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第1章 工业控制计算机系统概论 1

1.1 工业控制计算机系统的主要特点 1

1.2 工业控制计算机系统的基本要求 2

1.3 工业控制计算机系统的分类 3

1.3.1 工业控制计算机系统按应用领域分类 3

1.3.2 工业控制计算机系统按功能分类 4

1.3.3 工业控制计算机系统按设备形式分类 6

1.4 工业控制微型计算机 8

1.4.1 STID/VME/IPC工控机 8

1.4.2 总线式工控机的组成结构 10

1.4.3 各类IPC的主要特点 11

1.5 工业控制计算机系统的发展趋势 14

第2章 接口技术与总线规范 17

2.1 RS-232/RS-422/RS-485串行通信接口规范 17

2.1.1 串行通信控制器 17

2.1.2 RS-232C接口规范 23

2.1.3 RS-422接口规范 25

2.1.4 RS-485接口规范 26

2.1.5 几种串行通讯总线的比较 27

2.2.2 增强型并行口EPP（EnhancedParallelPort） 28

2.2.1 标准型并行口SPP（StandardParallelPort） 28

2.2 IPC/IBMPC并行口 28

2.3 其他接口 30

2.3.1 通用串行总线USB（UniversalSerialBus） 30

2.3.2 VGA视频接口 31

2.3.3 打印机并行接口Centronics 31

2.3.4 磁盘接口、键盘接口及PS/2鼠标接口 32

2.4 XT/ISA/EISA总线规范 32

2.4.1 XT/ISA/EISA总线概况 33

2.4.2 XT/ISA/EISA总线的电气规范 33

2.4.3 XT/ISA总线的机械规范 43

2.5.1 PCI总线的主要特点 44

2.5 PCI总线规范 44

2.5.2 PCI总线的系统结构 46

2.5.3 PCI总线接口信号 47

2.5.4 PCI总线操作命令及使用规则 50

2.5.5 PCI总线协议 54

2.5.6 PCI总线数据传输过程 57

2.5.7 PCI总线配置空间 60

2.5.8 PCI总线配置周期 72

2.5.9 PCI总线的机械规范 78

3.1.1 模拟信号规格 80

3.1 工控机系统输入／输出信号规格 80

第3章 工业过程通道与远程I/O模块 80

3.1.2 开关量信号规格 82

3.1.3 脉冲量信号规格 83

3.2 工业过程板卡的典型单元电路 83

3.3 模拟量输入板卡（A/D卡） 86

3.3.1 有关概念 86

3.3.2 模拟量输入板卡的性能指标 87

3.3.3 PC总线A/D板卡的设计 88

3.3.4 典型A/D板卡介绍 93

3.4.1 D/A板卡的主要性能指标 96

3.4 模拟量输出板卡（D/A卡） 96

3.4.2 PC总线D/A板卡的设计 97

3.4.3 典型D/A板卡介绍 99

3.5 开关量输入／输出板卡（I/O板卡） 103

3.5.1 I/O板卡的主要性能指标 103

3.5.2 I/O板卡的设计 104

3.5.3 典型开关量输入／输出板卡介绍 105

3.6 脉冲量输入板卡 108

3.6.1 脉冲量板卡的组成 108

3.6.2 定时器／计数器芯片8253/8254 108

3.7 中断量输入板卡 111

3.8 基于PCI总线的板卡设计 112

3.8.1 PCI9052的主要特点 113

3.8.2 PCI9052的引脚功能 113

3.8.3 用PCI9052设计PCI总线板卡 114

3.9 远程I/O模块及子系统 116

3.9.1 ADAM4000系列模块的功能特点 116

3.9.2 模拟量输入模块 118

3.9.3 模拟量输出模块 124

3.9.4 数字量输入／输出模块 127

3.9.5 脉冲量输入模块 130

3.9.6 应用实例 133

3.10 ADAM5000系列分布式数据测控系统简介 138

第4章 控制算法与控制规律 143

4.1 测量算法 143

4.1.1 数字滤波 143

4.1.2 校正算法 145

