分布式控制系统设计与应用实例（DCS 第3版）

目 录第1章 DCS基本原理和发展历程1.1 什么是DCS1.2 控制系统概述1.2.1 控制系统的基本组成1.2.2 测量方法和测量装置1.2.3 控制方法和运算处理装置1.2.4 控制的执行方法和执行装置1.2.5 控制系统各要素的关系1.2.6 控制系统的人机界面1.2.7 直接控制与监督控制1.2.8 本书的要点1.3 DCS的发展历史1.3.1 控制系统的发展历史1.3.2 仪表控制系统的基本概念1.3.3 早期的仪表控制系统——基地式仪表1.3.4 近代仪表控制系统——单元式组合仪表1.3.5 数字式单回路调节器SLC1.3.6 计算机控制系统1.3.7 控制系统从模拟技术向数字技术的演进1.3.8 分布式控制系统的产生及其特点1.3.9 DCS的发展历程1.4 DCS的体系结构1.4.1 DCS的基本构成1.4.2 DCS的软件1.4.3 DCS的网络结构1.4.4 DCS的物理结构及硬件构成1.5 几种计算机控制系统的比较1.5.1 以PLC构成的控制系统/监督控制系统1.5.2 SCADA系统1.5.3 Soft PLC及PC Based监督/控制系统1.5.4 现场总线控制系统FCS1.6 几种典型的DCS简介1.6.1 Honeywell公司的TDC3000系统1.6.2 ABB公司的IndustrialIT系统1.6.3 和利时公司的HOLLiAS系统1.7 DCS的应用开发设计、调试与检验1.7.1 DCS的应用开发设计1.7.2 对DCS性能指标的简要介绍第2章 最新DCS的体系结构和技术特点2.1 促进第四代DCS形成的原因2.1.1 用户需求的拉动2.1.2 相关技术的成熟发展2.2 第四代DCS的体系结构2.2.1 现场仪表层2.2.2 装置控制层2.2.3 工厂监控与管理层2.2.4 企业经营管理层2.3 第四代DCS的主要功能和技术特征2.3.1 第四代DCS的典型代表2.3.2 第四代DCS的信息化2.3.3 第四代DCS的集成化2.3.4 DCS变成真正的混合控制系统2.3.5 DCS包含FCS功能并进一步分散化2.3.6 DCS 平台开放性与应用服务专业化2.3.7 DCS的功能安全和信息安全2.4 国内DCS的发展状况举例2.4.1 HOLLiAS系统的产品家族及结构2.4.2 HOLLiAS的MES功能2.4.3 HOLLiAS 控制功能HOLLiASMACS2.4.4 HOLLiAS控制层硬件2.4.5 HOLLiAS控制层软件2.4.6 HOLLiAS LEC逻辑和嵌入式控制器(Logic＆ Embedded Controller)2.4.7 HOLLiAS LK可编程控制器（PLC）2.4.8 HOLLiASVSI逻辑联锁控制系统2.4.9 HOLLiASPADS工厂电站综合自动化系统2.4.10 HOLLiAS专业化的解决方案2.5 结论第3章 从控制工程看DCS——功能与性能的要求3.1 DCS的控制功能及应用任务分类3.1.1 工业控制系统的结构3.1.2 控制任务分类及快速性需求3.1.3 闭环控制系统的构成3.1.4 控制策略与运算的平台装置3.2 运算放大器和调节运算方法3.2.1 运算放大器和虚拟地原理3.2.2 模拟调节的运算原理3.2.3 控制策略与放大器组件系统3.2.4 模拟系统与数字系统的比较3.3 数字系统的控制周期与可控性3.3.1 线性系统的可控性3.3.2 控制周期（T0）是不可控环节3.3.3 实例1——汽轮机调速系统和它的控制周期3.3.4 实例2——锅炉气包水位控制系统的控制周期3.3.5 结果及认识3.4 数字控制器的确定性问题3.4.1 常用递推控制算法3.4.2 控制器的确定性和它的意义3.5 控制工程作业自动化3.6 控制工程对于DCS系统的技术需求3.6.1 系统的可靠性与可维修性需求3.6.2 控制系统的快速性需求3.6.3 数字控制器的确定性需求3.6.4 工程作业自动化第4章 DCS硬件系统——原理、指标、试验和应用4.1 DCS硬件组成概述4.2 主控制器(MCU)4.2.1 主控制器的基本原理4.2.2 MCU的冗余配置4.2.3 MCU的技术指标及试验方法4.2.4 MCU应用设计4.3 模拟量输入设备(AI)4.3.1 AI设备的基本原理4.3.2 AI设备的技术指标及试验方法4.3.3 AI设备应用设计4.4 模拟量输出设备(AO)4.4.1 AO设备的基本原理4.4.2 AO设备的技术指标及试验方法4.4.3 AO设备应用设计4.5 开关量输入设备(DI)4.5.1 DI设备的基本原理4.5.2 DI设备的技术指标及试验方法4.6 SOE输入设备(SOE)4.6.1 SOE设备的基本原理4.6.2 SOE设备的技术指标及试验方法4.6.3 SOE设备应用设计4.7 开关量输出设备(DO)4.7.1 DO设备的基本原理4.7.2 DO设备的技术指标及试验方法4.7.3 DO设备应用设计4.8 脉冲量输入设备(PI)4.8.1 PI设备的基本原理4.8.2 PI设备的技术指标4.9 电源转换设备4.9.1 电源设备简介4.9.2 