化工過程控制系統(tǒng)

第1章 過程控制簡史
1.1自動控制的開端與發(fā)展
1.1.1自動控制沿革
1.1.2工業(yè)革命與自動控制的興起
1.1.3控制論與微分方程
1.1.4穩(wěn)定性理論
1.1.5系統(tǒng)科學(xué)
1.1.6頻域分析
1.1.7世界大戰(zhàn)與經(jīng)典控制
1.1.8空間／計算機(jī)時代和現(xiàn)代控制
1.1.9數(shù)字控制與濾波理論
1.1.10經(jīng)典控制與現(xiàn)代控制
1.2過程控制的形成
1.2.1過程與過程控制
1.3過程控制的發(fā)展
1.3.1前經(jīng)典時期的過程控制(1900～1939)
1.3.2經(jīng)典時期的過程控制(1940～1959)
1.4現(xiàn)代過程控制系統(tǒng)
1.4.1直接數(shù)字控制
1.4.2數(shù)字控制的發(fā)展壯大
1.4.3進(jìn)入數(shù)字化及信息化時代
第2章 過程控制系統(tǒng)體系
2.1傳統(tǒng)過程控制系統(tǒng)體系
2.1.1現(xiàn)場級
2.1.2控制級
2.1.3操作及過程管理級
2.2發(fā)展了的過程控制系統(tǒng)體系
2.2.1微處理器與過程控制
2.2.2智能儀表及現(xiàn)場總線儀表
2.2.3數(shù)字控制器
2.2.4計算機(jī)HMI及管理系統(tǒng)
2.2.5業(yè)控制及管理網(wǎng)絡(luò)
第3章 過程控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要素
3.1過程現(xiàn)場級結(jié)構(gòu)要素
3.1.1現(xiàn)場檢測元件與變送器
3.1.2壓力測量
3.1.3液位測量
3.1.4溫度測量
3.1.5流量測量
3.1.6大機(jī)組監(jiān)測儀表
3.1.7分析儀表
3.1.8智能變送器與現(xiàn)場總線儀表
3.1.9軟傳感器
3.1.10調(diào)節(jié)閥
3.1.11電動儀表的安全防爆
3.2監(jiān)視、控制級結(jié)構(gòu)要素
3.2.1模擬調(diào)節(jié)器
3.2.2單元組合儀表
3.2.3單、多回路數(shù)字調(diào)節(jié)器
3.2.4DCS控制站
3.2.5現(xiàn)場監(jiān)視站
3.2.6PLC與ESI)站
3.3操作、管理級結(jié)構(gòu)要素
3.3.1PC機(jī)操作站
3.3.2小型機(jī)組態(tài)、管理站
3.4網(wǎng)絡(luò)與通信
3.4.1早期通信方式
3.4.2網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)
3.4.3網(wǎng)絡(luò)參考模型與通信棧
3.4.4通信模型
3.4.5數(shù)據(jù)傳輸方式
3.4.6信息在旅途
3.4.7過程控制常用的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議
3.4.8應(yīng)用工業(yè)以太網(wǎng)
3.5支持軟件要素
3.5.1系統(tǒng)軟件
3.5.2編程語言
3.5.3基本應(yīng)用軟件
3.5.4HMI軟件
3.5.5組態(tài)軟件
3.6高層軟件
3.6.1先進(jìn)控制軟件
3.6.2PID參數(shù)自整定軟件
3.6.3CIMS、CIPS和MES
3.6.4ERP
第4章 集散型控制系統(tǒng)DCS
4.1DCS概述
4.1.1現(xiàn)場控制站
4.1.2工程師站
4.1.3操作員站
4.1.4系統(tǒng)服務(wù)器
4.1.5系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)
4.1.6高層管理網(wǎng)絡(luò)
4.1.7其他功能站
4.2主控制器(MCU)
4.2.1MCU的基本組成
4.2.2MCU的冗余配置
4.2.3MCU的技術(shù)指標(biāo)及試驗(yàn)方法
4.3模擬量輸入設(shè)備(AI)
4.3.1AI設(shè)備的基本原理
4.3.2AI設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)及試驗(yàn)方法
4.4模擬量輸出設(shè)備(AO)
4.4.1AO設(shè)備的基本原理
4.4.2A0設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)及試驗(yàn)方法
4.5開關(guān)量輸入設(shè)備(DI)
4.5.1DI設(shè)備的基本原理
4.5.2DI設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)及試驗(yàn)方法
4.6SOE輸入設(shè)備(SOE)
4.6.1SOE設(shè)備的基本原理
4.6.2SOE設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)及試驗(yàn)方法
4.7開關(guān)量輸出設(shè)備(DO)
4.7.1DO設(shè)備的基本原理
