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第1章 绪论 1

1.1 计算机控制系统概述 1

1.1.1 常规控制系统回顾 1

1.1.2 计算机控制系统介绍 2

1.2 计算机控制系统的组成 3

1.3 计算机控制系统的特点 4

1.4 计算机控制系统的分类 6

1.4.1 数据采集系统（DAS） 6

1.4.2 直接数字控制系统（DDC） 6

1.4.3 监督计算机控制系统（SCC） 7

1.4.4 集散控制系统（DCS） 8

1.4.5 现场总线控制系统（FCS） 9

1.4.6 工业过程计算机集成制造系统（CIMS） 10

1.5 计算机控制系统工程的发展概况 11

1.6 计算机控制系统工程的设计原则 12

1.6.1 设计计算机控制系统的一般步骤 13

1.6.2 过程计算机控制系统的分析和设计方法 13

第2章 计算机信号与调理技术 15

2.1 传感器技术 15

2.2 模拟量输入接口 15

2.2.1 A/D转换器 16

2.2.2 信号处理 17

2.2.3 多路开关 18

2.2.4 放大器 19

2.2.5 采样保持 20

2.3 模拟量输出接口技术 21

2.3.1 D/A转换器 21

2.4 开关量输入输出接口技术 25

2.4.1 开关量输入通道接口 25

2.4.2 开关量输出通道接口 26

2.5 人机接口 27

2.5.1 键盘 27

2.5.2 LED显示 29

2.5.3 LCD显示技术 32

2.6 控制系统设计中输入输出技术的应用 33

2.6.1 PCI-1710/1710HG概述 33

2.6.2 PCI-1710/1710HG特点 34

2.6.3 PCI-1710/1710HG的一般特性 34

2.6.4 信号连接 35

2.6.5 用法举例 37

第3章 总线接口技术 41

3.1 概述 41

3.1.1 总线的概念 41

3.1.2 总线的分类 41

3.1.3 总线的性能指标 43

3.2 串行通信总线 43

3.2.1 RS-232C标准 43

3.2.2 RS-485标准 49

3.3 PCI总线技术 53

3.3.1 PCI总线的系统结构 53

3.3.2 PCI总线操作 54

3.3.3 PCI总线的电气规范 58

3.4 USB总线技术 59

3.4.1 USB总线的拓扑结构 60

3.4.2 USB总线的物理层 61

3.4.3 USB设备 61

3.4.4 USB主机 63

3.4.5 USB总线的数据传输方式 64

3.4.6 USB总线协议 64

3.5 现场总线 65

3.5.1 现场总线产生的背景 65

3.5.2 现场总线的组成 66

3.5.3 几个有影响的现场总线标准化组织及标准 67

第4章 数字控制器的设计 69

4.1 计算机控制中的数据处理技术 69

4.1.1 数字滤波技术 69

4.1.2 标度变换技术 74

4.1.3 插值技术 76

4.2 数字PID算法 80

4.2.1 计算机控制系统的性能指标 80

4.2.2 PID控制 83

4.2.3 位置型PID控制算法 85

4.2.4 增量型PID控制算法 86

4.2.5 PID控制程序设计 87

4.3 数字PID算法的改进 88

4.3.1 积分饱和问题及积分算法的改进 88

4.3.2 微分算法的改进 92

4.3.3 带不灵敏区的PID控制 94

4.3.4 数字控制器在计算机中的实现 95

4.4 数字PID参数的整定 98

4.4.1 确定采样周期T 98

4.4.2 扩充临界比例度法 100

4.4.3 扩充响应曲线法 101

4.4.4 凑试法 102

4.5 模糊控制技术 103

4.5.1 模糊理论 103

4.5.2 模糊控制系统 108

4.5.3 模糊控制器设计 110

4.5.4 模糊控制器的实现 112

4.5.5 模糊控制的特点及其发展趋势 114

第5章 组态控制技术 118

5.1 组态软件简介 118

5.2 MCGS组态软件 119

5.2.1 MCGS组态软件的结构 119

5.2.2 MCGS的实时数据库 120

5.2.3 MCGS的数据对象 121

5.3 MCGS的设备窗口组态 122

5.3.1 设备在线调试 124

5.3.2 网络数据同步 129

5.3.3 数据前处理 131

5.4 脚本程序 135

5.4.1 脚本程序语言要素 135

5.4.2 脚本程序基本语句 136

5.5 设计实例——水位控制系统的组态 138

5.5.1 水位控制系统分析 139

5.5.2 工程创建和动画组态 139

5.5.3 画面动态属性设置 141

5.5.4 模拟设备连接 145

5.5.5 控制流程编写 145

第6章 抗干扰和可靠性技术 149

6.1 计算机控制系统常见的各种电气干扰 149

6.1.1 各种常用电气干扰的名词解释 149

6.1.2 噪声的分类和耦合方式 150

6.2 硬件抗干扰技术 152

6.2.1 隔离技术 152

6.2.2 屏蔽技术 154

6.2.3 电源干扰的抑制与接地技术 156

6.2.4 停电保护和热插拔技术 160

6.2.5 印制板的抗干扰措施 163

6.2.6 串模干扰 164

6.2.7 共模干扰 165

6.3 软件的可靠性与抗干扰技术 166

参考文献 171