计算机控制技术 第2版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　工业计算机简介 10

2.1 工业控制机的特点 10

2.2　工业控制机的总线及分类 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 23

2.5　可编程控制器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 31

3.1　模拟量输入接口技术 31

3.1.1 A/D转换器主要参数 31

3.1.2 A/D转换器的外部特性 32

3.1.3 12位A/D转换器芯片AD574A 33

3.1.4　模拟量输入接口设计 34

3.1.5　模拟量输入通道 38

3.1.6　模拟量输入通道的隔离 46

3.2　模拟量输出接口技术 51

3.2.1 D/A转换器主要参数 51

3.2.2 D/A转换器的输入-输出特性 52

3.2.3 D/A转换器芯片 52

3.2.4　模拟量输出接口设计 55

3.2.5　模拟量输出通道 57

3.2.6　模拟量输出通道的隔离 60

3.3　开关量输入／输出通道 61

3.3.1 开关量输入／输出通道的一般结构形式 61

3.3.2　开关量输入 62

3.3.3 开关量输出驱动电路 63

3.4 IPC、DCS、PLC输入／输出通道 64

3.4.1 IPC输入／输出通道 64

3.4.2 PLC输入／输出通道 72

3.4.3 DCS输入／输出通道 79

习题与思考题 85

第4章　计算机控制系统的控制算法 86

4.1　数字滤波和数据处理 86

4.1.1 数字滤波 86

4.1.2　数据处理 90

4.2　数字PID控制 92

4.2.1 基本PID控制 92

4.2.2　数字PID控制的改进 94

4.2.3 数字PID控制器的工程实现 98

4.2.4 S7-300/400 PID功能块FB41简介 105

4.2.5 PID参数整定 111

4.3　施密斯（Smith）预估控制 116

4.3.1 施密斯预估控制原理 117

4.3.2　具有纯滞后补偿的数字控制器 118

4.4　解耦控制 120

4.4.1　解耦的条件 121

4.4.2　解耦控制的综合算法 123

4.5　模糊控制 127

4.5.1 模糊控制系统的组成 127

4.5.2　模糊控制器的输入和输出变量及其模糊化 128

4.5.3　建立模糊控制规则 131

4.5.4　模糊关系与模糊推理 132

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 134

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 137

5.1 干扰源与干扰耦合方式 137

5.1.1 干扰来源 138

5.1.2　干扰信号的耦合方式 139

5.2　空间抗干扰的措施 141

5.2.1　屏蔽技术 141

5.2.2　电气布线技术 143

5.3　过程通道的抗干扰措施 145

5.4 系统供电与接地的抗干扰措施 149

5.4.1 系统供电的抗干扰措施 149

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 157

5.6.2　提高可靠性的途径 159

习题与思考题 164

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 168

6.1.3　控制网络的类型及其相互关系 169

6.2　数据通信基础 169

6.2.1　通信和数据通信系统 170

6.2.2　传输介质 170

6.2.3　传输数据的信号 171

6.2.4　数据通信中的同步 173

6.2.5　通信媒体共享技术 175

6.2.6　数据交换技术 176

6.2.7　数据通信中的差错控制技术 177

6.3　计算机网络 178

6.3.1 计算机网络的基本功能 178

6.3.2　计算机网络系统的组成 179

6.3.3　计算机网络的分类 180

6.3.4 网络的体系结构 183

6.3.5 IEEE802系列标准 184

6.3.6 TCP/IP协议 190

6.4　现场总线 193

6.4.1 现场总线的通信协议模型 193

6.4.2　现场总线的技术特点及优点 195

6.4.3 典型现场总线和性能比较 197

6.4.4　现场总线的选择 206

6.5　控制网络技术的展望 207

习题与思考题 208

第7章　集散控制系统的构成 209

7.1 典型的DCS体系结构和系统的功能 211

7.2　基于IPC的DCS系统（IPC-DCS） 215

7.2.1 基于IPC的DCS系统 215

7.2.2 IPC-DCS体系结构的典型示例 216

7.3 基于PLC的DCS系统（PLC-DCS） 224

7.3.1 PLC-DCS的网络体系 225

7.3.2 PLC-DCS网络中常用的通信方式 227

7.3.3 PLC-DCS体系结构典型示例 231

7.4 DCS系统构成 237

7.4.1 集散控制系统的发展历程 238

7.4.2 DCS体系结构典型示例 243

习题与思考题 262

第8章　工控组态软件 263

8.1 组态软件的组成及数据处理流程 263

8.2　组态软件在监控系统中的作用与设计步骤 265

8.3　常用组态软件 266

8.4　组态软件与DCS系统软件关系 267

8.5　组态软件组态王 268

8.5.1 组态软件的整体结构 268

8.5.2　组态软件应用程序制作过程概述 270

8.5.3 “组态王”的基本功能及使用方法 271

8.6　组态软件WinCC 278

8.6.1 WinCC的主要功能 279

8.6.2 WinCC开放结构 282

8.6.3 SIMATIC TIA（Total Integrate Automation）全集成自动化概念在WinCC中的应用 282

8.6.4 WinCC的系统组态 284

8.6.5　报表系统 289

习题与思考题 290

第9章　计算机控制系统的设计与应用 292

9.1 计算机控制系统的设计原则 292

9.2　计算机控制系统的设计步骤 294

9.2.1 计算机控制系统的总体方案设计 294

9.2.2　硬件的工程设计与实现 297

9.2.3　软件的工程设计与实现 300

9.2.4　控制系统的调试与投运 306

9.3　计算机控制系统设计举例 307

9.3.1 基于IPC的能源监控管理系统在某企业中的应用 307

9.3.2 SIEMENS S7过程控制系统在某水泥厂的应用 312

9.3.3 FOXBORO A2在火电厂烟气脱硫过程中的应用 322

习题与思考题 328

第10章　CIMS简介 329

10.1 CIMS的基本概念 329

10.1.1 CIM和CIMS的内涵与定义 329

10.1.2 CIMS的体系结构 330

10.1.3 CIMS的建模方法 331

10.1.4 CIMS的应用状况 333

10.2 流程工业的特点及其对CIMS的需求 334

10.3 流程工业CIMS的总体架构与功能描述 335

10.3.1 流程工业的生产经营运作过程 335

10.3.2　流程工业CIMS的层次结构模型 336

10.3.3　流程工业CIMS的功能构成与功能划分 337

10.4　流程工业CIMS的支撑系统 339

10.4.1 CIMS的计算机体系结构 339

10.4.2　流程工业CIMS中的数据库系统 340

10.4.3　流程工业CIMS中的计算机网络 341

习题与思考题 342

参考文献 343