随着计算机的普及，网络技术的可靠性、实时性的改善，计算机控制系统正在向网络化方向发展，集散控制系统已经成为工业控制系统的基本结构形式。为了跟踪集散控制系统的发展趋势，普及集散控制系统在水泥厂的应用，蒋建虎、葛运旺主编了这本《水泥厂集散控制系统设计》。全书包括：控制网络基础，工业以太网与现场总线，ABB Freelance800F工程师站和现场控制站组态过程，集散控制系统的可靠性、集散控制系统的设计与应用。

蒋建虎、葛运旺主编的这本《水泥厂集散控制系统设计》主要内容包括计算机控制系统的结构和组成、数据通信基础、计算机网络、集散控制系统设计过程等。《水泥厂集散控制系统设计》主要以ABB Freelance系统在水泥厂的应用为例，来讲解集散控制系统的设计、调试、维护相关的技术，包括：现场控制站的结构、功能；ABB Freelance800F过程控制级AC800F控制器的功能、特点、选型；工程师站软件Control Builder F的组态过程；水泥厂工程师站组态实例；操作员站软件DigiVis的使用；水泥厂操作员站实例；DCS系统可靠性指标；DCS系统的冗余技术；DCS系统的接地技术；DCS设计和施工过程中所需的文件制定等。通过本书的学习能够熟悉水泥生产工艺和水泥厂集散控制系统的设计、调试、维护过程，掌握集散控制系统总体设计、设备选型、软件组态、系统安装、系统调试、系统维护、集散控制系统施工相关文件制定。

