分布式控制系統(tǒng)設計與應用實例（DCS 第3版）

目 錄第1章 DCS基本原理和發(fā)展歷程1.1 什么是DCS1.2 控制系統(tǒng)概述1.2.1 控制系統(tǒng)的基本組成1.2.2 測量方法和測量裝置1.2.3 控制方法和運算處理裝置1.2.4 控制的執(zhí)行方法和執(zhí)行裝置1.2.5 控制系統(tǒng)各要素的關系1.2.6 控制系統(tǒng)的人機界面1.2.7 直接控制與監(jiān)督控制1.2.8 本書的要點1.3 DCS的發(fā)展歷史1.3.1 控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史1.3.2 儀表控制系統(tǒng)的基本概念1.3.3 早期的儀表控制系統(tǒng)——基地式儀表1.3.4 近代儀表控制系統(tǒng)——單元式組合儀表1.3.5 數(shù)字式單回路調節(jié)器SLC1.3.6 計算機控制系統(tǒng)1.3.7 控制系統(tǒng)從模擬技術向數(shù)字技術的演進1.3.8 分布式控制系統(tǒng)的產生及其特點1.3.9 DCS的發(fā)展歷程1.4 DCS的體系結構1.4.1 DCS的基本構成1.4.2 DCS的軟件1.4.3 DCS的網絡結構1.4.4 DCS的物理結構及硬件構成1.5 幾種計算機控制系統(tǒng)的比較1.5.1 以PLC構成的控制系統(tǒng)/監(jiān)督控制系統(tǒng)1.5.2 SCADA系統(tǒng)1.5.3 Soft PLC及PC Based監(jiān)督/控制系統(tǒng)1.5.4 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS1.6 幾種典型的DCS簡介1.6.1 Honeywell公司的TDC3000系統(tǒng)1.6.2 ABB公司的IndustrialIT系統(tǒng)1.6.3 和利時公司的HOLLiAS系統(tǒng)1.7 DCS的應用開發(fā)設計、調試與檢驗1.7.1 DCS的應用開發(fā)設計1.7.2 對DCS性能指標的簡要介紹第2章 最新DCS的體系結構和技術特點2.1 促進第四代DCS形成的原因2.1.1 用戶需求的拉動2.1.2 相關技術的成熟發(fā)展2.2 第四代DCS的體系結構2.2.1 現(xiàn)場儀表層2.2.2 裝置控制層2.2.3 工廠監(jiān)控與管理層2.2.4 企業(yè)經營管理層2.3 第四代DCS的主要功能和技術特征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變成真正的混合控制系統(tǒng)2.3.5 DCS包含F(xiàn)CS功能并進一步分散化2.3.6 DCS 平臺開放性與應用服務專業(yè)化2.3.7 DCS的功能安全和信息安全2.4 國內DCS的發(fā)展狀況舉例2.4.1 HOLLiAS系統(tǒng)的產品家族及結構2.4.2 HOLLiAS的MES功能2.4.3 HOLLiAS 控制功能HOLLiASMACS2.4.4 HOLLiAS控制層硬件2.4.5 HOLLiAS控制層軟件2.4.6 HOLLiAS LEC邏輯和嵌入式控制器(Logic＆ Embedded Controller)2.4.7 HOLLiAS LK可編程控制器（PLC）2.4.8 HOLLiASVSI邏輯聯(lián)鎖控制系統(tǒng)2.4.9 HOLLiASPADS工廠電站綜合自動化系統(tǒng)2.4.10 HOLLiAS專業(yè)化的解決方案2.5 結論第3章 從控制工程看DCS——功能與性能的要求3.1 DCS的控制功能及應用任務分類3.1.1 工業(yè)控制系統(tǒng)的結構3.1.2 控制任務分類及快速性需求3.1.3 閉環(huán)控制系統(tǒng)的構成3.1.4 控制策略與運算的平臺裝置3.2 運算放大器和調節(jié)運算方法3.2.1 運算放大器和虛擬地原理3.2.2 模擬調節(jié)的運算原理3.2.3 控制策略與放大器組件系統(tǒng)3.2.4 