集散型控制系统的设计与应用PDF电子书下载

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-XL 26

2．3．3 I/A Series 28

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PLC 40

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/CD 272

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-MAP 291

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