基于網(wǎng)絡(luò)的新型集散控制系統(tǒng)

前言

集散控制系（Distributed Control System，DCS）作為自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等發(fā)展的產(chǎn)物，已成為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的重要控制裝置，在工業(yè)過(guò)程控制中得到廣泛應(yīng)用，在提高生產(chǎn)操作、控制、管理水平等方面起到重要作用，并取得明顯的經(jīng)濟(jì)效益。WebField JX-300XP系統(tǒng)是基于Web技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)，是一套全數(shù)字化、結(jié)構(gòu)靈活、功能完善的開(kāi)放式集散控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有系統(tǒng)全集成與靈活配置特點(diǎn)，并吸收了最新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、微電子技術(shù)成果，充分應(yīng)用了最新信號(hào)處理技術(shù)、高速網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、可靠的軟件平臺(tái)和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)以及現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，采用了高性能的微處理器和成熟的先進(jìn)控制算法，全面提高了系統(tǒng)性能，廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，同時(shí)也是各高校相關(guān)專(zhuān)業(yè)教學(xué)的主要機(jī)型。本書(shū)以WebField JX-300XP系統(tǒng)為對(duì)象，在介紹基于網(wǎng)絡(luò)的新型集散控制系統(tǒng)基本知識(shí)以及組成和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對(duì)WebField Jx-300XP集散控制系統(tǒng)的硬件、軟件體系結(jié)構(gòu)、現(xiàn)場(chǎng)控制站、操作站以及工程師組態(tài)進(jìn)行了詳細(xì)論述。本書(shū)的特點(diǎn)之一，以WebField JX-300XP集散控制系統(tǒng)作為機(jī)型，特別將自動(dòng)控制系統(tǒng)的工程應(yīng)用與集散控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)緊密結(jié)合，打破以往相關(guān)書(shū)籍只注重理論講解，缺少實(shí)際工程應(yīng)用；特點(diǎn)之二，將WebField JX-300XP集散控制系統(tǒng)機(jī)型直接與過(guò)程控制裝置結(jié)合，開(kāi)發(fā)一系列基于集散控制系統(tǒng)的過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)以及自動(dòng)化綜合實(shí)習(xí)，改變以往書(shū)籍只有集散控制系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例而無(wú)與集散控制系統(tǒng)相關(guān)實(shí)驗(yàn)的狀況。本書(shū)在編寫(xiě)過(guò)程中注重精選內(nèi)容，結(jié)合實(shí)際，突出應(yīng)用，內(nèi)容上力求簡(jiǎn)明扼要、圖文并茂。本著實(shí)用的原則，側(cè)重DCS工程應(yīng)用。相關(guān)章節(jié)后均附有習(xí)題，便于讀者掌握所學(xué)內(nèi)容。全書(shū)共9章，由基礎(chǔ)篇、系統(tǒng)篇、綜合篇三個(gè)單元組成?；A(chǔ)篇由第1～3章構(gòu)成，主要介紹集散控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)，其中第1章介紹集散控制系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r、基本組成和特點(diǎn)，第2章介紹集散控制系統(tǒng)的硬件、軟件體系結(jié)構(gòu)，第3章介紹集散控制系統(tǒng)的工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)技術(shù)以及性能評(píng)價(jià)指標(biāo)；系統(tǒng)篇由第4～7章構(gòu)成，以浙江中控WebField JX-300XP系統(tǒng)為例，主要介紹WebField JX-300XP系統(tǒng)的硬件、軟件結(jié)構(gòu)，以及現(xiàn)場(chǎng)控制站、操作站、工程師站、過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)等內(nèi)容；綜合篇由第8、9章構(gòu)成，主要介紹WebField JX-300XP系統(tǒng)在過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)以及自動(dòng)化綜合實(shí)習(xí)中的設(shè)計(jì)和應(yīng)用等內(nèi)容。

