计算机控制技术PDF电子书下载

第1章 概述 1

1.1 计算机控制系统概论 1

1.1.1 计算机控制系统的概念 1

1.1.2 计算机控制系统的发展概况 3

1.1.3 计算机控制系统的发展趋势 5

1.2 计算机控制系统的组成及特点 7

1.2.1 计算机控制系统的硬件组成 7

1.2.2 计算机控制系统的软件组成 8

1.2.3 计算机控制系统的特点 9

1.3 计算机控制系统的分类 9

1.3.1 操作指导控制系统 10

1.3.2 直接数字控制系统（DDC系统） 10

1.3.3 计算机顺序控制系统 11

1.3.4 计算机监督控制系统（SCC系统） 11

1.3.5 分布式控制系统（DCS系统） 12

第2章 输入输出过程通道 14

2.1 数字量过程通道 14

2.1.1 数字量输入通道 14

2.1.2 数字量输出通道 17

2.2 模拟量输入通道 19

2.2.1 模拟量输入通道的结构 19

2.2.2 模拟量输入通道的组成 19

2.2.3 模拟量输入通道的设计 26

2.3 模拟量输出通道 28

2.3.1 模拟量输出通道的作用 28

2.3.2 模拟量输出通道的组成 28

2.3.3 模拟量输出通道的设计 31

第3章 计算机控制系统的控制算法 34

3.1 数字控制器的模拟化设计方法 34

3.1.1 模拟化设计方法 34

3.1.2 模拟化设计步骤 35

3.2 数字PID控制算法 37

3.2.1 基本PID算法 37

3.2.2 数字PID算法 39

3.2.3 数字PID改进算法 40

3.3 数字PID调节器参数的整定 44

3.3.1 PID参数对系统控制性能的影响 44

3.3.2 扩充临界比例度法整定PID参数 45

3.3.3 扩充响应曲线法整定PID参数 47

3.3.4 试凑法整定PID参数 47

3.4 数字控制器的直接设计方法 48

3.4.1 数字控制器的直接法设计步骤 48

3.4.2 最少拍数字控制器的设计 49

3.4.3 最少拍无纹波数字控制器的设计 54

3.5 施密斯（Smith）预估控制 56

3.5.1 施密斯预估控制原理 56

3.5.2 具有纯滞后Smith补偿的数字控制器 58

3.6 大林算法 60

3.6.1 大林算法D（z）的基本形式 60

3.6.2 振铃现象 61

3.6.3 振铃幅度RA 63

3.6.4 振铃现象的消除 63

3.6.5 大林算法的设计步骤 64

第4章 控制系统应用程序设计 65

4.1 应用程序设计的基本原则与方法 65

4.1.1 应用程序设计的基本步骤 65

4.1.2 应用程序设计的目标及原则 66

4.1.3 应用程序设计的方法 67

4.2 数据结构及其应用 71

4.2.1 基本术语 72

4.2.2 数据结构的类型 72

4.2.3 数据查找技术 76

4.2.4 数据排序技术 78

4.3 测量数据预处理技术 80

4.3.1 系统误差的自动校准 80

4.3.2 标度变换 82

4.3.3 线性化处理 84

4.3.4 越限报警处理 86

第5章 控制系统的抗干扰技术 87

5.1 干扰的来源和分类 87

5.1.1 干扰的来源 87

5.1.2 干扰信号的耦合方式 88

5.1.3 干扰的作用形式 89

5.2 硬件抗干扰技术 90

5.2.1 共模干扰的抑制 90

5.2.2 串模干扰的抑制 92

5.2.3 长线传输干扰的抑制 93

5.3 软件抗干扰技术 95

5.3.1 软件出错对系统的危害及抗干扰对策 95

5.3.2 数字滤波 98

5.3.3 输入／输出软件抗干扰措施 101

5.3.4 软件冗余技术 102

5.3.5 程序运行失常的软件抗干扰 102

5.4 接地技术 103

5.4.1 微机控制系统中的地线 103

5.4.2 常用的接地方法 104

5.5 电源系统的抗干扰技术 106

5.5.1 抗干扰稳压电源的设计 107

5.5.2 电源系统的异常保护 108

5.5.3 微机系统的掉电保护 109

