集散控制與現(xiàn)場(chǎng)總線 第3版
定 價(jià)：69 元
叢書名：21世紀(jì)高等院校電氣信息類系列教材
- 作者：劉國(guó)海
- 出版時(shí)間：2023/1/1
- ISBN：9787111716785
- 出 版 社：機(jī)械工業(yè)出版社
- 中圖法分類：TP273；TP336
- 頁碼：264
- 紙張：
- 版次：
- 開本：16
集散控制系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)控、操作、管理和分散控制的一種新型的控制技術(shù)。它是由計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、測(cè)量控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和人機(jī)接口技術(shù)等發(fā)展而產(chǎn)生的。以現(xiàn)場(chǎng)總線為代表的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)已成為新一代工業(yè)控制系統(tǒng)中的重要技術(shù)，它使得集散控制系統(tǒng)組成更靈活、控制更方便、應(yīng)用更廣泛。現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)離不開集散控制和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。
本書將目前控制領(lǐng)域中的兩大技術(shù)熱點(diǎn)——集散控制和現(xiàn)場(chǎng)總線有機(jī)結(jié)合，從集散控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)、軟件體系、人機(jī)接口、控制算法，以及典型現(xiàn)場(chǎng)總線等方面進(jìn)行介紹。重點(diǎn)介紹了集散控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)、控制算法工程設(shè)計(jì)規(guī)范等相關(guān)技術(shù)，全面分析了CAN、LonWorks、FF、PROFIBUS、ControlNet、EtherCAT等現(xiàn)場(chǎng)總線的技術(shù)特點(diǎn)、協(xié)議規(guī)范及通信接口的設(shè)計(jì)方法，并給出典型應(yīng)用實(shí)例。
本書可作為高等院校電氣信息類專業(yè)教材，還可供從事工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和產(chǎn)品研究的工程技術(shù)人員參考。
第0章 緒論1
0.1 集散控制系統(tǒng)概述1
0.1.1 集散控制系統(tǒng)的概念1
0.1.2 集散控制系統(tǒng)的發(fā)展2
0.2 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)概述4
0.2.1 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的概念4
0.2.2 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的發(fā)展及趨勢(shì)5
第1章 集散控制系統(tǒng)7
1.1 集散控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)7
1.1.1 現(xiàn)場(chǎng)級(jí)7
1.1.2 控制級(jí)8
1.1.3 監(jiān)控級(jí)8
1.1.4 管理級(jí)9
1.2 集散控制系統(tǒng)的特點(diǎn)9
1.2.1 適應(yīng)性和擴(kuò)展性9
1.2.2 控制能力10
1.2.3 人機(jī)聯(lián)系手段10
1.2.4 可靠性10
1.3 集散控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)11
1.3.1 集散控制系統(tǒng)的過程控制級(jí)11
1.3.2 集散控制系統(tǒng)的運(yùn)行員操作站和工程師工作站13
1.4 集散控制系統(tǒng)的軟件體系14
1.4.1 集散控制系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件14
1.4.2 集散控制系統(tǒng)的組態(tài)軟件14
1.5 集散控制系統(tǒng)的操作方式和顯示15
1.5.1 集散控制系統(tǒng)的操作15
1.5.2 集散控制系統(tǒng)的顯示畫面19
1.6 習(xí)題23
第2章 集散控制系統(tǒng)的控制算法24
2.1 PID控制算法24
2.1.1 理想PID控制算法24
2.1.2 控制度和采樣周期25
2.1.3 理想PID控制算法的改進(jìn)26
2.1.4 其他形式PID控制29
2.2 前饋控制30
2.2.1 前饋控制概述30
2.2.2 前饋補(bǔ)償裝置及控制31
2.2.3 前饋控制系統(tǒng)實(shí)施中的若干問題33
2.3 解耦控制34
2.3.1 系統(tǒng)的耦合關(guān)系34
2.3.2 串接解耦控制 36
2.3.3 逆系統(tǒng)解耦控制37
2.4 時(shí)滯補(bǔ)償控制39
2.4.1 史密斯預(yù)估補(bǔ)償控制方案39
2.4.2 增益自適應(yīng)時(shí)滯補(bǔ)償器40
2.4.3 觀測(cè)補(bǔ)償器控制方案41
2.5 自適應(yīng)控制42
2.5.1 自整定控制器42
2.5.2 模型參考型自適應(yīng)控制系統(tǒng)43
2.5.3 自校正控制系統(tǒng)44
2.6 順序控制45
2.6.1 順序控制的基本概念45
2.6.2 梯形邏輯圖及其編制方法47
2.6.3 程序條件的編制48
2.7 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制49
2.7.1 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)49
2.7.2 典型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方案53
2.7.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆系統(tǒng)控制61
2.8 習(xí)題62
第3章 集散控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)特性63
3.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念63
3.1.1 基本概念63
3.1.2 通信介質(zhì)66
3.1.3 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)67
3.1.4 通信控制方式68
3.2 集散控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)通信69
3.2.1 集散控制系統(tǒng)中通信的特點(diǎn)69
3.2.2 OSI參考模型70
3.2.3 現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)74
3.2.4 現(xiàn)場(chǎng)總線通信協(xié)議75
3.3 集散控制系統(tǒng)中應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議79
3.3.1 以太網(wǎng)79
3.3.2 常用物理層標(biāo)準(zhǔn)接口82