內(nèi)容概要

　　《基于網(wǎng)絡(luò)的新型集散控制系統(tǒng)》以WebFieldJX 300XP系統(tǒng)為對(duì)象，在介紹基于網(wǎng)絡(luò)的新型集散控制系統(tǒng)基本知識(shí)以及組成和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對(duì)WebFieldJX 300XP集散控制系統(tǒng)的硬件、軟件體系結(jié)構(gòu)、現(xiàn)場(chǎng)控制站、操作站、工程師組態(tài)以及在過(guò)程控制中的應(yīng)用等內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)論述。　　全書(shū)共9章，由基礎(chǔ)篇、系統(tǒng)篇、綜合篇三個(gè)單元組成?；A(chǔ)篇主要介紹集散控制系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r、基本組成和特點(diǎn)，集散控制系統(tǒng)的硬件、軟件體系結(jié)構(gòu)，集散控制系統(tǒng)的工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)技術(shù)以及性能評(píng)價(jià)指標(biāo)；系統(tǒng)篇以WebFieldJX 300XP系統(tǒng)為例，主要介紹WebFieldJX300XP系統(tǒng)的硬件、軟件結(jié)構(gòu)，以及現(xiàn)場(chǎng)控制站、操作站、工程師站等內(nèi)容；綜合篇主要講述WebFieldJX 300XP系統(tǒng)在過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)以及自動(dòng)化綜合實(shí)習(xí)中的設(shè)計(jì)和應(yīng)用等內(nèi)容?！　　痘诰W(wǎng)絡(luò)的新型集散控制系統(tǒng)》注重實(shí)際，突出應(yīng)用，內(nèi)容上簡(jiǎn)明扼要、圖文并茂、通俗易懂，便于教學(xué)和自學(xué)。相關(guān)章節(jié)后均附有習(xí)題，便于讀者掌握所學(xué)內(nèi)容?！　　痘诰W(wǎng)絡(luò)的新型集散控制系統(tǒng)》適合作為大專(zhuān)院校自動(dòng)化、電氣工程及其自動(dòng)化等相關(guān)專(zhuān)業(yè)課程的教材或教學(xué)參考書(shū)；還可以作為對(duì)自動(dòng)化從業(yè)人員的培訓(xùn)教材；也可供從事集散控制系統(tǒng)自控工程設(shè)計(jì)、應(yīng)用、開(kāi)發(fā)工作的工程技術(shù)人員閱讀、參考。

