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第1章 概述 1

1.1计算机控制系统的基本概念 1

1.1.1计算机控制系统的发展概况 1

1.1.2计算机控制系统的组成 2

1.1.3计算机控制系统的结构和原理 3

1.1.4计算机控制系统的特点 4

1.2微型计算机控制系统的主要结构类型 5

1.2.1计算机操作指导控制系统 5

1.2.2直接数字控制系统（DDC） 5

1.2.3监督计算机控制系统（SCC） 6

1.2.4集散型控制系统（DCS） 6

1.2.5现场总线控制系统（FCS） 7

第2章 过程输入通道与接口 9

2.1输入通道的结构与信号变换 9

2.1.1数字量输入通道DI 10

2.1.2模拟量输入通道AI 11

2.1.3 AI的常用器件及电路 13

2.2模拟量输入通道AI中的常用放大器 17

2.2.1测量放大器 17

2.2.2可编程放大器 19

2.2.3隔离放大器 19

2.3 A/D转换器与单片机接口电路 21

2.3.1 8位转换器.ADC0809与MCS-51单片机接口电路 21

2.3.2 12位转换器AD574A与MCS-51单片机接口电路 24

2.3.3 8031和5G14433A/D转换器接口 27

2.3.4V/F压频转换器 31

第3章 过程输出通道与接口 34

3.1输出通道的结构及常用电路 34

3.1.1数字量输出通道DO 34

3.1.2模拟量输出通道AO 41

3.2 D/A转换器与单片机接口电路 45

3.2.1 8位转换器DAC0832与MCS-51单片机接口电路 45

3.2.2 12位转换器DAC1208与MCS-51单片机接口电路 49

3.2.3 F/V频压转换器 51

3.3常用执行器 52

3.3.1继电器 53

3.3.2晶闸管 53

3.3.3固态继电器（SSR） 54

3.3.4伺服电动机 57

3.3.5步进电机 58

3.3.6电磁阀 60

第4章 人－机接口 61

4.1键盘接口方法 61

4.1.1非编码键盘 61

4.1.2编码键盘 67

4.2数码显示方法 69

4.2.1发光二极管LED显示 69

4.2.2液晶显示器LCD显示 76

4.3键盘显示专用接口 78

4.3.1串行口硬件译码键盘显示器接口 78

4.3.2 8279可编程键盘／显示器通用接口 81

4.3.3 8279接口和编程方法 88

4．4微型打印机及接口电路 92

4.4.1 GP16微型打印机及接口 93

4.4.2 TPμP-40A/16A微型打印机及其接口 97

第5章 数字控制器 100

5.1线性离散控制系统的数学描述方法 100

5.1.1差分方程 100

5.1.2 Z变换 103

5.1.3 Z变换的主要性质 106

5.1.4 Z反变换 107

5.1.5用Z变换解差分方程 109

5.1.6脉冲传递函数 111

5.2数字控制器的设计方法 113

5.2.1差分近似法 113

5.2.2双线性变换法 115

5.2.3阶跃响应不变法与脉冲响应不变法 116

5.2.4零极点匹配法 117

5.2.5各种设计方法的比较 117

5.3 PID（比例－积分－微分）数字控制器的设计 118

5.3.1 PID模拟控制器及离散化 118

5.3.2 PID控制器的几种改进形式 121

5.3.3 PID控制器参数的整定 126

5.4数字控制器的程序设计 129

5.4.1直接程序设计法 129

5.4.2串行程序设计法 129

5.4.3并行程序设计法 131

第6章 微机控制系统的抗干扰技术 133

6.1干扰的来源和分类 133

6.1.1干扰的来源 133

6.1.2干扰的分类 134

6.2硬件方面对几种主要干扰的抑制方法 135

6.2.1电源噪声的抑制 135

6.2.2过程通道干扰的抑制 137

6.2.3空间干扰和电感性干扰的抑制 139

6.2.4接地技术 140

6.2.5布线的抗干扰技术 144

6.3 CPU软件抗干扰技术 145

6.3.1人工复位 145

6.3.2掉电保护 145

6.3.3睡眠抗干扰 146

6.3.4指令冗余 147

6.3.5软件陷阱 147

6.3.6程序运行监视系统（WATCHDOG） 150

6.4数字信号的软件抗干扰措施 153

6.4.1数字信号的输入方法 153

6.4.2数字信号的输出方法 154

6.4.3数字滤波 155

第7章 系统设计及实例 159

7.1微机控制系统设计的要求和步骤 159

7.1.1系统设计的基本要求 159

7.1.2系统设计的特点 160

7.1.3确定系统总体控制方案 160

7.1.4建立数学模型和确定控制算法 161

7.1.5微型机和接口电路的选择 161

7.1.6系统总体设计 162

7.2调功恒温控制 163

7.2.1系统工作原理和结构 164

7.2.2硬件设计 164

7.2.3软件设计 168

7.3单片机控制交流变频调速系统 169

7.3.1系统组成与工作原理 169

7.3.2系统硬件设计 170

7.3.3系统软件设计 175

7.3.4系统抗干扰措施 181

7.4全数字双闭环直流调速系统 182

7.4.1系统组成原理 183

7.4.2系统各单元设计 184

7.4.3系统动态参数计算 189

7.4.4软件设计 190

第8章 集散型控制系统（DCS）及现场总线技术 192

8.1 DCS的概念、特点、体系结构和功能 192

8.1.1 DCS的组成及特点 192

8.1.2分层体系 194

8.1.3 DCS的基本功能 195

8.1.4 DCS的新技术情况 199

8.2 DCS的通信网络与系统特性 199

8.2.1通信介质 200

8.2.2网络结构 201

8.2.3通信控制方式 202

8.2.4TDC-3000系统特性 203

8.3现场控制站 208

8.3.1控制站MC的结构 209

8.3.2过程管理站PM的结构 212

8.3.3逻辑管理站LM的结构与功能 212

8.3.4 MC的无中断自动控制系统UAC 214

8.3.5 MC的组态 216

8.4操作站 222

8.4.1增强型操作站（EOS）的构成 222

8.4.2增强型操作站的显示功能 228

8.5现场总线（Fieldbus）技术 233

8.5.1现场总线及其体系结构 233

8.5.2总线的分类 236

8.5.3 FF现场总线主要技术标准 238

附录1:Z变换表 241

附录2:PID计算子程序清单（三字节浮点数） 242

附录3：标准值查表并线性化处理程序清单（双宇节定点数） 248

附录4：国外集散系统一览表 251

附录5：国内集散系统一览表 252

参考文献 254