DCS及现场总线技术

第1章 概述

1.1 计算机控制系统基础

1.1.1 计算机控制系统的基本概念

1.1.2 计算机控制系统的分类

1.1.3 计算机控制系统的发展

1.2 DCS的总体概念

1.2.1 DCS的基本概念

1.2.2 DCS的主要特点

1.2.3 DCS的产生及发展历程

1.3 FCS的总体概念

1.3.1 FCS的基本概念

1.3.2 FCS的本质特征

1.3.3 FCS的发展背景及趋势

1.4 DCS、PLC及FCS之间的差异

1.4.1 PLC的基本概念及特点

1.4.2 DCS与PLC的差异

1.4.3 DCS与PLC-SCADA的差异

1.4.4 DCS与FCS的差异

本章小结

习题

第2章 DCS硬件体系及系统

2.1 DCS的体系结构及功能

2.1 1DCS的体系结构

2.1.2 DCS的分散方式

2.1.3 DCS的各级(层)功能

2.2 DCS的构成及联系

2.2.1 DCS的基本构成

2.2.2 DCS的通信联系

2.2.3 DCS常用结构类型

2.3 DCS的硬件系统

2.3.1 过程控制站

2.3.2 人机接口设备

2.4 DCS典型产品结构实例

2.4.1 1NFI-90 DCS系统

2.4.2 MACS DCS系统

2.4.3 Freelance 800FDCS系统

2.4.4 ECS-700 DCS系统

本章小结

习题

第3章 DCS软件体系及功能

3.1 DCS的软件体系

3.2 DCS的控制层软件

3.2.1 控制层软件的功能

3.2.2 控制层软件的组成

3.2.3 控制编程语言

3.3 DCS的监控层软件

3.3.1 监控层软件的功能

3.3.2 监控层软件的组成

3.4 DCS的组态软件

3.4.1 组态软件的概念

3.4.2 组态软件的功能

3.4.3 组态软件的特点

3.4.4 组态软件的发展和变化

本章小结

习题

第4章 DCS控制算法及组态

4.1 PID控制算法

4.1.1 理想PID控制算法

4.1.2 控制度和采样周期

4.1.3 改进PID控制算法

4.2 复杂控制算法

4.2.1 前馈控制

4.2.2 串级控制

4.2.3 Smith预估补偿控制

4.2.4 选择性控制

4.2.5 比值控制

4.2.6 先进控制

4.3 顺序控制算法

4.3.1 顺序控制的基本概念

4.3.2 梯形图及其编制方法

4.3.3 程序条件的编制

4DCS控制算法的组态

4.4.1 DCS的控制功能模块

4.4.2 控制算法的组态及流程

本章小结

习题

第5章 DCS数据通信及网络

5.1 数据通信的基本概念

5.1.1 信息、数据、信号和信道

5.1.2 数据通信系统

5.1.3 数据传输方法

5.2 数据通信技术

5.2.1 数据编码技术

5.2.2 多路复用技术

5.2.3 通信交换技术

5.2.4 差错控制技术

5.2.5 工业数据通信的特点

5.3 DCS的网络通信

5.3.1 网络体系结构

5.3.2 OSI参考模型结构

5.3.3 OSI参考模型各层的功能

5.3.4 OSI参考模型的数据传输

5.3.5 DCS的网络通信标准

5.4 DCS通信网络结构及设备

5.4.1 通信网络的拓扑结构

5.4.2 通信网络的传输介质

5.4.3 通信网络的互连设备

5.5 典型DCS的通信网络

5.5.1 JX-300X DCS的通信网络

5.5.2 WEBFIELD ECS-100 DCS的通信网络

5.6 控制网络和信息网络

5.6.1 控制网络与信息网络的区别

5.6.2 控制网络与信息网络的互联技术

5.6.3 控制网络与信息网络的互联展望

本章小结

习题

第6章 现场总线技术基础

6.1 现场总线概述

6.1.1 现场总线的基本定义