書(shū)籍目錄

基礎(chǔ)篇：集散控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)1 集散控制系統(tǒng)發(fā)展及應(yīng)用1.1 自動(dòng)控制技術(shù)概述1.1.1 自動(dòng)控制技術(shù)與工業(yè)自動(dòng)化1.1.2 過(guò)程自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展歷史1.2 集散控制系統(tǒng)的概述1.2.1 集散控制系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r1.2.2 集散控制系統(tǒng)的基本組成1.3 集散控制系統(tǒng)的特點(diǎn)1.4 PLC、DCS、FCS三大網(wǎng)絡(luò)化過(guò)程控制系統(tǒng)的比較思考題和習(xí)題2 集散控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)2.1 集散控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)概述2.1.1 集散控制系統(tǒng)層次化體系結(jié)構(gòu)2.1.2 集散控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的典型產(chǎn)品2.2 集散控制系統(tǒng)的硬件體系2.2.1 現(xiàn)場(chǎng)控制站2.2.2 操作站2.2.3 工程師站2.3 集散控制系統(tǒng)的軟件體系2.3.1 現(xiàn)場(chǎng)控制站軟件2.3.2 操作站監(jiān)控軟件2.3.3 工程師站組態(tài)軟件2.3.4 集散控制系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)的變遷2.4 集散控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)體系2.4.1 OSI參考模型以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.4.2 集散控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議2.4.3 集散控制系統(tǒng)的控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)演變思考題和習(xí)題23 集散控制系統(tǒng)的工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)技術(shù)3.1 集散控制系統(tǒng)的工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)3.1.1 工程項(xiàng)目方案論證3.1.2 工程項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)3.1.3 工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)基本操作3.2 集散控制系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)3.3 集散控制系統(tǒng)的選型、安裝、調(diào)試和維護(hù)3.3.1 集散控制系統(tǒng)的選型原則3.3.2 集散控制系統(tǒng)的安裝、調(diào)試與驗(yàn)收思考題和習(xí)題3系統(tǒng)篇：浙江中控WebFieldJX 300XP系統(tǒng)4 WebFieldJX 300XP系統(tǒng)概述4.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)4.1.1 系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)4.1.2 系統(tǒng)特點(diǎn)4.2 系統(tǒng)硬件4.2.1 控制站硬件4.2.2 操作站/工程師站硬件4.3 系統(tǒng)軟件4.3.1 系統(tǒng)軟件特點(diǎn)4.3.2 系統(tǒng)軟件組成4.3.3 系統(tǒng)軟件的運(yùn)行環(huán)境及安裝思考題和習(xí)題45 現(xiàn)場(chǎng)控制站5.1 現(xiàn)場(chǎng)控制站概述5.1.1 現(xiàn)場(chǎng)控制站的可靠性5.1.2 現(xiàn)場(chǎng)控制站的規(guī)模5.2 現(xiàn)場(chǎng)控制站的硬件構(gòu)成5.2.1 機(jī)柜5.2.2 機(jī)籠5.2.3 電源5.2.4 系統(tǒng)卡件思考題和習(xí)題56 操作站6.1 操作站概述6.2 操作站的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)6.2.1 基本操作規(guī)程6.2.2 實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)6.2.3 歷史數(shù)據(jù)備份管理6.3 通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)6.3.1 信息管理網(wǎng)（Ethernet）6.3.2 過(guò)程信息網(wǎng)6.3.3 過(guò)程控制網(wǎng)（SCnetⅡ網(wǎng)）6.3.4 SBUS總線6.3.5 通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備思考題和習(xí)題67 工程師站7.1 集散控制系統(tǒng)的工程師組態(tài)概述7.1.1 工程師組態(tài)的基本內(nèi)容7.1.2 工程師組態(tài)的硬件設(shè)計(jì)7.1.3 工程師組態(tài)的軟件設(shè)計(jì)7.2 工程師站的工程師組態(tài)7.2.1 工程師組態(tài)的操作環(huán)境7.2.2 系統(tǒng)組態(tài)軟件7.2.3 工程師組態(tài)工作流程7.2.4 SCKey組態(tài)軟件基本操作7.3 工程師組態(tài)操作過(guò)程7.3.1 組態(tài)前準(zhǔn)備工作7.3.2 總體結(jié)構(gòu)組態(tài)7.3.3 控制站組態(tài)7.3.4 操作站組態(tài)7.3.5 組態(tài)完畢后的操作思考題和習(xí)題7綜合篇：新型集散控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與綜合8 新型集散控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì)8.1 預(yù)備知識(shí)8.2 必備知識(shí)8.3 新型集散控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控實(shí)驗(yàn)8.3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.3.