第1章 计算机控制系统概述 1
1.1 计算机控制系统的一般概念 1
1.1.1 计算机控制的发展过程 1
1.1.2 计算机控制系统的基本结构 2
1.1.3 计算机控制系统的特点 4
1.2 计算机控制系统的组成 5
1.3 计算机控制系统的分类 6
1.3.1 计算机操作指导控制系统 6
1.3.2 直接数字控制系统 6
1.3.3 监督计算机控制系统 7
1.3.4 计算机分级控制系统 7
1.3.5 集散控制系统 8
1.3.6 现场总线控制系统 9
1.3.7 计算机集成制造系统 10
1.4 计算机控制系统的发展趋势 10
第2章 过程输入输出接口技术 12
2.1 数据的采样及保持 12
2.1.1 信号的采样 12
2.1.2 信号的量化 13
2.1.3 信号的编码 13
2.1.4 多路开关 15
2.1.5 采样／保持器 18
2.2 模／数转换器 20
2.2.1 模拟输入信号的调理 20
2.2.2 A/D转换器的工作原理 22
2.2.3 A/D转换器的技术指标 23
2.2.4 8位A/D转换器及其与CPU的接口 24
2.2.5 12位A/D转换器及其与计算机的接口 30
2.3 数／模转换器 35
2.3.1 D/A转换器原理和基本结构 35
2.3.2 D/A转换器的主要特性参数 36
2.3.3 8位D/A转换器的应用 37
2.3.4 D/A转换器双极性模拟输出的接法 39
2.3.5 12位D/A转换器 40
2.4 计数／定时器8254 42
2.4.1 8254的功能及结构 43
2.4.2 8254的编程 45
2.4.3 8254的工作方式 46
2.4.4 计数瞬时值和状态信息的读取 49
2.4.5 8254的应用举例 51
2.5 可编程并行I/O接口芯片8255A 52
2.5.1 8255A的功能及结构 52
2.5.2 8255A的工作方式 55
2.5.3 8255A的应用 59
2.6 开关量接口技术 59
2.6.1 开关量输入接口 59
2.6.2 输出接口隔离技术 60
2.6.3 继电器输出接口技术 62
2.6.4 可控硅（晶闸管）输出接口技术 63
2.6.5 固态继电器输出接口 66
2.6.6 综合举例 68
2.7 数据采集卡 70
2.7.1 数据采集系统 70
2.7.2 典型的数据采集卡简介 72
第3章 常用控制程序设计 75
3.1 巡回检测程序 75
3.1.1 概述 75
3.1.2 巡回检测举例 76
3.2 数字滤波程序 78
3.2.1 概述 78
3.2.2 数字滤波方法 79
3.2.3 数字滤波程序设计 81
3.3 标度变换程序 83
3.3.1 线性标度变换 83
3.3.2 非线性参数标度变换 85
3.3.3 非线性补偿 86
3.4 上、下限报警程序 89
3.5 数码管显示程序 92
3.5.1 LED数码显示器 92
3.5.2 静态显示 93
3.5.3 动态显示 94
3.5.4 LED点阵显示器的设计 97
3.6 键处理程序 100
第4章 计算机控制系统的控制策略 106
4.1 数字PID控制 107
4.1.1 模拟PID控制器 107
4.1.2 数字PID控制器控制算法 110
4.1.3 数字PID控制器控制算法改进 114
4.1.4 数字PID控制器的参数整定 119
4.2 串级控制 122
4.2.1 基本原理 122
4.2.2 设计举例 124
4.3 大林算法 129
4.3.1 大林算法的设计原理 129
4.3.2 振铃现象及其消除 130
4.4 数字控制器设计方法 132
4.4.1 连续对象的离散化方法 132
4.4.2 数字控制器的离散设计方法 137
4.4.3 最少拍控制 142
第5章 数字控制技术 147
5.1 数字控制基础 147
5.1.1 数字控制的基本原理 147
5.1.2 数字控制方式 148
5.1.3 数字控制系统结构 149
5.2 逐点比较法插补原理 149
5.2.1 逐点比较法直线插补 150
5.2.2 逐点比较法圆弧插补 154
5.3 步进电机的微机控制 159
5.3.1 步进电机结构及工作原理 159
5.3.2 步进电机的工作方式 161
5.3.3 步进电机的功率放大电路 165
5.3.4 步进电机的主要性能指标和使用注意事项 168
5.3.5 步进电机微机控制系统 169
5.4 伺服电机的控制 172
5.4.1 伺服电机及其控制的基本方法 172
5.4.2 伺服电机控制的功率接口技术 175
5.4.3 伺服电机控制系统的检测元件 179
5.4.4 直流伺服电机系统的设计 182
第6章 计算机控制系统设计与综合举例 186
6.1 计算机控制系统的设计方法 186
6.1.1 系统设计的原则 186
6.1.2 确定工程项目与控制任务 187
6.1.3 工程项目的设计 188
6.1.4 项目仿真与调试 188
6.2 计算机控制系统的软、硬件设计 189
6.2.1 控制计算机的选型 189
6.2.2 接口电路与信号调理 190
6.2.3 定时操作系统的实现 191
6.2.4 显示技术及控制任务的协调 193
6.2.5 计算机应用系统中的抗干扰设计 193
6.3 烘箱温度计算机控制系统设计 198
6.3.1 控制系统的组成 198
6.3.2 控制软件设计 199
6.3.3 程序清单 201
6.4 基于混合仿真实验系统的二阶液位控制系统设计 205
6.4.1 实验装置与系统环境 205
6.4.2 过程控制混合仿真平台的结构组成 207
6.4.3 混合仿真实验系统的实现原理 207
6.4.4 二阶液位控制系统的MATLAB仿真 208
6.5 三轴数控铣床计算机控制系统设计 209
6.5.1 控制系统的组成 210
6.5.2 控制软件设计 212
第7章 现场总线技术 217
7.1 现场总线概述 217
7.1.1 现场总线简介 217
7.1.2 现场总线的发展背景与趋势 218
7.1.3 现场总线系统的技术特点 220
7.1.4 现场总线的优点 220
7.1.5 几个有影响的现场总线标准化组织及标准 221
7.2 现场总线标准 222
7.2.1 现场总线的7层模型 222
7.2.2 现场总线物理层标准简介 223
7.2.3 现场总线其他层次协议简介 225
7.3 CAN总线 226
7.3.1 CAN的技术规范 227
7.3.2 CAN节点设计 229
7.3.3 基于CAN现场总线的SCADA系统结构 237
7.4 PROFIBUS总线简介 238
7.4.1 PROFIBUS概述 238
7.4.2 PROFIBUS现场总线在上海大众汽车有限公司的应用举例 244
第8章 制造工业企业综合自动化系统 247
8.1 概述 247
8.1.1 CIM和CIMS的内涵 247
8.1.2 CIMS技术的发展 248
8.1.3 制造工业特点及其与离散工业的区别 249
8.2 制造工业CIMS体系结构 251
8.2.1 制造工业CIMS的功能结构及递阶控制层次 251
8.2.2 制造工业CIMS的体系结构模型 253
8.2.3 基于三层结构的制造工业现代集成制造体系结构 255
8.2.4 间歇生产方式对制造工业CIMS的影响 257
8.3 制造工业CIMS的关键技术 257
8.3.1 建立CIMS集成环境的关键技术 257
8.3.2 实现制造工业CIMS功能集成的关键技术 260
8.4 制造工业CIMS设计实例 263
习题及思考题 267
附录A 常用Z变换、拉氏变换表 272
附录B C语言程序清单 273
附录C 汇编语言程序清单 282
参考文献 290