本书讨论集散控制系统的原理和工程应用问题，介绍了五种典型集散控制系统产品及其在工业生产过程中的实际应用示例，主要涉及集散控制系统的系统构成、控制算法、系统选型和评估、数据通信、人机界面的工程设计、组态、安装和维护等内容。
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本书可作为自动化专业、检测仪表和控制装置专业本科学生教材，对从事集散控制系统选型、工程设计、系统评估和应用操作的人员也很有参考价值。
第1章概述1
1.1集散控制系统基本概念1
1.1.1集散控制系统的发展历史1
1.1.2集散控制系统的基本结构3
1.2集散控制系统特点4
1.2.1集散控制系统定义4
1.2.2集散控制系统特点6
1.3集散控制系统的展望9
1.3.1信息化和扁平化9
1.3.2网络化12
1.3.3现场总线和无线网络17
1.3.4功能安全20
1.3.5虚拟化技术和云计算21
1.3.6标准化24
1.3.7软件定义25
思考题31
第2章集散控制系统构成32
2.1集散控制系统的体系结构32
2.1.1集散控制系统的各层功能32
2.1.2集散控制系统基本构成33
2.1.3集散控制系统的结构特征35
2.1.4现场总线控制系统基本构成36
2.2集散控制系统的构成示例40
2.2.1Experion PKS系统40
2.2.2Foxboro Evo过程自动化系统51
2.2.3Delta V系统57
2.2.4AbilityIT系统64
2.2.5ECS-700系统68
2.3集散控制系统的构成特点73
2.3.1分散过程控制装置构成的特点73
2.3.2操作管理装置构成的特点76
2.3.3通信系统构成的特点77
思考题81
第3章集散控制系统性能评估82
3.1可靠性82
3.1.1可靠性和可靠性指标82
3.1.2可靠性计算83
3.1.3可维修性85
3.1.4提高可靠性的措施87
3.2易操作性89
3.2.1操作透明度89
3.2.2易操作性90
3.2.3容错技术91
3.3可组态性92
3.3.1组态92
3.3.2组态语言96
3.3.3标准编程语言98
3.4集散控制系统的其他性能指标100
3.4.1可扩展性100
3.4.2实时性102
3.4.3环境适应性105
3.4.4开放性107
3.4.5经济性108
3.4.6安全性110
思考题116
第4章集散控制系统的控制算法和控制组态117
4.1集散控制系统的数据处理117
4.1.1数据处理过程117
4.1.2非线性补偿处理120
4.1.3仪表系数的处理121
4.2集散控制系统的控制算法121
4.2.1数字PID控制算法121
4.2.2集散控制系统中的先进控制系统及其实现125
4.2.3集散控制系统中顺序逻辑控制和批量控制的实现140
4.2.4集散控制系统中优化控制的实现152
4.3现场总线控制系统的模块154
4.3.1模块类型和参数154
4.3.2现场总线设备的功能模块157
4.3.3现场总线功能模块组态应用示例170
思考题172
第5章集散控制系统的工程设计174
5.1图形符号和文字符号174
5.1.1功能图描述符号174
5.1.2分散控制、共用显示、逻辑和计算机系统的设计符号176
5.1.3过程显示图形符号和文字符号180
5.1.4设计符号的应用示例180
5.1.5现场总线设备连接图185
5.2集散控制系统的工程设计187
5.2.1工程设计中有关专业之间的相互关系187
5.2.2工程组态189
5.2.3控制室的设计195
5.2.4电源系统设计197
5.2.5接地和防雷系统的设计197
5.2.6电磁兼容性和抗电磁干扰的设计199
5.2.7功能安全设计201
5.3系统升级和迁移204
5.3.1提高集散控制系统的应用水平204
5.3.2集散控制系统的升级209
5.3.3集散控制系统的迁移210
思考题211
第6章集散控制系统的人机界面212
6.1人机界面基本概念212
6.1.1人机交互212
6.1.2人机界面实施方法215
6.1.3集散控制系统中的人机界面218
6.2集散控制系统的操作221
6.2.1显示屏操作方式222
6.2.2集散控制系统的监控229
6.2.3集散控制系统的控制组态236
6.2.4维护和系统画面243
6.2.5画面动画效果245
6.3数据库247
6.3.1数据库基础知识247
6.3.2关系数据库248
6.3.3实时数据库252
6.3.4面向对象的数据库256
6.4信息管理258
6.4.1智能设备管理系统258
6.4.2制造运营管理和企业资源计划262
思考题270
第7章集散控制系统的数据通信271
7.1数据通信基本概念271
7.1.1计算机网络271
7.1.2数据通信271
7.1.3通信媒体共享技术273
7.1.4数据交换技术273
7.1.5差错控制和流量控制273
7.1.6扩频技术274
7.2集散控制系统的网络标准275
7.2.1国际标准化组织ISO制定的国际标准OSI参考模型275
7.2.2MAP制造自动化协议276
7.2.3现场总线标准277
7.2.4OPC UA标准279
7.3集散控制系统中应用的网络协议282
7.3.1EIA RS-232和RS-485标准接口282
7.3.2工业以太网283
7.3.3现场总线通信协议284
7.3.4无线通信协议285
7.3.5实时以太网288
7.4工业互联网技术292
7.4.1工业4.0292
7.4.2工业互联网297
思考题311
第8章集散控制系统应用示例312
8.1EPKS集散控制系统的工业应用312
8.1.1EPKS系统在蜡油加氢装置的应用312
8.1.2先进控制在延迟焦化装置的应用313
8.2Foxboro Evo集散控制系统的工业应用315
8.2.1Foxboro I/A S系统在汽油调合优化控制系统的应用315
8.2.2Foxboro I/A S系统在炼油厂蒸馏装置中的应用316
8.3DeltaV集散控制系统的工业应用317
8.3.1DeltaV系统在丙烯酸及酯装置的应用317
8.3.2DeltaV系统在聚氯乙烯生产中的应用319
8.4Ability集散控制系统的工业应用320
8.4.1Ability集散控制系统在水泥生产中的应用320
8.4.2Ability集散控制系统在离子膜烧碱生产装置中的应用322
8.5ECS-700集散控制系统的工业应用323
8.5.1ECS-700集散控制系统在高透成型纸生产中的应用323
8.5.2ECS-700集散控制系统在空分装置中的应用325
参考文献327
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