集散控制系统及现场总线（第2版）

　　本书是作者根据多年的教学经验和对集散型控制系统及现场总线的研究编写而成的。通过对本书的学习，可以帮助和满足初学者、工程技术人员系统了解集散型计算机控制系统及现场总线等有关理论。本书主要内容包括：1.集散型控制系统基础知识，涉及集散型控制系统结构组成、通讯技术、组态技术及可靠性、控制技术等共性问题；2.重点介绍集散型控制系统中zui典型代表、由美国霍尼威尔公司制造的TDC3000系统，包括TDC3000系统的硬件配置、软件组态、数据采集和控制、操作技术以及可靠性技术；3.介绍国内集散型控制系统产品HS2000，包括HS2000的组成、硬件配置等；4.熟悉集散型控制系统设计的基本原则和方法，了解集散型控制系统发展趋势；5.介绍目前流行的现场总线的概念、特点、结构和分类，以美国Smar公司和NI公司的现场总线组态软件为例，着重介绍现场总线的组态过程；6.对目前比较流行的三大控制系统——DCS、PLC和FCS进行了对比阐述。本书注重集散型控制系统及现场总线与工程实践相结合，基本原理与方法阐述透彻，层次分明，篇幅简练，且每章附有小结和习题，使本书更具有可教学性和可自学性。本书适合作为高职、高专的自动化类专业及其他相近专业的教材，也可供从事集散型控制系统及现场总线方面工作的工程技术人员参考使用。为方便教学，本书配有电子课件、课程设计任务书、部分习题答案及模拟试题，选本书作为教材的学校可免费索取以上资料，垂询电话：010～88379375。

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前言
第1章绪论 1
1.1计算机过程控制系统的
基本概念及组成 1
1.1.1硬件组成 1
1.1.2软件组成 2
1.2计算机过程控制的基本类型及其特点 2
1.2.1操作指导控制系统 3
1.2.2直接数字控制系统 3
1.2.3计算机监督控制系统 5
1.2.4集散型控制系统 5
1.2.5现场总线控制系统 6
1.3计算机过程控制的发展状况 7
小结 7
习题 8
第2章集散型控制系统( DCS)导论 9
2.1 DCS的基本概念 9
2.2 DCS的结构组成及特点 9
2.2.1 DCS的结构组成 9
2.2.2 DCS的特点 10
2.3 DCS的网络通信技术 10
2.3.1计算机网络的定义 10
2.3.2网络结构及其特点 11
2.3.3通信介质 11
2.3.4数据通信 12
2.3.5数据传输中的差错控制 14
2.3.6信道极限传输能力 17
2.3.7 DCS的通信网络特点 18
2.3.8 DCS的通信网络协议 18
2.4 DCS的网络存取控制技术 20
2.4.1轮询(Poll) 20
2.4.2令牌传送(Token Passing) 20
2.4.3带有碰撞检测的载波监听
多重访问(CSMA／CD) 21
2.5 DCS的组态 21
2.5.1 DCS硬件组态 21
2.5.2 DCS软件组态 22
2.5.3 DCS组态方法 22
2.6 DCS的可靠性 23
2.6.1 DCS的分散结构 23
2.6.2 DCS的冗余化结构 24
2.6.3 DCS的高可靠性通信系统 24
2.6.4 DCS的程序化自诊断功能 25
2.6.5 DCS的软、硬件的可靠性 25
2.7 DCS的常用控制算法 25
2.7.1串级控制 26
2.7.2前馈控制 27
2.7.3 Smith预估补偿控制 28
2.7.4超弛控制 29
2.7.5顺序控制 30
2.7.6自适应控制 31
小结 32
习题 32
第3章国产集散型控制
系统——HS2000 34
3.1 HS2000系统的基本特点 34
3.1.1高可靠性 34
3.1.2直观、方便的操作平台 34
3.1.3方便的维护手段 35
3.1.4系统的开放性 35
3.1.5完善的质量保证体系 35
3.1.6优良的系统性能 35
3.2 HS2000系统的基本组成 36
3.2.1 HS2000系统的三层网络结构 36
3.2.2 HS2000系统的I/O现场控制站 37
3.2.3 HS2000系统的操作员站 38
