分布式控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)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(cè)量方法和測(cè)量裝置1.2.3 控制方法和運(yùn)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(guān)系1.2.6 控制系統(tǒng)的人機(jī)界面1.2.7 直接控制與監(jiān)督控制1.2.8 本書(shū)的要點(diǎn)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(diào)節(jié)器SLC1.3.6 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)1.3.7 控制系統(tǒng)從模擬技術(shù)向數(shù)字技術(shù)的演進(jìn)1.3.8 分布式控制系統(tǒng)的產(chǎn)生及其特點(diǎn)1.3.9 DCS的發(fā)展歷程1.4 DCS的體系結(jié)構(gòu)1.4.1 DCS的基本構(gòu)成1.4.2 DCS的軟件1.4.3 DCS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)1.4.4 DCS的物理結(jié)構(gòu)及硬件構(gòu)成1.5 幾種計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的比較1.5.1 以PLC構(gòu)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(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS1.6 幾種典型的DCS簡(jiǎn)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(shí)公司的HOLLiAS系統(tǒng)1.7 DCS的應(yīng)用開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)、調(diào)試與檢驗(yàn)1.7.1 DCS的應(yīng)用開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)1.7.2 對(duì)DCS性能指標(biāo)的簡(jiǎn)要介紹第2章 最新DCS的體系結(jié)構(gòu)和技術(shù)特點(diǎn)2.1 促進(jìn)第四代DCS形成的原因2.1.1 用戶(hù)需求的拉動(dòng)2.1.2 相關(guān)技術(shù)的成熟發(fā)展2.2 第四代DCS的體系結(jié)構(gòu)2.2.1 現(xiàn)場(chǎng)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(jīng)營(yíng)管理層2.3 第四代DCS的主要功能和技術(shù)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(jìn)一步分散化2.3.6 DCS 平臺(tái)開(kāi)放性與應(yīng)用服務(wù)專(zhuān)業(yè)化2.3.7 DCS的功能安全和信息安全2.4 國(guó)內(nèi)DCS的發(fā)展?fàn)顩r舉例2.4.1 HOLLiAS系統(tǒng)的產(chǎn)品家族及結(jié)構(gòu)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(dòng)化系統(tǒng)2.4.10 HOLLiAS專(zhuān)業(yè)化的解決方案2.5 結(jié)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(yīng)用任務(wù)分類(lèi)3.1.1 工業(yè)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)3.1.2 控制任務(wù)分類(lèi)及快速性需求3.1.3 閉環(huán)控制系統(tǒng)的構(gòu)成3.1.4 控制策略與運(yùn)算的平臺(tái)裝置3.2 運(yùn)算放大器和調(diào)節(jié)運(yùn)算方法3.2.1 運(yùn)算放大器和虛擬地原理3.2.2 模擬調(diào)節(jié)的運(yùn)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(shí)例1——汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)和它的控制周期3.3.4 實(shí)例2——鍋爐氣包水位控制系統(tǒng)的控制周期3.3.5 結(jié)果及認(rèn)識(shí)3.4 數(shù)字控制器的確定性問(wèn)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(dòng)化3.6 控制工程對(duì)于DCS系統(tǒng)的技術(shù)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(dòng)化第4章 DCS硬件系統(tǒng)——原理、指標(biāo)、試驗(yàn)和應(yīng)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(shù)指標(biāo)及試驗(yàn)方法4.2.4 MCU應(yīng)用設(shè)計(jì)4.3 模擬量輸入設(shè)備(AI)4.3.1 AI設(shè)備的基本原理4.3.2 AI設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)及試驗(yàn)方法4.3.3 AI設(shè)備應(yīng)用設(shè)計(jì)4.4 模擬量輸出設(shè)備(AO)4.4.1 AO設(shè)備的基本原理4.4.2 AO設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)及試驗(yàn)方法4.4.3 AO設(shè)備應(yīng)用設(shè)計(jì)4.5 開(kāi)關(guān)量輸入設(shè)備(DI)4.5.1 DI設(shè)備的基本原理4.5.2 DI設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)及試驗(yàn)方法4.6 SOE輸入設(shè)備(SOE)4.6.1 SOE設(shè)備的基本原理4.6.2 SOE設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)及試驗(yàn)方法4.6.3 SOE設(shè)備應(yīng)用設(shè)計(jì)4.7 開(kāi)關(guān)量輸出設(shè)備(DO)4.7.1 DO設(shè)備的基本原理4.7.2 DO設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)及試驗(yàn)方法4.7.3 DO設(shè)備應(yīng)用設(shè)計(jì)4.8 脈沖量輸入設(shè)備(PI)4.8.1 PI設(shè)備的基本原理4.8.2 PI設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)4.9 電源轉(zhuǎn)換設(shè)備4.9.1 電源設(shè)備簡(jiǎn)介4.9.2 電源冗余4.9.3 電源指標(biāo)及測(cè)試4.10 組態(tài)維護(hù)與人機(jī)接口設(shè)備4.10.1 顯示設(shè)備4.10.2 輸入設(shè)備4.10.3 操作員站和工程師站主機(jī)4.10.4 系統(tǒng)服務(wù)器4.10.5 打印機(jī)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(hào)采集與數(shù)據(jù)預(yù)處理5.2.3 DCS的基本控制功能5.2.4 DCS控制器上的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)組織和管理5.2.5 DCS控制器的任務(wù)結(jié)構(gòu)及控制處理5.2.6 DCS控制軟件的一些評(píng)價(jià)要素5.3 DCS的監(jiān)督控制軟件及人機(jī)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(jié)構(gòu)5.3.4 