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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FCS148

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