工程应用型自动化专业系列教材 计算机控制技术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计算机控制系统及其组成 1

1.1.2计算机控制系统的典型形式 4

1.2计算机控制的发展概况 8

习题与思考题 9

第2章 工业控制计算机简介 10

2.1工业控制计算机的特点 10

2.2工业控制计算机的总线及分类 11

2.2.1总线的概念 11

2.2.2总线的类别 12

2.2.3工业控制计算机分类 14

2.3总线标准 14

2.3.1 STD总线 15

2.3.2 ISA总线 15

2.3.3 PCI总线 19

2.3.4 PC/104总线 21

2.4 IPC的基本组成 22

2.5可编程序控制器（PLC） 25

2.5.1 PLC的基本组成 25

2.5.2 PLC各组成部分 25

2.6单片机 27

2.7数字控制器 28

习题与思考题 29

第3章 计算机控制系统的输入／输出接口技术 30

3.1模拟量输入接口技术 30

3.1.1 A/D转换器主要参数 30

3.1.2 A/D转换器的外部特性 31

3.1.3 12位A/D转换器芯片AD574A 32

3.1.4模拟量输入接口设计 33

3.1.5模拟量输入通道 37

3.1.6模拟量输入通道的隔离 44

3.2模拟量输出接口技术 49

3.2.1 D/A转换器主要参数 49

3.2.2 D/A转换器的输入-输出特性 50

3.2.3 D/A转换器芯片 51

3.2.4模拟量输出接口设计 53

3.2.5模拟量输出通道 55

3.2.6模拟量输出通道的隔离 58

3.3开关量输入／输出通道 59

3.3.1开关量输入／输出通道的一般结构形式 60

3.3.2开关量输入 60

3.3.3开关量输出驱动电路 61

3.4 IPC、DCS 、PLC输入／输出通道 62

3.4.1 IPC输入／输出通道 62

3.4.2 PLC输入／输出通道 70

3.4.3 DCS输入／输出通道 78

习题与思考题 87

第4章 计算机控制系统的控制算法 89

4.1数字滤波和数据处理 89

4.1.1数字滤波 89

4.1.2数据处理 93

4.2数字PID控制 95

4.2.1基本PID控制 95

4.2.2数字PID控制的改进 97

4.2.3数字PID控制器的工程实现 101

4.2.4 S7-300/400 PID功能块FB41简介 108

4.2.5 PID参数整定 113

4.3施密斯（Smith）预估控制 118

4.3.1施密斯预估控制原理 118

4.3.2具有纯滞后补偿的数字控制器 119

4.4解耦控制 121

4.4.1解耦的条件 122

4.4.2解耦控制的综合算法 124

4.5模糊控制 128

4.5.1模糊控制系统的组成 128

4.5.2模糊控制器的输入和输出变量及其模糊化 129

4.5.3建立模糊控制规则 131

4.5.4模糊关系与模糊推理 133

4.5.5模糊控制向量的模糊判决——“清晰化” 134

4.5.6模糊控制表 135

4.5.7确定实际的控制量 135

4.5.8模糊控制算法的工程实现 136

习题与思考题 136

第5章 计算机控制系统的抗干扰与可靠性技术 138

5.1干扰源与干扰耦合方式 138

5.1.1干扰来源 139

5.1.2干扰信号的耦合方式 140

5.2空间抗干扰的措施 142

5.2.1屏蔽技术 142

5.2.2电气布线技术 143

5.3过程通道的抗干扰措施 146

5.4系统供电与接地的抗干扰措施 150

5.4.1系统供电的抗干扰措施 150

5.4.2系统接地的抗干扰措施 152

5.5采用监控定时器Watchdog的抗干扰措施 156

5.6提高计算机控制系统的可靠性措施 157

5.6.1可靠性 158

5.6.2提高可靠性的途径 159

习题与思考题 163

第6章 控制网络技术 165

6.1控制网络概述 165

6.1.1企业计算机网络的层次结构 166

6.1.2控制网络与IT网络的区别 167

6.1.3控制网络的类型及其相互关系 170

6.2数据通信基础 171

6.2.1通信和数据通信系统 171

6.2.2传输介质 171

6.2.3传输数据的信号 172