4.1.3 标度换算 146

4.2 控制算法 147

4.2.1 纯微分PID控制算法 147

4.2.2 不完全微分PID控制算法 149

4.2.3 PID控制算法的改进 150

4.2.4 PID控制算法的参数整定 151

4.3 控制规律 153

4.3.1 串级控制 153

4.3.2 前馈控制 155

4.3.3 其他控制规律简介 156

第5章 工控机系统的软件结构 159

5.1 工控机系统的软件功能 159

5.2 工控软件的基本结构 161

5.3 工控软件的数据结构 162

5.3.1 实时数据库的结构 162

5.3.2 数据结构 163

5.4 输入／输出模块的设计 172

5.5 实时控制模块的设计 177

5.5.1 实时控制模块的功能及实现方法 177

5.5.2 实时控制模块的设计流程 179

5.6 人机界面模块的设计 180

5.6.1 棒图显示 180

5.6.2 细目显示 181

5.6.3 总貌显示 182

5.6.4 其他画面 183

5.6.5 画面设计实例 183

5.7.1 “组态王”的功能特点 185

5.7 工业控制组态软件简介 185

5.7.3 “组态王”和下位机的通讯 186

5.7.2 “组态王”的结构 186

5.7.4 动画效果的产生 187

5.7.5 用组态王开发工控机系统的一般过程 187

第6章 中小型DCS及其通信技术 189

6.1 中小型DCS的基本结构 189

6.2 面向字符的数据链路层通信协议ISO-1745 191

6.2.1 概述 191

6.2.2 字符格式及传输控制字符 192

6.2.4 ISO-1745协议数据链路工作过程 193

6.2.3 通信格式 193

6.3 MSComm控件的使用方法 195

6.3.1 加载MSComm控件 195

6.3.2 MSComm控件的属性 195

6.3.3 调用MSComm编写通信程序段 197

6.4 用IPC和ADAM4000构成中小型DCS 197

6.4.1 系统结构 197

6.4.2 程序控制 197

6.5 用IPC和智能仪表构成中小型DCS 204

6.5.1 系统结构 204

6.5.2 FP21的通信规程 205

6.5.3 FP21的通信命令简介 207

6.5.4 FP21的通信命令细则 209

6.5.5 通信程序实例 213

6.6 用IPC和PLC构成中小型DCS 219

6.6.1 系统结构 219

6.6.2 用FX2/FX2N的编程口和IPC通信 219

6.6.3 用FX2/FX2N的通信口和IPC通信 221

6.6.4 通信程序实例 224

7.1 概述 235

7.1.1 工控机系统设计的基本要求 235

第7章 工业控制计算机系统的设计方法 235

7.1.2 工控机系统的设计途径 237

7.1.3 工控机系统设计的一般步骤 237

7.2 工控机系统的规范化设计 239

7.2.1 系统的功能规范 239

7.2.2 系统的总体设计 243

7.2.3 工控机系统的设计手段 245

7.3 测量仪表和执行器的选型 248

7.3.1 测量仪表的选型 248

7.3.2 执行器的选用 253

7.4.1 干扰（噪声）来源及分类 256

7.4 工控机系统的抗干扰设计 256

7.4.2 串模干扰的抑制措施 258

7.4.3 共模干扰的抑制措施 258

7.4.4 接地技术 259

7.4.5 电源回路的抗干扰措施 260

7.5 工控机系统的可靠性设计 261

7.6 设计实例——自动配料计算机控制系统的设计 262

附录 272

附录1常用传感器及其特点 272

附录3各类调节阀及其特点 274

附录2各类执行机构及其特点 274

附录4PCI总线引脚引脚定义 275

附录5热偶和热阻分度表 278

附录6ASCⅡ字符表 298

附录7现代微机系统中典型的I/O空间寻址 299

映射表 299

附录8模拟量输入板卡线路图实例 301

附录9模拟量输出板卡线路图实例 302

附录10开关量输入／输出板卡线路图实例 303

附录11多功能过程通道卡线路图实例 304

参考文献 305