分布式控制系统

出版时间：2010-10  出版社：电子工业出版社  作者：王常力，罗安 主编  页数：695  
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前言

党的“十六”大明确提出“以信息化带动工业化，以工业化促进信息化”。这一指示不仅为工业化和信息化的发展指明了方向，同时也对信息化和工业化的发展提出了新的要求。如何用信息化带动工业化，为提高工业的现代化水平，或者说信息化到底能够为工业化的发展做些什么是我们当今中国从事与工业制造业有关的信息化工作者必须认真思考的问题。中国要发展成为世界经济强国就必须发展先进的制造业，而先进实用的自动化技术则是建立现代制造业的必要手段和工具。可以说没有先进实用的自动化产业，就不可能建立中国的现代制造业。也就是说以信息化带动工业化，首先应该发展先进实用的工业自动化与企业信息化技术、产品，以及方案设计与应用能力。中国工业化的发展要求为我们的自动化和信息化企业提供一个长期可持续增长的市场。但是经济和技术全球化与中国加入WTO的深入又为中国的工业企业提出了更高的挑战和要求，这些挑战和要求再传递到对自动化技术和信息化技术与产品和方案设计能力的高要求。所以中国未来的自动化和企业信息化市场是机遇与挑战并存。DCS（分布式控制系统，也称集散型控制系统）应该是满足上述要求的最好的系统平台。DCS最早是1975年出现的。30年来，随着市场用户需求的不断提高，电子、计算机软件、硬件、网络技术和人因工程的发展，各DCS厂家激烈的竞争和兼并及技术的融合，促使DCS技术平台的水平不断提高。我们可以把Honeywell等公司在20世纪70年代推出的先期系统作为第一代DCS。各公司在20世纪80年代中期推出的系统，如Honeywell推出的TDC3000,西屋公司的WDPF系统，横河公司的CENTUMXL等称为第二代DCS。自从FOXBORO公司推出I/ASeries以后，各公司积极地研发并推进开放技术，开始扩展DCS的信息管理功能，我们可以把20世纪90年代初期与中期推出的各DCS称为第三代DCS。20世纪90年代末至21世纪初，几大DCS厂家进一步提升了系统的功能范围，改变了系统开发的方式——由原来完全自主开发变为集成开发，纷纷推出新一代的DCS。这一代DCS具有鲜明的共性：全面支持企业信息化，系统构成集成化，混合控制功能兼容，硬件进一步分散化、智能化和低成本化，系统平台开放化，应用系统专业化。我们可以称这些具备上述特点的DCS为第四代DCS，如Honeywell公司的ExperienPKS,Emerson公司的Plantweb，横河公司的CS3000R3,Foxboro公司的A2系列，ABB公司的IndustrialIT系统，以及国内和利时公司HOLLiAS系统。DCS自从引进国内以来，为大型工业生产装置的自动化水平的提高做出了积极贡献，并为我国培养了一批熟悉DCS应用的人才。特别是20世纪90年代初期，中央电视台组织了DCS技术的讲座和培训，许多专家学者也陆续出版了几本关于DCS技术的著作，普及了DCS知识。十几年来，国内许多企业积极投入开发自己的DCS，有几家公司如上海新华控制系统公司、浙大中控技术公司、和利时系统公司等不断进取，并积极开拓市场为中国广大中小型企业新建工业装置和一些大中型工业装置的改造提供了实用的DCS平台。国产DCS的发展大大拓展了DCS的应用范围，同时迅速扩大了DCS应用人才队伍。近几年来和利时公司在核电、大型火电（300MW,600MW）和大型轨道交通自动化领域取得突破性进展，上海新华公司在大型火电动机组控制领域也取得很好的成绩，缩短了国产系统和进口系统的差距。国产DCS系统的成熟和发展大大降低了DCS的应用门槛和成本。所以今后DCS将会在各种工业生产装置上普及应用。正是在这样的背景下，笔者组织了本单位一批实际DCS的开发和工程设计人员利用工作之余撰写了本书。本书的突出特点是实用性、时代性和开放性。实用性体现在全书内容均是各位作者实际工作的总结，具体的实例都是作者公司的系统应用案例，通过具体的应用案例讲解DCS工程实施和应用中的问题和解决方案。时代性体现在本书只是很简要地回顾了DCS的基本组成原理和发展历程，而绝大部分篇幅则深入浅出地介绍DCS的最新发展状态，国际前沿的一些相关技术和应用等。开放性体现在作者并不是集中介绍作者自己熟悉的本公司系统，而是利用较大篇幅介绍国际DCS最新发展中所应用的技术标准和开放技术。最后笔者想借本书向广大长期支持、理解和鼓励国产DCS发展的用户、专家和领导表示衷心的感谢。十几年来，国产DCS事业有了长足的发展和进步。正是由于广大用户、专家和领导的鼓励和支持才使我们有幸参与并见证了这一综合技术和产业的发展历程。我们由衷地觉得中国国产DCS的发展与其说是各DCS厂家不断创新和拼搏的结果，不如说是由广大用户谅解、支持和鼓励催生的结果。和利时公司会倍加珍惜大家的信任，更加努力创新开拓，以更专业化和实用的解决方案，性能更先进、质量更可靠、价格更低廉的系统平台，更满意和放心的服务为用户创造价值，以报答广大用户、专家和领导的支持和鼓励。笔者还要感谢公司全体员工的共同努力。没有和利时全体员工努力开创的业绩，我们凭什么编写本书？所以说本书是和利时公司全体员工用实际工作写成的。

