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第1章　绪论1

1.1　计算机控制系统基础知识1

1.1.1　计算机控制系统的一般概念1

1.1.2　计算机控制系统内的信号变换4

1.1.3　计算机控制系统的分类6

1.1.4　计算机控制系统的发展概况与趋势9

1.1.5　控制计算机的几种机型9

1.2.1　计算机控制系统设计的原则13

1.2　计算机控制系统的设计与实现13

1.2.2　计算机控制系统设计步骤14

1.3　集散控制系统概述20

1.3.1　集散控制系统（DCS）概念20

1.3.2　DCS的基本组成及特点22

1.3.3　集散控制系统的发展历程24

1.4　几种计算机控制系统与DCS的比较29

1.4.1 以PLC构成的控制系统监督控制系统29

1.4.2　监督控制和数据采集系统31

1.4.3　PC Based监督／控制系统32

1.5.1　Horeywell公司的TDC-3000系统33

1.5　DCS典型产品及特点33

1.5.2　ABB公司的Industrialal IT系统34

1.5.3　和利时公司的HOLLiAS系统35

本章小结36

思考题与习题36

2.1　DCS的体系结构形成37

2.1.1　中央计算机集中控制系统的形成37

第2章　DCS的体系结构37

2.1.2　DCS分层体系结构的形成38

2.1.3　DCS的分层体系结构40

2.2　DCS分层结构中各层的功能41

2.2.1　直接控制级42

2.2.2　过程管理级42

2.2.3　生产管理级43

2.2.4　工厂经营管理级43

2.3　DCS的构成与联系43

2.3.1　DCS的基本构成44

2.3.2　DCS的软件构成49

2.3.3　DCS的网络结构53

2.4　DCS的体系结构的技术特点55

2.4.1　信息集成化55

2.4.2　控制功能的进一步分散化56

2.5　DCS体系结构典型示例56

2.5.1　TDC-3000型集散控制系统的体系结构56

2.5.2　Centum-XL系统的体系结构58

2.5.3　I/A Series系统的体系结构59

2.5.4　INFI-90系统的体系结构61

2.5.5　MACS的体系结构63

本章小结64

思考题与习题64

第3章　DCS硬件系统65

3.1　DCS硬件系统概述65

3.1.1　系统概述65

3.1.2　系统的各层功能66

3.2.2　过程控制级中的智能调节器与可编程控制器68

3.2.1 过程装置控制级的特征68

3.2　DCS过程控制级68

3.3　现场控制站的结构70

3.3.1 现场控制站的构成70

3.3.2 现场控制站的功能与可靠性维护71

3.3.3　过程控制级和现场控制站的关系74

3.4　DCS操作员站和工程师站75

3.4.1 中心计算机站75

3.4.2　操作站的功能76

3.4.3　工程师站的功能85

3.5　DCS的输入／输出设备及原理87

3.5.1 主控制器87

3.5.2　输入／输出设备90

3.5.3　人机接口设备93

本章小结94

思考题与习题94

第4章　DCS的软件系统96

4.1　DCS软件系统概述96

4.2.1　控制层软件的功能98

4.2　DCS的控制层软件98

4.2.2　信号采集与数据预处理99

4.2.3　控制编程语言与软件模型107

4.3　DCS的监督控制软件118

4.3.1　监控层的应用功能设计［1］119

4.3.2　实时数据库130

4.3.3　操作员站软件结构132

4.4　DCS的组态软件136

4.4.1　实时数据库生成系统137

4.4.3　历史数据和报表138

4.4.2　生产过程流程画面138

4.4.4　控制回路组态139

4.5　DCS的控制方案139

4.5.1　控制器中的PID控制算法及应用139

4.5.2　控制器中的功能块143

本章小结149

思考题与习题150

5.1.1　通信网络系统的组成151

5.1 网络和数据通信基本概念151

第5章　DCS的通信网络系统151

5.1.2　基本概念及术语152

5.2　工业数据通信154

5.2.1　数据通信的编码方式154

5.2.2　数据通信的工作方式156

5.2.3　数据通信的电气特性157

5.2.4　数据通信的传输介质158

5.3.1 计算机网络层次模型161

5.3　DCS中的控制网络标准和协议161

5.3.2　网络协议162

5.3.3　网络设备166

5.4　现场控制总线171

5.4.1　现场控制总线的产生171

5.4.2　现场控制总线的特点171

5.4.3　现场总线技术介绍172

本章小结178

思考题与习题178

6.1.1　可靠度R(t)179

第6章　DCS的性能指标179

6.1　DCS的可靠性179

6.1.2　失效率λ(t)180

6.1.3　平均故障间隔时间（MTBF）182

6.1.4　平均故障修时间（MTTR）182

6.1.5　平均寿命m182

6.1.6　利用率A182

6.2　提高系统利用率的措施183

6.2.1　提高元器件和设备的可靠性183

6.2.2　提高系统对环境的适应能力184

6.2.3　容错技术的应用184

6.3　DCS的安全性189

6.3.1　系统的安全性概述189

6.3.2　环境适应性设计技术196

6.3.3 电磁兼容性和抗干扰201

6.3.4　提高电磁兼容性和抗干扰能力的“六大法宝”205

6.3.5　功能安全性设计213

思考题与习题215

本章小结215

第7章　DCS的工程设计技术与应用实例216

7.1　DCS的工程设计216

7.1.1　方案论证216

7.1.2　方案设计216

7.1.3　工程设计218

7.2　DCS的安装、调试与验收224

7.2.1　安装、调试224

7.2.2　验收、管理230

7.2.3　维护与二次开发232

7.3　MACS在薄页纸生产线当中的应用235

7.4　西门子PCS7在锅炉控制中的应用239

7.5　PlantScape系统在MTBE装置中的应用242

本章小结245

思考题与习题246

附录一　DCS工程化设计步骤247

附录二　DCS的工程应用实施方法249

参考文献250