《集散控制系統原理及套用(第三版)》是2009年6月化學工業出版社出版的圖書,作者是何衍慶、黃海燕、黎冰。
基本介紹
- 書名:集散控制系統原理及套用(第三版)
- 作者:何衍慶、黃海燕、黎冰
- 頁數:323頁
- 定價:42元
- 出版社:化學工業出版社
- 出版時間:2009年6月
- 裝幀:平
- 開本:16
內容簡介,前言,目錄,
內容簡介
本書討論集散控制系統的有關工程套用問題,介紹了五種典型集散控制系統產品及其在工業生產過程中的實際套用實例,主要涉及集散控制系統的現狀和發展趨勢、系統構成、控制算法、系統選型和評估、數據通信、人機界面的工程設計、組態、安裝和維護等內容。為便於讀者學習,在本書每章後附有思考題,同時在書末還列出了大量的選擇題和填充題,供讀者複習。本書對集散控制系統的選型、工程設計、系統評估和套用操作都有一定的實用價值。 本書是自動化專業、檢測儀表和控制裝置專業本專科學生的教材,可供工業生產過程控制領域和設計部門的工程技術人員、設計人員和安裝、維護人員作為參考書,也可作為相關專業師生的參考教材。
前言
本書1995年第一版出版,2002年第二版出版,重印次數多達12次,受到廣大讀者的關注與認可。2006年本教材被教育部定為普通高等教育“十一五”國家級規劃教材。本書第三版除保持第一版和第二版的優點外,對原教材中大部分內容作了修改。主要修改內容如下。
①隨著現場匯流排技術的套用和推廣,現場匯流排控制系統在不同工業領域獲得了良好的套用,並顯現出其優良性能。作為集散控制系統向現場級控制的分散,現場匯流排控制系統繼承了集散控制系統的優點,並將數字通信引入到現場級,實現了現場級的分散控制。
集散控制系統是共用顯示、共用控制的儀表計算機控制系統。狹義集散控制系統指現場採用模擬儀表(含HART通信的模擬儀表)的儀表計算機控制系統,即傳統的集散控制系統。現場匯流排控制系統是現場採用現場匯流排儀表的儀表計算機控制系統,它是傳統集散控制系統向現場級分散的結果,仍屬於集散控制系統範疇。因此,廣義集散控制系統既包括傳統的集散控制系統,也包括現場匯流排控制系統,包括發展中的無線通信現場儀表的集散控制系統。一些集散控制系統製造商的集散控制系統產品可以組成傳統的集散控制系統,也可組成現場匯流排控制系統,將來也可組成無線通信現場儀表的集散控制系統。
為此,本教材增加了有關現場匯流排技術、現場匯流排通信和無線通信等方面的內容。
②集散控制系統向上擴展,組成MES和ERP,為此,本教材簡單介紹MES和ERP的有關內容。
③集散控制系統採用數字控制技術,它的套用與常規模擬儀表的套用有所區別。例如,不需要計算儀表比值係數,可方便地實現模型計算和非線性補償等,因此,本教材沒有介紹控制方案,而介紹集散控制系統套用這些控制方案時的注意事項。
④集散控制系統與現場匯流排控制系統結合。為此,本教材介紹了五種兩者結合的新型集散控制系統產品的構成,但受篇幅所限,很多優秀產品未能介紹。
⑤集散控制系統中批量控制、順序控制和先進控制等隨著計算機的廣泛套用而獲得套用,本書介紹了批量控制、順序控制和先進控制等有關標準和技術。
⑥人機互動技術在集散控制系統中得到廣泛套用,為此,對人機互動系統的有關技術進行介紹。
⑦為便於熟悉教材的有關內容,本書除提供思考題外,還提供了大量填充題和選擇題,其中,部分習題的內容雷同,但以不同題型出現。
本書共分8章。第1章概述討論集散控制系統的特點。第2章討論集散控制系統的構成,介紹五種典型集散控制系統產品的構成,並分析分散過程控制裝置、操作和管理裝置及通信系統的基本構成。第3章介紹集散控制系統的性能評估。第4章分析集散控制系統的控制算法和控制組態。第5章介紹集散控制系統的工程設計,討論集散控制系統選型和評估問題。第6章介紹集散控制系統的人機界面。第7章討論集散控制系統的數據通信,包括數據通信的基本概念、網路標準、網路通信協定等。第8章是集散控制系統在工業控制領域的套用實例。
①隨著現場匯流排技術的套用和推廣,現場匯流排控制系統在不同工業領域獲得了良好的套用,並顯現出其優良性能。作為集散控制系統向現場級控制的分散,現場匯流排控制系統繼承了集散控制系統的優點,並將數字通信引入到現場級,實現了現場級的分散控制。
集散控制系統是共用顯示、共用控制的儀表計算機控制系統。狹義集散控制系統指現場採用模擬儀表(含HART通信的模擬儀表)的儀表計算機控制系統,即傳統的集散控制系統。現場匯流排控制系統是現場採用現場匯流排儀表的儀表計算機控制系統,它是傳統集散控制系統向現場級分散的結果,仍屬於集散控制系統範疇。因此,廣義集散控制系統既包括傳統的集散控制系統,也包括現場匯流排控制系統,包括發展中的無線通信現場儀表的集散控制系統。一些集散控制系統製造商的集散控制系統產品可以組成傳統的集散控制系統,也可組成現場匯流排控制系統,將來也可組成無線通信現場儀表的集散控制系統。
