過程控制系統

本書是一本綜合性和工程性強的專業課教材，共分7章。本書以控制理論、計算機技術、通信技術、關鍵歷史事件為出發點，系統講述了過程控制系統的發展歷程及趨勢；詳細梳理了可編輯邏輯控制器、集散控制系統、現場總線控制系統等典型過程控制系統的產生、發展、未來，關鍵技術及典型應用；以過程監控系統為載體，分析實際控制系統的架構及關鍵技術；由過程控制系統過渡至信息系統，分析企業信息化系統中的先進理論和技術；從工程實現角度切入，闡述過程控制系統設計與開發全流程，便於讀者掌握和鞏固理論知識。本書注重基礎知識與工程應用融合，以具有筆者科研特色的冶金過程控制為實例，分析了流程工業動態發展及過程控制前沿問題；重視過程控制系統發展歷程的分析，引導讀者思考未來的發展方向。

本書既可作為理工科高年級本科生的教材或參考書目使用，也可供自動控制及相關領域的廣大工程技術人員和科研人員參考。 ^[1] 

第一章 緒論

第一節 過程控制與過程控制系統

一、過程控制

二、過程控制系統

第二節 集中式過程控制系統

一、基地式儀表控制系統

二、單元組合儀表控制系統

三、組裝式儀表控制系統

四、集中式計算機控制系統

第三節 網絡化過程控制系統

一、集散控制系統

二、現場總線控制系統

三、工業以太網技術

四、流程工業綜合自動化系統

第四節 過程控制系統的發展方向

一、面向大數據的智能控制與決策方法——新一代人工智能

二、“一網到底”的工業網絡架構——工業互聯網

三、強大的算力支撐——工業雲平台

四、典型案例

習題

第二章 可編程邏輯控制器

第一節 產生與發展

一、可編程邏輯控制器的產生

二、可編程邏輯控制器的發展趨勢

第二節 技術與特點

一、可編程邏輯控制器的系統組成

二、可編程邏輯控制器的工作原理

三、可編程邏輯控制器的特點

第三節 西門子系列可編程邏輯控制器

一、S7-300系列的可編程邏輯控制器

二、S7-400系列的可編程邏輯控制器

習題

第三章 集散控制系統

第一節 集散控制系統的產生和發展

一、集散控制系統的產生

二、集散控制系統的特點

三、集散控制系統的發展歷程

四、集散控制系統的發展趨勢

第二節 集散控制系統結構與構成方式

一、現場級

二、控制級

三、監控級

四、管理級

五、網絡拓撲結構與通信

第三節 典型集散控制系統

一、西門子PCS7系列集散控制系統

二、浙大中控JX-300XP集散控制系統

習題

第四章 現場總線控制系統和工業以太網

第一節 工業通信技術概述

一、網絡通信原理

二、網絡拓撲結構

三、通信協議

四、控制系統中的通信技術

第二節 現場總線控制系統及其發展

一、現場總線技術的產生與發展

二、現場總線控制系統的分類與結構

三、現場總線控制系統的特點

第三節 現場總線的技術特點及應用

一、現場總線通信協議模型

二、常見的現場總線

三、Profibus現場總線

第四節 工業以太網及其通信協議

一、工業以太網的產生和發展

二、工業以太網的特點

三、常用的工業以太網協議

習題

第五章 過程監控系統

第一節 過程監控系統及其發展

一、過程監控系統的產生

二、過程監控系統關鍵技術的發展歷程

三、過程監控系統的發展趨勢

第二節 過程監控系統的技術與特點

一、人機接口技術

二、OPC技術

三、數據庫技術

四、過程監控系統的特點

第三節 基於WinCC平台的煉焦生產過程實時監控系統

一、煉焦生產過程

二、煉焦生產過程系統需求分析

三、煉焦生產過程實時監控系統實現

習題

第六章 企業信息化系統

第一節 企業信息化系統及其發展歷程

一、企業信息化系統的產生

二、企業信息化系統的發展歷程

三、企業信息化系統的發展方向

第二節 企業信息化系統特徵與解決方案

一、流程工業簡介

二、三層架構模型

三、企業信息化系統的軟件架構

四、鋼鐵冶金鐵前信息化系統

第三節 智能化的企業信息化系統

一、智能製造

二、工業互聯網

三、工業大腦

習題

第七章 過程控制系統工程設計與開發

第一節 控制系統工程設計概述

一、控制系統工程設計基礎

二、控制系統工程設計規範

三、控制系統工程設計方法與步驟

四、典型工業過程控制系統實施過程

第二節 鍋爐控制系統需求分析

一、控制系統工藝流程分析

二、系統控制需求説明與安全分析

三、控制對象特性分析

第三節 控制系統方案設計

一、工藝流程圖設計

二、控制系統迴路設計

三、系統開車順序及安全聯鎖設計

第四節 控制系統仿真設計

一、SMPT-1000仿真對象

二、控制系統體系結構

三、控制系統現場控制級及過程控制通道

四、控制系統仿真流程設計

五、控制系統迴路算法實現

習題

主要參考文獻

附錄

附錄一 中英文縮寫對照表

附錄二 大事年表

附錄三 基於PCS7鍋爐綜合控制系統的管道儀表流程圖

附錄四 工藝流程圖常用管道儀表流程圖説明

附錄五 SMPT-1000實驗對象X4～X7端子通道默認配置功能

附錄六 連續功能圖程序編寫模塊管腳功能表