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第1章　计算机控制概述 1

1.1　控制系统组成 1

1.1.1　控制系统概念 1

目录 1

1.1.2　硬件组成 3

1.1.3　软件组成 4

1.2　控制系统分类 5

1.2.1　数据采集系统 6

1.2.2　操作指导控制系统 6

1.2.3　直接数字控制系统 7

1.2.4　监督计算机控制系统 7

1.2.5　分散控制系统 8

1.2.6　现场总线控制系统 8

1.3.2　可编程调节器 9

1.3　控制装置种类 9

1.3.1　可编程控制器 9

1.3.3　总线式工控机 10

1.3.4　单片微型计算机 10

1.3.5　其他控制装置 10

本章小结 11

思考题 11

第2章　模拟量输出通道 12

2.1　D/A转换器 13

2.1.1 工作原理与性能指标 13

2.1.2　8位DAC0832芯片 15

2.1.3　12位DAC1210芯片 16

2.2　接口电路 17

2.2.2　DAC1210接口电路 18

第8章　抗干扰技术 1 18

2.2.1　DAC0832接口电路 18

2.3　输出方式 20

2.3.1 电压输出方式 20

2.3.2　电流输出方式 21

2.3.3 自动／手动输出方式 24

2.4　D/A转换模板 25

2.4.1　D/A转换模板的通用性 25

2.4.2　D/A转换模板的设计举例 27

本章小结 28

思考题 28

第3章　模拟量输入通道 29

3.1　信号调理电路 29

3.2　多路模拟开关 30

3.2.1 结构原理 31

3.2.2　扩展电路 31

3.3　前置放大器 32

3.3.1　测量放大器 33

3.3.2　可变增益放大器 34

3.4　采样保持器 34

3.4.1　数据采样定理 34

3.4.2　零阶采样保持器 35

3.5　A/D转换器 36

3.5.1　工作原理与性能指标 37

3.5.2　ADC0809及其接口电路 41

3.5.3　AD574A芯片及其接口电路 45

3.6　A/D转换模板 47

本章小结 50

思考题 51

第4章　数字量输入／输出通道 52

4.1　光电耦合隔离技术 52

4.1.1　光电耦合隔离器 52

4.1.2　光电耦合隔离电路 53

4.2　数字量输入通道 54

4.2.1　开关输入电路 55

4.2.2　脉冲计数电路 56

4.3　数字量输出通道 57

4.3.1　三极管驱动电路 57

4.3.2　继电器驱动电路 59

4.3.3　晶闸管驱动电路 59

4.3.4　固态继电器驱动电路 60

4.4　DI/DO模板 . 62

本章小结 63

思考题 63

第5章　键盘及其接口技术 64

5.1　键盘输入电路 64

5.1.1　键盘的抖动干扰 64

5.1.2　抖动干扰的消除 65

5.2　非编码独立式键盘 66

5.2.1 查询法接口电路 66

5.2.2　中断法接口电路 67

5.3　非编码矩阵式键盘 68

5.3.1　矩阵式键盘的结构组成 68

5.3.2　矩阵式键盘的程序设计 69

5.4　编码键盘 72

5.4.1　二进制编码器 72

5.4.2　编码键盘接口电路 73

本章小结 74

思考题 75

6.1　LED数码管显示器 76

6.1.1 LED显示器的结构原理 76

第6章　显示器及其接口技术 76

6.1.2　LED显示器的显示方式 78

6.1.3　LED显示器接口电路 80

6.2　LCD液晶显示器 85

6.2.1　LCD显示器结构原理 85

6.2.2　LCD显示器驱动方式 86

6.2.3　段位式LCD接口电路 88

6.2.4　点阵式LCD接口电路 90

6.3　图形显示器 93

6.3.1 图形显示器概述 94

6.3.2　图形显示画面 94

本章小结 99

思考题 99

7.1.1 系统误差的自动校准 100

第7章　数据处理技术 100

7.1　测量数据预处理技术 100

7.1.2　数据极性的预处理 101

7.1.3　数据字长的预处理 103

7.2　数字滤波方法 103

7.2.1　平均值滤波 104

7.2.2　中值滤波 105

7.2.3　限幅滤波 105

7.2.4　惯性滤波 105

7.3　标度变换算法 106

7.3.1　线性式变换 107

7.3.2　非线性式变换 108

7.3.3　多项式变换 109

7.3.4　查表法 112

7.4　越限报警处理 113

7.4.1　越限报警程序 113

7.4.2　越限报警方式 114

本章小结 117

思考题 117

8.1　干扰的来源与传播途径 118

8.1.1　干扰的来源 118

8.1.2　干扰的传播途径 119

8.2　硬件抗干扰措施 121

8.2.1 串模干扰的抑制 121

8.2.2　共模干扰的抑制 123

8.2.3　长线传输干扰的抑制 126

8.2.4　信号线的选择与敷设 128

8.2.5　电源系统的抗干扰 130

8.2.6　接地系统的抗干扰 133

8.3　软件抗干扰措施 137

8.3.1　指令冗余技术 137

8.4　程序运行监视系统 138

8.4.1　Watchdog Timer工作原理 138

8.3.2　软件陷阱技术 138

8.4.2　Watchdog Timer实现方法 139

本章小结 140

思考题 140

第9章　数字控制器的设计 142

