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目 录1

前言1

第1章综合自动化整体解决方案1

1.1工业自动化技术概述1

1.1.1工业自动化技术的重要意义1

1.1.2工业自动化系统技术发展历程2

1.2流程工业自动化技术4

1.2.1流程工业的特点4

1.2.2流程工业迫切需要工业自动化技术5

1.2.3流程工业自动化系统组成6

1.3 ERP-MES-PCS三层结构模型8

1.3.1流程工业企业资源计划（ERP）系统的功能和特点10

1.3.2流程工业制造执行系统（MEs）的功能和特点11

1.4流程工业MES系统14

1.4.1实时监控软件平台（实时数据库）14

1.4.2综合集成软件平台17

1.4.3生产过程管理19

1.4.4 MEs的其他应用软件模块20

参考文献23

第2章过程计算机控制系统24

2.1过程计算机控制系统概述24

2.1.1基本概念24

2.1.2控制算法26

2.1.3过程计算机控制系统的发展31

2.1.4过程计算机控制系统的基本类型32

2.2.1 I/O通道设计技术37

2.2过程计算机控制系统的设计技术37

2.2.2抗干扰技术42

2.2.3系统总体设计43

2.3可编程序控制器系统57

2.3.1工作原理58

2.3.2产品特性62

2.4集散控制系统64

2.4.1系统特点64

2.4.2系统构成65

2.4.3产品简介68

参考文献71

第3章开放式现场控制系统73

3.1概述73

3.2现场总线概述74

3.2.1什么是现场总线74

3.2.2技术结构特点74

3.2.3现场总线国际标准化概况77

3.3几种主要的现场总线78

3.3.1基金会现场总线78

3.3.2 PROFIBUS现场总线91

3.3.3 HART107

3.4工业以太网109

3.4.1概述109

3.4.2原理及体系结构111

3.4.3工业以太网传输介质116

3.4.4工业以太网关键技术122

3.5 OPC——开放现场控制系统集成桥梁127

3.5.1 OPC简介128

3.5.2 OPC的特点及适用范围128

3.5.3 OPC服务器的组成130

3.5.4 OPC的接口及数据访问方式132

参考文献133

第4章故障诊断技术135

4.1 引言135

4.2故障诊断的常用技术139

4.2.1故障诊断的基本分类139

4.2.2基于解析模型的方法141

4.2.3基于知识的方法147

4.2.4基于信号处理的方法152

4.3多变量统计法154

4.3.1 多变量统计法的发展154

4.3.2主元分析法（PCA）的基本原理157

4.3.3 PCA在故障检测中的应用158

4.3.4 PCA在故障分离中的应用160

4.4多变量统计法在流程工业中的应用实例162

4.4.1 田纳西过程162

4.4.2监控分析165

4.5.2非线性系统下的PCA方法167

4.5.1 动态PCA（DPCA）167

4.5多变量统计过程控制的新发展167

参考文献169

第5章实时数据库系统（RTDBS）171

5.1实时数据库系统概述171

5.1.1实时数据库的产生171

5.1.2实时数据库的体系结构172

5.1.3实时数据库在流程工业中的应用174

5.2.1实时数据模型175

5.2实时数据库技术简介175

5.2.2实时事务178

5.2.3事务调度策略181

5.2.4并发控制182

5.2.5历史数据存储186

5.3实时数据库产品介绍189

5.3.1 PI实时数据库190

5.3.2 ESP-iSYS实时数据库198

参考文献209

6.1先进控制（AdvancedProcessControl,APC）211

第6章先进控制与优化211

6.1.1先进控制发展与现状213

6.1.2先进控制目标218

6.1.3先进控制实施方法221

6.1.4先进控制发展225

6.2建模和软测量228

6.2.1建模的方法和要求228

6.2.2辨识建模实施方法229

6.2.3软测量技术及应用231

6.3.1模型预测控制240

6.3预测控制240

6.4操作优化与流程模拟262

6.4.1最优化263

6.4.2最优操作工况分析方法265

6.4.3操作优化与流程模拟的应用266

参考文献268

第7章数据校正269

7.1引言269

7.2系统测量网络冗余性分析原理272

7.2.1过程数据的分类原理273

7.2.2系统冗余度和变量冗余度276

7.2.3线性测量网的综合冗余度分析277

7.3显著误差检测280

7.3.1几种常用的检测法281

7.3.2检测性能分析285

7.3.3基于软判定结构的显著误差检测286

7.3.4基于硬判定结构的显著误差检测290

7.4.1线性稳态数据协调292

7.4线性准稳态数据协调与物料平衡模型292

7.4.2线性动态数据协调293

7.4.3线性准稳态数据协调294

7.4.4物料平衡模型的建立297

7.5数据校正技术的工程应用298

7.5.1数据校正工程化软件298

7.5.2全厂物流静态平衡模型的建立300

7.5.3数据校正核心算法流程301

7.5.4显著误差检测方法的应用研究301

7.5.5数据校正软件工程应用小结305

参考文献306

第8章生产计划与调度307

8.1前言307

8.1.1生产计划与调度308

8.1.2流程工业生产计划308

8.1.3流程工业生产调度309

8.1.4计划与调度的关系310

8.1.5研究现状312

8.2.2系统功能需求314

8.2生产计划系统314

8.2.1 系统定义314

8.2.3系统组成315

8.2.4生产计划优化的工作过程318

8.2.5最优化技术319

8.2.6企业应用321

