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第一章 绪论 1

1.1计算机控制系统概述 1

1.1.1计算机控制系统及其组成 1

1.1.2计算机控制系统的典型形式 3

1.2过程计算机控制的发展概况 8

第二章 工业计算机简介 10

2.1工业控制机的特点 10

2.2工业控制机的分类 11

2.3总线式工控机 12

2.3.1 STD总线 12

2.3.2 PC总线 13

2.3.3 MULTIbus总线 20

2.4可编程控制器PLC 21

2.4.1 PLC的基本组成 21

2.4.2 PLC各组成部分 22

2.5单片机 24

2.6单回路数字调节器 25

第三章 计算机控制系统的输入输出接口技术 27

3.1模拟量输入接口技术 27

3.1.1 A／D转换器主要参数 28

3.1.2 A／D转换器的外部特性 28

3.1.3 12位A／D转换器芯片AD574A 29

3.1.4模拟量输入接口设计 31

3.1.5模拟量输入通道 33

3.1.6 IPC、DCS、PLC模拟量输入通道 40

3.2模拟量输出接口技术 44

3.2.1 D／A转换器主要参数 45

3.2.2 D／A转换器的输入输出特性 45

3.2.3 D／A转换器芯片DAC0832 46

3.2.4模拟量输出接口设计 47

3.2.5 IPC、DCS、PLC模拟量输出通道 50

3.3开关量输入输出通道 54

3.3.1开关量输入／输出通道的一般结构形式 54

3.3.2开关量输入隔离及电平变换 55

3.3.3开关量输出驱动电路 55

3.3.4 IPC、DCS、PLC开关量输入输出通道 57

第四章 计算机控制系统的控制算法 62

4.1数字滤波和数据处理 62

4.1.1数字滤波 62

4.1.2数据处理 66

4.2数字PID控制 68

4.2.1基本PID控制 69

4.2.2数字PID控制的改进 70

4.2.3数字PID控制器的工程实现 73

4.2.4 PID参数整定 80

4.3史密斯（Smith）预估控制 86

4.3.1史密斯预估控制原理 86

4.3.2具有纯滞后补偿的数字控制器 87

4.4解耦控制 89

4.4.1解耦的条件 90

4.4.2解耦控制的综合算法 92

4.5模糊控制 97

4.5.1模糊控制系统的组成 97

4.5.2模糊控制器的输入输出变量及其模糊化 97

4.5.3建立模糊控制规则 100

4.5.4模糊关系与模糊推理 102

4.5.5模糊控制向量的模糊判决——“清晰化” 103

4.5.6模糊控制表 104

4.5.7确定实际的控制量 104

4.5.8模糊控制算法的工程实现 105

第五章 计算机控制系统的抗干扰与可靠性技术 106

5.1干扰源与干扰耦合方式 106

5.1.1干扰来源 107

5.1.2干扰信号的耦合方式 108

5.2空间抗干扰的措施 110

5.3过程通道的抗干扰措施 111

5.4系统供电与接地的抗干扰措施 114

5.4.1系统供电的抗干扰措施 114

5.4.2系统接地的抗干扰措施 115

5.5采用监控定时器Watchdog的抗干扰措施 118

5.6提高计算机控制系统的可靠性措施 121

5.6.1可靠性 121

5.6.2提高可靠性的途径 123

第六章 控制网络技术 128

6.1概述 128

6.1.1控制网络与信息网络的区别 128

6.1.2企业计算机网络的层次模型 129

6.1.3控制网络的类型及其相互关系 130

6.2数据通信基础 131

6.2.1通信和数据通信系统 131

6.2.2传输介质 131

6.2.3传输数据的信号 132

6.2.4数据通信中的同步 134

6.2.5通信媒体共享技术 136

6.2.6数据交换技术 138

6.2.7数据通信中的差错控制技术 139

6.3计算机网络 140

6.3.1计算机网络的基本功能 141

6.3.2计算机网络系统的组成 141

6.3.3计算机网络的分类 143

6.3.4网络的体系结构 145

6.3.5 IEEE 802系列标准 147

6.3.6 TCP／IP协议 153

6.4现场总线 157

6.4.1现场总线的发展历程 157

6.4.2现场总线的组成与结构 158

6.4.3现场总线的体系结构 159

6.4.4现场总线的技术特点及优点 160

6.5控制网络技术的展望 162

第七章 集散控制系统的构成 164

7.1概述 164

7.2基于IPC的DCS系统构成（IPC-DCS） 169

7.2.1 IPC -DCS的网络体系 170

7.2.2 IPC-DCS的通信方式 173

7.2.3 IPC-DCS的过程控制级的构成 176

7.3 PLC的DCS 系统构成（PLC-DCS） 177

7.3.1 PLC -DCS的网络体系 178

7.3.2 PLC - DCS网络中常用的通信方式 180

7.3.3 PLC-DCS的过程控制级的构成 185

7.4 DCS系统构成 187

7.4.1 DCS的网络体系和通信方式 188

7.4.2 DCS的过程控制级的构成 189

第八章 工控组态软件 194

8.1概述 194

8.2组态软件的特点 195

8.3组态软件的设计思想 196

8.4 IPC-DCS实时监控软件包GENESIS 197

8.4.1概述 198

8.4.2主要模块功能 199

8.4.3 GENESIS时间运行系统 200

8.4.4网络GEN-NET 200

8.4.5 GENESIS的选项 201

8.4.6 OPTIONS可选类 202

8.5 PLC-DCS组态软件WinCC5. 0 202

8.5.1 WinCC5.0的主要功能 203

8.5.2 WinCC开放结构 206

8.5.3 SIMATIC TIA（Total Integrate Automation）全集成自动化概念在WinCC5.0中的应用 207

8.5.4 WinCC的系统组态 208

8.5.5报表系统 215

8.6 DCS组态软件XDPS控制软件 215

8.6.1操作员站软件 216

8.6.2工程师站软件 219

8.6.3历史数据站软件 222

8.6.4 DPU软件 223

8.6.5 GTW软件 224

第九章 计算机控制系统的设计与应用 226

9.1概述 226

9.2计算机控制系统设计原则和步骤 227

9.2.1计算机控制系统设计原则 227

9.2.2设计与实施计算机控制系统的步骤 229

9.3计算机控制系统设计举例 237

9.3.1燃油加热炉IPC控制系统设计 237

9.3.2循环流化床锅炉DCS控制系统设计 240

9.3.3排水泵站PLC自动化监控系统设计 247

第十章CIMS简介 251

10.1 CIMS的基本概念 251

10.1.1 CIM和CIMS的内涵与定义 251

10.1.2 CIMS的体系结构 252

10.1.3 CIMS的建模方法 253

10.1.4 CIMS的应用状况 256

10.2流程工业的特点及其对CIMS的需求 257

10.3流程工业CIMS的总体架构与功能描述 258

10.3.1流程工业的生产经营运作过程 258

10.3.2流程工业CIMS的层次结构模型 259

10.3.3流程工业CIMS的功能构成与功能划分 260

10.4流程工业CIMS的支撑系统 262

10.4.1 CIMS的计算机体系结构 262

10.4.2流程工业CIMS中的数据库系统 264

10.4.3流程工业CIMS中的计算机网络 264

参考文献 266