分散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場總線技術
定 價:45 元
叢書名:“十三五”普通高等教育規(guī)劃教材
- 作者:梁庚 李文 李大中 白焰
- 出版時間:2019/2/1
- ISBN:9787111618188
- 出 版 社:機械工業(yè)出版社
- 中圖法分類:TP273
- 頁碼:
- 紙張:膠版紙
- 版次:
- 開本:16開
分散控制系統(tǒng)是一種全面融合了計算機技術、測量控制技術、網(wǎng)絡數(shù)字通信技術、顯示與人機界面技術而成的工業(yè)控制系統(tǒng),具有控制分散、管理集中的特點,在工業(yè)控制技術中占據(jù)主導地位。作為工業(yè)控制的先進技術,現(xiàn)場總線與分散控制系統(tǒng)充分結合,對工業(yè)控制的發(fā)展具有深遠的影響。
本書將分散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場總線技術有機結合,從分散控制系統(tǒng)的系統(tǒng)結構、網(wǎng)絡通信、控制設備、人機接口、控制組態(tài)、應用案例以及現(xiàn)場總線基礎知識和典型的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)等多個方面進行了介紹。本書分為兩個部分,第1部分為分散控制系統(tǒng),包括分散控制系統(tǒng)概論、網(wǎng)絡通信、現(xiàn)場級、控制級、監(jiān)控級、控制算法、工程設計規(guī)范及評價與選擇、工業(yè)生產(chǎn)應用案例;第2部分為現(xiàn)場總線控制系統(tǒng),包括現(xiàn)場總線的基本概念、特點以及通信協(xié)議模型和系統(tǒng)構成、幾種典型的現(xiàn)場總線技術。
本書可作為高等院校控制、信息類專業(yè)教材,也可作為工業(yè)控制技術人員的參考資料。
將分散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場總線技術有機結合
注重理論與實際相結合
內容依托實際系統(tǒng),充分貼近讀者
分散控制系統(tǒng)(Distributed Control System,DCS)是以微處理器為基礎,全面融合計算機技術、測量控制技術、網(wǎng)絡數(shù)字通信技術、顯示與人機界面技術而成的現(xiàn)代控制系統(tǒng)。其主要特性在于分散控制和集中管理,即對生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視、操作和管理,而控制任務則由不同的計算機控制裝置去完成。因此也有人將DCS稱為集散控制系統(tǒng)。分散控制系統(tǒng)是生產(chǎn)過程監(jiān)視、控制技術發(fā)展和計算機與網(wǎng)絡技術應用的產(chǎn)物,但它更是在過程工業(yè)發(fā)展對新型控制系統(tǒng)的強烈需求下產(chǎn)生的。隨著工業(yè)發(fā)展和技術的進步,DCS系統(tǒng)自20世紀70年代由美國霍尼韋爾(Honeywell)公司推出TDC-2000系統(tǒng)開始至今,40余年間已經(jīng)經(jīng)歷了四代產(chǎn)品。第一代DCS具有集中型計算機控制系統(tǒng)的優(yōu)點,采用了通信技術、CRT 顯示技術與計算機技術和控制技術的融合,實現(xiàn)了分散控制、集中管理的技術特色;第二代DCS的特點是系統(tǒng)功能的擴大、增強以及數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的發(fā)展;第三代DCS將局域網(wǎng)技術充分融入工業(yè)控制中;第四代DCS則以信息技術(IT)為核心,具有信息化、集成化、混合控制、分散性和開放性的特點。
經(jīng)歷了四代的技術發(fā)展,DCS從幼稚走到成熟,確立了工業(yè)控制的技術主導地位,已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)過程控制中迅速普及,廣泛用于電力、石化、冶金、建材、制藥等各行業(yè),成為過程控制系統(tǒng)的核心。分散控制系統(tǒng)的應用大幅度地提高了生產(chǎn)過程的安全性、經(jīng)濟性、穩(wěn)定性和可靠性。