6.1.2 现场总线标准的现状

6.1.3 现场总线的应用概况

6.2 现场总线结构

6.2.1 现场总线的基本结构

6.2.2 FCS典型硬件连接形式

6.2.3 FCS的集成结构

6.2.4 FCS的技术优势

6.3 现场总线的核心与基础

6.3.1 现场总线协议

6.3.2 现场总线协议模型

6.3.3 现场总线仪表

6.4 现场总线的技术应用

6.4.1 现场总线网络的应用特征

6.4.2 现场总线应用中的关键技术

本章小结

习题

第7章 典型现场总线及其应用

7.1 PROFIBUS总线

7.1.1 PROFIBUS总线概况

7.1.2 PROFIBUS协议结构

7.1.3 PROFIBUS数据传输技术

7.1.4 PROFIBUS三个系列总线的通信特性

7.1.5 PROFIBUS总线的应用设计

7.2 基金会现场总线

7.2.1 FF H1总线的通信模型及相互关系

7.2.2 FF H1总线的物理层

7.2.3 数据通信链路

7.2.4 用户应用模块与设备描述

7.2.5 FFHSE高速以太网

7.2.6 基金会FCS的设计及应用

7.3 CAN总线

7.3.1 CAN总线通信特点

7.3.4 CAN总线通信中的问题

7.3.5 CAN总线的应用

7.4 ControlNet总线

7.4.1 ControlNet概述

7.4.2 ControlNet的通信特性

7.4.3 ControlNet的主要性能指标

7.4.4 ControlNet总线的应用

7.5 DeviceNet总线

7.5.1 DeviceNet概述

7.5.2DeviceNet的通信模型

7.5.3 DeviceNet的设备描述

7.5.4 DeviceNet的一致性测试

7.5.5 DeviceNet的应用

7.6 其他总线技术

7.6.1 CC-Link现场总线

7.6.2 LonWorks总线

7.6.3 HART协议

本章小结

习题

参考文献

DCS及现场总线技术是由计算机、信号处理、测量控制、网络通信和人机接口等技术综合产生的一门应用技术。本书系统地论述了DCS及现场总线的发展历程、背景和趋势，DCS及现场总线的硬件、软件构成及功能，控制算法及组态，DCS及现场总线涉及的数据通信技术，现场总线协议结构、设备描述和通信特点，并给出了五种典型现场总线的应用案例。本书可作为高等院校电气信息类相关专业的本科生与研究生教材，也可作为工业过程控制领域工程技术人员的参考用书。

《DCS及现场总线技术》介绍了计算机控制系统的分类；着重讨论了DCS、FCS和PLC的概念、特点以及其间的差异。
介绍了DCS的硬件体系、软件体系及其功能，讨论了控制、监控和组态软件的特点及功能，阐述了DCS常用控制算法及控制算法在DCS中的实现及组态方法。
介绍了DCS数据通信的有关概念、网络体系及协议标准。阐述了数据通信的基本技术及原理；讨论了控制网络和信息网络的区别、互连及发展。
阐述了现场总线的定义、结构、协议及现场仪表等；介绍了几种典型的现场总线技术，分析了各自的协议模型、数据传输、模块及设备描述等，探讨了不同类型现场总线在工业控制领域中的应用实例。
DCS及现场总线技术飞速发展，其应用范围遍及几乎所有工业控制领域。尽管不同时期、不同厂家的DCS及现场总线产品各不相同，应用技术也有差异，但它们的基本概念、功能和应用技术具有一定的统一性。据此，《DCS及现场总线技术》尝试系统介绍DCS及现场总线的相关技术。
《DCS及现场总线技术》从应用角度出发，力求学以致用，在吸取多年教学经验的基础上，力图编著融合系统性和实用性为一体的通用教材。《DCS及现场总线技术》注重应用方面的需求．突出阐述了DCS及现场总线技术的基本原理及其应用技术。
《DCS及现场总线技术》在阐述DCS与FCS的概念、特点和原理的基础上；侧重介绍了13CS的组态技术及FCS的应用实例。