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及操作步驟8.3.3 實(shí)驗(yàn)報(bào)告8.4 Jx-300xP系統(tǒng)的維護(hù)管理以及組態(tài)軟件認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)8.4.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.4.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及操作步驟8.4.3 實(shí)驗(yàn)報(bào)告8.5 JX-300XP系統(tǒng)的工程師組態(tài)——工程項(xiàng)目組態(tài)詳細(xì)設(shè)計(jì)8.5.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.5.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及操作步驟8.5.3 實(shí)驗(yàn)報(bào)告9 新型集散控制系統(tǒng)綜合與實(shí)習(xí)9.1 集散控制系統(tǒng)PID參數(shù)整定簡(jiǎn)介9.1.1 集散控制系統(tǒng)的PID正反作用確定和控制回路投運(yùn)9.1.2 基于集散控制系統(tǒng)的PID參數(shù)整定方法和技巧9.2 過(guò)程控制與自動(dòng)化綜合實(shí)驗(yàn)9.2.1 基于常規(guī)控制的自動(dòng)化綜合實(shí)驗(yàn)9.2.2 基于集散控制系統(tǒng)的過(guò)程控制及自動(dòng)化綜合實(shí)驗(yàn)9.3 基于集散控制系統(tǒng)的過(guò)程控制及自動(dòng)化綜合設(shè)計(jì)與實(shí)習(xí)9.3.1 實(shí)習(xí)之一：工程師組態(tài)前準(zhǔn)備工作9.3.2 實(shí)習(xí)之二：過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)裝置的工程師組態(tài)設(shè)計(jì)9.3.3 實(shí)習(xí)之三：基于DCS的過(guò)程控制系統(tǒng)的研究9.3.4 實(shí)習(xí)之四：過(guò)程控制及自動(dòng)化綜合實(shí)習(xí)安排與考核參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：1.1.2 過(guò)程自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展歷史工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程是把原材料轉(zhuǎn)變成產(chǎn)品并具備一定生產(chǎn)規(guī)模的過(guò)程，生產(chǎn)過(guò)程總是在一定工藝參數(shù)條件下進(jìn)行的，通過(guò)應(yīng)用過(guò)程控制技術(shù)，對(duì)諸如電機(jī)啟、停等開(kāi)關(guān)量（即狀態(tài)量），以及電流、溫度、流量、壓力、液位、成分等模擬量這些參數(shù)進(jìn)行測(cè)量、運(yùn)算、控制和顯示觀察，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化。因此，過(guò)程控制技術(shù)的發(fā)展與控制理論、儀表技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子與微電子技術(shù)、流程工業(yè)技術(shù)等多種學(xué)科與技術(shù)的發(fā)展有著緊密的關(guān)系。過(guò)程控制技術(shù)的發(fā)展過(guò)程可分為如下幾個(gè)階段。①20世紀(jì)50年代，過(guò)程控制技術(shù)是基于氣動(dòng)信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)的基地式氣動(dòng)控制儀表系統(tǒng)，即第一代過(guò)程控制體系結(jié)構(gòu)——?dú)鈩?dòng)控制系統(tǒng)（Pneumatic Control System，PCS）。②20世紀(jì)60年代，以單元組合儀表為代表的具有明顯不同特點(diǎn)的產(chǎn)品，主要是氣動(dòng)單元組合式、電動(dòng)單元組合式（Ⅱ型、Ⅲ型）儀表，自動(dòng)控制系統(tǒng)也由簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)發(fā)展成為復(fù)雜控制系統(tǒng)，控制方式由基地式發(fā)展為集中控制方式。這時(shí)的過(guò)程控制技術(shù)是基于模擬電流信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)的電動(dòng)單元組合式模擬儀表控制系統(tǒng)，即第二代過(guò)程控制體系結(jié)構(gòu)——模擬控制系統(tǒng)（Analogous Control System，ACS）。③20世紀(jì)70年代初期，因數(shù)字計(jì)算機(jī)的使用產(chǎn)生了集中式數(shù)字控制系統(tǒng)，即第三代過(guò)程控制體系結(jié)構(gòu)——計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（Computer Control System，CCS）。④20世紀(jì)70年代后期至80年代，微處理機(jī)出現(xiàn)和應(yīng)用，1975年，美國(guó)Honeywell公司首先推出TDC2000集散控制系統(tǒng)。TDC2000誕生后，在歐洲、日本又相繼出現(xiàn)了許多不同品牌的集散控制系統(tǒng)，集計(jì)算機(jī)技術(shù)，控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)于一身的集散控制系統(tǒng)，將過(guò)程控制帶入了嶄新的計(jì)算機(jī)時(shí)代。過(guò)程控制技術(shù)進(jìn)入第四代過(guò)程控制體系結(jié)構(gòu)——集散控制系統(tǒng)（Total Distributed Control System，DCS）。⑤20世紀(jì)90年代，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的出現(xiàn)，又給工業(yè)自動(dòng)化帶來(lái)了新的一場(chǎng)革命，工業(yè)過(guò)程控制進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代，產(chǎn)生了新一代的過(guò)程控制體系結(jié)構(gòu)——現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（Fieldbus Control System，F(xiàn)CS）。

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