集散控制与现场总线

出版说明

前言

第1章　集散控制系统

1.1　集散控制系统概述

1.1.1　集散控制系统的概念

1.1.2　集散控制系统的发展历史

1.2　集散控制系统的体系结构

1.2.1　现场级

1.2.2　控制级

1.2.3　监控级

1.2.4　管理级

1.3　集散控制系统的特点

1.3.1　适应性和扩展性

1.3.2　控制能力

1.3.3人机联系手段

1.3.4　可靠性

1.4　集散控制系统的硬件结构

1.4.1　集散控制系统的过程控制级

1.4.2　集散控制系统的运行员操作站和工程师工作站

1.5　集散控制系统的软件体系

1.5.1　集散控制系统的系统软件

1.5.2　集散控制系统的组态软件

1.6　集散控制系统的操作方式和显示

1.6.1　集散控制系统的操作

1.6.2　集散控制系统的显示画面

1.7　习题

第2章　集散控制系统的通信网络与系统特性

2.1　数据通信的基本概念

2.1，1　基本概念

2.1.2　通信介质

2.1.3　数据通信系统网络结构

2.1.4　通信控制方式

2.2　集散控制系统中的网络通信

2.2.1　集散控制系统中通信的特点

2.2.2　OSI参考模型

2.2.3　现场总线标准

2.2.4　现场总线通信协议

2.3　集散控制系统中应用的网络协议

2.3.1　以太网

2.3.2　常用物理层标准接口

2.3.3　IEEE协议族

2.3.4　TCP/IP

2.4　习题

第3章　集散控制系统的控制算法

3.1　PID控制算法

3.1.1　理想PID控制算法

3.1.2　控制度和采样周期

3.1.3　理想PID控制算法的改进

3.1.4　其他形式PID控制

3.2　前馈控制

3.2.1　前馈控制

3.2.2　前馈补偿装置及控制

3.2.3　前馈控制系统实施中的若干问题

3.3　解耦控制

3.3.1　系统的耦合关系

3.3.2　串接解耦控制

3.3.3　逆系统解耦控制

3.4　时滞补偿控制

3.4.1　史密斯预估补偿控制方案

3.4.2　增益自适应时滞补偿器

3.4.3　观测补偿器控制方案

3.5　自适应控制

3.5.1　自整定控制器

3.5.2　模型参考型自适应控制系统

3.5.3　自校正控制系统

3.6　顺序控制

3.6.1　顺序控制的基本概念

3.6.2　梯形逻辑图及其编制方法

3.6.3　程序条件的编制

3.7　习题

第4章　集散控制系统的主要技术与应用

4.1　集散控制系统的设计

4.1.1　方案论证

4.1.2　方案设计

4.1.3　工程设计

4.2　集散控制系统的评价与选择

4.2.1　集散控制系统的评价

4.2.2　集散控制系统的选择依据

4.2.3技术规范书

4.3　集散型控制系统的应用

4.3.1　集散型控制系统在发电厂中的应用

4.3.2　乔格变压器横剪线和纵剪线控月系统

4.4　习题

第5章　控制系统用现场总线

5.1　现场总线的定义

5.1.1　权威组织的定义

5.1.2　千米级总线

5.2　现场总线控制系统的分类

5.2.1　现场总线控制系统的分类

5.2.2　不同领域的最下层仪器与仪表

5.2.3　不同领域的系统结构

5.3　现场总线的核心与基础

5.3.1　现场总线的核心--总线协议

5.3.2　现场总线的基础--智能现场装置

5.3.3　现场总线技术的原型与系统产生

5.4　现场总线与IT计算机网络技术的区别

5.5　现场总线通信协议模型

5.5.1　协议分层

5.5.2　网络软件层次设计原则

5.5.3　总线通信协议基本模型

5.5.4　现场总线通信协议模型

5.6　现场总线控制系统的网络拓扑结构

5.7　习题

第6章　几种典型的现场总线

6.1　控制层现场总线Contro|Net

6.1.1　控制层现场总线概述

6.1.2　ControlNet协议规范

6.1.3　ControlNet的特点

6.2　设备层现场总线I）eviceNet

6.2.1　DeviceNet的性能特点

6.2.2　DeviceNet的技术规范

6.2.3　DeviceNet中连接的概念

6.2.4　生产者/消费者模型

6.2.5　DeviceNet的报文传送

6.2.6　DeviceNet对象模型与设备架构

6.2.7　DeviceNet的一致性测试

6.2.8　DeviceNet接口和软硬件产品

6.3　Profibus协议

6.3.1　Profibus概述

6.3.2　Profibus现场总线技术的主要构成

6.3.3　Profibus的技术

6.3.4　Profibus-PA的传输技术

6.3.5　Profibus-PA传输协议

6.3.6　Profibus-PA设备行规

6.4　FF总线

6.4.1　通信系统的组成及其相互关系

6.4.2　网络拓扑

6.4.3　基金会现场总线与OSI参考模型的关系

6.4.4　物理层

6.4.5　数据链路层

6.4.6　现场总线访问子层

6.4.7　现场总线报文规范层

6.4.s　网络管理

6.4.9　系统管理

6.5　CAN总线

6.5.1　CAN总线的主要特点

6.5.2　CAN总线网络结构

6.5.3　CAN总线协议

6.5.4　CAN性能分析

6.6　LonWorks总线

6.6.1　LonWorks概述

6.6.2　神经元芯片

6.6.3　LOnTalk协议

6.6.4　Nemm C语言

6.6.5　LNS

6.6.6　网络管理

6.7　习题

第7章　DCS、PLC、FCS三大控制系统的基本要点和差异

7.1　DCS、PLC、PCS三大控制系统的基本要点

7.1.1　DCS的基本要点

7.1.2　PLC的基本要点

7.1.3　FCS的基本要点

7.2　控制系统之间的差异

7.2.1　差异要点

7.2.2　典型系统比较

7.2.3　设计、投资及使用

7.3　习题

参考文献

集散控制系统是利用计算机技术对生产过程进行集中监控、操作、管理和分散控制的一种新型的控制技术。它是由计算机技术、信号处理技术、测量控制技术、网络通信技术和人机接口等技术的发展而产生的。以现场总线为代表的工业控制网络已成为新一代工业控制系统中的重要技术，它使得集散控制系统组成更灵活、控制更方便、应用更广泛。现代工业生产离不开集散控制和现场总线技术。

本书将目前控制领域中两大技术热点－－集散控制和现场总线有机结合，从集散控制系统的硬件结构、软件体系和人机接口等方面进行介绍。重点介绍了集散控制系统的通信网络、控制算法、设计、评价和选择等相关技术，全面分析了Control、DeviceNet、Profibus、FF、CAN和LonWork等现场总线的技术特点、协议规范及通信接口的设计方法，并给出应用实例。

本书可作为高等院校电气信息类专业教材，还可供从事工业控制网络系统设计和产品研究的工程技术人员参考。