电源冗余4.9.3 电源指标及测试4.10 组态维护与人机接口设备4.10.1 显示设备4.10.2 输入设备4.10.3 操作员站和工程师站主机4.10.4 系统服务器4.10.5 打印机第5章 DCS软件系统5.1 DCS软件系统概述5.2 DCS的直接控制软件5.2.1 直接控制软件的功能概述5.2.2 信号采集与数据预处理5.2.3 DCS的基本控制功能5.2.4 DCS控制器上的实时数据组织和管理5.2.5 DCS控制器的任务结构及控制处理5.2.6 DCS控制软件的一些评价要素5.3 DCS的监督控制软件及人机界面软件5.3.1 概述5.3.2 DCS监督控制层的功能5.3.3 DCS监督控制层的软件体系结构5.3.4 实时数据库系统5.3.5 历史数据库系统5.3.6 与监视控制功能相关的主要数据结构5.3.7 人机界面软件5.4 IEC 61131—3控制编程语言与软件模型及DCS的组态软件5.4.1 IEC 61131—3简介5.4.2 编程基础与编程过程5.4.3 IEC 61131—3标准的基本内容5.4.4 IEC 61131—3的软件模型5.4.5 五种编程语言介绍5.4.6 应用举例5.4.7 IEC 61131—3标准在DCS中的实际运用5.4.8 DCS的监督控制层组态软件5.5 DCS的高级优化控制与管理软件5.5.1 概述5.5.2 实时数据库的高层信息接口5.5.3 资产管理AMS5.5.4 批处理Batch5.5.5 质量分析系统5.5.6 APC5.5.7 OTSOperator Training Simulator第6章 DCS的网络系统6.1 DCS的网络体系6.1.1 DCS的功能层次和网络层次6.1.2 DCS网络层次结构的选择6.1.3 对DCS各层网络的要求6.2 工业数据数字通信6.2.1 数字通信的编码方式6.2.2 数字通信工作方式6.2.3 差错控制6.2.4 通信传输介质6.2.5 数字通信链路的电气特性6.2.6 数字通信协议6.2.7 数字通信系统的性能指标6.3 控制网络6.3.1 计算机网络层次模型6.3.2 通信协议6.3.3 TCP/IP6.3.4 网络拓扑6.3.5 网络设备6.3.6 网络的RAMS6.3.7 工业以太网6.3.8 通信骨干网6.3.9 无线通信网络6.3.10 网络安全6.4 现场总线6.4.1 现场总线的产生和发展6.4.2 现场总线的特点和优点6.4.3 现场总线技术介绍6.4.4 无线传感器网络6.4.5 现场总线的选择和使用第7章 DCS系统可靠性与安全性技术7.1 系统可靠性概述7.1.1 可靠性技术发展概述7.1.2 可靠性基本概念和术语7.1.3 可靠性设计的内容7.2 系统安全性概述7.2.1 安全性分类7.2.2 安全性与可靠性的关系7.2.3 功能安全7.2.4 电气安全及安规认证7.2.5 信息安全7.3 可靠性和安全性分析方法7.3.1 可靠性预测7.3.2 可靠性框图7.3.3 马尔可夫分析7.3.4 故障模式与影响分析7.3.5 故障树分析7.3.6 HAZOP分析7.4 可靠性和安全性设计技术7.4.1 冗余技术7.4.2 容错技术与故障安全7.4.3 维修性分析7.5 环境适应性设计技术7.5.1 温度7.5.2 湿度7.5.3 气压7.5.4 振动和冲击7.5.5 防尘和防水7.5.6 防腐蚀7.5.7 防爆7.5.8 电磁兼容性和抗干扰7.5.9 接地7.5.10 隔离7.5.11 屏蔽7.5.12 双绞线7.5.13 防雷击7.6 软件可靠性设计与质量保证7.6.1 软件可靠性研究概述7.6.2 软件可靠性的概念7.6.3 提高软件可靠性的方法和技术7.6.4 软件可靠性评测7.6.5 软件质量保证第8章 DCS的应用设计与实施8.1 DCS应用设计与实施的一般过程8.2 自动化系统的总体设计8.2.1 可行性研究设计8.2.2 初步设计中需要考虑的问题8.2.3 施工图设计中需要考虑的问题8.3 DCS 的选型与工程化设计8.3.1 DCS选型及工程化设计8.3.2 DCS的招标、选型及订货8.3.3 应用工程设计的准备工作8.3.4 应用工程设计联络会8.3.5 应用工程设计与文件生成8.3.6 主控制室的设计及人因工程设计8.4 系统的生产、组态及调试8.4.1 系统硬件物资齐套与装配8.4.2 用户培训8.4.3 应用工程软件的组态与调试8.4.4 系统联调8.4.5 系统硬件测试与考核8.4.6 整理项目出厂文档和资料8.5 出厂测试与验收8.5.1 项目概要说明8.5.2 测试依据8.5.3 提交文件资料清单8.5.4 测试环境8.5.5 系统软、硬件配置检查8.5.6 检验方法及判定8.5.7 系统连续运行考核8.5.8 测试结论及测试组签字8.5.9 系统发运到现场8.6 系统现场实施8.6.1 系统位置选择、机房布置和环境要求8.6.2 DCS系统接地8.6.3 现场设备开箱验收8.6.4 系统现场设备就位、安装与加电8.6.5 系统信号电缆敷设与端子接线8.6.6 DCS系统现场调试8.6.7 系统竣工验收8.6.8 用户操作人员的培训8.6.9