隨著控制技術、計算機技術和通信技術的飛速發(fā)展,數(shù)字化作為一種趨勢正在從工業(yè)生產(chǎn)過程的決策層、管理層、監(jiān)控層和控制層一直滲透到現(xiàn)場設備,F(xiàn)場總線的出現(xiàn),使數(shù)字通信技術迅速占領工業(yè)過程控制系統(tǒng)中模擬量信號的最后一塊領地,與DCS充分結合起來。現(xiàn)場總線具有現(xiàn)場級數(shù)字化、多節(jié)點串行通信以及全分散化控制的特點,使DCS的功能更加強大,顯著簡化了DCS現(xiàn)場級的系統(tǒng)結構,并可實現(xiàn)設備的遠程診斷和智能化管理,F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)這一全數(shù)字化的、全開放式的、可互操作的新型控制系統(tǒng),代表了工業(yè)自動化領域中一個新紀元的開始,并將對該領域的發(fā)展產(chǎn)生深遠的影響。
本書分為兩個部分,第一部分為分散控制系統(tǒng)。第1章為分散控制系統(tǒng)概論;第2章介紹了分散控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡通信;第3章詳細介紹了分散控制系統(tǒng)的現(xiàn)場級;第4章闡述了分散控制系統(tǒng)的控制級;第5章介紹了分散控制系統(tǒng)的監(jiān)控級;第6章介紹了分散控制系統(tǒng)中的控制算法;第7章給出了分散控制系統(tǒng)的工程設計規(guī)范及評價與選擇的依據(jù);第8章介紹了分散控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中的應用。
第二部分為現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。其中第9章介紹了現(xiàn)場總線的基本概念、特點以及通信協(xié)議模型和系統(tǒng)構成;第10章介紹了幾種典型的現(xiàn)場總線技術。
本書在編寫過程中,充分注意到了理論與實際相結合,內容依托實際系統(tǒng),充分貼近讀者,既包含了必要的基本概念和基本理論,又與工程實際相結合,介紹了相關理論在實踐中的應用。
梁庚編著了本書第1、3、8、10章,同時參與編著了第2、7、9章的部分內容;北京國電智深控制技術有限公司研發(fā)部李文高級工程師編著了第4~6章;華北電力大學(保定)李大中教授和華北電力大學白焰教授參與編著了第2、7、9章的部分內容。全書由梁庚統(tǒng)稿。本書在編寫過程中參考了大量的相關書籍和文獻資料,本書作者向這些文獻資料的作者致以誠摯的謝意。
由于作者水平有限,書中必然存在錯誤和不當之處,敬請讀者批評指正。
目錄
前言
第1章分散控制系統(tǒng)概論
11概述
111基地式儀表
112單元組合儀表
113組裝式儀表
114直接數(shù)字控制系統(tǒng)(DDC系統(tǒng))
115分散控制系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展
116儀控系統(tǒng)的發(fā)展過程總結
117DCS目前存在的問題和未來的發(fā)展
12分散控制系統(tǒng)的體系結構
121現(xiàn)場級
122控制級
123監(jiān)控級
124管理級
13分散控制系統(tǒng)的特點
14分散控制系統(tǒng)與工業(yè)40
141工業(yè)40簡述
142基于工業(yè)40的分散控制系統(tǒng)
15習題
第2章分散控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡通信
21網(wǎng)絡通信基礎
211網(wǎng)絡通信原理
212數(shù)據(jù)交換方式
213通信介質
214通信協(xié)議
22分散控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡通信
221分散控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡通信特點
222分散控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡通信系統(tǒng)結構
223分散控制系統(tǒng)中的工業(yè)以太網(wǎng)
224分散控制系統(tǒng)工業(yè)以太網(wǎng)的交換技術
225分散控制系統(tǒng)中的現(xiàn)場總線通信技術
23習題
第3章分散控制系統(tǒng)的現(xiàn)場級