6.2.4数据通信中的同步 174

6.2.5通信媒体共享技术 176

6.2.6数据交换技术 177

6.2.7数据通信中的差错控制技术 178

6.3通信接口和标准 179

6.3.1通信设备的通信结构 179

6.3.2通信接口标准 180

6.4现场总线 183

6.4.1现场总线的通信协议模型 183

6.4.2现场总线的技术特点及优点 185

6.4.3典型现场总线和性能比较 187

6.4.4现场总线的选择 196

6.5控制网络技术的展望 197

习题与思考题 198

第7章 集散控制系统的构成 199

7.1典型的DCS体系结构和系统的功能 201

7.2基于IPC的DCS系统（IPC-DCS） 205

7.2.1基于IPC的DCS系统 205

7.2.2 IPC-DCS体系结构的典型示例 206

7.3基于PLC的DCS系统 （PLC-DCS） 214

7.3.1 PLC-DCS的网络体系 214

7.3.2 PLC-DCS网络中常用的通信方式 216

7.3.3 PLC-DCS体系结构典型示例 220

7.4 DCS系统构成 227

7.4.1集散控制系统的发展历程 227

7.4.2 DCS体系结构典型示例 232

习题与思考题 250

第8章 工控组态软件 251

8.1组态软件的组成及数据处理流程 251

8.2组态软件在监控系统中的作用与设计步骤 253

8.3常用组态软件 254

8.4组态软件与DCS系统软件关系 255

8.5组态软件——组态王 256

8.5.1组态王软件的整体结构 256

8.5.2组态软件应用程序制作过程概述 258

8.5.3组态王软件的基本功能及使用方法 259

8.6组态软件WinCC 266

8.6.1 WinCC的主要功能 266

8.6.2 WinCC开放结构 269

8.6.3 SIMATIC TIA（Total Integrate Automation）全集成自动化概念在WinCC中的应用 270

8.6.4 WinCC的系统组态 272

8.6.5报表系统 277

8.7组态软件VisualField 278

8.7.1系统组态软件 278

8.7.2系统监控软件 280

8.8 IEC61131-3编程语言 285

8.8.1 IEC61131-3编程语言的基本概念 285

8.8.2 IEC61131-3简介 288

8.8.3 IEC61131-3编程基础 289

8.8.4 IEC61131-3标准的基本内容 290

8.8.5 IEC61131-3的软件模型 298

8.8.6 IEC61 131-3的通信模型 299

8.8.7五种编程语言介绍 301

8.8.8应用举例 307

习题与思考题 320

第9章 计算机控制系统的设计与应用 322

9.1计算机控制系统的设计原则 322

9.2计算机控制系统的设计步骤 324

9.2.1计算机控制系统的总体方案设计 324

9.2.2硬件的工程设计与实现 327

9.2.3软件的工程设计与实现 330

9.2.4控制系统的调试与投运 336

9.3计算机控制系统设计举例 337

9.3.1基于IPC的能源监控管理系统在某企业中的应用 337

9.3.2 SIEMENS S7过程控制系统在某水泥厂的应用 342

9.3.3中控W ebField ECS在离子膜烧碱过程中的应用 351

习题与思考题 355

第10章CIMS简介 356

10.1 CIMS的基本概念 356

10.1.1 CIM和CIMS的内涵与定义 356

10.1.2 CIM S的体系结构 357

10.1.3 CIM S的建模方法 359

10.1.4 CIMS的应用状况 360

10.2流程工业的特点及其对CIMS的需求 361

10.3流程工业CIMS的总体架构与功能描述 362

10.3.1流程工业的生产经营运作过程 362

10.3.2流程工业CIMS的层次结构模型 363

10.3.3流程工业CIMS的功能构成与功能划分 364

10.4流程工业CIMS的支撑系统 366

10.4.1 CIMS的计算机体系结构 366

10.4.2流程工业CIMS中的数据库系统 367

10.4.3流程工业CIMS中的计算机网络 368

习题与思考题 369

参考文献 370