9.1　数字控制器的连续化设计 142

9.1.1 数字控制器的连续化设计步骤 142

9.1.2　数字PID控制算法 143

9.1.3　数字PID算法的改进 148

9.1.4　数字PID参数的整定 151

9.2　数字控制器离散化设计 155

9.2.1　数字控制器的离散化设计步骤 155

9.2.2　最少拍控制系统的设计 156

9.2.3　纯滞后控制技术 164

9.3　模糊控制技术 168

9.3.1　模糊控制器的输入、输出变量 169

9.3.2　建立模糊控制规则 172

9.3.3　模糊关系与模糊推理 173

9.3.4　模糊控制向量的模糊判决 174

9.3.5　模糊控制表 175

9.3.6　确定实际的控制量 176

9.3.7　模糊控制算法的工程实现 176

本章小结 177

思考题 177

第10章　控制网络技术 179

10.1　数据通信基础 179

10.1.1　数据通信系统 179

10.1.2　数据传输编码 182

10.1.3　多路复用技术 184

10.1.4　通信同步技术 187

10.1.5　常用传输介质 188

10.2.1 网络拓扑结构 189

10.2.2　网络控制方法 189

10.2　通信网络技术 189

10.2.3　差错控制技术 190

10.3　网络体系结构 192

10.4　串行通信总线 195

10.4.1　RS-232C通信总线 196

10.4.2　RS-422/485通信总线 200

本章小结 205

思考题 205

第11章　IPC与PLC 206

11.1 IPC结构组成 206

11.1.1　硬件组成 206

11.1.2　软件组成 208

11.2　IPC总线结构 208

11.2.1 内部总线 208

11.2.2　外部总线 211

11.3　IPC功能特点 211

11.4　IPC产品简介 212

11.4.2　工业级底板 213

11.4.3　工业级CPU卡 213

11.4.1　工业计算机机箱 213

11.4.4 PCI总线I/O卡 215

11.5 PLC结构组成 216

11.5.1 CPU模块 217

11.5.2 I/O模块 218

11.5.3 编程装置 218

11.5.5 PLC的物理结构 219

11.5.4 电源 219

11.6 PLC编程语言 220

11.7 PLC工作过程 223

11.8 PLC功能特点 225

11.9 PLC产品简介 226

11.9.1 CPU模块 226

11.9.2　数字量扩展模块 227

11.9.3　模拟量扩展模块 227

11.9.5　通信模块 228

11.9.4　热偶、热阻扩展模块 228

11.9.6　通信处理器 229

11.9.7 中文显示屏 229

11.9.8　编程软件 229

本章小结 230

思考题 230

第12章　DCS与FCS 231

12.1 DCS体系结构 231

12.1.1　分散过程控制级 232

12.1.2　集中操作监控级 233

12.1.3　综合信息管理级 235

12.1.4　通信网络系统 235

12.2　DCS功能特点 236

12.2.1　DCS的软件 236

12.2.2　DCS的特点 236

12.3.1　TDC-3000 237

12.3　DCS产品简介 237

12.3.2　I/AS 239

12.3.3　SUPCON JX-300 240

12.4　FCS体系结构 242

12.6.1 CAN 243

12.5.1 FCS的特点 244

12.5　FCS功能特点 244

12.5.2 FCS的组态 245

12.6 FCS产品简介 245

12.6.2 Lon Works 246

12.6.3 PROFIBUS 246

12.6.4 WorldFTP 246

12.6.5 HART 247

12.6.6 FF 247

本章小结 248

思考题 248

13.1　组态软件及其发展 249

13.1.1　组态软件的发展趋势 249

第13章　监控组态软件 249

13.1.2　组态软件的特点 250

13.1.3　使用组态软件的一般步骤 250

13.2　组态软件的图形开发环境 251

13.2.1　基本概念 251

13.2.2　图形开发环境的工作界面 251

13.3.1 建模 254

13.3.2　变量的定义 254

13.3　工艺控制流程图的组态 254

13.3.3　画面的编辑与动画连接 257

13.4　复杂图形对象的组态及应用 262

13.4.1　趋势曲线 262

13.4.2　报表生成 265

13.4.3　报警和事件 267

13.4.4　配方管理 270

13.5　程序的运行与调试 270

13.5.1　运行系统设置 270

思考题 272

13.5.2　运行系统 272

本章小结 272

第14章　控制系统设计与工程实现 273

14.1　控制系统的设计原则 273

14.2　控制工程的实现步骤 275

14.2.1　准备阶段 275

14.2.2　设计阶段 276

14.2.3　仿真及调试阶段 280

14.2.4　现场调试运行阶段 282

14.3　控制工程的应用实例 282

14.3.1　水槽水位单片机控制系统 283

14.3.2　循环水装置IPC控制系统 284

14.3.3 中水回用PLC控制系统 289

14.3.4　火电厂DCS控制系统 292

本章小结 297

思考题 297

参考文献 298