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第1篇 直接数字控制（DDC）系统 3

第1章 DDC系统的概述 3

1.1 DDC系统的形成和发展 3

1.1.1 DDC系统的形成 3

1.1.2 DDC系统的发展 8

1.2 DDC系统的体系结构 9

1.2.1 DDC系统的硬件结构 9

1.2.2 DDC系统的软件结构 10

1.2.3 DDC系统的网络结构 12

本章小结 13

第2章 DDC系统的算法 15

2.1 常规DDC算法 15

2.1.1 数字PID控制算法的原理分析 15

2.1.2 数字PID控制算法的工程实现 38

2.1.3 数字PID控制算法的编程调试 60

2.1.4 数字PID控制算法的工程应用 95

2.1.5 数字PID控制算法的参数整定 110

2.2 现代DDC算法 116

2.2.1 极点配置算法 116

2.2.2 最优控制算法 132

2.2.3 预测控制算法 139

本章小结 145

第3章 DDC系统的硬件 147

3.1 DDC系统的主机单元 147

3.1.1 DDC系统的主机 147

3.1.2 DDC系统的通信 149

3.2 DDC系统的输入输出单元 153

3.2.1 输入输出概述 153

3.2.2 模拟量输入 155

3.2.3 模拟量输出 166

3.2.4 数字量输入 177

3.2.5 数字量输出 180

3.3 DDC系统的人机接口单元 183

3.3.1 键盘接口 183

3.3.2 显示器接口 187

3.3.3 回路操作器 191

3.4 DDC系统的抗干扰技术 194

3.4.1 干扰的来源 194

3.4.2 干扰的传播 195

3.4.3 干扰的类型 198

3.4.4 干扰的抑制 201

3.4.5 接地技术 208

3.4.6 供电技术 212

本章小结 214

第4章 DDC系统的软件 216

4.1 DDC系统的控制运算软件 216

4.1.1 DDC系统的控制软件 216

4.1.2 DDC系统的运算软件 221

4.2 DDC系统的输入输出软件 228

4.2.1 DDC系统的输入软件 229

4.2.2 DDC系统的输出软件 242

4.3 DDC系统的人机接口软件 247

4.3.1 DDC系统的操作显示软件 247

4.3.2 DDC系统的操作管理软件 251

4.4 DDC系统的监控组态软件 252

4.4.1 DDC系统的监控组态软件的结构 252

4.4.2 DDC系统的监控组态软件的应用 255

本章小结 258

第5章 DDC系统的设计和应用 260

5.1 DDC系统的设计 260

5.1.1 DDC系统的设计原则 260

5.1.2 DDC系统的设计过程 262

5.1.3 DDC系统的设计方法 264

5.2 DDC系统的应用 266

5.2.1 DDC系统的应用设计 266

5.2.2 DDC系统的应用实例 269

本章小结 280

第1篇小结 282

第1篇习题与思考题 283

第2篇 集散控制系统（DCS） 293

第6章 DCS的概述 293

6.1 DCS的产生和发展 293

6.1.1 DCS的产生过程 293

6.1.2 DCS的发展历程 296

6.1.3 DCS的特点和优点 298

6.2 DCS的体系结构 300

6.2.1 DCS的层次结构 300

6.2.2 DCS的网络结构 302

本章小结 303

第7章 DCS的控制站 304

7.1 DCS控制站的硬件 304

7.1.1 DCS控制站的主控单元 305

7.1.2 DCS控制站的输入输出单元 308

7.2 DCS控制站的软件 312

7.2.1 DCS控制站的输入输出软件 313

7.2.2 DCS控制站的运算控制软件 315

本章小结 331

第8章 DCS的操作员站 332

8.1 DCS操作员站的硬件 332

8.1.1 DCS操作员站的主机设备 332

8.1.2 DCS操作员站的外部设备 333

8.2 DCS操作员站的画面 333

8.2.1 DCS操作员站的通用画面 333

8.2.2 DCS操作员站的专用画面 340

8.2.3 DCS操作员站的管理画面 345

本章小结 351

第9章 DCS的工程师站 352

9.1 DCS工程师站的组成 352

9.1.1 DCS工程师站的硬件 352

9.1.2 DCS工程师站的软件 353

9.2 DCS工程师站的组态 355

9.2.1 DCS系统设备的组态 355

9.2.2 DCS控制功能的组态 357

9.2.3 DCS操作画面的组态 359

本章小结 361

第10章 DCS的应用设计 362

10.1 DCS的应用设计概述 362

10.1.1 DCS的应用设计目标 362

10.1.2 DCS的应用性能评估 363

10.2 DCS的应用设计实例 368

10.2.1 DCS的应用工程设计 368

10.2.2 DCS的应用工程实施 380

本章小结 383

第2篇小结 385

第2篇习题与思考题 387

第3篇 现场总线控制系统（FCS） 391

第11章 FCS的概述 391

11.1 现场总线和FCS的产生 391

11.1. 1现场总线的产生 391

11.1.2 FCS的产生 393

11.1.3 FCS的特点和优点 396

11.2 FCS的体系结构 398

11.2.1 FCS的层次结构 399

11.2.2 FCS的网络结构 400

本章小结 401

第12章 FCS的现场总线 403

12.1 低速现场总线 403

12.1.1 FF-H1 403

12.1.2 HART 420

12.1.3 ASI 423

12.2 中速现场总线 426

12.2.1 PROFIBUS 426

12.2.2 LON 434

12.2.3 CAN 439