31基于傳統(tǒng)儀控系統(tǒng)的現(xiàn)場級
32基于現(xiàn)場總線技術的現(xiàn)場級
33習題
第4章分散控制系統(tǒng)的控制級
41過程控制站
411過程控制站的基本結構
412過程控制站的硬件系統(tǒng)
413過程控制站的軟件系統(tǒng)
42數(shù)據(jù)采集站
43習題
第5章分散控制系統(tǒng)的監(jiān)控級
51運行員站
511運行員站的結構
512運行員站的功能
52工程師站
521工程師站的作用與構成
522基于工程師站的組態(tài)設計
53歷史數(shù)據(jù)站
531歷史數(shù)據(jù)站的功能
532歷史數(shù)據(jù)的類型和特點
54計算站
55習題
第6章分散控制系統(tǒng)中的控制算法
61常用的模擬量控制算法
611PID控制
612前饋控制
613大延遲系統(tǒng)的控制
62先進控制算法
621預測控制
622自適應控制
63習題
第7章分散控制系統(tǒng)的工程設計規(guī)范及評價與選擇
71分散控制系統(tǒng)的工程設計規(guī)范
711DCS工程設計總體要求
712設計原則與職責分工
713控制站(過程控制站)
714操作員站
715工程師操作站
716通信系統(tǒng)
717軟件配備、應用軟件、軟件組態(tài)文件與軟件組態(tài)
718DCS工程設計程序
719DCS控制室設計
7110DCS供電、接地、防雷系統(tǒng)設計
7111DCS驗收測試、安裝、聯(lián)調與投運
72分散控制系統(tǒng)的評價與選擇
721分散控制系統(tǒng)的評價
722分散控制系統(tǒng)的選擇
73習題
第8章分散控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中的應用
81EDPF-NT Plus系統(tǒng)及其應用
811EDPF-NT Plus 系統(tǒng)簡介
812EDPF-NT Plus在電站超超臨界機組控制中的應用
82Symphony系統(tǒng)及其應用
821Symphony系統(tǒng)簡介
822Symphony系統(tǒng)在電站超臨界機組控制中的應用
83Ovation系統(tǒng)及其應用
831Ovation系統(tǒng)簡介
832Ovation系統(tǒng)在鋼鐵廠高爐控制系統(tǒng)中的應用
84TELEPERM XP系統(tǒng)及其應用
841TELEPERM XP系統(tǒng)簡介
842TELEPERM XP在核電站控制中的應用
85習題
第9章現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)
91現(xiàn)場總線概述
911現(xiàn)場總線的概念與含義
912現(xiàn)場總線的特點
913現(xiàn)場總線的核心與基礎
914現(xiàn)場總線的網(wǎng)絡拓撲結構
92現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)通信協(xié)議模型
921通信協(xié)議分層
922物理層
923數(shù)據(jù)鏈路層
924應用層
925用戶層
93現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的構成
931具有兩層結構的FCS
932具有3層結構的FCS
933由DCS擴展而成的FCS
94習題
第10章幾種典型的現(xiàn)場總線技術
101FF現(xiàn)場總線
1011FF概述
1012FF的通信系統(tǒng)
1013FF的網(wǎng)絡管理
1014FF的系統(tǒng)管理
102WorldFIP現(xiàn)場總線
1021WorldFIP概述
1022WorldFIP的通信系統(tǒng)
1023WorldFIP的網(wǎng)絡管理
1024WorldFIP的安全性
103CAN現(xiàn)場總線
1031CAN總線概述
1032CAN總線的通信系統(tǒng)
1033CAN總線性能特點
104PROFIBUS現(xiàn)場總線
1041PROFIBUS概述
1042PROFIBUS的主要技術構成和特性
1043PROFIBUS-DP
1044PROFIBUS-PA
1045PROFIBUS-FMS
1046Profinet
105DeviceNet現(xiàn)場總線
1051DeviceNet概述
1052DeviceNet的通信技術
106習題
參考文獻