集散控制系統(tǒng)是利用計算機技術(shù)對生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)控、操作、管理和分散控制的一種新型的控制技術(shù)。它是由計算機技術(shù)、信號處理技術(shù)、測量控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和人機接口技術(shù)等發(fā)展而產(chǎn)生的。以現(xiàn)場總線為代表的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)已成為新一代工業(yè)控制系統(tǒng)中的重要技術(shù)，它使得集散控制系統(tǒng)組成更靈活、控制更方便、應用更廣泛�，F(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)離不開集散控制和現(xiàn)場總線技術(shù)。
本書將目前控制領(lǐng)域中的兩大技術(shù)熱點——集散控制和現(xiàn)場總線有機結(jié)合，從集散控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)、軟件體系、人機接口、控制算法，以及典型現(xiàn)場總線等方面進行介紹。重點介紹了集散控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)、控制算法工程設(shè)計規(guī)范等相關(guān)技術(shù)，全面分析了CAN、LonWorks、FF、PROFIBUS、ControlNet、EtherCAT等現(xiàn)場總線的技術(shù)特點、協(xié)議規(guī)范及通信接口的設(shè)計方法，并給出典型應用實例。
本書可作為高等院校電氣信息類專業(yè)教材，還可供從事工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計和產(chǎn)品研究的工程技術(shù)人員參考。
第0章 緒論1
0.1 集散控制系統(tǒng)概述1
0.1.1 集散控制系統(tǒng)的概念1
0.1.2 集散控制系統(tǒng)的發(fā)展2
0.2 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)概述4
0.2.1 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的概念4
0.2.2 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的發(fā)展及趨勢5
第1章 集散控制系統(tǒng)7
1.1 集散控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)7
1.1.1 現(xiàn)場級7
1.1.2 控制級8
1.1.3 監(jiān)控級8
1.1.4 管理級9
1.2 集散控制系統(tǒng)的特點9
1.2.1 適應性和擴展性9
1.2.2 控制能力10
1.2.3 人機聯(lián)系手段10
1.2.4 可靠性10
1.3 集散控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)11
1.3.1 集散控制系統(tǒng)的過程控制級11
1.3.2 集散控制系統(tǒng)的運行員操作站和工程師工作站13
1.4 集散控制系統(tǒng)的軟件體系14
1.4.1 集散控制系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件14
1.4.2 集散控制系統(tǒng)的組態(tài)軟件14
1.5 集散控制系統(tǒng)的操作方式和顯示15
1.5.1 集散控制系統(tǒng)的操作15
1.5.2 集散控制系統(tǒng)的顯示畫面19
1.6 習題23
第2章 集散控制系統(tǒng)的控制算法24
2.1 PID控制算法24
2.1.1 理想PID控制算法24
2.1.2 控制度和采樣周期25
2.1.3 理想PID控制算法的改進26
2.1.4 其他形式PID控制29
2.2 前饋控制30
2.2.1 前饋控制概述30
2.2.2 前饋補償裝置及控制31
2.2.3 前饋控制系統(tǒng)實施中的若干問題33
2.3 解耦控制34
2.3.1 系統(tǒng)的耦合關(guān)系34
2.3.2 串接解耦控制 36
2.3.3 逆系統(tǒng)解耦控制37
2.4 時滯補償控制39
2.4.1 史密斯預估補償控制方案39
2.4.2 增益自適應時滯補償器40
2.4.3 觀測補償器控制方案41
2.5 自適應控制42
2.5.1 自整定控制器42
2.5.2 模型參考型自適應控制系統(tǒng)43
2.5.3 自校正控制系統(tǒng)44
2.6 順序控制45
2.6.1 順序控制的基本概念45
2.6.2 梯形邏輯圖及其編制方法47
2.6.3 程序條件的編制48
2.7 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制49
2.7.1 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)49
2.7.2 典型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方案53
2.7.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆系統(tǒng)控制61
2.8 習題62
第3章 集散控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)特性63
3.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念63
3.1.1 基本概念63
3.1.2 通信介質(zhì)66
3.1.3 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)67
3.1.4 通信控制方式68
3.2 集散控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)通信69
3.2.1 集散控制系統(tǒng)中通信的特點69
3.2.2 OSI參考模型70
3.2.3 現(xiàn)場總線標準74
3.2.4 現(xiàn)場總線通信協(xié)議75
3.3 集散控制系統(tǒng)中應用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議79
3.3.1 以太網(wǎng)79
3.3.2 常用物理層標準接口82
