工业控制计算机系统及其应用PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 计算机控制系统概述 1

1.1.1 计算机控制系统一般概念 1

1.1.2 计算机控制系统的组成 3

1.1.3 计算机控制系统的典型结构 6

1.2 计算机控制系统性能 11

1.2.1 计算机控制系统性能指标 11

1.2.2 控制对象对控制性能的影响 12

1.3 计算机控制系统的发展趋势 13

第2章 工业控制计算机 17

2.1 工业控制计算机的特点与组成结构 17

2.1.1 工业控制计算机的特点 17

2.1.2 工业控制计算机的组成结构 19

2.2 工业控制计算机的总线结构 23

2.2.1 总线结构概述 23

2.2.2 常用内部总线 25

2.2.3 常用外部总线 42

2.3 总线型工业控制计算机 53

2.3.1 工业控制计算机（IPC） 53

2.3.2 嵌入式工业控制机 58

2.4 工业控制器与测控仪表 66

2.4.1 数字调节器 66

2.4.2 分布式数据采集控制模块 69

2.4.3 智能测控仪表 71

第3章 输入输出接口与过程通道 79

3.1 数字量（开关量）输入输出通道 80

3.1.1 数字量（开关量）输入通道 81

3.1.2 数字量（开关量）输出通道 83

3.1.3 工业PC数字量（开关量）输入输出模板 85

3.2 模拟量输入接口与通道 86

3.2.1 信号调理 87

3.2.2 多路转换开关 100

3.2.3 可编程增益放大器（PGA） 103

3.2.4 采样保持器 105

3.2.5 A/D转换器及其接口 110

3.2.6 模拟量输入模板设计举例 119

3.3 模拟量输出接口与通道 121

3.3.1 模拟量输出通道 122

3.3.2 D/A转换器及其接口 123

3.3.3 电压／电流（V/I）转换电路 127

3.4 过程通道的抗干扰 130

3.4.1 干扰源与干扰的耦合 130

3.4.2 过程通道抗干扰措施 135

3.5 测量数据的预处理 141

3.5.1 数字滤波 141

3.5.2 线性化处理与标度变换 144

3.5.3 系统误差的自动校正 146

3.6 输入输出通道模板 148

第4章 计算机控制系统的控制算法 152

4.1 计算机控制系统的数学描述 152

4.1.1 z变换 152

4.1.2 计算机控制系统的数学模型 157

4.1.3 计算机控制系统的稳定性和稳态误差 160

4.2 数字PID控制算法 162

4.2.1 模拟PID控制 162

4.2.2 数字PID控制算法 163

4.2.3 改进的数字PID控制算法 164

4.2.4 数字PID控制器的参数整定 170

4.2.5 数字PID控制器的工程实现 174

4.3 最小拍控制系统设计 182

4.3.1 最小拍控制器设计 183

4.3.2 最小拍无纹波控制系统设计 190

4.4 纯滞后控制 192

4.4.1 施密斯（Smith）预估控制 192

4.4.2 大林（Dahlin）算法 194

4.5 模型预测控制 197

4.5.1 模型预测控制原理 197

4.5.2 模型算法控制（MAC） 199

4.5.3 动态矩阵控制（DMC） 203

4.5.4 预测控制软件包 208

4.6 模糊控制 211

4.6.1 模糊控制系统的基本结构 211

4.6.2 模糊控制的数学基础 213

4.6.3 模糊控制器的设计 220

4.6.4 模糊PID控制器 228

第5章 工业控制网络技术 231

5.1 引言 231

5.1.1 工业控制网络的发展 231

5.1.2 工业控制网络的特点和分类 232

5.2 计算机数据通信 234

5.2.1 数据通信系统 234

5.2.2 数据交换技术 241

5.2.3 差错控制技术 247

5.3 计算机网络 249

5.3.1 计算机网络概述 249

5.3.2 网络体系结构 251

5.3.3 局域网技术 258

5.4 分布式控制系统 271

5.4.1 分布式控制系统概述 271

5.4.2 基于IPC的分布式控制系统 276

5.4.3 基于PLC的分布式控制系统 283

5.5 现场总线控制系统 286

5.5.1 CAN现场总线 288

5.5.2 LonWorks现场总线 291

5.5.3 Profibus现场总线 296

5.5.4 FF现场总线 298

5.5.5 HART通信协议 302

5.6 工业以太网 307

5.6.1 工业以太网概述 307

5.6.2 工业以太网种类 310

第6章 计算机控制系统的软件技术 314

6.1 计算机控制系统软件概述 314

6.1.1 计算机控制系统软件的构成 314

6.1.2 计算机控制系统软件的功能 315

6.2 实用数据结构 316

6.2.1 数据结构基本概念 316

6.2.2 数据查找与数据排序 325

6.3 实时数据库技术 332

6.3.1 数据库技术概述 332

6.3.2 实时数据库 343

6.4 计算机控制系统的软件设计 353

6.4.1 计算机控制系统操作系统的选择 353

6.4.2 计算机控制系统实时数据库的选择 358

6.4.3 计算机控制系统应用软件的构建 359

6.4.4 计算机控制系统应用软件编程的基本方法 364

6.5 工控组态软件 366

6.5.1 工控组态软件概述 366

6.5.2 工控组态软件的开发及调试 373

6.5.3 应用系统组态的基本步骤 378

第7章 计算机控制系统的设计与实现 380

7.1 计算机控制系统设计的原则与步骤 380

7.1.1 计算机控制系统设计的原则 380

7.1.2 计算机控制系统设计的步骤 382

7.2 计算机控制系统的工程设计 388

7.2.1 系统总体方案设计 388

7.2.2 硬件的工程设计 390

7.2.3 软件的工程设计 392

7.2.4 系统的调试与运行 395

7.3 计算机控制系统可靠性设计 397

7.3.1 系统供电抗干扰措施 397

7.3.2 系统接地抗干扰措施 398

7.3.3 系统软件抗干扰措施 403

7.3.4 空间抗干扰措施 408

7.3.5 CPU抗干扰措施 409

7.4 计算机控制系统设计举例 412

7.4.1 基于工业PC的计算机测控系统设计 412

7.4.2 基于网络的计算机测控系统设计 419

附录 435

附录A 符号表 435

附录B 符号缩略语表 436

参考文献 439