12.3 高速现场总线 443

12.3.1 FF-HSE 443

12.3.2 EPA 445

12.3.3 PROFInet 446

本章小结 448

第13章 FCS的现场控制层 450

13.1 现场总线的设备 450

13.1.1 现场总线仪表 450

13.1.2 现场总线辅助设备 452

13.1.3 现场总线接口 453

13.2 现场总线仪表的应用块 454

13.2.1 现场总线仪表的资源块 454

13.2.2 现场总线仪表的变换块 456

13.2.3 现场总线仪表的功能块 457

13.3 现场总线控制回路的构成 464

13.3.1 简单控制回路的构成 465

13.3.2 复杂控制回路的构成 465

本章小结 467

第14章 FCS的应用设计 468

14.1 FCS的应用设计概述 468

14.1.1 FCS应用的总体设计 468

14.1.2 FCS应用的工程设计 470

14.1.3 FCS应用的组态调试 479

14.2 FCS的应用设计实例 482

14.2.1 FCS的应用实例之一 482

14.2.2 FCS的应用实例之二 483

本章小结 486

第3篇小结 487

第3篇习题与思考题 488

第4篇 可编程控制器（PLC）系统 493

第15章 PLC的概述 493

15.1 PLC的体系结构 496

15.1.1 PLC的硬件结构 496

15.1.2 PLC的软件结构 503

15.1.3 PLC的层次结构 504

15.2 PLC的功能和原理 505

15.2.1 PLC的控制功能 506

15.2.2 PLC的工作原理 508

15.2.3 PLC的编程基础 510

15.2.4 PLC的编程语言 512

15.3 PLC的指令系统概述 520

15.3.1 PLC指令的结构 520

15.3.2 PLC指令的操作符 521

15.3.3 PLC指令的操作数 521

15.4 PLC的常用电气器件 523

15.4.1 PLC的输入电气器件 524

15.4.2 PLC的输出电气器件 525

本章小结 527

第16章 S7系列PLC的指令系统 529

16.1 S7系列PLC指令的基础 529

16.1.1 S7系列PLC指令的数据 530

16.1.2 S7系列PLC指令的数据类型 532

16.1.3 S7系列PLC指令的数据标记 534

16.1.4 S7系列PLC指令的执行状态 536

16.2 S7系列PLC的位逻辑指令 538

16.3 S7系列PLC的装载指令 547

16.4 S7系列PLC的传送指令 549

16.5 S7系列PLC的比较指令 550

16.6 S7系列PLC的转换指令 553

16.7 S7系列PLC的移位指令 560

16.8 S7系列PLC的循环移位指令 565

16.9 S7系列PLC的计数器指令 567

16.10 S7系列PLC的定时器指令 572

16.11 S7系列PLC的整数算术运算指令 580

16.12 S7系列PLC的实数算术运算指令 587

16.13 S7系列PLC的字逻辑运算指令 592

16.14 S7系列PLC的跳转指令 595

16.15 S7系列PLC的程序控制指令 602

16.16 S7系列PLC的数据块指令 616

16.17 S7系列PLC的累加寄存器操作指令 618

16.18 S7系列PLC的状态位指令 622

本章小结 627

第17章 LK系列PLC的指令系统 628

17.1 LK系列PLC指令的基础 628

17.1.1 LK系列PLC指令的数据 629

17.1.2 LK系列PLC指令的数据类型 630

17.1.3 LK系列PLC指令的数据标记 634

17.2 LK系列PLC的逻辑运算指令 637

17.3 LK系列PLC的比较指令 639

17.4 LK系列PLC的移位指令 641

17.5 LK系列PLC的选择指令 643

17.6 LK系列PLC的算术运算指令 646

17.7 LK系列PLC的初等数学运算指令 649

17.8 LK系列PLC的地址运算指令 652

17.9 LK系列PLC的数据类型转换指令 654

17.10 LK系列PLC的赋值和调用指令 657

17.11 LK系列PLC的标准库指令 658

17.12 LK系列PLC的实用库指令 665

17.13 LK系列PLC的检查库指令 670

17.14 LK系列PLC的扩展库指令 671

本章小结 673

第18章 PLC的应用设计 674

18.1 PLC的应用设计概述 674

18.1.1 PLC的应用设计原则 674

18.1.2 PLC的应用设计过程 675

18.1.3 PLC的应用设计方法 676

18.2 PLC的应用控制回路 677

18.2.1 PLC的启停控制回路 677

18.2.2 PLC的连锁控制回路 678

18.2.3 PLC的时间控制回路 678

18.3 PLC的应用实例设计 682

18.3.1 燃油锅炉的逻辑控制 682

18.3.2 反应器的顺序控制 685

18.3.3 灌装线的逻辑控制 686

18.3.4 十字路口交通信号灯的逻辑控制 696

本章小结 705

第4篇小结 706

第4篇习题与思考题 708

附录1 汇编程序 711

附录1.1 乘法程序MUL16 711

附录1.2 除法程序DIV32A1 713

附录1.3 除法程序DIV32B1 717

附录1.4 开平方程序SQR32A1 720

附录1.5 二进制整数转成十进制整数BCD码程序BITDBCDI 724

附录1.6 二进制小数转成十进制小数BCD码程序BDTDBCDD 727

附录1.7 十进制整数BCD码转成二进制整数程序DBCDITBI 730

附录1.8 十进制小数BCD码转成二进制小数程序DBCDDTBD 732

附录2 缩写词 737

参考文献 746