3.3.3 IEEE協(xié)議族84
3.3.4 TCP/IP91
3.4 習(xí)題94
第4章 控制系統(tǒng)用現(xiàn)場(chǎng)總線95
4.1 現(xiàn)場(chǎng)總線的定義95
4.1.1 權(quán)威組織的定義95
4.1.2 千米級(jí)總線97
4.2 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的分類98
4.2.1 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域98
4.2.2 不同領(lǐng)域的下層儀器與儀表98
4.2.3 不同領(lǐng)域的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)99
4.3 現(xiàn)場(chǎng)總線的核心與基礎(chǔ)100
4.3.1 現(xiàn)場(chǎng)總線的核心——總線協(xié)議100
4.3.2 現(xiàn)場(chǎng)總線的基礎(chǔ)——智能現(xiàn)場(chǎng)裝置100
4.3.3 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的原型與系統(tǒng)產(chǎn)生101
4.4 現(xiàn)場(chǎng)總線與IT計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的區(qū)別102
4.5 現(xiàn)場(chǎng)總線通信協(xié)議模型103
4.5.1 協(xié)議分層103
4.5.2 網(wǎng)絡(luò)軟件層次設(shè)計(jì)原則104
4.5.3 總線通信協(xié)議基本模型105
4.5.4 現(xiàn)場(chǎng)總線通信協(xié)議模型107
4.6 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)109
4.7 習(xí)題109
第5章 幾種典型的現(xiàn)場(chǎng)總線110
5.1 CAN總線110
5.1.1 CAN總線概述110
5.1.2 CAN總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)111
5.1.3 CAN總線協(xié)議112
5.1.4 CAN性能分析112
5.2 LonWorks總線114
5.2.1 LonWorks概述114
5.2.2 LonWorks總線通信控制器機(jī)器接口——神經(jīng)元芯片115
5.2.3 LonTalk協(xié)議118
5.2.4 Neuron C語言121
5.2.5 LNS122
5.2.6 網(wǎng)絡(luò)管理123
5.3 FF124
5.3.1 FF的概述124
5.3.2 通信系統(tǒng)的組成及其相互關(guān)系126
5.3.3 FF的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)128
5.3.4 基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線與OSI參考模型的關(guān)系130
5.3.5 網(wǎng)絡(luò)管理141
5.3.6 系統(tǒng)管理142
5.4 PROFIBUS協(xié)議144
5.4.1 PROFIBUS概述144
5.4.2 PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的主要構(gòu)成145
5.4.3 PROFIBUS的主要特性146
5.4.4 PROFIBUSDP147
5.4.5 PROFIBUSPA 149
5.4.6 PROFIBUSFMS150
5.4.7 PROFINET151
5.5 控制層現(xiàn)場(chǎng)總線ControlNet154
5.5.1 控制層現(xiàn)場(chǎng)總線概述154
5.5.2 ControlNet協(xié)議規(guī)范154
5.5.3 ControlNet的特點(diǎn)157
5.6 設(shè)備層現(xiàn)場(chǎng)總線DeviceNet157
5.6.1 DeviceNet的性能特點(diǎn)158
5.6.2 DeviceNet的技術(shù)規(guī)范158
5.6.3 DeviceNet中連接的概念160
5.6.4 生產(chǎn)者/消費(fèi)者模型161
5.6.5 DeviceNet的報(bào)文傳送161
5.6.6 〖JP3〗DeviceNet對(duì)象模型與設(shè)備架構(gòu)162
5.6.7 DeviceNet的一致性測(cè)試163
5.6.8 DeviceNet接口和軟硬件產(chǎn)品163
5.7 EtherCAT164
5.7.1 EtherCAT概述164
5.7.2 EtherCAT物理結(jié)構(gòu)166
5.7.3 EtherCAT數(shù)據(jù)鏈路層166
5.7.4 EtherCAT應(yīng)用層167
5.7.5 EtherCAT系統(tǒng)組成170
5.7.6 EtherCAT系統(tǒng)主站設(shè)計(jì)174
5.7.7 EtherCAT系統(tǒng)從站設(shè)計(jì)176
5.7.8 EtherCAT應(yīng)用協(xié)議181
5.8 習(xí)題182
第6章 集散控制系統(tǒng)性能指標(biāo)與工程設(shè)計(jì)規(guī)范183
6.1 集散控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)183
6.1.1 集散控制系統(tǒng)的可靠性183
6.1.2 提高系統(tǒng)利用率的措施186
6.1.3 集散控制系統(tǒng)的安全性 191
6.2 集散控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范216
6.2.1 方案論證216
6.2.2 方案設(shè)計(jì)217
6.2.3 工程設(shè)計(jì)217
6.3 集散控制系統(tǒng)的評(píng)價(jià)與選擇222
6.3.1 集散控制系統(tǒng)的評(píng)價(jià)222
6.3.2 集散控制系統(tǒng)的選擇依據(jù)226
6.3.3 技術(shù)規(guī)范書228
第7章 工程應(yīng)用案例230
7.1 集散控制系統(tǒng)在自來水廠中的應(yīng)用230
7.1.1 項(xiàng)目概況230
7.1.2 工藝流程231
7.1.3 硬件設(shè)計(jì)方案231
7.1.4 軟件設(shè)計(jì)方案237
7.1.5 自來水廠項(xiàng)目運(yùn)行情況243
7.2 CTN2000發(fā)酵過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)246
7.2.1 CTN2000發(fā)酵過程控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介246
7.2.2 發(fā)酵控制系統(tǒng)中的基本操作及菜單結(jié)構(gòu)247
7.2.3 發(fā)酵控制系統(tǒng)的主要功能248
7.2.4 系統(tǒng)流程展示251
7.3 集散控制系統(tǒng)在發(fā)電廠350MW機(jī)組中的應(yīng)用256
7.3.1 項(xiàng)目概況256
7.3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)259
參考文獻(xiàn)264
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