分散控制系统（DCS）和现场总线控制系统（FCS）及其工程设计PDF电子书下载

上篇 基础知识篇 2

第1章 绪论 2

1.1分散控制系统概述 2

1.1.1分散控制系统（DCS）的概念 2

1.1.2分散控制系统的特点 3

1.1.3分散控制系统的发展历程 5

1.2 DCS典型产品及特点 9

1.3分散控制系统的发展趋势 12

1.4现场总线概述 15

1.4.1现场总线的产生 15

1.4.2现场总线的特点 16

1.4.3现场总线的发展趋势 17

1.5思考题 17

第2章 DCS的通信网络系统 18

2.1网络和数据通信原理 18

2.1.1通信网络系统的基本组成 18

2.1.2基本概念及术语 19

2.1.3工业数据通信 21

2.1.4数据交换方式 22

2.1.5信道 23

2.1.6差错控制 26

2.2数据通信系统结构 30

2.2.1通信系统的结构 31

2.2.2通信网络的拓扑结构 32

2.3 DCS中的控制网络标准和协议 33

2.3.1协议的参考模型 33

2.3.2物理层协议 34

2.3.3链路层协议 35

2.3.4网络层协议 36

2.3.5传输层和会话层协议 37

2.3.6高层协议 38

2.3.7网络设备 39

2.4本章小结 42

2.5思考题 43

第3章 DCS的过程控制站 44

3.1 DCS的体系结构 44

3.2过程控制站的结构 50

3.3基本控制单元 53

3.3.1基本控制单元硬件 54

3.3.2基本控制单元软件 81

3.3.3基本控制单元的可靠性措施 92

3.4本章小结 96

3.5思考题 97

第4章 运行员操作站 98

4.1运行员操作站的结构 98

4.2 MMI基本功能 101

4.3记录与报表 110

4.4历史数据库检索及处理 111

4.5其他类型的人机接口 111

4.6人机接口的发展介绍 112

4.7本章小结 113

4.8思考题 113

第5章 工程师站与组态软件 114

5.1工程师站在DCS中的作用 114

5.2工程师站的组成 117

5.3工程师站在DCS中所处的地位 117

5.4系统组态 118

5.4.1组态软件 118

5.4.2系统组态与其他设计方法的区别 120

5.4.3过程控制站的组态 120

5.4.4运行员操作站的组态 124

5.4.5组态的在线调试 126

5.5 MACS的应用组态流程 127

5.6本章小结 129

5.7思考题 130

第6章 DCS的性能指标与评价 131

6.1分散控制系统的性能指标简要介绍 131

6.2分散型控制系统的评价准则 133

6.2.1可靠性与经济性评价 134

6.2.2技术性能评价 139

6.2.3使用性能评价 141

6.2.4控制系统软件可靠性及评价 142

6.3 DCS的选择原则 145

6.4本章小结 146

6.5思考题 146

第7章 现场总线控制系统 147

7.1现场总线及现场总线控制系统的定义 147

7.2 DCS、PLC与FCS 148

7.3几种典型的现场总线 149

7.3.1 Profiibus现场总线 149

7.3.2 CAN总线 151

7.3.3基金会现场总线 152

7.3.4 LonWorks总线 155

7.4现场总线控制系统的构成 157

7.5设计现场总线控制系统的方法 159

7.6现场总线控制系统的组态 161

7.7现场总线控制系统的调试与维护 163

7.8本章小结 164

7.9思考题 164

第8章 现场总线通信系统 165

8.1现场总线通信系统概述 165

8.1.1现场总线通信系统与ISO/OSI参考模型的关系 165

8.1.2 Profiibus现场总线通信系统的主要组成部分 167

8.2 Profibus物理层 167

8.2.1 Profiibus-DP的RS-485传输 168

8.2.2 Profiibus-DP的光纤传输 170

8.3 Profiibus数据链路层 171

8.3.1 Profiibus介质访问控制 171

8.3.2 Profiibus报文格式 172

8.3.3 Profiibus地址编码方式 174

8.3.4 Profiibus数据链路层提供的服务 175

8.4 Profiibus应用层 176

8.5 Profiibus用户层 178

8.5.1 Profiibus-DP用户层概述 178

8.5.2 DDLM功能 179

8.5.3用户接口 180

8.5.4 Profiibus-DP行规 181

8.6本章小结 181

8.7思考题 182

第9章 现场总线设备 183

9.1现场总线设备的分类与特点 183

9.1.1现场总线设备的分类 183

9.1.2现场总线设备的特点 184

9.2现场总线差压变送器 185

9.2.1概述 185

9.2.2工作原理 186

9.3现场总线温度变送器 188

9.3.1概述 188

9.3.2工作原理 188

9.3.3温度检测元件 189

9.4现场总线阀门定位器 191

9.4.1概述 191

9.4.2工作原理 191

9.5现场总线电动执行器 193

9.5.1概述 193

9.5.2工作原理 193

9.6现场总线-气压转换器 194

9.6.1概述 194

9.6.2工作原理 194

9.7电流-现场总线转换器 196

9.7.1概述 196

9.7.2工作原理 196

9.7.3安装和校验 197

9.8现场总线-电流转换器 198

9.8.1概述 198

9.8.2工作原理 198

9.9现场总线接口类设备 199

9.9.1概述 199

9.9.2工作原理 200

9.9.3安装与维护 201

9.9.4其他总线接口设备 202

9.10现场总线电源类设备 203

9.10.1概述 203

9.10.2工作原理 204

9.11现场总线附件类设备 205

9.12本章小结 206

9.13思考题 207

下篇 工程应用篇 210

第10章 DCS的工程设计 210

10.1 DCS的应用设计与实施的一般过程 210

10.2 DCS总体设计 211

10.2.1可行性研究设计及总体设计 211

10.2.2 DCS初步设计 211

10.2.3施工图详细设计 214

10.3 DCS系统的工程化设计 217

10.4 DCS的组态与调试 219

10.5分散型控制系统的安装与验收 219

10.6电加热锅炉温度控制工程案例 220

10.6.1系统概述 220

10.6.2系统的初步设计 220

10.6.3电加热锅炉控制方案的确定 222

10.7 MACS在空分行业中对氧气的恒压控制 229

10.8本章小结 234

10.9思考题 234

第11章 FCS的工程设计 235

11.1 FCS的工程设计原则 235

11.2 FCS的工程设计方法 236

11.3 FCS控制系统的设计过程 237

11.3.1总体方案设计 238

11.3.2控制系统的初步设计 240

11.4 FCS的工程控制系统的应用举例 240

11.4.1设计概述 240

11.4.2系统网络拓扑结构及参数配置 241

11.4.3系统硬件设计 244

11.4.4系统软件设计 249

11.4.5系统抗干扰措施 254

11.5本章小结 256

11.6思考题 256

附录A 新一代DCS的体系结构和技术特点 258

A.1促进新一代DCS形成的原因 258

A.2新一代DCS的体系结构 259

A.3新一代DCS的主要功能和技术特征 262

参考文献 270