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目 录 1

前言 1

第1章综合自动化整体解决方案 1

1.1工业自动化技术概述 1

1.1.1工业自动化技术的重要意义 1

1.1.2工业自动化系统技术发展历程 2

1.2流程工业自动化技术 4

1.2.1流程工业的特点 4

1.2.2流程工业迫切需要工业自动化技术 5

1.2.3流程工业自动化系统组成 6

1.3 ERP-MES-PCS三层结构模型 8

1.3.1流程工业企业资源计划（ERP）系统的功能和特点 10

1.3.2流程工业制造执行系统（MEs）的功能和特点 11

1.4流程工业MES系统 14

1.4.1实时监控软件平台（实时数据库） 14

1.4.2综合集成软件平台 17

1.4.3生产过程管理 19

1.4.4 MEs的其他应用软件模块 20

参考文献 23

第2章过程计算机控制系统 24

2.1过程计算机控制系统概述 24

2.1.1基本概念 24

2.1.2控制算法 26

2.1.3过程计算机控制系统的发展 31

2.1.4过程计算机控制系统的基本类型 32

2.2.1 I/O通道设计技术 37

2.2过程计算机控制系统的设计技术 37

2.2.2抗干扰技术 42

2.2.3系统总体设计 43

2.3可编程序控制器系统 57

2.3.1工作原理 58

2.3.2产品特性 62

2.4集散控制系统 64

2.4.1系统特点 64

2.4.2系统构成 65

2.4.3产品简介 68

参考文献 71

第3章开放式现场控制系统 73

3.1概述 73

3.2现场总线概述 74

3.2.1什么是现场总线 74

3.2.2技术结构特点 74

3.2.3现场总线国际标准化概况 77

3.3几种主要的现场总线 78

3.3.1基金会现场总线 78

3.3.2 PROFIBUS现场总线 91

3.3.3 HART 107

3.4工业以太网 109

3.4.1概述 109

3.4.2原理及体系结构 111

3.4.3工业以太网传输介质 116

3.4.4工业以太网关键技术 122

3.5 OPC——开放现场控制系统集成桥梁 127

3.5.1 OPC简介 128

3.5.2 OPC的特点及适用范围 128

3.5.3 OPC服务器的组成 130

3.5.4 OPC的接口及数据访问方式 132

参考文献 133

第4章故障诊断技术 135

4.1 引言 135

4.2故障诊断的常用技术 139

4.2.1故障诊断的基本分类 139

4.2.2基于解析模型的方法 141

4.2.3基于知识的方法 147

4.2.4基于信号处理的方法 152

4.3多变量统计法 154

4.3.1 多变量统计法的发展 154

4.3.2主元分析法（PCA）的基本原理 157

4.3.3 PCA在故障检测中的应用 158

4.3.4 PCA在故障分离中的应用 160

4.4多变量统计法在流程工业中的应用实例 162

4.4.1 田纳西过程 162

4.4.2监控分析 165

4.5.2非线性系统下的PCA方法 167

4.5.1 动态PCA（DPCA） 167

4.5多变量统计过程控制的新发展 167

参考文献 169

第5章实时数据库系统（RTDBS） 171

5.1实时数据库系统概述 171

5.1.1实时数据库的产生 171

5.1.2实时数据库的体系结构 172

5.1.3实时数据库在流程工业中的应用 174

5.2.1实时数据模型 175

5.2实时数据库技术简介 175

5.2.2实时事务 178

5.2.3事务调度策略 181

5.2.4并发控制 182

5.2.5历史数据存储 186

5.3实时数据库产品介绍 189

5.3.1 PI实时数据库 190

5.3.2 ESP-iSYS实时数据库 198

参考文献 209

6.1先进控制（AdvancedProcessControl,APC） 211

第6章先进控制与优化 211

6.1.1先进控制发展与现状 213

6.1.2先进控制目标 218

6.1.3先进控制实施方法 221

6.1.4先进控制发展 225

6.2建模和软测量 228

6.2.1建模的方法和要求 228

6.2.2辨识建模实施方法 229

6.2.3软测量技术及应用 231

6.3.1模型预测控制 240

6.3预测控制 240

6.4操作优化与流程模拟 262

6.4.1最优化 263

6.4.2最优操作工况分析方法 265

6.4.3操作优化与流程模拟的应用 266

参考文献 268

第7章数据校正 269

7.1引言 269

7.2系统测量网络冗余性分析原理 272

7.2.1过程数据的分类原理 273

7.2.2系统冗余度和变量冗余度 276

7.2.3线性测量网的综合冗余度分析 277

7.3显著误差检测 280

7.3.1几种常用的检测法 281

7.3.2检测性能分析 285

7.3.3基于软判定结构的显著误差检测 286

7.3.4基于硬判定结构的显著误差检测 290

7.4.1线性稳态数据协调 292

7.4线性准稳态数据协调与物料平衡模型 292

7.4.2线性动态数据协调 293

7.4.3线性准稳态数据协调 294

7.4.4物料平衡模型的建立 297

7.5数据校正技术的工程应用 298

7.5.1数据校正工程化软件 298

7.5.2全厂物流静态平衡模型的建立 300

7.5.3数据校正核心算法流程 301

7.5.4显著误差检测方法的应用研究 301

7.5.5数据校正软件工程应用小结 305

参考文献 306

第8章生产计划与调度 307

8.1前言 307

8.1.1生产计划与调度 308

8.1.2流程工业生产计划 308

8.1.3流程工业生产调度 309

8.1.4计划与调度的关系 310

8.1.5研究现状 312

8.2.2系统功能需求 314

8.2生产计划系统 314

8.2.1 系统定义 314

8.2.3系统组成 315

8.2.4生产计划优化的工作过程 318

8.2.5最优化技术 319

8.2.6企业应用 321