本书可以作为高等学校电气类专业计算机控制网络、现场总线及集散控制系统相关课程教材，也可以作为工程技术人员参考资料。

1 概述

 1.1 计算机控制系统的基础知识

1.1.1 计算机控制的一般概念

1.1.2 计算机控制系统的组成

 1.2 计算机控制系统的结构与发展

 1.3 工业控制网络的发展

1.3.1 CIMS体系结构及工业数据结构的层次划分

1.3.2 传统的现场级与车间级自动化监控及信息集成系统

1.3.3 现场总线技术

1.3.4 基于现场总线的自动化系统结构的变化

2 集散控制系统组成与结构

 2.1 集散控制系统概述

2.1.1 集散控制系统的特点

2.1.2 分散控制系统的基本组成

 2.2 分布式控制系统的发展

2.2.1 DCS的发展

2.2.2 DCS的体系结构

2.2.3 DCS的技术特点

 2.3 几种典型的DCS结构与特点

3 控制网络基础

 3.1 数据通信基本概念

 3.2 数据编码及通信方式

3.2.1 数字数据的模拟信号编码

3.2.2 数字数据的数字信号编码

3.2.3 模拟数据的数字信号编码

3.2.4 信号的传输方式

3.2.5 通信传输技术

3.2.6 同步传输和异步传输

 3.3 差错控制方法

3.3.1 差错的控制编码

3.3.2 传输差错检测

 3.4 多路复用

 3.5 数据交换技术

 3.6 计算机网络与工业控制网络

 3.7 网络通信协议

3.7.1 OSI基本参考模型

3.7.2 局域网标准

3.7.3 TCP／IP协议

 3.8 网络拓扑结构

 3.9 网络的传输介质

 3.10 网络传输媒体访问控制方法

4 现场总线

 4.1 现场总线简介

4.1.1 现场总线的定义

4.1.2 现场总线控制系统的特点

4.1.3 现场总线国际标准

 4.2 RS.485总线标准

4.2.1 RS一232一C标准

4.2.2 RS一422与RS一423接口标准

4.2.3 RS一485总线标准

 4.3 CAN总线

4.3.1 CAN总线简介

4.3.2 CAN通信协议

4.3.3 CAN报文通信

4.3.4 CAN总线的仲裁机制

4.3.5 CAN通信器件

 4.4 ProfiBus总线

4.4.1 ProfiBus概貌

4.4.2 ProfiBus协议结构

4.4.3 ProfiBus—DP

4.4.4 ProfiBus—PA

 4.5 工业以太网

4.5.1 工业以太网概述

4.5.2 工业以太网的关键技术

4.5.3 几种主要的工业以太网

5 现场控制站

 5.1 现场控制站概述

5.1.1 现场控制站的结构

5.1.2 现场控制站的功能

 5.2 数字量输入输出通道

5.2.1 开关量输入输出通道的一般结构

5.2.2 水泥厂开关量输入输出

 5.3 开关量信号调理

 5.4 模拟量输入通道

5.4.1 模拟量输入通道的一般结构

5.4.2 模拟量信号调理

5.4.3 水泥厂模拟量输入信号实例

 5.5 模拟量输出通道

5.5.1 模拟量输出通道的一般结构

5.5.2 水泥厂模拟量输出实例

 5.6 ABB Freelance800F过程控制级AC800F控制器

5.6.1 AC800F控制器基本特点

5.6.2 AC800F控制器结构

5.6.3 AC800F控制器选型

5.6.4 AC800F控制器典型总线结构

5.6.5 AC800F控制器配置步骤

 5.7 ABB Freelance800一F过程控制级S800 I／O站

5.7.1 概述

5.7.2 基本特点

5.7.3 功能描述

5.7.4 S800 I／O站基本配置

5.7.5 总线通信接口

5.7.6 S800 I／O模件

 5.8 数字PID控制器设计

5.8.1 PID控制器原理

5.8.2 数字PID控制器设计

5.8.3 新型PID控制器

 5.9 水泥厂控制回路实例

5.9.1 水泥原料配料控制

5.9.2 磨机负荷控制

5.9.3 生料喂料仓重自动控制

5.9.4 窑尾生料喂料自动控制回路

5.9.5 分解炉温度控制

5.9.6 预热器出口压力调节

5.9.7 窑尾排风机入口压力调节

5.9.8 回转窑转速控制

5.9.9 篦冷机篦速控制

5.9.10 篦冷机出口风温控制

5.9.11 篦冷机一、二室风量自动调节

5.9.12 窑头负压调节

5.9.13 增湿塔出口温度调节

6 工程师站和操作员站

 6.1 工程师站的功能

 6.2 工程师站的基本配置

 6.3 工程师站组态软件

 6.4 工程师站组态过程

6.4.1 项目树组态

6.4.2 功能块(FBD)组态

6.4.3 顺序功能块图(SFC)组态

6.4.4 硬件结构组态

6.4.5 标签表

6.4.6 变量表

6.4.7 操作员站组态

7 集散系统的可靠性

 7.1 系统可靠性指标

7.1.1 可靠度R(t)

7.1.2 失效率λ(t)

7.1.3 平均故障间隔时间

7.1.4 平均故障修复时间MTTR

7.1.5 平均寿命

7.1.6 利用率

 7.2 提高系统利用率的措施

7.2.1 提高元器件和设备的可靠性

7.2.2 提高系统对环境的适应能力

7.2.3 容错技术的应用

7.2.4 DCS的分散化结构

7.2.5 全系统的多级操作控制

7.2.6 故障自诊断技术

7.2.7 DCS的远程诊断和维护

 7.3 DCS容错与冗余设计

7.3.1 容错与冗余的概念

7.3.2 分布式控制系统的冗余设计

7.3.3 DCS双机冗余系统的实现

7.3.4 集散控制系统的电源冗余

7.3.5 过程通道冗余措施

 7.4 DCS的接地措施

7.4.1 接地的作用

7.4.2 接地要求和方法

8 集散控制系统的设计与应用

 8.1 集散控制系统的评价

8.1.1 技术性能评价

8.1.2 使用性能评价

8.1.3 可靠性与经济性评价

 8.2 集散控制系统的选择

8.2.1 选择原则

8.2.2 评价方法

 8.3 集散控制系统的设计

8.3.1 方案论证

8.3.2 方案设计

 8.4 集散控制系统的调试、安装与验收

8.4.1 集散控制系统的调试

8.4.2 集散控制系统的安装

8.4.3 集散控制系统的验收

8.4.4 DCS的管理、维护和应用软件的再开发

参考文献