4.7.2DO設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)及試驗(yàn)方法
4.8脈沖量輸入設(shè)備(PI)
4.8.1PI設(shè)備的基本原理
4.8.2PI設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)
4.9電源設(shè)備
4.9.1AC／DC轉(zhuǎn)換器
4.9.2UPS
4.9.3雙路AC供電
4.9.4電源的有關(guān)指標(biāo)
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人機(jī)界面的輸入設(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)
4.11硬件系統(tǒng)的可靠性與環(huán)境適應(yīng)性
4.11.1可靠性基本概念和術(shù)語
4.11.2環(huán)境適應(yīng)性
4.11.3電磁兼容性和抗干擾技術(shù)
4.11.4防雷擊
第5章 DCS軟件
5.1DCS主要功能的描述
5.1.1DCS最主要的功能——回路控制功能
5.1.2DCS的先進(jìn)控制功能
5.1.3DCS的順序控制和邏輯控制功能
5.1.4DCS的其他功能
5.2DCS控制站軟件
5.2.1DCS控制站軟件的功能及其工作過程
5.2.2控制站實(shí)時數(shù)據(jù)組織和任務(wù)管理
5.2.3控制站的信號輸入／輸出處理軟件
5.2.4控制器的功能執(zhí)行軟件
5.3人機(jī)界面(HMI)軟件
5.3.1人機(jī)界面軟件體系
5.3.2操作系統(tǒng)
5.3.3DCS操作員站功能
5.4DCS管理服務(wù)器軟件
5.4.1I／O服務(wù)器的功能
5.4.2報警服務(wù)器的功能
5.4.3事件服務(wù)器的功能
5.4.4歷史服務(wù)器的功能
5.4.5計算服務(wù)器的功能
5.5系統(tǒng)自診斷和故障切換
5.6工程師站組態(tài)軟件
5.6.1圖形頁面組態(tài)功能設(shè)計
5.6.2數(shù)據(jù)庫組態(tài)
5.6.3報表組態(tài)功能
5.6.4控制算法組態(tài)
5.7先進(jìn)控制及高層應(yīng)用軟件
第6章 PLC及ESD控制系統(tǒng)
6.1PLC的歷史背景
6.2PLC的工作原理
6.2.1掃描
6.2.2時鐘控制方式
6.2.3中斷控制方式
6.3PLC的結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)
6.4PLC智能組件
6.5PLC輸入／輸出組件
6.5.1PLC輸入模件
6.5.2PLC輸出模件
6.6PLC電源
6.7PLC通信
6.8PLC編程器及其他外圍設(shè)備
6.8.1PLC編程器的發(fā)展
6.8.2編程器的構(gòu)成及功能
6.9PLC編程
6.9.1PLC編程語言
6.9.2編程的基本概念
6.9.3應(yīng)用編程
6.10IEC61131標(biāo)準(zhǔn)
6.10.1概述
6.10.2語言特點(diǎn)
6.10.3語言類型
6.10.4指令表
6.10.5結(jié)構(gòu)化文本
6.10.6功能塊圖
6.10.7順序功能圖
6.11PLC的冗余技術(shù)
6.11.1雙重化系統(tǒng)的功能和運(yùn)行
6.11.2同步運(yùn)行期間I／O信號的處理
6.12傳統(tǒng)過程安全保護(hù)系統(tǒng)
6.12.1沿革
6.12.2安全與可用性要求
6.12.3安全操作特性和失效分析
6.12.4基于硬接線的系統(tǒng)
6.12.5用PLC構(gòu)建的ESD系統(tǒng)
6.13安全儀表系統(tǒng)與功能安全
6.13.1功能安全
6.13.2安全系統(tǒng)性能參數(shù)
6.13.3安全系統(tǒng)可靠性技術(shù)
6.13.4容錯方式的演進(jìn)
6.14基于比較表決的TMR安全控制系統(tǒng)
6.14.1Tricon安全控制系統(tǒng)
6.14.2TriconTMR結(jié)構(gòu)
6.15基于自診斷的QMR安全控制系統(tǒng)
6.15.1QMR結(jié)構(gòu)的性能
6.15.2容錯QMR系統(tǒng)的自診斷
第7章 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)
7.1現(xiàn)場總線的定義
7.1.1設(shè)備總線和傳感器總線
7.1.2現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)的開放性
7.1.3現(xiàn)場總線割據(jù)的形成
7.2現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)之爭塵埃落定
7.3現(xiàn)場總線基礎(chǔ)
7.3.1現(xiàn)場總線通信模型層次
7.3.2現(xiàn)場總線術(shù)語
7.3.3現(xiàn)場總線相關(guān)設(shè)備
7.3.4現(xiàn)場總線的選擇
7.4工業(yè)以太網(wǎng)e網(wǎng)到底?