内容概要

本书以DCS的应用设计为目标，从基础控制系统实现方法入手，辅以丰富的实际应用案例，详细地介绍了DCS的构造、原理和当前的最新技术，产品、技术规范、指标、标准和验收测试方法，以及在各种典型行业（电力、石化、水泥、造纸、制药、水处理、管网）的应用。力求使读者能够以本书为参考，解决在DCS的应用设计及运行管理过程中的各种实际问题。由于本书各个章节相对独立，因此读者既可以按照顺序逐章阅读，也可以根据需要单独阅读有关章节。    此书将最大限度地为DCS的设计选型、应用、验收等人员提供实际指导与帮助。

作者简介

王常力，男，河北文安人，1988年英国Lancaster大学博士毕业，教授级高级工程师，享受政府津贴专家，现任北京和利时集团董事长。出任中国自动化学会副理事长，中国仪器仪表学会理事，中国自动化学会专家咨询工作委员会专家，曾获第八届中国青年科技奖。2008年在国家863计划“核电行业重大工程自动化成套控制系统。项目中出任项目负责人。罗安，男，河北邢台人，1970年毕业于哈尔滨工程学院电子工程系，研究员级高级工程师享受政府津贴专家，现任北京和利时系统工程有限公司总工程师，长期从事计算机监控及自动化控制系统的研究、开发、工程应用工作，从20世纪70年代开始多次承担国家科技攻关项目并取得多项成果。曾获得国家科技进步二等奖和多次省部级科技进步一等奖。