3.3.3 IEEE協(xié)議族84
3.3.4 TCP/IP91
3.4 習題94
第4章 控制系統(tǒng)用現(xiàn)場總線95
4.1 現(xiàn)場總線的定義95
4.1.1 權(quán)威組織的定義95
4.1.2 千米級總線97
4.2 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的分類98
4.2.1 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的應用領(lǐng)域98
4.2.2 不同領(lǐng)域的下層儀器與儀表98
4.2.3 不同領(lǐng)域的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)99
4.3 現(xiàn)場總線的核心與基礎(chǔ)100
4.3.1 現(xiàn)場總線的核心——總線協(xié)議100
4.3.2 現(xiàn)場總線的基礎(chǔ)——智能現(xiàn)場裝置100
4.3.3 現(xiàn)場總線技術(shù)的原型與系統(tǒng)產(chǎn)生101
4.4 現(xiàn)場總線與IT計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的區(qū)別102
4.5 現(xiàn)場總線通信協(xié)議模型103
4.5.1 協(xié)議分層103
4.5.2 網(wǎng)絡(luò)軟件層次設(shè)計原則104
4.5.3 總線通信協(xié)議基本模型105
4.5.4 現(xiàn)場總線通信協(xié)議模型107
4.6 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)109
4.7 習題109
第5章 幾種典型的現(xiàn)場總線110
5.1 CAN總線110
5.1.1 CAN總線概述110
5.1.2 CAN總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)111
5.1.3 CAN總線協(xié)議112
5.1.4 CAN性能分析112
5.2 LonWorks總線114
5.2.1 LonWorks概述114
5.2.2 LonWorks總線通信控制器機器接口——神經(jīng)元芯片115
5.2.3 LonTalk協(xié)議118
5.2.4 Neuron C語言121
5.2.5 LNS122
5.2.6 網(wǎng)絡(luò)管理123
5.3 FF124
5.3.1 FF的概述124
5.3.2 通信系統(tǒng)的組成及其相互關(guān)系126
5.3.3 FF的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)128
5.3.4 基金會現(xiàn)場總線與OSI參考模型的關(guān)系130
5.3.5 網(wǎng)絡(luò)管理141
5.3.6 系統(tǒng)管理142
5.4 PROFIBUS協(xié)議144
5.4.1 PROFIBUS概述144
5.4.2 PROFIBUS現(xiàn)場總線技術(shù)的主要構(gòu)成145
5.4.3 PROFIBUS的主要特性146
5.4.4 PROFIBUSDP147
5.4.5 PROFIBUSPA 149
5.4.6 PROFIBUSFMS150
5.4.7 PROFINET151
5.5 控制層現(xiàn)場總線ControlNet154
5.5.1 控制層現(xiàn)場總線概述154
5.5.2 ControlNet協(xié)議規(guī)范154
5.5.3 ControlNet的特點157
5.6 設(shè)備層現(xiàn)場總線DeviceNet157
5.6.1 DeviceNet的性能特點158
5.6.2 DeviceNet的技術(shù)規(guī)范158
5.6.3 DeviceNet中連接的概念160
5.6.4 生產(chǎn)者/消費者模型161
5.6.5 DeviceNet的報文傳送161
5.6.6 〖JP3〗DeviceNet對象模型與設(shè)備架構(gòu)162
5.6.7 DeviceNet的一致性測試163
5.6.8 DeviceNet接口和軟硬件產(chǎn)品163
5.7 EtherCAT164
5.7.1 EtherCAT概述164
5.7.2 EtherCAT物理結(jié)構(gòu)166
5.7.3 EtherCAT數(shù)據(jù)鏈路層166
5.7.4 EtherCAT應用層167
5.7.5 EtherCAT系統(tǒng)組成170
5.7.6 EtherCAT系統(tǒng)主站設(shè)計174
5.7.7 EtherCAT系統(tǒng)從站設(shè)計176
5.7.8 EtherCAT應用協(xié)議181
5.8 習題182
第6章 集散控制系統(tǒng)性能指標與工程設(shè)計規(guī)范183
6.1 集散控制系統(tǒng)的性能指標183
6.1.1 集散控制系統(tǒng)的可靠性183
6.1.2 提高系統(tǒng)利用率的措施186
6.1.3 集散控制系統(tǒng)的安全性 191
6.2 集散控制系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范216
6.2.1 方案論證216
6.2.2 方案設(shè)計217
6.2.3 工程設(shè)計217
6.3 集散控制系統(tǒng)的評價與選擇222
6.3.1 集散控制系統(tǒng)的評價222
6.3.2 集散控制系統(tǒng)的選擇依據(jù)226
6.3.3 技術(shù)規(guī)范書228
第7章 工程應用案例230
7.1 集散控制系統(tǒng)在自來水廠中的應用230
7.1.1 項目概況230
7.1.2 工藝流程231
7.1.3 硬件設(shè)計方案231
7.1.4 軟件設(shè)計方案237
7.1.5 自來水廠項目運行情況243
7.2 CTN2000發(fā)酵過程計算機控制系統(tǒng)246
7.2.1 CTN2000發(fā)酵過程控制系統(tǒng)簡介246
7.2.2 發(fā)酵控制系統(tǒng)中的基本操作及菜單結(jié)構(gòu)247
7.2.3 發(fā)酵控制系統(tǒng)的主要功能248
7.2.4 系統(tǒng)流程展示251
7.3 集散控制系統(tǒng)在發(fā)電廠350MW機組中的應用256
7.3.1 項目概況256
7.3.2 系統(tǒng)設(shè)計259
參考文獻264
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