為此,本教材增加了有關現場匯流排技術、現場匯流排通信和無線通信等方面的內容。
②集散控制系統向上擴展,組成MES和ERP,為此,本教材簡單介紹MES和ERP的有關內容。
③集散控制系統採用數字控制技術,它的套用與常規模擬儀表的套用有所區別。例如,不需要計算儀表比值係數,可方便地實現模型計算和非線性補償等,因此,本教材沒有介紹控制方案,而介紹集散控制系統套用這些控制方案時的注意事項。
④集散控制系統與現場匯流排控制系統結合。為此,本教材介紹了五種兩者結合的新型集散控制系統產品的構成,但受篇幅所限,很多優秀產品未能介紹。
⑤集散控制系統中批量控制、順序控制和先進控制等隨著計算機的廣泛套用而獲得套用,本書介紹了批量控制、順序控制和先進控制等有關標準和技術。
⑥人機互動技術在集散控制系統中得到廣泛套用,為此,對人機互動系統的有關技術進行介紹。
⑦為便於熟悉教材的有關內容,本書除提供思考題外,還提供了大量填充題和選擇題,其中,部分習題的內容雷同,但以不同題型出現。
本書共分8章。第1章概述討論集散控制系統的特點。第2章討論集散控制系統的構成,介紹五種典型集散控制系統產品的構成,並分析分散過程控制裝置、操作和管理裝置及通信系統的基本構成。第3章介紹集散控制系統的性能評估。第4章分析集散控制系統的控制算法和控制組態。第5章介紹集散控制系統的工程設計,討論集散控制系統選型和評估問題。第6章介紹集散控制系統的人機界面。第7章討論集散控制系統的數據通信,包括數據通信的基本概念、網路標準、網路通信協定等。第8章是集散控制系統在工業控制領域的套用實例。
目錄
第1章概述1
11集散控制系統的基本概念1
111集散控制系統的發展歷史1
112集散控制系統的基本結構3
12集散控制系統的特點4
121分級遞階控制4
122分散控制5
123信息管理與集成5
124自治和協調6
125開放系統6
13集散控制系統的展望7
131信息化和扁平化7
132網路化9
133現場匯流排和無線連線10
134功能安全13
135標準化14
思考題14
第2章集散控制系統構成15
21集散控制系統的構成方式15
211集散控制系統的各層功能15
212集散控制系統的基本構成15
22集散控制系統的構成要素16
221集散控制系統的結構特徵16
222集散控制系統的結構分類19
23現場匯流排控制系統的構成19
231現場匯流排控制系統的構成要素19
232現場匯流排設備24
24集散控制系統的構成示例26
241Experion PKS系統26
242I/A S系統38
243Delta V系統49
244IndustrialIT系統58
245WebField ECS100系統67
25分散過程控制裝置的構成73
251分散過程控制裝置的類型73
252分散過程控制裝置的構成特點74
253可程式控制器組成的分散過程控制裝置75
26操作員站和工程師站的構成76
261集散控制系統的操作員站76
262集散控制系統的工程師站76
263集散控制系統的操作管理站77
27輸入輸出裝置的構成77
271輸入輸出卡件77
272其他過程輸入輸出設備77
28通信系統的構成78
281通信設備的分類78
282通信系統的構成79
思考題80
第3章集散控制系統性能評估81
31可靠性81
311可靠性81
312提高可靠性的措施85
313冗餘技術87
32易操作性88
321操作透明度88
322易操作性89
33可組態性92
331組態92
332組態語言96
333標準化程式語言98
34集散控制系統的其他性能指標99
341可擴展性99
342實時性100
343環境適應性103
344開放性104
345經濟性105
思考題106
第4章集散控制系統的控制算法和控制組態107
41集散控制系統的數據處理107
411數據處理過程107
412非線性補償處理109
413儀表係數的處理111
42集散控制系統的控制算法111
421數字PID控制算法112
422集散控制系統實現複雜控制系統的注意事項115
423集散控制系統實現先進控制系統時的注意事項122
424集散控制系統實現順序邏輯控制和批量控制129
425集散控制系統實現最佳化控制140
43現場匯流排控制系統的模組142
431模組類型和參數142
432現場匯流排設備類型145
44現場匯流排設備的功能模組145
441功能模組參數145
442常用功能模組148
443功能模組組態示例151
思考題154
第5章集散控制系統的工程設計156
51圖形符號和文字元號156
511功能圖描述符號156
