第1章 概述 1
1．1基本概念 1
1．1．1定义 1
1．1．2组成 2
1．1．3特点 4
1．1．4发展历史 7
1．1．5几个概念 8
1．2新型DCS的技术支撑、体系结构和技术特点 11
1．2．1技术支撑 11
1．2．2体系结构 13
1．2．3新型DCS的典型代表 14
1．2．4技术特点 17
第2章 系统结构（指令系统） 19
2．1总线结构 19
2．1．1概述 19
2．1．2拓扑结构 19
2．1．3基金会现场总线 20
2．2模块结构 21
2．2．1模块类型 21
2．2．2程序结构 22
2．3程序执行方式 29
2．3．1存储器的划分 29
2．3．2寻址方式 30
2．3．3指令执行过程 34
2．4指令系统 35
2．4．1位逻辑指令 35
2．4．2比较指令 37
2．4．3传感指令 38
2．4．4定时器指令 39
2．4．5计算器 40
2．4．6时钟指令 41
2．4．7数字运算指令 41
2．4．8逻辑运算指令 42
2．4．9中断指令 42
2．4．10转换指令 43
2．4．11移位和循环指令 43
2．4．12PID回路控制指令 44
2．4．13程序控制指令 45
2．5小车送料控制实例 46
第3章 现场总线和数据通信 51
3．1工业数据通信技术基础 51
3．1．1数据传输设备 51
3．1．2传输介质 52
3．1．3数据传输方式 54
3．1．4数据信息及编码 56
3．1．5差错控制 58
3．1．6数据通信网络拓扑结构 59
3．2现场总线技术概述 61
3．2．1技术特点 61
3．2．2现场总线技术标准 62
3．2．3现场总线通信模型 62
3．2．4现场总线通信协议组成 64
3．3基金会现场总线 65
3．3．1现场总线通信系统的主要组成部分 65
3．3．2FF总线拓扑结构 67
3．3．3FF通信协议 68
3．4PROFIBUS现场总线 72
3．4．1PROFIBUS组成及协议结构 73
3．4．2传输技术 74
3．4．3PROFIBUS-DP 77
3．4．4PROFIBUS-PA 81
3．4．5PA／DP的连接 82
3．4．6PROFIBUS的应用 83
3．5工业以太网简介 85
3．5．1工业以太网的发展 85
3．5．2工业以太网的优点 86
3．5．3基于工业以太网技术的现场设备 87
3．5．4基于工业以太网的分布式网络控制系统 87
第4章 可编程序逻辑控制方法 89
4．1PLC概述 89
4．1．1PLC发展史 89
4．1．2PLC的用途与特点 89
4．1．3PLC的分类 90
4．1．4工作原理 92
4．2PLC的硬件和软件结构 94
4．2．1PLC硬件结构 94
4．2．2PLC软件结构 97
4．3I／O设备单元 99
4．3．1开关量输入单元 99
4．3．2开关量输出单元 100
4．3．3I／O的一般问题 100
4．3．4模拟量输入模块（AI） 102
4．3．5模拟量输出模块（AO） 103
4．4梯形图的特点及绘制原则 103
4．4．1Ladder特点与绘制规则 104
4．4．2典型单元梯形图分析 105
4．4．3电梯控制系统 111
4．4．4十字路口交通灯控制系统 117
第5章 常规控制算法 122
5．1模拟PID调节器 122
5．1．1技术特点 122
5．1．2比例积分调节器 123
5．1．3比例积分微分调节器 124
5．2数字PID调节器 124
5．2．1位置算法 125
5．2．2增益算法 125
5．2．3速度算法 126
5．2．4三种算法的比较 126
5．2．5PID算法的改进 126
5．3选择性控制系统 132
5．3．1超驰控制系统 133
5．3．2测量信号的选择性系统 134
5．3．3带有逻辑运算规律的选择性系统 134
5．4前馈控制 135
5．4．1前馈控制 135
5．4．2前馈补偿装置和控制算法 136
5．4．3前馈控制系统实施中的若干问题 139
5．5时滞补偿控制 140
5．5．1时滞描述 140
5．5．2史密斯预估器控制方案 141
5．5．3增益自适应时滞补偿器 143
5．5．4观测补偿器控制方案 144
第6章 现代控制方法 145
6．1计算机优化控制 145
6．1．1目标函数 145
6．1．2过程优化模型 146
6．1．3约束 147
6．1．4最优化方程 147
6．2最小拍控制 148
6．2．1最小拍控制系统 148
6．2．2最小拍控制系统的设计步骤 148
6．2．3最小拍控制系统的设计 149
6．2．4典型输入下的最小拍控制系统分析 150
6．2．5最小拍控制器 151
6．3模糊控制理论 154
6．3．1模糊集合及其运算 154
6．3．2隶属函数 158
6．3．3模糊矩阵的定义及其运算 160
6．3．4模糊逻辑与模糊推理 164
6．3．5模糊推理的方式 166
6．3．6模糊控制器 170
6．3．7模糊单点算法优化 176
6．4专家系统 183
6．4．1专家系统类型及基本组成 183
6．4．2专家系统的知识表示法 184
6．4．3专家系统的推理机制 193
6．4．4知识库 208
6．5神经网络 209
6．5．1神经网络模型及学习方法 209
6．5．2前向神经网络 211
6．5．3自组织神经网络 224
第7章 现场控制站 229
7．1概述 229
7．2过程控制站的硬件配置及基本结构 230
7．2．1硬件配置 230
7．2．2过程控制单元的基本结构 235
7．3现场控制站的控制模块和运算模块 237
7．3．1连续控制功能模块 237
7．3．2逻辑控制功能模块 243
7．3．3控制站的运算模块 248
7．4控制站的系统设计 250
第8章 操作和显示 262
8．1DCS的操作方式 262
8．1．1仪表盘操作方式 262
8．1．2CRT操作方式 264
8．2显示画面 266
8．2．1显示画面的分层结构 268
8．2．2概貌显示画面 270
8．2．3过程显示画面 271
8．2．4仪表面板显示画面 271
8．2．5操作点显示画面 272
8．2．6趋势显示画面 273
8．2．7报警显示画面 273
8．2．8电子表格 273
8．2．9系统显示画面 274
8．2．10显示画面的动态效果 275
8．3上位机监控系统组态实例 276
8．3．1实例工艺背景 276
8．3．2组态工具 276
8．3．3系统组态画面 277
8．3．4数据传输与通信 281
第9章 DCS工程设计与应用 282
9．1总体设计 282
9．1．1方案论证（可行性研究设计） 282
9．1．2操作模式划分 282
9．1．3控制任务 283
9．1．4方案设计 283
9．1．5总体设计联络制度 285
9．2初步设计 285
9．2．1工艺过程描述 285
9．2．2机理分析 286
9．2．3功能设计 293
9．2．4控制系统组态 295
9．3详细设计 301
9．3．1控制程序组态 301
9．3．2人机界面程序设计 305
9．3．3某厂的多晶硅人机界面系统设计 308
9．4安装调试 310
9．4．1安装前准备 310
9．4．2安装要求 315
9．4．3系统上电 320
9．4．4系统调试 321
9．5系统验收维护 325
9．5．1系统验收 325
9．5．2维护与二次开发 326
9．6分布式矿井提升机控制系统 330
9．6．1背景 330
9．6．2分布式矿井提升机控制系统的结构和组成 331
9．6．3操作工艺 331
9．6．4过程控制系统硬件的选型及组成 333
9．6．5PLC过程控制系统软件设计 335
9．6．6系统安装调试 338
参考文献 340