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第1章 概述1

1.1 计算机控制系统基础1

1.1.1 计算机控制系统的基本概念1

1.1.2 计算机控制系统的分类3

1.1.3 计算机控制系统的发展6

1.2 DCS的总体概念7

1.2.1 DCS的基本概念7

1.2.2 DCS的主要特点9

1.2.3 DCS的产生及发展历程10

1.3 FCS的总体概念12

1.3.1 FCS的基本概念13

1.3.2 FCS的本质特征14

1.3.3 FCS的发展背景及趋势15

1.4 DCS、PLC及FCS之间的差异16

1.4.1 PLC的基本概念及特点16

1.4.2 DCS与PLC的差异19

1.4.3 DCS与PLC-SCADA的差异19

1.4.4 DCS与FCS的差异20

本章小结22

习题22

第2章 DCS硬件体系及系统23

2.1 DCS的体系结构及功能23

2.1.1 DCS的体系结构23

2.1.2 DCS的分散方式25

2.1.3 DCS的各级（层）功能27

2.2 DCS的构成及联系30

2.2.1 DCS的基本构成30

2.2.2 DCS的通信联系32

2.2.3 DCS常用结构类型34

2.3 DCS的硬件系统34

2.3.1 过程控制站34

2.3.2 人机接口设备45

2.3.3 系统通信设备53

2.4 DCS典型产品结构实例54

2.4.1 INFI-90 DCS系统54

2.4.2 MACS DCS系统55

2.4.3 Freelance 800F DCS系统56

2.4.4 ECS-700 DCS系统58

本章小结59

习题60

第3章 DCS软件体系及功能61

3.1 DCS的软件体系61

3.2 DCS的控制层软件62

3.2.1 控制层软件的功能63

3.2.2 控制层软件的组成64

3.2.3 控制编程语言64

3.3 DCS的监控层软件66

3.3.1 监控层软件的功能66

3.3.2 监控层软件的组成70

3.4 DCS的组态软件71

3.4.1 组态软件的概念71

3.4.2 组态软件的功能72

3.4.3 组态软件的特点74

3.4.4 组态软件的发展和变化75

本章小结78

习题79

第4章 DCS控制算法及组态80

4.1 PID控制算法80

4.1.1 理想PID控制算法80

4.1.2 控制度和采样周期82

4.1.3 改进PID控制算法83

4.2 复杂控制算法89

4.2.1 前馈控制89

4.2.2 串级控制93

4.2.3 Smith预估补偿控制94

4.2.4 选择性控制96

4.2.5 比值控制97

4.2.6 先进控制99

4.3 顺序控制算法102

4.3.1 顺序控制的基本概念102

4.3.2 梯形图及其编制方法104

4.3.3 程序条件的编制106

4.4 DCS控制算法的组态107

4.4.1 DCS的控制功能模块107

4.4.2 控制算法的组态及流程109

本章小结118

习题118

第5章 DCS数据通信及网络119

5.1 数据通信的基本概念119

5.1.1 信息、数据、信号和信道119

5.1.2 数据通信系统120

5.1.3 数据传输方法121

5.2 数据通信技术124

5.2.1 数据编码技术124

5.2.2 多路复用技术127

5.2.3 通信交换技术128

5.2.4 差错控制技术130

5.2.5 工业数据通信的特点132

5.3 DCS的网络通信133

5.3.1 网络体系结构133

5.3.2 OSI参考模型结构135

5.3.3 OSI参考模型各层的功能136

5.3.4 OSI参考模型的数据传输137

5.3.5 DCS的网络通信标准138

5.4 DCS通信网络结构及设备139

5.4.1 通信网络的拓扑结构140

5.4.2 通信网络的传输介质141

5.4.3 通信网络的互连设备143

5.5 典型DCS的通信网络144

5.5.1 JX-300X DCS的通信网络145

5.5.2 WebField ECS-100 DCS的通信网络148

5.6 控制网络和信息网络149

5.6.1 控制网络与信息网络的区别149

5.6.2 控制网络与信息网络的互联技术150

5.6.3 控制网络与信息网络的互联展望153

本章小结154

习题154

第6章 现场总线技术基础155

6.1 现场总线概述155

6.1.1 现场总线的基本定义155

6.1.2 现场总线标准的现状156

6.1.3 现场总线的应用概况159

6.2 现场总线结构159

6.2.1 现场总线的基本结构159

6.2.2 FCS典型硬件连接形式161

6.2.3 FCS的集成结构162

6.2.4 FCS的技术优势163

6.3 现场总线的核心与基础164

6.3.1 现场总线协议164

6.3.2 现场总线协议模型164

6.3.3 现场总线仪表166

6.4 现场总线的技术应用169

6.4.1 现场总线网络的应用特征169

6.4.2 现场总线应用中的关键技术170

本章小结171

习题171

第7章 典型现场总线及其应用172

7.1 PROFIBUS总线172

7.1.1 PROFIBUS总线概况172

7.1.2 PROFIBUS协议结构174

7.1.3 PROFIBUS数据传输技术175

7.1.4 PROFIBUS三个系列总线的通信特性177

7.1.5 PROFIBUS总线的应用设计180

7.2 基金会现场总线183

7.2.1 FF H1总线的通信模型及相互关系184

7.2.2 FF H1总线的物理层186

7.2.3 数据通信链路188

7.2.4 用户应用模块与设备描述189

7.2.5 FF HSE高速以太网191

7.2.6 基金会FCS的设计及应用193

7.3 CAN总线196

7.3.1 CAN总线通信特点196

7.3.2 CAN总线协议模型197

7.3.3 CAN总线电气连接特性198

7.3.4 CAN总线通信中的问题199

7.3.5 CAN总线的应用200

7.4 ControlNet总线201

7.4.1 ControlNet概述201

7.4.2 ControlNet的通信特性201

7.4.3 ControlNet的主要性能指标203

7.4.4 ControlNet总线的应用203

7.5 DeviceNet总线205

7.5.1 DeviceNet概述205

7.5.2 DeviceNet的通信模型207

7.5.3 DeviceNet的设备描述208

7.5.4 DeviceNet的一致性测试208

7.5.5 DeviceNet的应用209

7.6 其他总线技术210

7.6.1 CC-Link现场总线210

7.6.2 LonWorks总线211

7.6.3 HART协议212

本章小结213

习题214

参考文献215