512分散控制、共用顯示、邏輯和計算機系統的設計符號159
513過程顯示圖形符號和文字元號162
514設計符號的套用示例163
515現場匯流排設備連線圖167
52集散控制系統的工程設計169
521施工圖設計的基本程式170
522工程設計中有關專業的相互關係172
523工程組態174
524控制室和計算機房的設計180
525電源系統設計182
526接地、防雷系統設計183
527電磁兼容性和抗干擾設計185
528功能安全設計187
53招標檔案編制和選型190
531招標檔案編制190
532集散控制系統評估191
533現場匯流排控制系統評估193
思考題193
第6章集散控制系統的人機界面195
61基本概念195
611人機互動技術195
612人機界面的實施方法198
613集散控制系統中的人機界面203
62集散控制系統的操作方式205
621儀錶盤操作方式205
622顯示屏操作方式207
623集散控制系統的組態操作209
63集散控制系統的監控系統216
631操作畫面的分層結構216
632操作畫面218
633控制組態224
634維護和系統畫面228
635畫面動畫效果229
64資料庫230
641資料庫基礎知識230
642關係資料庫232
643實時資料庫234
65信息管理236
651智慧型設備管理系統236
652製造執行系統和企業資源計畫238
思考題243
第7章集散控制系統的數據通信244
71數據通信的基本概念244
711計算機網路244
712數據通信245
713通信媒體共享技術250
714通信交換技術250
715差錯控制和流量控制252
72集散控制系統的網路標準253
721控制網路的特點254
722OSI的ISO參考模型254
723PROWAY工業過程控制用數據公路標準256
724MAP製造自動化協定256
725現場匯流排標準257
726OPC標準261
73集散控制系統中套用的網路協定262
731EIA RS232和RS485標準接口262
732乙太網265
733IEEE8023通信協定267
734IEEE8024通信協定270
735IEEE8025通信協定271
736IEEE8022通信協定272
737網路互聯273
738現場匯流排通信協定279
739網路管理協定286
7310無線通信協定290
思考題294
第8章集散控制系統套用實例296
81PKS系統在石油鑽井平台中的套用296
811生產過程簡介296
812硬體組成297
813控制系統簡介298
82I/A S系統在單元汽輪發電機組協調控制中的套用299
821火電廠熱工過程的自動控制299
822現代大容量火力發電機組的自動控制系統299
83Delta V系統在水泥廠中的套用306
831生產過程簡介306
832集散控制系統組成307
833控制系統簡介307
84IndustrialIT系統在催化裂化裝置中的套用310
841控制系統組成310
842系統操作和控制310
85WebField ECS100 系統在苯酐裝置中的套用311
851集散控制系統構成311
852主要控制方案312
附錄習題(填充題和選擇題)315
參考文獻324
11集散控制系統的基本概念1
111集散控制系統的發展歷史1
112集散控制系統的基本結構3
12集散控制系統的特點4
121分級遞階控制4
122分散控制5
123信息管理與集成5
124自治和協調6
125開放系統6
13集散控制系統的展望7
131信息化和扁平化7
132網路化9
133現場匯流排和無線連線10
134功能安全13
135標準化14
思考題14
第2章集散控制系統構成15
21集散控制系統的構成方式15
211集散控制系統的各層功能15
212集散控制系統的基本構成15
22集散控制系統的構成要素16
221集散控制系統的結構特徵16
222集散控制系統的結構分類19
23現場匯流排控制系統的構成19
231現場匯流排控制系統的構成要素19
232現場匯流排設備24
24集散控制系統的構成示例26
241Experion PKS系統26
242I/A S系統38
243Delta V系統49
244IndustrialIT系統58
245WebField ECS100系統67
25分散過程控制裝置的構成73
251分散過程控制裝置的類型73
252分散過程控制裝置的構成特點74
253可程式控制器組成的分散過程控制裝置75
26操作員站和工程師站的構成76
261集散控制系統的操作員站76
262集散控制系統的工程師站76
263集散控制系統的操作管理站77
27輸入輸出裝置的構成77
271輸入輸出卡件77
272其他過程輸入輸出設備77