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)5.3.5 歷史數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)5.3.6 與監(jiān)視控制功能相關(guān)的主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)5.3.7 人機(jī)界面軟件5.4 IEC 61131—3控制編程語(yǔ)言與軟件模型及DCS的組態(tài)軟件5.4.1 IEC 61131—3簡(jiǎn)介5.4.2 編程基礎(chǔ)與編程過(guò)程5.4.3 IEC 61131—3標(biāo)準(zhǔn)的基本內(nèi)容5.4.4 IEC 61131—3的軟件模型5.4.5 五種編程語(yǔ)言介紹5.4.6 應(yīng)用舉例5.4.7 IEC 61131—3標(biāo)準(zhǔn)在DCS中的實(shí)際運(yùn)用5.4.8 DCS的監(jiān)督控制層組態(tài)軟件5.5 DCS的高級(jí)優(yōu)化控制與管理軟件5.5.1 概述5.5.2 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的高層信息接口5.5.3 資產(chǎn)管理AMS5.5.4 批處理Batch5.5.5 質(zhì)量分析系統(tǒng)5.5.6 APC5.5.7 OTSOperator Training Simulator第6章 DCS的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)6.1 DCS的網(wǎng)絡(luò)體系6.1.1 DCS的功能層次和網(wǎng)絡(luò)層次6.1.2 DCS網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)的選擇6.1.3 對(duì)DCS各層網(wǎng)絡(luò)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(cuò)控制6.2.4 通信傳輸介質(zhì)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(biāo)6.3 控制網(wǎng)絡(luò)6.3.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)層次模型6.3.2 通信協(xié)議6.3.3 TCP/IP6.3.4 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?.3.5 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備6.3.6 網(wǎng)絡(luò)的RAMS6.3.7 工業(yè)以太網(wǎng)6.3.8 通信骨干網(wǎng)6.3.9 無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)6.3.10 網(wǎng)絡(luò)安全6.4 現(xiàn)場(chǎng)總線6.4.1 現(xiàn)場(chǎng)總線的產(chǎn)生和發(fā)展6.4.2 現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)6.4.3 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)介紹6.4.4 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)6.4.5 現(xiàn)場(chǎng)總線的選擇和使用第7章 DCS系統(tǒng)可靠性與安全性技術(shù)7.1 系統(tǒng)可靠性概述7.1.1 可靠性技術(shù)發(fā)展概述7.1.2 可靠性基本概念和術(shù)語(yǔ)7.1.3 可靠性設(shè)計(jì)的內(nèi)容7.2 系統(tǒng)安全性概述7.2.1 安全性分類(lèi)7.2.2 安全性與可靠性的關(guān)系7.2.3 功能安全7.2.4 電氣安全及安規(guī)認(rèn)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(yù)測(cè)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(shù)分析7.3.6 HAZOP分析7.4 可靠性和安全性設(shè)計(jì)技術(shù)7.4.1 冗余技術(shù)7.4.2 容錯(cuò)技術(shù)與故障安全7.4.3 維修性分析7.5 環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)技術(shù)7.5.1 溫度7.5.2 濕度7.5.3 氣壓7.5.4 振動(dòng)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(shè)計(jì)與質(zhì)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(shù)7.6.4 軟件可靠性評(píng)測(cè)7.6.5 軟件質(zhì)量保證第8章 DCS的應(yīng)用設(shè)計(jì)與實(shí)施8.1 DCS應(yīng)用設(shè)計(jì)與實(shí)施的一般過(guò)程8.2 自動(dòng)化系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)8.2.1 可行性研究設(shè)計(jì)8.2.2 初步設(shè)計(jì)中需要考慮的問(wèn)題8.2.3 施工圖設(shè)計(jì)中需要考慮的問(wèn)題8.3 DCS 的選型與工程化設(shè)計(jì)8.3.1 DCS選型及工程化設(shè)計(jì)8.3.2 DCS的招標(biāo)、選型及訂貨8.3.3 應(yīng)用工程設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備工作8.3.4 應(yīng)用工程設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)會(huì)8.3.5 應(yīng)用工程設(shè)計(jì)與文件生成8.3.6 主控制室的設(shè)計(jì)及人因工程設(shè)計(jì)8.4 系統(tǒng)的生產(chǎn)、組態(tài)及調(diào)試8.4.1 系統(tǒng)硬件物資齊套與裝配8.4.2 用戶(hù)培訓(xùn)8.4.3 應(yīng)用工程軟件的組態(tài)與調(diào)試8.4.4 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)8.4.5 系統(tǒng)硬件測(cè)試與考核8.4.6 整理項(xiàng)目出廠文檔和資料8.5 出廠測(cè)試與驗(yàn)收8.5.1 項(xiàng)目概要說(shuō)明8.5.2 測(cè)試依據(jù)8.5.3 提交文件資料清單8.5.4 測(cè)試環(huán)境8.5.5 系統(tǒng)軟、硬件配置檢查8.5.6 檢驗(yàn)方法及判定8.5.7 系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行考核8.5.8 測(cè)試結(jié)論及測(cè)試組簽字8.5.9 系統(tǒng)發(fā)運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)8.6 系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施8.6.1 系統(tǒng)位置選擇、機(jī)房布置和環(huán)境要求8.6.2 DCS系統(tǒng)接地8.6.3 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備開(kāi)箱驗(yàn)收8.6.4 系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備就位、安裝與加電8.6.5 系統(tǒng)信號(hào)電纜敷設(shè)與端子接線8.6.6 DCS系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試8.6.7 系統(tǒng)竣工驗(yàn)收8.6.8 用戶(hù)操作人員的培訓(xùn)8.6.9