构模式。
　　2.1.3 DCS的分层体系结构
　　DCS按功能划分的层次结构充分体现了其分散控制和集中管理的设计思想，DCS从下至上依次分为直接控制层、操作监控层、生产管理层和决策管理层，如图2.5所示。
　　1.现场装置管理层次的直接控制层（过程控制级）
　　在这一级上，过程控制计算机直接与现场各类装置（如变送器、执行器、记录仪表等）相连，对所连接的装置实施监测、控制，同时它还向上与第二层的计算机相连，接收上层的管理信息，并向上传递所监控装置的特性数据和采集到的实时数据。2.过程管理层（操作监控层）在这一级上的过程管理计算机主要有监控计算机、操作站、工程师站。它综合监视过程控制级各站的所有信息、集中显示操作、修改控制回路的组态和参数、优化过程处理等。
　　……