5.6 “看门狗”技术 109

5.6.1 Watchdog的工作原理 109

5.6.2 Watchdog的实现 110

5.6.3 Watchdog的使用方法 110

5.6.4 使用Watchdog的若干问题 112

第6章 集散控制系统 114

6.1 集散控制系统概述 114

6.1.1 集散控制系统的发展 115

6.1.2 DCS的特点 116

6.2 集散控制系统的组成 118

6.2.1 DCS的分散过程控制级 118

6.2.2 DCS的集中操作监控级 121

6.2.3 DCS的综合信息管理级 123

6.3 集散控制系统的数据通信概要 125

6.3.1 网络拓扑结构 125

6.3.2 访问控制方式 126

6.3.3 工业网络的性能评价和选型 127

6.4 DCS在火电厂中的应用 129

6.4.1 DCS信号流程 129

6.4.2 DCS应用过程 130

6.4.3 利用INFI-90实现主汽温度控制 133

第7章 总线技术 136

7.1 总线概述 136

7.1.1 总线的产生与发展 136

7.1.2 总线的分类 137

7.2 现场总线 140

7.2.1 现场总线简介 141

7.2.2 现场总线的种类 144

7.2.3 现场总线的未来 144

7.2.4 现场总线在国内的应用 145

7.3 现场总线的原理和发展概况 146

7.3.1 现场总线的实质 146

7.3.2 现场总线的结构 147

7.3.3 现场总线的发展概况 149

7.3.4 现场总线的特点 151

7.4 几种典型的现场总线 152

7.4.1 控制层现场总线ControlNet 152

7.4.2 设备层现场总线DeviceNet 156

7.4.3 Profibus协议 162

7.4.4 FF总线 166

7.4.5 LonWorks控制网络和Lon总线 167

7.4.6 CAN总线 168

7.4.7 Modbus协议 170

7.5 典型控制网络体系结构 171

第8章 计算机控制系统设计与实现 173

8.1 系统设计的原则与步骤 173

8.1.1 系统设计的原则 173

8.1.2 系统设计的步骤 175

8.2 系统的工程设计与实现 178

8.2.1 系统总体方案设计 178

8.2.2 硬件的工程设计与实现 179

8.2.3 软件的工程设计与实现 182

8.2.4 系统的调试与运行 184

8.3 啤酒发酵过程计算机控制系统设计 188

8.3.1 啤酒发酵工艺及控制要求 188

8.3.2 系统总体方案的设计 189

8.3.3 系统硬件和软件的设计 190

8.3.4 系统的安装调试运行及控制效果 193

第9章 控制系统组态软件WinCC 194

9.1 WinCC简介 195

9.1.1 性能特点 195

9.1.2 WinCC系统构成 196

9.1.3 WinCC与PLC之间的通信 196

9.2 WinCC项目 197

9.2.1 建立和编辑WinCC项目的一般过程 197

9.2.2 WinCC项目管理器介绍 197

9.2.3 建立一个新项目 199

9.3 变量管理 199

9.3.1 添加逻辑连接 200

9.3.2 变量的类型 200

9.3.3 建立内部变量 200

9.3.4 建立过程变量 201

9.3.5 创建结构类型和变量组 201

9.4 画面组态 202

9.4.1 WinCC图形编辑器 202

9.4.2 图形、对象和控件的使用 203

9.4.3 创建过程画面 205

9.4.4 改变画面的对象属性 208

9.4.5 指定WinCC运行系统的属性 208

9.4.6 运行工程 208

9.4.7 使用变量模拟器测试画面 210

9.5 故障处理 210

9.5.1 功能简介 210

9.5.2 诊断功能 210

9.6 系统的安全性 212

9.6.1 用户管理器的功能原则 212

9.6.2 用户管理器组态系统的结构 213

参考文献 217