3.2.4 HS2000系统的工程师站 39
3.3 HS2000系统的硬件配置 39
3. 3.1 HS2000S小型集散型
控制系统的配置 39
3.3.2 HS2000M中型集散型
控制系统的配置 39
3.3.3 HS2000L大型集散型
控制系统的配置 40
3.4 HS2000系统的I/O现场控制站配置 40
3.4.1 110现场控制站的应用容量 40
3.4.2 110现场控制站的硬件构成 41
3.5 HS2000系统的软件组态 44
3.5.1工程师站组态软件 44
3.5.2操作员站组态软件 46
3.5.3 110现场控制站组态软件 49
小结 50
习题 50
第4章大型集散型控制
系统-TDC3000 一 52
4.1 TDC3000系统的结构特性 52
4.1.1 TDC3000的局域控制网络 53
4.1.2 TDC3000的通用控制网络 54
4.1.3 TDC3000的高速数据公路 55
4.2 TDC3000系统的数据采集和控制 56
4.2.1数据点介绍 57
4.2.2数据点应用 60
4.3 TDC3000系统的软件组态 68
4.3.1组态说明 68
4.3.2组态字的构成 68
4.3.3组态步骤 69
4.3.4组态实例 72
4.3.5多功能控制器的
其他几种组态功能 72
小结 80
习题 80
第5章集散型控制系统的设计与应用 82
5.1集散型控制系统的设计 82
5. 1.1总体设计 82
初步设计． 一83
详细设计． 一85
5.2集散型控制系统的
评价准则与选择原则 ‘86
5.2.1技术性能评价 ‘86
5.2.2使用性能评价 ’88
5.2.3可靠性与经济性评价 89
5.2.4 DCS的选择原则 一90
5.3集散型控制系统的
调试、安装与验收 一91
5.3.1集散型控制系统的调试 91
5.3.2集散型控制系统的安装 91
5.3.3集散型控制系统的验收 92
5.4集散型控制系统的应用实例 92
5.4.1 TDC3000在大型炼油厂中
的应用一 一92
5.4.2某火力发电厂200MW发电机组
热工系统的DCS控制 95
小结 一96
习题 一97
；6章现场总线技术及其应用 98
6.1现场总线的基本概念 一98
6. 2现场总线的结构与特点 99
6. 2.1现场总线的结构 一99
6.2.2现场总线的技术优势 101
6.3常用的现场总线 101
6.3.1基金会现场总线． 1叭
6.3.2 CAN总线 103
6.3.3局部操作网络LonWorks 104
6.3.4 PROFIBUS总线 105
6.3.5 HART总线 ‘107
6.3.6常用现场总线性能对比 108
6.3.7其他现场总线简介 108
6.4现场总线控制系统的组态 110
6.4.1 使用NI-FBUS Configurator对
FF系统进行组态 110
6.4.2使用Smar SYSCON组态软件
创建基于FF的应用系统 118
6.5现场总线系统的应用实例 130
6.5.1 CAN总线在电梯控制系统中
的应用 131
6.5.2 Smar现场总线在乙腈精制装置上
的应用 133
6.5.3 LonWorks技术在电力自动抄表
系统中的应用 一135
6.5.4现场总线控制系统的集成 137
6.5.5 0PC技术简介 138
小结 139
习题 140
第7章DCS、PLC、FCS三大控制系统
的主要特点及异同点 141
7.1 DCS、PLC、FCS三大控制系统
的主要特点 141
7.1.1 DCS的主要特点 141
7.1.2 PLC的主要特点 141
7.1.3 FCS的主要特点142
7.2 DCS、PLC、FCS三大控制系统的
主要差异 142
7.2.1 DCS与PLC、FCS控制系统
的区别 142
7.2.2 DCS、PLC、FCS三大控制系统
的设计、投资和使用 144
7.2.3 DCS、PLC、FCS三大控制系统
的发展方向145
小结 145
习题 146
附录 147
附录A几个典型DCS简介 147
附录B集散型控制系统及现场总线
常用词汇中英文对照表 152
参考文献157