28通信系統的構成78
281通信設備的分類78
282通信系統的構成79
思考題80
第3章集散控制系統性能評估81
31可靠性81
311可靠性81
312提高可靠性的措施85
313冗餘技術87
32易操作性88
321操作透明度88
322易操作性89
33可組態性92
331組態92
332組態語言96
333標準化程式語言98
34集散控制系統的其他性能指標99
341可擴展性99
342實時性100
343環境適應性103
344開放性104
345經濟性105
思考題106
第4章集散控制系統的控制算法和控制組態107
41集散控制系統的數據處理107
411數據處理過程107
412非線性補償處理109
413儀表係數的處理111
42集散控制系統的控制算法111
421數字PID控制算法112
422集散控制系統實現複雜控制系統的注意事項115
423集散控制系統實現先進控制系統時的注意事項122
424集散控制系統實現順序邏輯控制和批量控制129
425集散控制系統實現最佳化控制140
43現場匯流排控制系統的模組142
431模組類型和參數142
432現場匯流排設備類型145
44現場匯流排設備的功能模組145
441功能模組參數145
442常用功能模組148
443功能模組組態示例151
思考題154
第5章集散控制系統的工程設計156
51圖形符號和文字元號156
511功能圖描述符號156
512分散控制、共用顯示、邏輯和計算機系統的設計符號159
513過程顯示圖形符號和文字元號162
514設計符號的套用示例163
515現場匯流排設備連線圖167
52集散控制系統的工程設計169
521施工圖設計的基本程式170
522工程設計中有關專業的相互關係172
523工程組態174
524控制室和計算機房的設計180
525電源系統設計182
526接地、防雷系統設計183
527電磁兼容性和抗干擾設計185
528功能安全設計187
53招標檔案編制和選型190
531招標檔案編制190
532集散控制系統評估191
533現場匯流排控制系統評估193
思考題193
第6章集散控制系統的人機界面195
61基本概念195
611人機互動技術195
612人機界面的實施方法198
613集散控制系統中的人機界面203
62集散控制系統的操作方式205
621儀錶盤操作方式205
622顯示屏操作方式207
623集散控制系統的組態操作209
63集散控制系統的監控系統216
631操作畫面的分層結構216
632操作畫面218
633控制組態224
634維護和系統畫面228
635畫面動畫效果229
64資料庫230
641資料庫基礎知識230
642關係資料庫232
643實時資料庫234
65信息管理236
651智慧型設備管理系統236
652製造執行系統和企業資源計畫238
思考題243
第7章集散控制系統的數據通信244
71數據通信的基本概念244
711計算機網路244
712數據通信245
713通信媒體共享技術250
714通信交換技術250
715差錯控制和流量控制252
72集散控制系統的網路標準253
721控制網路的特點254
722OSI的ISO參考模型254
723PROWAY工業過程控制用數據公路標準256
724MAP製造自動化協定256
725現場匯流排標準257
726OPC標準261
73集散控制系統中套用的網路協定262
731EIA RS232和RS485標準接口262
732乙太網265
733IEEE8023通信協定267
734IEEE8024通信協定270
735IEEE8025通信協定271
736IEEE8022通信協定272
737網路互聯273
738現場匯流排通信協定279
739網路管理協定286
7310無線通信協定290
思考題294
第8章集散控制系統套用實例296
81PKS系統在石油鑽井平台中的套用296
811生產過程簡介296
812硬體組成297
813控制系統簡介298
82I/A S系統在單元汽輪發電機組協調控制中的套用299
821火電廠熱工過程的自動控制299
822現代大容量火力發電機組的自動控制系統299
83Delta V系統在水泥廠中的套用306
831生產過程簡介306
832集散控制系統組成307
833控制系統簡介307
84IndustrialIT系統在催化裂化裝置中的套用310
841控制系統組成310
842系統操作和控制310
85WebField ECS100 系統在苯酐裝置中的套用311
851集散控制系統構成311
852主要控制方案312
附錄習題(填充題和選擇題)315
參考文獻324