书籍目录

第1章　DCS基本原理和发展历程　1.1什么是DCS　1.2控制系统概述　　1.2.1控制系统的基本组成　　1.2.2测量方法和测量装置　　1.2.3控制方法和运算处理装置　　1.2.4控制的执行方法和执行装置　　1.2.5控制系统各要素的关系　　1.2.6控制系统的人机界面　　1.2.7直接控制与监督控制　　1.2.8本书的要点　1.3DCS的发展历史　　1.3.1控制系统的发展历史　　1.3.2仪表控制系统的基本概念　　1.3.3早期的仪表控制系统——基地式仪表　　1.3.4近代仪表控制系统——单元式组合仪表　　1.3.5数字式单回路调节器SLC　　1.3.6计算机控制系统　　1.3.7控制系统从模拟技术向数字技术的演进　　1.3.8分布式控制系统的产生及其特点　　1.3.9DCS的发展历程　1.4DCS的体系结构　　1.4.1DCS的基本构成　　1.4.2DCS的软件　　1.4.3DCS的网络结构　　1.4.4DCS的物理结构及硬件构成　1.5几种计算机控制系统的比较　　1.5.1以PLC构成的控制系统/监督控制系统　　1.5.2SCADA系统　　1.5.3PCBased监督/控制系统　　1.5.4现场总线控制系统FCS　1.6几种典型的DCS简介　　1.6.1Honeywell公司的TDC?3000系统　　1.6.2ABB公司的IndustrialIT系统　　1.6.3和利时公司的HOLLiAS系统　1.7DCS的应用开发设计、调试与检验　　1.7.1DCS的应用开发设计　　1.7.2对DCS性能指标的简要介绍第2章　最新DCS的体系结构和技术特点　2.1促进第四代DCS形成的原因　　2.1.1用户需求的拉动　　2.1.2相关技术的成熟发展　2.2第四代DCS的体系结构　　2.2.1现场仪表层　　2.2.2装置控制层　　2.2.3工厂监控与管理层　　2.2.4企业经营管理层　2.3第四代DCS的主要功能和技术特征　　2.3.1第四代DCS的典型代表　　2.3.2第四代DCS的信息化　　2.3.3第四代DCS的集成化　　2.3.4DCS变成真正的混合控制系统　　2.3.5DCS包含FCS功能并进一步分散化　　2.3.6DCS平台开放性与应用服务专业化　2.4国内DCS的发展状况举例　　2.4.1HOLLiAS系统的产品家族及结构　　2.4.2HOLLiAS的MES功能　　2.4.3HOLLiAS控制功能HOLLiAS?MACS　　2.4.4HOLLiAS控制层硬件　　2.4.5HOLLiAS控制层软件　　2.4.6HOLLiASLEC逻辑和嵌入式控制器(Logic&EmbeddedController)　　2.4.7HOLLiASLK可编程控制器（PLC）　　2.4.8HOLLiAS?VSI逻辑联锁控制系统　　2.4.9HOLLiAS?PADS工厂电站综合自动化系统　　2.4.10HOLLiAS专业化的解决方案　2.5结论第3章　从控制工程看DCS——功能与性能的要求　3.1DCS的控制功能及应用任务分类　　3.1.1工业控制系统的结构　　3.1.2控制任务分类及快速性需求　　3.1.3闭环控制系统的构成　　3.1.4控制策略与运算的平台装置　3.2运算放大器和调节运算方法　　3.2.1运算放大器和虚拟地原理　　3.2.2模拟调节的运算原理　　3.2.3控制策略与放大器组件系统　　3.2.4模拟系统与数字系统的比较　3.3数字系统的控制周期与可控性　　3.3.1线性系统的可控性　　3.3.2控制周期（T0）是不可控环节　　3.3.3实例1——汽轮机调速系统和它的控制周期　　3.3.4实例2——锅炉汽包水位控制系统的控制周期　　3.3.5结果及认识　3.4数字控制器的确定性问题　　3.4.1常用递推控制算法　　3.4.2控制器的确定性和它的意义　3.5控制工程作业自动化　3.6控制工程对于DCS系统的技术需求　　3.6.1系统的可靠性与可维修性需求　　3.6.2控制系统的快速性需求　　3.6.3数字控制器的确定性需求　　3.6.4工程作业自动化第4章　DCS硬件系统——原理、指标、试验和应用第5章　DCS软件系统第6章　DCS的网络系统第7章　DCS系统可靠性与安全性技术第8章　DCS的应用设计与实施第9章　应用案例参考文献参考网址

章节摘录

插图：DCS是英文Distributed Control System的缩写，直译为“分布式控制系统”。从字面上看，DCS的主要用途是进行控制，而系统的结构则是分布式的，是一种分布结构的控制系统。这种说法虽然没有错，但要对DCS做更深入的了解和理解，还必须搞清楚DCS所进行的是什么样的控制，它是如何进行控制的，其控制特点是什么，其结构特点又是什么，分布的实际及具体含义是什么等各个方面的问题。在开始介绍DCS之前，很有必要首先介绍一下工业控制过程的分类，正确地理解工业控制过程的分类，有助于真正地理解各种工业控制系统的来龙去脉，并且通过对控制系统发展历史的了解，搞清楚DCS出现的背景、环境、条件及技术渊源等问题，这样才能够更加深刻和准确地理解什么是DCS，并且进一步掌握控制系统的发展趋势，对DCS将向什么方向继续发展有更加明确的认识。1.2控制系统概述控制是在我们在日常生活中经常接触到的问题，可以说在现代生活中到处都离不开控制，如骑自行车要控制平衡和方向，空调、电冰箱要控制温度，洗衣机要控制洗涤时间和水量，等等。这些控制有些是由人自己（如骑自行车的人）实现的，有些则是通过某些控制装置实现的，这些都可称为控制系统。我们在这里所研究的，是在工业生产过程中所遇到的控制问题及其解决方案、实现控制所使用的设备和系统，以及在实施控制系统的过程中将会遇到的问题和如何解决这些问题等。目前有关控制的书籍很多，人们在日常的生活和工作中也常常谈到控制，但对于什么是控制，却有各自不同的理解。一般来说，控制包括了两个概念，一个是“如何控制”，如一辆汽车，可以用增减燃油的喷射量的方法去控制速度；另一个是“如何实现控制”，如通过控制油门的大小来增减燃油喷射量。“如何控制”研究的是控制原理和控制方法，而“如何实现控制”则是研究使控制原理、控制方法成为事实的具体设备。DCS就是一种针对工业生产过程实现控制原理和控制方法的具体设备，本书主要讲述DCS的构成、各种不同类型控制的实现过程，以及具体。DCS应用工程的设计与实施。

