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目次 1

译序 1

中译本前言 1

前言 1

1 什么是过程自动化、过程控制技术和过程数据处理？ 1

1.1 若干基本概念的定义 1

1.1.1 “技术过程”的定义 1

1.1.2 过程计算机是什么？ 2

1.1.3 过程计算机系统 3

1.1.4 被称为过程自动化、过程引导技术或过程数据处理的新技术领域 5

1.2 器具与机器自动化及成套设备自动化 6

1.2.1 两类过程自动化系统 6

1.2.2 器具与机器自动化的表征特点 7

1.2.3 成套设备自动化的表征特点 8

1.3 自动化程度和过程计算机的运行方式 9

1.3.1 自动化程度的定义 9

1.3.2 过程运行的传统方式 10

1.3.3 计算机离线运行 10

1.2.4 过程计算机系统在线开环运行 11

1.3.5 过程计算机系统在线闭环运行 12

1.4 过程自动化系统（过程引导系统）的组成部分 14

1.4.1 过程自动化系统的分系统 14

1.4.2 自动化系统与技术过程的接口 15

1.4.3 过程计算机系统 15

1.4.4 过程计算机软件系统 15

1.5 过程控制的层次和自动化功能 17

1.5.1 决策和执行层次 17

1.5.2 自动化功能 18

1.6.1 技术过程的习惯分类法 19

1.6 技术过程中分过程的基本类型 19

1.6.2 分过程按过程变量的形式分类 20

1.6.3 连续分过程、顺序分过程和散件分过程 20

1.6.4 技术过程按主导分过程的类型分类 22

1.6.5 技术过程的图形表示 22

1.7 一个过程自动化系统实例：供热和回水系统自动化 25

1.7.1 设计任务要求 25

1.7.2 技术解决方案 25

1.7.3 过程自动化系统的生成 26

1.8 过程自动化对人类和社会的影响 28

1.8.1 预期的（积极的）效果与无意的（消极的）后果 28

1.8.2 自动化工程师对过程自动化造成影响的责任 28

自测题 29

2.1.1 什么是小型和微型计算机 30

2.1.2 用作过程计算机的微型计算机构造 30

2.1 小型和微型计算机用作过程计算机 30

2 过程计算机硬件系统 30

2.1.3 微型计算机硬件的特点 33

2.1.4 过程计算机中过程数据的表示方式 34

2.2 集中型和分散型的自动化结构 35

2.2.1 各种不同的自动化结构 35

2.2.2 比较自动化结构特点的判据 36

2.3 自动化的层次结构 40

2.3.1 工效集中型和分散型结构的组合 40

2.3.2 用总线连接的分布式过程计算机系统实现自动化层次结构 42

2.4 分布式过程自动化系统 43

2.4.1 采用分布式过程自动化系统的目的 43

2.4.2 分布式过程自动化系统通讯的基本结构 43

2.4.3 现代通讯系统的技术发展趋势 45

2.5.2 硬件冗余 46

2.5 带冗余的自动化结构 46

2.5.1 冗余的形式 46

2.5.3 软件冗余 48

2.6 过程计算机硬件的配置 49

2.6.1 过程计算机硬件配置中的各种装置 49

2.6.2 过程计算机硬件配置实例 50

自测题 52

3 过程外围设备 54

3.1 过程计算机系统同技术过程间的接口 54

3.1.1 过程计算机系统同技术过程间过程信号的传输 54

3.1.2 过程计算机系统接口端过程信号的种类 56

3.1.3 空间集中型结构的自动化系统中过程信号的输入和输出装置 56

3.1.4 空间分散型结构的自动化系统中过程信号的输入和输出装置 56

3.2 数字输入输出装置 60

3.2.1 数字输入装置 60

3.2.2 数字输出装置 61

3.2.3 二进制信号的电隔离导通装置 62

3.3 模拟输入输出装置 63

3.3.1 模拟输入装置 63

3.3.2 模数转换器 65

3.3.3 模拟输出装置 69

3.3.4 数模转换器 69

3.3.5 模拟信号的电隔离导通装置 72

3.4 可编程序的和“智能型”的过程信号输入输出单元 73

3.4.1 可编程序的数字输入输出单元 73

3.4.2 “智能型”的过程信号输入输出单元 73

3.5 传感器和执行器 76

3.5.1 传感器 76

3.5.2 执行器 78

3.6.1 干扰的种类 79

3.6 过程信号导线上的干扰 79

3.6.2 推挽干扰影响 80

3.6.3 同相干扰影响 82

3.7 防干扰措施 83

3.7.1 防止接地电位差造成干扰的措施 83

3.7.2 防止电磁场干扰过程信号输入导线的措施 83

3.7.3 接地措施 85

3.7.4 电子线路输入端的防高压（过电压）保护措施 85

自测题 86

4 过程计算机的实时程序设计 87

4.1 问题的指出 87

4.1.1 什么是实时程序设计 87

4.1.2 对及时性的要求 88

4.1.4 实时计算系统的种类 90

4.1.3 对同时性的要求 90

4.2 实时程序设计方法 91

4.2.1 两种基本对策 91

4.2.2 同步程序法 91

4.2.3 异步程序（并发程序）法 95

4.3 进程（任务） 97

4.3.1 进程概念简介 97

4.3.2 进程的状态模型 99

4.3.3 进程的启动 99

4.4 进程的时序协调（同步） 100

4.4.1 进程的并发、串行、伴行和同时动作 100

4.4.2 进程间的同步 100

4.4.3 实现进程间同步的信号灯变量和信号灯操作 102

5 自测题 104

5.1.1 什么是操作系统 106