8.3炼油生产过程计划与调度322

8.3.1问题描述323

8.3.2装置加工模型326

8.3.3问题求解331

8.3.4仿真举例332

8.3.5小结334

参考文献335

第9章生产管理系统336

9.1概述336

9.2生产调度与工艺流程管理337

9.2.1简述337

9.2.2流程图监视337

9.2.4生产统计338

9.2.3历史数据查询338

9.2.5工艺月报339

9.2.6能源消耗计算339

9.2.7环保指标监测340

9.2.8工艺事故管理340

9.3生产质量控制与管理340

9.3.1 简述340

9.3.2质量数据采集341

9.3.3质量统计台账342

9.3.4化验日志管理343

9.3.5样品试剂管理343

9.3.6分析仪器管理343

9.3.7化验单管理344

9.3.8质量认可管理344

9.4计量管理344

9.4.1简述344

9.4.2计量数据管理345

9.4.3计量器具管理346

9.5设备管理350

9.5.1简述350

9.5.2设备管理基础设置351

9.5.3设备档案管理352

9.5.4设备运行维修管理353

9.5.5设备台账管理354

9.5.6备品备件管理355

9.5.7关键设备在线监控和诊断356

9.6.2基础数据设置357

9.6.1简述357

9.6 成本管理357

9.6.3成本统计核算358

9.6.4成本分析359

9.6.5成本计划和成本考核359

9.6.6成本预测360

9.6.7原材料库存管理360

9.7.1简述361

9.7.2罐区数据采集361

9.7储运管理361

9.7.3罐区信息管理362

9.7.4油品移动363

9.7.5油品优化调和364

9.8销售管理368

9.8.1简述368

9.8.2销售订单368

9.8.3日常业务369

9.8.4辅助功能370

参考文献371

9.8.5统计查询371

第10章企业资源管理ERP373

10.1 ERP发展历史373

10.1.1 ERP历程373

10.1.2 ERP的管理思想375

10.1.3 ERP的特点377

10.2 ERP构成379

10.2.1人力资源管理379

10.2.2财务管理381

10.2.3客户关系管理384

10.2.4供应链管理386

10.2.5电子商务388

10.3 ERP实施389

10.3.1 ERP软件的选择原则389

10.3.2 ERP实施流程390

10.3.3 ERP实施效果评价391

10.4 ERP发展前景393

10.4.1新技术的发展393

10.4.2 ERP的发展394

参考文献396

11.1概述397

第11章钢铁企业综合自动化应用实例397

11.2钢铁企业综合自动化系统架构399

11.2.1 ERP/MES/PCS三层架构399

11.2.2网络、系统、数据库配置400

1 1.2.3应用功能架构400

11.3 ERP系统功能介绍402

11.3.1销售管理402

11.3.4财务与成本管理404

11.3.2原料管理404

11.3.3出厂管理404

11.3.5设备管理405

11.3.6人事管理406

11.3.7 OA管理406

11.3.8统计管理406

11.3.9采购管理406

11.4 MES系统功能介绍407

11.4.2合同管理408

11.4.1订单管理408

1 1.4.3质量管理409

11.4.4作业计划管理411

11.4.5物料跟踪与实绩管理411

11.4.6工器具与轧辊管理413

11.4.7仓库管理413

11.4.8发货管理414

11.5 PCS系统功能介绍415

11.5.1生产过程控制416

11.5.2各工序PCS的通用功能420

11.5.3冶金控制模型421

11.5.4人工智能专家系统422

参考文献423

第12章石化企业综合自动化应用实例424

12.1信息化建设概况425

12.1.1现状分析425

12.1.2信息化建设发展策略427

12.1.3综合自动化系统总体框架428

12.2.1生产实时信息集成429

12.2实时数据库系统429

12.2.2 PI实时数据库系统结构430

12.2.3实时数据库的功能433

12.2.4工艺流程画面的开发434

12.2.5生产数据的二次开发利用436

12.3实验室信息管理（LIMS）系统445

12.3.1 LIMS的概况446

12.3.2 LIMS系统的主要功能447

12.3.3 LIMS系统应用展望452

12.4.1概述454

12.4罐区自动化系统454

12.4.2油罐数据采集系统455

12.4.3罐区监控系统457

12.4.4油品移动管理系统457

12.4.5应用小结462

12.5无铅汽油管道自动调和系统463

12.5.1无铅汽油管道自动调和系统463

12.5.2运行状况465

12.6.1炼油生产区域化集成466

12.6区域化集成及先进控制（APC）466

12.6.2先进控制的应用467

12.7数据调理与整合470

12.7.1数据调理系统的结构470

12.7.2数据调理系统设计所采用的核心技术470

12.7.3数据调理分系统的运行平台及与其他系统的接口472

12.8流程模拟软件的应用473

12.9信息门户网站建设478

12.10.1实施背景和目标482

12.10 ERP系统建设482

12.10.2建设原则和实施范围483

12.10.3建设内容484

12.10.4各个模块的功能要求485

12.10.5项目实施过程简介486

12.10.6 ERP系统配置及改造情况486

12.10.7企业内部组织机构“扁平化”改革487

12.10.8数据标准化工作488

12.10.9项目实施的风险探讨与改进意见488