编辑推荐

《分布式控制系统(DCS)设计与应用实例(第2版)》是由电子工业出版社出版的。

用户评论 (总计47条)

•   本书介绍了DCS的基本概念，发展以及组成和工作原理，使读者能很好的了解DCS的基本原理和结构；在应用案例方面，列举了很多典型的案例，对于从事这方面的工程技术人员和有志于从事DCS的人们都有很大的帮助和参考!
•   DCS控制系统经典书籍 值得认真学习
•   是一本很好的关于DCS技术的工具书，内容很详细，对DCS技术的展望也让人很受启发。
•   做DCS的话，买一本还是非常需要的。
•   研究DCS的同学们推荐一个
•   最近在做关于DCS的工作，不懂啊，得马上充电学学
•   初学者学习DCS的不错的书籍
•   好书，有许多干活。适合初学者，也适合有一定工程基础的人，内容很详细，但借鉴的内容也不少，总体上是一本不错的书
•   讲自家系统比较多。。。其他系统太少了
•   无论是理论还是实例，讲解的深入细致，很不错，学习完收获不小。
•   内容很详细，对自己很有用处
•   很实用，详细，了解学习
•   不管是否借鉴或借鉴多少，讲的很详细 不是坐在办公室搞理论的人拼凑的，确实是又实战经验的人写的书
•   挺难找的这本书，一定珍惜，学好专业知识，贡献社会
•   很经典的一本书，够厚
•   内容还算不错，适合初学者。
•   还没看，但是在当当买书很久了，从没失望过。
•   好书，值得学习和收藏，喜欢的朋友赶紧奥
•   挺专业的，挺好的
•   帮同事发表啊。。看她找得好辛苦。。好像蛮喜欢这书啊。
•   学生以及一般的电工买的话不适合 最好是工程师来读！
•   知识不能用价格去衡量 不要犹豫 你绝对不会后你所作出的决定的，书非常实用
•   哈哈~~
•   可以学习到DCS的构成
•   以前特别反感电子工业出版社,还有那个人民邮电出版社
  弄的好多书贵不说,讲了一大堆,什么原理啊什么应用啊
  应用什么了啊,感觉都骗钱了,都那么浮躁
  至少没有机械工业出版社务实
  不过,今天抱着试试看的心态,买了这本书
  和以往的电子工业出版社的书,有了一定的区别
  暂时就说到这里.
•   老师推荐的书，外界评价也不错，是学习分布式控制系统很好的辅助工具！
•   这本书适合出学者，从易到难，理论联系实际，是不错的好书
•   说上给我的感觉有那么点过于笼统，或者是属于专家级别的人去阅读的，反正个人认为参考价值不是那么太大
•   很详细 但很罗嗦
•   还不错，写的很详细。
•   内容一般 没挑好 其他很好
•   挺快，书很好
•   除去封皮外 别的还好
•   随便翻了一下，感觉挺好的
•   内容还可以，先学习一下再说！
•   概念性的东西，是一个肤浅性了解dcs的书，如果要专业性的攻某个dcs，或者是专业人员，还是选择其他的好了、
•   内容有些没太大用处，有点感觉是很多paper堆积起来的。
•   太理论,还贵.不值得
•   书还不错正在学习，就是封面有些所伤
•   适合工程人员和专业人员读，个人感觉读起来有点困难
•   我不是本专业的，但是出于工作的需要，必须得学习在看第一章，这一章写的挺好的，比较有条理，让我对原来的很多疑问都解决了比较全面，看看后面的内容如何
•   分布式控制系统（DCS）设计与应用
•   书记评价
•   书一直没有看
•   dcs脱离实际的讲解
•   书很好，正是我所需要的
•   现在的书怎么这么贵