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第1章 概述 1

1.1 计算机控制系统基础 1

1.1.1 计算机控制系统的基本概念 1

1.1.2 计算机控制系统的分类 3

1.1.3 计算机控制系统的发展 6

1.2 DCS的总体概念 7

1.2.1 DCS的基本概念 7

1.2.2 DCS的主要特点 9

1.2.3 DCS的产生及发展历程 10

1.3 FCS的总体概念 12

1.3.1 FCS的基本概念 13

1.3.2 FCS的本质特征 14

1.3.3 FCS的发展背景及趋势 15

1.4 DCS、PLC及FCS之间的差异 16

1.4.1 PLC的基本概念及特点 16

1.4.2 DCS与PLC的差异 19

1.4.3 DCS与PLC-SCADA的差异 19

1.4.4 DCS与FCS的差异 20

本章小结 22

习题 22

第2章 DCS硬件体系及系统 23

2.1 DCS的体系结构及功能 23

2.1.1 DCS的体系结构 23

2.1.2 DCS的分散方式 25

2.1.3 DCS的各级（层）功能 27

2.2 DCS的构成及联系 30

2.2.1 DCS的基本构成 30

2.2.2 DCS的通信联系 32

2.2.3 DCS常用结构类型 34

2.3 DCS的硬件系统 34

2.3.1 过程控制站 34

2.3.2 人机接口设备 45

2.3.3 系统通信设备 53

2.4 DCS典型产品结构实例 54

2.4.1 INFI-90 DCS系统 54

2.4.2 MACS DCS系统 55

2.4.3 Freelance 800F DCS系统 56

2.4.4 ECS-700 DCS系统 58

本章小结 59

习题 60

第3章 DCS软件体系及功能 61

3.1 DCS的软件体系 61

3.2 DCS的控制层软件 62

3.2.1 控制层软件的功能 63

3.2.2 控制层软件的组成 64

3.2.3 控制编程语言 64

3.3 DCS的监控层软件 66

3.3.1 监控层软件的功能 66

3.3.2 监控层软件的组成 70

3.4 DCS的组态软件 71

3.4.1 组态软件的概念 71

3.4.2 组态软件的功能 72

3.4.3 组态软件的特点 74

3.4.4 组态软件的发展和变化 75

本章小结 78

习题 79

第4章 DCS控制算法及组态 80

4.1 PID控制算法 80

4.1.1 理想PID控制算法 80

4.1.2 控制度和采样周期 82

4.1.3 改进PID控制算法 83

4.2 复杂控制算法 89

4.2.1 前馈控制 89

4.2.2 串级控制 93

4.2.3 Smith预估补偿控制 94

4.2.4 选择性控制 96

4.2.5 比值控制 97

4.2.6 先进控制 99

4.3 顺序控制算法 102

4.3.1 顺序控制的基本概念 102

4.3.2 梯形图及其编制方法 104

4.3.3 程序条件的编制 106

4.4 DCS控制算法的组态 107

4.4.1 DCS的控制功能模块 107

4.4.2 控制算法的组态及流程 109

本章小结 118

习题 118

第5章 DCS数据通信及网络 119

5.1 数据通信的基本概念 119

5.1.1 信息、数据、信号和信道 119

5.1.2 数据通信系统 120

5.1.3 数据传输方法 121

5.2 数据通信技术 124

5.2.1 数据编码技术 124

5.2.2 多路复用技术 127

5.2.3 通信交换技术 128

5.2.4 差错控制技术 130

5.2.5 工业数据通信的特点 132

5.3 DCS的网络通信 133

5.3.1 网络体系结构 133

5.3.2 OSI参考模型结构 135

5.3.3 OSI参考模型各层的功能 136

5.3.4 OSI参考模型的数据传输 137

5.3.5 DCS的网络通信标准 138

5.4 DCS通信网络结构及设备 139

5.4.1 通信网络的拓扑结构 140

5.4.2 通信网络的传输介质 141

5.4.3 通信网络的互连设备 143

5.5 典型DCS的通信网络 144

5.5.1 JX-300X DCS的通信网络 145

5.5.2 WebField ECS-100 DCS的通信网络 148

5.6 控制网络和信息网络 149

5.6.1 控制网络与信息网络的区别 149

5.6.2 控制网络与信息网络的互联技术 150

5.6.3 控制网络与信息网络的互联展望 153

本章小结 154

习题 154

第6章 现场总线技术基础 155

6.1 现场总线概述 155

6.1.1 现场总线的基本定义 155

6.1.2 现场总线标准的现状 156

6.1.3 现场总线的应用概况 159

6.2 现场总线结构 159

6.2.1 现场总线的基本结构 159

6.2.2 FCS典型硬件连接形式 161

6.2.3 FCS的集成结构 162

6.2.4 FCS的技术优势 163

6.3 现场总线的核心与基础 164

6.3.1 现场总线协议 164

6.3.2 现场总线协议模型 164

6.3.3 现场总线仪表 166

6.4 现场总线的技术应用 169

6.4.1 现场总线网络的应用特征 169

6.4.2 现场总线应用中的关键技术 170

本章小结 171

习题 171

第7章 典型现场总线及其应用 172

7.1 PROFIBUS总线 172

7.1.1 PROFIBUS总线概况 172

7.1.2 PROFIBUS协议结构 174

7.1.3 PROFIBUS数据传输技术 175

7.1.4 PROFIBUS三个系列总线的通信特性 177

7.1.5 PROFIBUS总线的应用设计 180

7.2 基金会现场总线 183

7.2.1 FF H1总线的通信模型及相互关系 184

7.2.2 FF H1总线的物理层 186

7.2.3 数据通信链路 188

7.2.4 用户应用模块与设备描述 189

7.2.5 FF HSE高速以太网 191

7.2.6 基金会FCS的设计及应用 193

7.3 CAN总线 196

7.3.1 CAN总线通信特点 196

7.3.2 CAN总线协议模型 197

7.3.3 CAN总线电气连接特性 198

7.3.4 CAN总线通信中的问题 199

7.3.5 CAN总线的应用 200

7.4 ControlNet总线 201

7.4.1 ControlNet概述 201

7.4.2 ControlNet的通信特性 201

7.4.3 ControlNet的主要性能指标 203

7.4.4 ControlNet总线的应用 203

7.5 DeviceNet总线 205

7.5.1 DeviceNet概述 205

7.5.2 DeviceNet的通信模型 207

7.5.3 DeviceNet的设备描述 208

7.5.4 DeviceNet的一致性测试 208

7.5.5 DeviceNet的应用 209

7.6 其他总线技术 210

7.6.1 CC-Link现场总线 210

7.6.2 LonWorks总线 211

7.6.3 HART协议 212

本章小结 213

习题 214

参考文献 215