8.3炼油生产过程计划与调度 322

8.3.1问题描述 323

8.3.2装置加工模型 326

8.3.3问题求解 331

8.3.4仿真举例 332

8.3.5小结 334

参考文献 335

第9章生产管理系统 336

9.1概述 336

9.2生产调度与工艺流程管理 337

9.2.1简述 337

9.2.2流程图监视 337

9.2.4生产统计 338

9.2.3历史数据查询 338

9.2.5工艺月报 339

9.2.6能源消耗计算 339

9.2.7环保指标监测 340

9.2.8工艺事故管理 340

9.3生产质量控制与管理 340

9.3.1 简述 340

9.3.2质量数据采集 341

9.3.3质量统计台账 342

9.3.4化验日志管理 343

9.3.5样品试剂管理 343

9.3.6分析仪器管理 343

9.3.7化验单管理 344

9.3.8质量认可管理 344

9.4计量管理 344

9.4.1简述 344

9.4.2计量数据管理 345

9.4.3计量器具管理 346

9.5设备管理 350

9.5.1简述 350

9.5.2设备管理基础设置 351

9.5.3设备档案管理 352

9.5.4设备运行维修管理 353

9.5.5设备台账管理 354

9.5.6备品备件管理 355

9.5.7关键设备在线监控和诊断 356

9.6.2基础数据设置 357

9.6.1简述 357

9.6 成本管理 357

9.6.3成本统计核算 358

9.6.4成本分析 359

9.6.5成本计划和成本考核 359

9.6.6成本预测 360

9.6.7原材料库存管理 360

9.7.1简述 361

9.7.2罐区数据采集 361

9.7储运管理 361

9.7.3罐区信息管理 362

9.7.4油品移动 363

9.7.5油品优化调和 364

9.8销售管理 368

9.8.1简述 368

9.8.2销售订单 368

9.8.3日常业务 369

9.8.4辅助功能 370

参考文献 371

9.8.5统计查询 371

第10章企业资源管理ERP 373

10.1 ERP发展历史 373

10.1.1 ERP历程 373

10.1.2 ERP的管理思想 375

10.1.3 ERP的特点 377

10.2 ERP构成 379

10.2.1人力资源管理 379

10.2.2财务管理 381

10.2.3客户关系管理 384

10.2.4供应链管理 386

10.2.5电子商务 388

10.3 ERP实施 389

10.3.1 ERP软件的选择原则 389

10.3.2 ERP实施流程 390

10.3.3 ERP实施效果评价 391

10.4 ERP发展前景 393

10.4.1新技术的发展 393

10.4.2 ERP的发展 394

参考文献 396

11.1概述 397

第11章钢铁企业综合自动化应用实例 397

11.2钢铁企业综合自动化系统架构 399

11.2.1 ERP/MES/PCS三层架构 399

11.2.2网络、系统、数据库配置 400

1 1.2.3应用功能架构 400

11.3 ERP系统功能介绍 402

11.3.1销售管理 402

11.3.4财务与成本管理 404

11.3.2原料管理 404

11.3.3出厂管理 404

11.3.5设备管理 405

11.3.6人事管理 406

11.3.7 OA管理 406

11.3.8统计管理 406

11.3.9采购管理 406

11.4 MES系统功能介绍 407

11.4.2合同管理 408

11.4.1订单管理 408

1 1.4.3质量管理 409

11.4.4作业计划管理 411

11.4.5物料跟踪与实绩管理 411

11.4.6工器具与轧辊管理 413

11.4.7仓库管理 413

11.4.8发货管理 414

11.5 PCS系统功能介绍 415

11.5.1生产过程控制 416

11.5.2各工序PCS的通用功能 420

11.5.3冶金控制模型 421

11.5.4人工智能专家系统 422

参考文献 423

第12章石化企业综合自动化应用实例 424

12.1信息化建设概况 425

12.1.1现状分析 425

12.1.2信息化建设发展策略 427

12.1.3综合自动化系统总体框架 428

12.2.1生产实时信息集成 429

12.2实时数据库系统 429

12.2.2 PI实时数据库系统结构 430

12.2.3实时数据库的功能 433

12.2.4工艺流程画面的开发 434

12.2.5生产数据的二次开发利用 436

12.3实验室信息管理（LIMS）系统 445

12.3.1 LIMS的概况 446

12.3.2 LIMS系统的主要功能 447

12.3.3 LIMS系统应用展望 452

12.4.1概述 454

12.4罐区自动化系统 454

12.4.2油罐数据采集系统 455

12.4.3罐区监控系统 457

12.4.4油品移动管理系统 457

12.4.5应用小结 462

12.5无铅汽油管道自动调和系统 463

12.5.1无铅汽油管道自动调和系统 463

12.5.2运行状况 465

12.6.1炼油生产区域化集成 466

12.6区域化集成及先进控制（APC） 466

12.6.2先进控制的应用 467

12.7数据调理与整合 470

12.7.1数据调理系统的结构 470

12.7.2数据调理系统设计所采用的核心技术 470

12.7.3数据调理分系统的运行平台及与其他系统的接口 472

12.8流程模拟软件的应用 473

12.9信息门户网站建设 478

12.10.1实施背景和目标 482

12.10 ERP系统建设 482

12.10.2建设原则和实施范围 483

12.10.3建设内容 484

12.10.4各个模块的功能要求 485

12.10.5项目实施过程简介 486

12.10.6 ERP系统配置及改造情况 486

12.10.7企业内部组织机构“扁平化”改革 487

12.10.8数据标准化工作 488

12.10.9项目实施的风险探讨与改进意见 488