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第1章 计算机测控系统概述 1

1.1 测控系统的基本概念 1

1.1.1 现代测量技术 1

1.1.2 现代控制技术 2

1.1.3 现代测控技术 3

1.1.4 测控系统微机化的重要意义 4

1.2 计算机测控系统的分类 5

1.2.1 数据采集系统 5

1.2.2 直接数字控制系统 6

1.2.3 监督控制系统 7

1.2.4 分布式控制系统 7

1.2.5 现场总线控制系统 9

1.3 计算机测控系统的组成 10

1.3.1 计算机测控系统的典型结构 10

1.3.2 计算机测控系统的硬件组成 11

1.3.3 计算机测控系统的软件组成 13

1.4 计算机测控系统的发展趋势 14

习题与思考题 15

第2章 计算机测控系统的硬件技术 16

2.1 测控系统的主机 16

2.1.1 嵌入式处理器 16

2.1.2 工业控制计算机 17

2.1.3 可编程序控制器 20

2.1.4 可编程自动化控制器 23

2.2 测控系统的输入通道 26

2.2.1 输入通道概述 27

2.2.2 模拟量输入通道 28

2.2.3 开关量输入通道 42

2.2.4 模拟量输入通道设计举例 45

2.3 测控系统的输出通道 46

2.3.1 输出通道概述 47

2.3.2 模拟量输出通道 47

2.3.3 开关量输出通道 57

2.3.4 开关量输出通道设计举例 61

2.4 测控系统的过程通道接口模板 65

2.4.1 板卡式过程通道 66

2.4.2 模块式过程通道 71

习题与思考题 73

第3章 计算机测控系统的控制技术 74

3.1 模拟控制器的数字化实现 74

3.1.1 模拟控制器的数字化处理 74

3.1.2 模拟控制器的离散化方法 78

3.2 数字PID控制器的设计 81

3.2.1 模拟PID控制规律的离散化 82

3.2.2 数字PID控制算法的改进 87

3.2.3 数字PID控制器参数的整定 90

3.2.4 设计举例 93

3.3 纯滞后测控系统的设计 99

3.3.1 Smith预估控制 99

3.3.2 大林算法 103

3.3.3 设计举例 109

习题与思考题 112

第4章 计算机测控系统的数据处理 115

4.1 误差校正与量程切换 115

4.1.1 软件校正方法 116

4.1.2 量程自动切换 117

4.2 标度变换 121

4.2.1 线性参数的标度变换 122

4.2.2 非线性参数的标度变换 122

4.3 非线性校正方法 123

4.3.1 查表法 123

4.3.2 插值法 124

4.3.3 拟合法 126

4.4 数字滤波 127

4.4.1 平均滤波 128

4.4.2 中值滤波 129

4.4.3 程序判断滤波 130

4.4.4 低通滤波 131

4.4.5 复合滤波 133

习题与思考题 133

第5章 计算机测控系统的软件技术 134

5.1 计算机测控系统的软件概述 134

5.1.1 测控系统软件的主要特性 134

5.1.2 应用程序设计的步骤与方法 135

5.1.3 应用程序设计的编程语言 137

5.1.4 测控系统的软件开发工具 138

5.2 工业组态软件技术简介 140

5.2.1 组态软件的产生与现状 140

5.2.2 组态软件的组成 141

5.2.3 组态软件开发工程的一般步骤 143

5.2.4 几种流行的工业组态软件 144

5.3 虚拟仪器技术简介 146

5.3.1 虚拟仪器技术的优势 146

5.3.2 虚拟仪器系统的构成 147

5.3.3 虚拟仪器系统的组建方案 149

5.3.4 虚拟仪器的分类 150

5.4 测控系统软件的相关技术 151

5.4.1 面向对象技术 151

5.4.2 测控系统中的数据交换技术 152

5.4.3 数据库技术 155

习题与思考题 156

第6章 计算机测控系统的抗干扰技术 157

6.1 噪声干扰的形成 157

6.1.1 干扰的来源 157

6.1.2 干扰的耦合方式 158

6.1.3 干扰的表现形式 159

6.2 硬件抗干扰技术 160

6.2.1 通道抗干扰技术 161

6.2.2 长线传输抗干扰技术 163

6.2.3 接地技术 165

6.2.4 供电系统抗干扰技术 167

6.3 软件抗干扰技术 171

6.3.1 软件冗余技术 171

6.3.2 软件陷阱技术 173

6.3.3 “看门狗”技术 174

习题与思考题 174

第7章 计算机测控系统的总线技术 175

7.1 总线技术概述 175

7.1.1 总线的产生 175

7.1.2 总线的定义及分类 175

7.2 系统总线 177

7.2.1 PCI总线 177

7.2.2 PXI总线 180

7.3 串行通信总线 182

7.3.1 串行通信的基本概念 183

7.3.2 串行通信的同步和异步方式 184

7.3.3 串行通信的差错控制技术 187

7.3.4 常用串行通信标准总线 189

7.4 现场总线技术 194

7.4.1 现场总线概述 194

7.4.2 几种流行的现场总线 196

习题与思考题 200

第8章 计算机测控系统的设计与实现 201

8.1 计算机测控系统的设计概述 201

8.1.1 计算机测控系统的设计原则 201

8.1.2 计算机测控系统的设计步骤 203

8.2 计算机测控系统的设计方法 205

8.2.1 测控系统总体方案设计 205

8.2.2 测控系统硬件设计 210

8.2.3 测控系统软件设计 213

8.2.4 测控系统抗干扰设计 216

8.3 计算机温度测控系统的设计 217

8.3.1 设计任务 217

8.3.2 总体方案设计 218

8.3.3 系统的数学模型和控制算法 220

8.3.4 系统的硬件设计 221

8.3.5 系统的软件设计 228

8.3.6 系统调试与实验结果 238

习题与思考题 241

参考文献 242