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目录 1

第一章　绪论 1

1.1 过程计算机控制系统的组成 1

1.1.1　硬件组成 1

1.1.2　软件组成 3

1.2　过程计算机控制系统的类型 4

1.2.1　操作指导控制系统 4

1.2.2　直接数字控制系统 4

1.3　过程计算机控制的发展概况 5

1.2.4　分散控制系统 5

1.2.3　监督计算机控制系统 5

1.4　过程计算机控制的数学基础 6

1.4.1　信号的变换 6

1.4.2　过程的数学模型 9

第二章　过程计算机常规控制技术 23

2.1　数字PID控制算法 23

2.1.1　理想微分PID控制 23

2.1.2　实际微分PID控制 25

2.2　数字PID控制算法的改进 28

2.2.1　积分项的改进 28

2.2.2　微分项的改进 30

2.3　数字PID控制器的工程实现 31

2.3.1　给定值处理 31

2.3.2　被控量处理 32

2.3.3　偏差处理 33

2.3.4　PID计算 34

2.3.5　控制量处理 34

2.3.6　自动手动切换 35

2.4　数字PID控制参数的整定 36

2.4.2　PID控制参数的整定 37

2.4.1　采样周期的选取 37

2.5　数字PID控制系统的设计 40

第三章　过程计算机现代控制技术 43

3.1　基于状态空间模型的极点配置设计法 43

3.1.1　按极点配置设计控制规律 43

3.1.2　按极点配置设计观测器 48

3.1.3　按极点配置设计控制器 52

3.2　基于状态空间模型的最优化设计法 55

3.2.1　设计最优控制规律 56

3.2.2　设计状态最优估计器 60

3.2.3　设计最优控制器 61

3.3.1　设计问题 62

3.3　基于输入输出模型的极点配置设计法 62

3.3.2　多项式方程的解 65

3.3.3　设计方法 68

3.3.4　设计分析 72

3.4　基于输入输出模型的最优化设计法 73

3.4.1　设计问题 73

3.4.2　最小方差控制 75

3.4.3　广义最小方差控制 82

3.4.4　设计分析 85

4.1.1　D/A转换器 87

第四章　过程计算机输入输出技术 87

4.1　模拟量输出通道 87

4.1.2　D/A转换器接口 90

4.1.3 D/A转换模板的通用性 93

4.1.4 D/A转换模板的设计 95

4.2 模拟量输入通道 98

4.2.1 A/D转换器 98

4.2.2 A/D转换器接口 102

4.2.3 A/D转换模板的结构 104

4.3.1 数字量输入通道 109

4.3.2 数字量输出通道 109

4.3 数字量输入输出通道 109

4.4 数字滤波和数据处理 110

4.4.1 数字滤波 110

4.4.2 数据处理 112

4.5 字长选择 114

4.5.1 量化误差 114

4.5.2 A/D转换器的字长 115

4.5.3 D/A转换器的字长 116

4.5.4 运算的字长 116

5.1 回路操作显示器 119

5.1.1 回路操作和显示 119

第五章 过程计算机人机接口技术 119

5.1.2 手动操作器 121

5.2 键盘接口 122

5.2.1 独立连接式键盘 122

5.2.2 矩阵连接式键盘 123

5.2.3 二进制编码键盘 125

5.3 LED显示器接口 127

5.3.1 七段LED显示器接口 128

5.3.2 十六段LED显示器接口 130

5.3.3 指示报警接口 131

5.4 可编程键盘和LED显示器接口 132

5.4.1 Intel 8279的组成和功能 132

5.4.2 Intel 8279的应用 138

5.5 CRT显示画面 140

第六章 过程计算机抗干扰技术 142

6.1 干扰的来源和传播途径 142

6.1.1 干扰传播途径 142

6.1.2 串模干扰 145

6.1.3 共模干扰 145

6.1.4 长线传输干扰 147

6.2 干扰的抑制 147

6.2.1 共模干扰的抑制 147

6.2.2 串模干扰的抑制 150

6.2.3 长线传输干扰的抑制 151

6.2.4 信号线的选择和敷设 152

6.3 接地技术 154

6.3.1 地线系统的分析 154

6.3.2 输入系统的接地 155

6.3.3 主机系统的接地 156

6.4 供电技术 156

6.4.1 供电系统的一般保护措施 157

6.4.2 电源异常的保护措施 157

7.1 总线的分类 158

第七章 过程计算机总线技术 158

7.2 总线的模板化结构 159

7.3 内部总线 160

7.4 外部总线 164

第八章 过程计算机通信网络技术 169

8.1 数据通信基础知识 169

8.1.1 数据通信概述 169

8.1.2 数据传输形式 170

8.1.3 多路复用技术 171

8.1.5 同步技术 172

8.1.4 通信线路的通信方式 172

8.2 通信网络技术 175

8.2.1 网络拓扑结构 175

8.2.2 信息送取控制技术 177

8.2.3 信息交换技术 178

8.2.4 差错控制技术 180

8.3 通信网络协议 181

8.3.1 协议层次模型 181

8.3.2 物理层协议 183

8.3.3 数据链路层协议 184

8.3.4 局部区域网络协议 186

9.1.1 数据结构类型 190

9.1 数据结构 190

第九章 过程计算机系统软件技术 190

9.1.2 数据查找 195

9.1.3 数据排序 200

9.2 操作系统 202

9.2.1 处理机管理 203

9.2.2 存储管理 207

9.2.3 设备管理 209

9.2.4 文件管理 211

9.3 数据库系统 213

9.3.1 数据库系统概述 214

9.3.2 数据库系统结构 215

9.3.3 数据库系统设计 218

第十章 过程计算机控制系统设计 221

10.1 过程计算机控制系统设计原则 221

10.2 过程计算机控制系统设计之 222

10.2.1 控制系统设计 223

10.2.2 硬件设计 238

10.2.3 软件设计 240

10.2.4 系统调试 246

10.3 过程计算机控制系统设计之二 250

10.3.1　通用性分析 250

10.3.2 通用功能模块 251

10.3.3 控制系统组态 262

10.3.4 填表式组态语言 264

第十一章 过程计算机分散控制系统介绍 268

11.1 分散控制系统综述 268

11.1.1 分散控制系统的产生 268

11.1.2 典型的分散控制系统 269

11.1.3 分散控制系统的特点 273

11.2 分散控制系统的过程控制级 275

11.2.1 过程控制单元 275

11.2.2 过程控制单元的冗余 282

11.2.3 过程输入输出单元 283

11.3 分散控制系统的控制管理级 285

11.3.1 操作站 285

11.3.2 数据通信 287

11.4 分散控制系统的生产管理级和经营管理级 289

11.4.1 管理系统的构成 289

11.4.2 管理系统的功能 290

习题 291

实验 293

PID控制程序 295

参考文献 299