模擬系統(tǒng)與數(shù)字系統(tǒng)的比較3.3 數(shù)字系統(tǒng)的控制周期與可控性3.3.1 線性系統(tǒng)的可控性3.3.2 控制周期（T0）是不可控環(huán)節(jié)3.3.3 實例1——汽輪機調速系統(tǒng)和它的控制周期3.3.4 實例2——鍋爐氣包水位控制系統(tǒng)的控制周期3.3.5 結果及認識3.4 數(shù)字控制器的確定性問題3.4.1 常用遞推控制算法3.4.2 控制器的確定性和它的意義3.5 控制工程作業(yè)自動化3.6 控制工程對于DCS系統(tǒng)的技術需求3.6.1 系統(tǒng)的可靠性與可維修性需求3.6.2 控制系統(tǒng)的快速性需求3.6.3 數(shù)字控制器的確定性需求3.6.4 工程作業(yè)自動化第4章 DCS硬件系統(tǒng)——原理、指標、試驗和應用4.1 DCS硬件組成概述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的技術指標及試驗方法4.2.4 MCU應用設計4.3 模擬量輸入設備(AI)4.3.1 AI設備的基本原理4.3.2 AI設備的技術指標及試驗方法4.3.3 AI設備應用設計4.4 模擬量輸出設備(AO)4.4.1 AO設備的基本原理4.4.2 AO設備的技術指標及試驗方法4.4.3 AO設備應用設計4.5 開關量輸入設備(DI)4.5.1 DI設備的基本原理4.5.2 DI設備的技術指標及試驗方法4.6 SOE輸入設備(SOE)4.6.1 SOE設備的基本原理4.6.2 SOE設備的技術指標及試驗方法4.6.3 SOE設備應用設計4.7 開關量輸出設備(DO)4.7.1 DO設備的基本原理4.7.2 DO設備的技術指標及試驗方法4.7.3 DO設備應用設計4.8 脈沖量輸入設備(PI)4.8.1 PI設備的基本原理4.8.2 PI設備的技術指標4.9 電源轉換設備4.9.1 電源設備簡介4.9.2 電源冗余4.9.3 電源指標及測試4.10 組態(tài)維護與人機接口設備4.10.1 顯示設備4.10.2 輸入設備4.10.3 操作員站和工程師站主機4.10.4 系統(tǒng)服務器4.10.5 打印機第5章 DCS軟件系統(tǒng)5.1 DCS軟件系統(tǒng)概述5.2 DCS的直接控制軟件5.2.1 直接控制軟件的功能概述5.2.2 信號采集與數(shù)據(jù)預處理5.2.3 DCS的基本控制功能5.2.4 DCS控制器上的實時數(shù)據(jù)組織和管理5.2.5 DCS控制器的任務結構及控制處理5.2.6 DCS控制軟件的一些評價要素5.3 DCS的監(jiān)督控制軟件及人機界面軟件5.3.1 概述5.3.2 DCS監(jiān)督控制層的功能5.3.3 DCS監(jiān)督控制層的軟件體系結構5.3.4 實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)5.3.5 歷史數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)5.3.6 與監(jiān)視控制功能相關的主要數(shù)據(jù)結構5.3.7 人機界面軟件5.4 IEC 61131—3控制編程語言與軟件模型及DCS的組態(tài)軟件5.4.1 IEC 61131—3簡介5.4.2 編程基礎與編程過程5.4.3 IEC 61131—3標準的基本內容5.4.4 IEC 61131—3的軟件模型5.4.5 五種編程語言介紹5.4.6 應用舉例5.4.7 IEC 61131—3標準在DCS中的實際運用5.4.8 DCS的監(jiān)督控制層組態(tài)軟件5.5 DCS的高級優(yōu)化控制與管理軟件5.5.1 概述5.5.2 實時數(shù)據(jù)庫的高層信息接口5.5.3 資產管理AMS5.5.4 批處理Batch5.5.5 質量分析系統(tǒng)5.5.6 APC5.5.7 OTSOperator Training Simulator第6章 DCS的網絡系統(tǒng)6.1 