5.1.2 操作系统的种类 106

过程计算机的操作系统 106

5.1 概念的确定 106

5.1.3 资源（操作手段） 108

5.2 过程计算机操作系统的组织管理任务 108

5.2.1 概述 108

5.2.2 进程管理 108

5.2.3 存储管理 110

5.2.4 输入和输出控制 112

5.2.5 出错处理和（重新）运行 112

5.3 以“微操作系统”的开发例示组织任务的设计实施 112

5.3.1 开发步骤 112

5.3.2 设定目标 113

5.3.3 明确任务要求 113

5.3.4 拟制解决方案 113

5.4.1 按简化的任务要求作系统设计 117

5.4 微操作系统的系统设计 117

5.4.2 系统设计的初步扩充 123

5.4.3 系统设计的第二次扩充 124

5.4.4 系统设计的第三次扩充 127

5.4.5 向真正的实时操作系统过渡 127

5.5 过程计算机系统程序的组成 128

5.6 过程计算机操作系统举例 128

5.6.1 市售操作系统归类 128

5.6.2 真正实时操作系统的构造与特性 129

自测题 132

6 用于过程自动化的程序语言 134

6.1 基本概念 134

6.1.1 程序语言的种类 134

6.1.2 程序语言译为机器语言 138

6.2.1 考虑过程自动化任务时面临的实时程序设计问题 140

6.2 用于过程计算机系统实时程序设计的高级程序语言 140

6.2.2 过程自动化使用汇编语言的优缺点 141

6.2.3 过程自动化使用不依赖于机器的程序语言之发展方向 142

6.3 过程计算机程序语言PEARL概观 144

6.3.1 发展历史 144

6.3.2 开发目的和语言要求 146

6.3.3 重要的语言特点简介 147

6.4 PEARL程序设计示例 149

6.4.1 软件开发的工程任务 149

6.4.2 供热自动化系统的任务和要求 149

6.4.3 供热和调节方案 151

6.4.4 系统设计 153

6.4.5 把软件的详细设计改写为PEARL程序（程序实现） 158

自测题 177

7.1.1 问题的提出 179

7.1 基本概念 179

7 过程自动化系统的可靠性和安全性 179

7.1.2 故障与错误 180

7.1.3 达到可靠和安全的策略和方法 181

7.2 可靠性技术 181

7.2.1 可靠性的表征值 181

7.2.2 硬件系统的可靠性模型 185

7.2.3 程序系统的可靠性模型 185

7.3 可靠性改善措施 187

7.3.1 可靠性改善措施的分类 187

7.3.2 硬件系统的可靠性改善措施 188

7.3.3 程序系统的可靠性改善措施 189

7.4 安全保障技术 189

7.4.1 基本概念的定性定义 189

7.4.2 具有和不具有安全状态的技术过程 190

7.4.3 酿成事故危害的事态序列 191

7.4.4 安全表征值的定量定义 192

7.4.5 安全保障的技术规程 192

7.4.6 安全保障证明 193

7.5 安全保障措施 193

7.5.1 过程自动化系统安全保障措施分类 193

7.5.2 硬件系统方面的安全保障措施 195

7.5.3 针对软件错误的安全保障措施 196

自测题 197

附录：PEARL语言的补充介绍 200

A1 构造PEARL程序的语言手段 200

A1.1 PEARL程序的构造 200

A1.2 问题（PROBLEM）部分的构造 200

A2.1 PEARL程序的书写规则 201

A2 PEARL语言表述算法的语言核心 201

A1.4 问题部分构造示例 201

A1.3 PEARL程序的块式结构 201

A2.2 PEARL程序中对象的说明 203

A2.3 简单数型 205

A2.4 结构数型 206

A2.5 变量赋值 207

A2.6 标准运算 207

A2.7 对数组、字符串和位串的访问 208

A2.8 控制程序运行的语句 210

A2.9 过程（PROCEDURE） 211

A3 PEARL用于输入和输出的语言手段 215

A3.1 输入和输出的概念 215

A3.2 系统（SYSTEM）部分中对设备连接和接线端子的描述 215

A3.3 系统部分中对事件的说明 218

A3.4 对数据站的说明 218

A3.5 对用户定义的数据站的说明 218

A3.6 输入和输出语句 220

A4 PEARL用于实时程序设计的语言手段 222

A4.1 对任务的说明 222

A4.2 对任务状态转换的控制 222

A4.3 对任务状态转换的安排 224

A4.4 任务间的同步 226

A4.5 中断屏蔽 226

A5 用于分布式过程计算机系统的语言手段（多机PEARL） 226

A5.1 多机PEARL程序的结构 228

A5.2 对站的描述（STATION部分） 229

A5.3 对物理连接的描述（NET部分） 229

A5.4 对外围设备接口的描述（SYSTEM部分） 230

A5.5 对软件配置的描述（CONFIGURATION部分） 231

A5.6 信息交换 232

第1章自测题解答 235

自测题解答 235

第2章自测题解答 236

第3章自测题解答 237

第4章自测题解答 238

第5章自测题解答 239

第6章自测题解答 239

第7章自测题解答 242

参考文献索引 245

第1章文献索引 245

第2章文献索引 246

第3章文献索引 246

第4章文献索引 247

第5章文献索引 248

第6章文献索引及附录 248

第7章文献索引 249

译者推荐的新近德文同类著作 251