|
|
|
教学大纲
学分：按照本专业教学计划规定的学时和学分，同时注明理论学时、实验教学学时或实践教学学时。
适用专业：电气工程及自动化、自动化
一、课程简介
《集散控制系统》课程是电气工程及自动化专业的一门（必修、选修）课程。通过学习本课程，不仅能使学生掌握集散控制系统的基本概念、系统的体系结构、硬件结构及软件组态、集散控制系统的设计思想等，更重要的是通过本门课程的学习，使学生逐渐提高分析问题和解决实际工程项目的能力，同时为后续课程的学习打好基础。
1. 课程教学的基本要求
本门课程所需先修课程：自动控制理论、微机原理与接口技术、计算机控制系统。使用的教学媒体主要有文字教材、录像教材和网上教学辅导。考试方式采取形成性考核与终结性考核相结合。
三、课程内容的重点、难点
提示参考内容：
本课程的重点：集散控制系统的体系结构、硬件结构及软件组态、集散控制系统设计
本课程的难点：集散控制系统的整体设计及系统开发
具体重点、难点内容分布在第二章、第三章、第四章、第七章
四、本课程理论教学知识点掌握的基本要求
第一章 绪论
1.1 计算机控制系统基础知识
了解计算机控制系统的概念、分类、发展概况与趋势、以及控制计算机的几种机型。
1.2 计算机控制系统的设计与实现
了解计算机控制系统的设计步骤、掌握计算机控制系统色设计原则。
1.3 集散控制系统的基本概述
了解集散控制系统（DCS）的概念，掌握其基本组成与特点、以及集散控制系统的发展历程。
1.4 几种计算机控制系统与集散控制系统的比较
了解以PLC构成的计算机监督控制系统、监督控制系统、数据采集系统等。
1.5 DCS典型产品及特点
主了解Honeywell公司的TDC-3000、ABB公司的Industrial IT、和利时公司的HOLLiAS等。
第二章 DCS的体系结构
2.1DCS的体系形成
了解中央计算机集中控制系统的形成、DCS分层体系结构的形成，掌握DCS的分层体系结构。
2.2 DCS分层结构中各层的功能
掌握直接控制级、过程管理级、生产管理级、及工厂经营管理级的功能。
2.3 DCS的构成与联系
重点掌握DCS的基本构成、软件构成及网络结构。
2.4 DCS的体系结构的技术特点
掌握DCS体系结构的信息集成化及控制功能进一步分散化的特点。
2.5 DCS体系结构典型示例
了解几种DCS的体系结构，如TDC-3000、Centum-XL、INFI-90等。
第三章 DCS硬件系统
3.1 DCS硬件组成概述
重点掌握DCS的硬件组成。
3.2 DCS的操作员站
掌握操作员站的组成。
3.3 DCS的工程师站和系统服务器
掌握工程师站及系统服务器的的组成。
3.4 DCS的现场控制站
重点掌握主控制器、AI、AO、DI、DO、PI的组成及技术指标。
3.5 通信网络及设备
了解和掌握控制网络、系统网络的组成。
第四章DCS的软件系统
4.1 DCS软件系统概述
4.2 DCS的控制层软件
重点掌握控制层软件的功能、信号的采集与数据预处理、控制编程语言及软件类型。
4.3 DCS的监督控制软件
掌握监督控制层的功能、实时数据管理、以及操作员站软件结构。
4.4 DCS的组态软件
掌握生产过程流程画面、实时数据库生产系统、历史数据和报表，掌握控制回路组态方法。
4.5 DCS的控制方案
掌握控制器中的PID控制算法、以及控制器中的功能块。
第五章 DCS的通信网络系统
5.1 网络和数据通信基本概念
了解通信网络系统的组成、基本概念及术语。
5.2 工业数据通信
了解数据通信的编码方式、工作方式以及传输介质。
5.3 DCS中的控制网络标准和协议
了解计算机网络层次模型、网络协议及网络设备。
5.4 现场控制总线
了解和掌握现场总线的产生、特点及技术。
5.5 OPC简介
5.6 Modbus数据通信
第六章DCS的性能指标
6.1 DCS的可靠性
掌握基本概念：可靠度、失效率、平均故障时间、平均故障修复时间、平均寿命、利用率。
6.2 提高系统利用率的措施
了解和掌握提高元器件和设备的可靠性、提高系统对环境的适应能力、容错技术。
6.3 DCS的安全性
安全性的概述、电磁兼容性和抗干扰技术。
第七章 DCS的工程设计技术与应用实例
7.1 DCS的工程设计
方案论证、方案设计、工程设计
7.2 DCS的安装、调试与验收
7.3 DCS系统应用实例
五、实验（课程实践）教学内容
六、学时分配建议
| 课程内容 |
远程/函授（直播、媒体、辅导） |
|
| 第一章：绪论 | 3.5 | |
| 1.1: 计算机控制系统基础知识 | 1.5 | |
| 1.2: 计算机控制系统的设计与实现 | 0.5 | |
| 1.3: 集散控制系统概述 | 1 | |
| 1.4: 几种计算机控制系统与DCS的比较 | 0.5 | |
| 第二章：DCS的体系结构 | 4 | |
| 2.1: DCS的体系结构形成 | 1 | |
| 2.2: DCS分层结构中各层的功能 | 0.7 | |
| 2.3: DCS的构成与联系 | 0.7 | |
| 2.4: DCS的体系结构的技术特点 | 0.6 | |
| 2.5: DCS的体系结构典型示例 | 1 | |
| 第三章：DCS硬件系统 | 7 | |
| 3.1: DCS硬件组成概述 | 0.5 | |
| 3.2: DCS的操作员站 | 0.5 | |
| 3.3: DCS的工程师站和系统服务器 | 1 | |
| 3.4: DCS的现场控制站 | 4 | |
| 3.5: DCS的通信网络及设备 | 1 | |
| 第四章：DCS的软件系统 | 16 | |
| 4.1: DCS软件系统概述 | 2 | |
| 4.2: DCS的控制层软件 | 5 | |
| 4.3: DCS的监督控制软件 | 4 | |
| 4.4: DCS的组态软件 | 3 | |
| 4.5: DCS的控制方案 | 2 | |
| 第五章：DCS的通信网络系统 | 6.5 | |
| 5.1: 网络和数据通信基本概念 | 1.5 | |
| 5.2: 工业数据通信 | 1.5 | |
| 5.3: DCS中的控制网络标准和协议 | 1.5 | |
| 5.4: 现场控制总线 | 1.5 | |
| 5.5: OPC | 0.2 | |
| 5.6: Modbus数据通信 | 0.3 | |
| 第六章：DCS的性能指标 | 3.0 | |
| 6.1: DCS的可靠性 | 1.0 | |
| 6.2: 提高系统利用率的措施 | 1.0 | |
| 6.3: DCS的安全性 | 1.0 | |
| 第七章：DCS的工程设计技术与应用实例 | 2.0 | |
| 7.1: DCS的工程设计 | 0.8 | |
| 7.2: DCS的安装调试与验收 | 0.8 | |
| 7.3: DCS的应用实例 | 0.4 |
七、参考教材
[1] 刘翠玲，黄建兵. 集散控制系统（第2版）[M].北京：北京大学出版社,2013.
[2] 王常力，廖道文. 分布式控制系统(DCS)设计与应用实例, 电子工业出版社，2004.
[3] 杨宁, 赵玉刚. 集散控制系统及现场总线, 北京航空航天大学出版社，2003.