DCS的網絡體系6.1.1 DCS的功能層次和網絡層次6.1.2 DCS網絡層次結構的選擇6.1.3 對DCS各層網絡的要求6.2 工業(yè)數(shù)據(jù)數(shù)字通信6.2.1 數(shù)字通信的編碼方式6.2.2 數(shù)字通信工作方式6.2.3 差錯控制6.2.4 通信傳輸介質6.2.5 數(shù)字通信鏈路的電氣特性6.2.6 數(shù)字通信協(xié)議6.2.7 數(shù)字通信系統(tǒng)的性能指標6.3 控制網絡6.3.1 計算機網絡層次模型6.3.2 通信協(xié)議6.3.3 TCP/IP6.3.4 網絡拓撲6.3.5 網絡設備6.3.6 網絡的RAMS6.3.7 工業(yè)以太網6.3.8 通信骨干網6.3.9 無線通信網絡6.3.10 網絡安全6.4 現(xiàn)場總線6.4.1 現(xiàn)場總線的產生和發(fā)展6.4.2 現(xiàn)場總線的特點和優(yōu)點6.4.3 現(xiàn)場總線技術介紹6.4.4 無線傳感器網絡6.4.5 現(xiàn)場總線的選擇和使用第7章 DCS系統(tǒng)可靠性與安全性技術7.1 系統(tǒng)可靠性概述7.1.1 可靠性技術發(fā)展概述7.1.2 可靠性基本概念和術語7.1.3 可靠性設計的內容7.2 系統(tǒng)安全性概述7.2.1 安全性分類7.2.2 安全性與可靠性的關系7.2.3 功能安全7.2.4 電氣安全及安規(guī)認證7.2.5 信息安全7.3 可靠性和安全性分析方法7.3.1 可靠性預測7.3.2 可靠性框圖7.3.3 馬爾可夫分析7.3.4 故障模式與影響分析7.3.5 故障樹分析7.3.6 HAZOP分析7.4 可靠性和安全性設計技術7.4.1 冗余技術7.4.2 容錯技術與故障安全7.4.3 維修性分析7.5 環(huán)境適應性設計技術7.5.1 溫度7.5.2 濕度7.5.3 氣壓7.5.4 振動和沖擊7.5.5 防塵和防水7.5.6 防腐蝕7.5.7 防爆7.5.8 電磁兼容性和抗干擾7.5.9 接地7.5.10 隔離7.5.11 屏蔽7.5.12 雙絞線7.5.13 防雷擊7.6 軟件可靠性設計與質量保證7.6.1 軟件可靠性研究概述7.6.2 軟件可靠性的概念7.6.3 提高軟件可靠性的方法和技術7.6.4 軟件可靠性評測7.6.5 軟件質量保證第8章 DCS的應用設計與實施8.1 DCS應用設計與實施的一般過程8.2 自動化系統(tǒng)的總體設計8.2.1 可行性研究設計8.2.2 初步設計中需要考慮的問題8.2.3 施工圖設計中需要考慮的問題8.3 DCS 的選型與工程化設計8.3.1 DCS選型及工程化設計8.3.2 DCS的招標、選型及訂貨8.3.3 應用工程設計的準備工作8.3.4 應用工程設計聯(lián)絡會8.3.5 應用工程設計與文件生成8.3.6 主控制室的設計及人因工程設計8.4 系統(tǒng)的生產、組態(tài)及調試8.4.1 系統(tǒng)硬件物資齊套與裝配8.4.2 用戶培訓8.4.3 應用工程軟件的組態(tài)與調試8.4.4 系統(tǒng)聯(lián)調8.4.5 系統(tǒng)硬件測試與考核8.4.6 整理項目出廠文檔和資料8.5 出廠測試與驗收8.5.1 項目概要說明8.5.2 測試依據(jù)8.5.3 提交文件資料清單8.5.4 測試環(huán)境8.5.5 系統(tǒng)軟、硬件配置檢查8.5.6 檢驗方法及判定8.5.7 系統(tǒng)連續(xù)運行考核8.5.8 測試結論及測試組簽字8.5.9 系統(tǒng)發(fā)運到現(xiàn)場8.6 系統(tǒng)現(xiàn)場實施8.6.1 系統(tǒng)位置選擇、機房布置和環(huán)境要求8.6.2 DCS系統(tǒng)接地8.6.3 現(xiàn)場設備開箱驗收8.6.4 系統(tǒng)現(xiàn)場設備就位、安裝與加電8.6.5 系統(tǒng)信號電纜敷設與端子接線8.6.6 DCS系統(tǒng)現(xiàn)場調試8.6.7 系統(tǒng)竣工驗收8.6.8 用戶操作人員的培訓8.6.9