7.5I)CS前途多變
7.6走近基金會現(xiàn)場總線
7.7基金會現(xiàn)場總線技術(shù)概述
7.7.1基金會現(xiàn)場總線與OSI模型
7.7.2物理層
7.7.3高速以太網(wǎng)
7.7.4通信棧
7.7.5用戶層
7.8網(wǎng)絡(luò)管理和系統(tǒng)管理
7.8.1網(wǎng)絡(luò)管理
7.8.2系統(tǒng)管理
7.9現(xiàn)場總線技術(shù)規(guī)范
7.9.1設(shè)備描述
7.9.2FF通信模型類別
7.9.3設(shè)備描述編譯器
7.9.4設(shè)備描述服務(wù)
7.10基金會現(xiàn)場總線設(shè)備的互操作性
7.11HSE高速以太網(wǎng)及其通信棧
7.11.1通信棧結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?br />7.11.2基金會現(xiàn)場總線的冗余技術(shù)
7.11.3基于PC的基金會現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)
7.12系統(tǒng)組態(tài)
7.12.1系統(tǒng)設(shè)計
7.12.2離線組態(tài)
7.12.3應(yīng)用工程組態(tài)
7.13現(xiàn)場應(yīng)用調(diào)試
7.14基金會現(xiàn)場總線的安全技術(shù)
7.15ProfiBus
7.15.1ProfiBus拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
7.15.2ProfiBus協(xié)議結(jié)構(gòu)
7.16Contr01Net
第8章 SCADA
8.1SCADA的起源及意義
8.2SCADA系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
8.2.1傳統(tǒng)SCADA系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
8.2.2現(xiàn)代SCADA系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
8.3SCADA系統(tǒng)配置和接口
8.3.1SCADA系統(tǒng)配置
8.3.2SCADA軟件和設(shè)備接口
8.4SCADA功能及應(yīng)用開發(fā)
8.4.1基本功能性
8.4.2系統(tǒng)功能
8.4.3通用SCADA功能
8.4.4SCADA系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)
8.5SCADA與DCS的區(qū)別
8.6SCADA的發(fā)展
第9章 OPC技術(shù)
9.1OPC技術(shù)的定義
9.1.1COM和DCOM
9.1.2OPC基金會
9.1.3OPC規(guī)范
9.1.4OPC的作用
9.2OPC對象與接口
9.3OPC客戶／服務(wù)器模式簡介
9.4OPCDA
9.4.1實(shí)時數(shù)據(jù)訪問
9.4.2數(shù)據(jù)訪問方式
9.4.3過程數(shù)據(jù)的組成
9.5OPCAE
9.5.1事件的類型
9.5.2事件的通知
9.5.3對象和接口
9.5.4與OPC數(shù)據(jù)訪問服務(wù)器的關(guān)系
9.6OPC應(yīng)用說明
9.6.1操作過程案例
9.6.2現(xiàn)有設(shè)備情況
9.7OPCHDA
9.8OPCDX
9.9OPCXML
9.10現(xiàn)場總線與OPC
第10章 過程控制工程
10.1過程控制工程的含義及內(nèi)容
10.1.1過程控制工程的含義
10.1.2過程控制工程的目的、任務(wù)和內(nèi)容
10.1.3過程控制工程計算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢
10.2應(yīng)用控制系統(tǒng)分析
10.2.1應(yīng)用控制系統(tǒng)分類
10.2.2化工行業(yè)生產(chǎn)過程的特點(diǎn)
10.2.3化工生產(chǎn)過程對象的控制要求和特點(diǎn)
10.2.4計算機(jī)集成制造系統(tǒng)
10.3過程控制系統(tǒng)分析、控制方案設(shè)計和工程應(yīng)用
10.3.1單回路控制系統(tǒng)
10.3.2串級控制系統(tǒng)
10.3.3比值控制系統(tǒng)
10.3.4均勻控制系統(tǒng)
10.3.5前饋控制系統(tǒng)
10.3.6選擇性控制系統(tǒng)
10.3.7分程控制系統(tǒng)
10.3.8先進(jìn)控制系統(tǒng)
10.4應(yīng)用控制系統(tǒng)的評價與優(yōu)化
10.5過程控制應(yīng)用工程的實(shí)施與管理
10.6過程控制應(yīng)用水平的分析
參考文獻(xiàn)
附錄一 ABB公司產(chǎn)品介紹
附錄二 Foxboro與IPS
附錄三 北京和利時產(chǎn)品介紹
附錄四 歐姆龍與IAB
附錄五 Wonderware產(chǎn)品介紹
附錄六 橫河電機(jī)DCS技術(shù)介紹
附錄七 浙大中控產(chǎn)品介紹
附錄八 霍尼韋爾公司產(chǎn)品介紹