第一章 绪论 1
第一节 计算机控制系统的一般概念 1
一、计算机控制系统的概述 1
二、过程计算机控制系统的信号特点 3
三、计算机控制系统的组成 6
四、计算机控制系统的经济效益 7
第二节 过程计算机控制系统的分类 7
一、计算机巡回检测和操作指导系统 7
二、计算机直接数字控制系统 8
三、计算机监督控制系统 8
四、计算机集散控制系统 9
五、现场总线控制系统 10
六、工业过程计算机集成制造系统（流程CIMS） 10
第三节 过程计算机控制系统的设计与实现 10
一、设计过程计算机控制系统的一般步骤 11
二、过程计算机控制系统的分析和设计方法 11
第四节 过程计算机控制系统的发展概况及趋势 12
主要参考文献 14
思考题与习题 14
第二章 过程计算机总线技术 15
第一节 概述 15
一、总线结构连接 15
二、总线的分类 16
三、总线的模板化结构 18
第二节 总线的体系结构 18
一、总线的体系结构 18
二、总线的控制方式 19
第三节 内部总线 21
一、STD总线 21
二、PC系列总线 24
第四节 外部总线 29
一、IEEE-488总线概述 29
二、IEEE-488总线的信号分配 30
思考题与习题 32
主要参考文献 32
第三章 过程计算机的输入输出接口技术 33
第一节 模拟量输入接口 33
一、D/A转换器原理及器件 33
二、D/A转换器接口与隔离技术 37
三、D/A转换模板的标准化设计 41
第二节 模拟量输入接口 44
一、A/D转换原理及器件 44
二、A/D转换器接口与隔离技术 49
三、A/D转换的标准化设计 57
第三节 开关量输入输出接口 60
一、开关量的概念及种类 60
二、开关量输入接口 60
三、开关量输出接口 61
四、开关量输入输出模板的标准化设计 61
第四节 人-机接口 63
一、键盘接口 63
二、显示器接口 65
三、打印机接口 66
四、其它人-机接口 68
主要参考文献 70
思考题与习题 70
第四章 计算机控制系统中的数据通信技术 71
第一节 数据通信的基础知识 71
一、数据通信概述 71
二、数据传输方式 73
三、多路复用技术 74
第二节 数据通信设备 75
一、通信适配器 75
二、RS-232C标准 76
三、调制解调器 81
四、RS-449、RS-422、RS-423及RS-485标准 82
五、通信介质（媒质） 85
第三节 数据通信中的检错与纠错 86
一、奇/偶校验（Parity Check） 86
二、循环冗余校验CRC（Cyclic Redundancy Check） 87
三、恒比码 88
附录 ASCⅡ码 89
一、排打印ASCⅡ码（控制代码） 89
二、可打印ASCⅡ码（控制代码） 89
主要参考文献 90
思考题与习题 90
第五章 过程计算机控制系统中的计算机网络技术 91
第一节 概述 91
一、计算机网络的分类 91
二、计算机网络的基本协议 92
三、Internet和Intranet 94
第二节 计算机局域网络 99
一、局域网络和拓扑结构 99
二、网络操作系统（Network Operating System ,NOS） 101
三、星形网、总线网、环形网 117
一、概述 123
第三节 计算机网络互连及其协议 123
二、网络互连方法 124
三、网络互连部件 124
四、广域网和远程网 128
第四节 控制系统中计算机网络体系结构 130
一、控制系统中计算机网络体系结构 130
二、企业的网络管理 130
三、一个实施例子介绍 133
思考题与习题 135
主要参考文献 135
第六章 过程计算机控制系统中的控制策略 136
第一节 数字滤波和数据处理 136
一、采样数据的合理性判别及报警 136
二、数字滤波 137
三、数据处理 139
第二节 数字PID控制算法 141
一、标准数字PID控制算法 142
二、数字PID控制算法的改进 143
三、数字PID控制的参数整定 146
第三节 基于数字PID控制的多回路控制系统 149
一、串级控制系统 150
二、前馈控制系统 151
三、纯滞后补偿控制系统 152
第四节 模型预测控制 154
一、模型预测控制的基本原理 154
二、动态矩阵控制（DMC） 155
三、模型算法控制（MAC） 167
四、小结 172
第五节 模糊控制 173
一、预备知识 173
二、模糊控制的基本原理 175
三、模糊控制器的设计 177
四、模糊控制器的改进 182
五、模糊控制器的工业应用举例 184
第六节 控制策略的工程实现 186
一、给定值处理 186
二、被控量处理 187
四、控制策略的实现 188
三、偏差处理 188
五、控制量处理 190
六、自动手动切换 190
主要参考文献 191
思考题与习题 192
第一节 概述 194
一、计算机控制系统软件基础 194
第七章 过程计算机控制系统软件基础 194
二、过程计算机控制系统软件构成 195
三、过程计算机控制系统软件功能 195
第二节 操作系统 196
一、操作系统的功能与任务 196
二、操作系统的分类 198
三、实时多任务操作系统 199
四、Windows NT操作系统 200
五、OS/2操作系统 201
六、VMS操作系统 202
七、Linux与RT Linux操作系统 203
第三节 实用数据结构 204
一、数据结构概念 204
二、线性表及其顺序存储结构 205
三、线性链表 206
四、堆栈和队列 207
五、数组和类型 208
六、结构和联合 209
七、数据文件 210
第四节 过程计算机控制系统应用软件 211
一、过程计算机控制系统应用软件的需求 211
二、应用软件设计技术 212
三、应用软件开发环境及平台 216
四、计算机控制系统应用软件设计 216
第五节 商品化的工业控制软件简介 217
一、商品化的工业控制软件 217
二、工业控制平台软件Intellution 217
三、柔性先进控制软件包FLACS 218
主要参考文献 220
思考题与习题 220
第八章 过程计算机控制系统中的数据库技术 221
第一节 过程计算机控制系统与数据库 221
一、需求 221
二、先进思想 221
第二节 数据库技术概述 222
一、数据库系统的基本概念 222
二、数据库系统结构 223
三、数据库管理系统 226
四、关系数据库查询语言SQL 228
第三节 计算机控制系统中的数据库 229
一、实时数据库的概念 229
二、实时数据库的功能和特点 229
三、实时事务及实时事务处理 231
四、实时数据库的组态和生成 232
一、关系模型 233
五、分布式实时数据库和历史数据库 233
第四节 基于关系模型的数据库 233
二、大型关系数据库及发展简介 235
三、桌面型关系数据库 237
第五节 关系数据库的设计和应用 237
一、关系数据库设计概述 238
二、数据库的概念设计 238
三、数据库的逻辑设计 238
四、数据库的物理设计 239
五、分布式数据库 239
第六节 数据库的接口设计 241
主要参考文献 243
思考题与习题 243
第九章 计算机集散控制系统 244
第一节 计算机集散控制系统（DCS）概念 244
一、DCS的整体概念 244
二、DCS的特点 245
三、DCS的发展及典型产品 246
第二节 计算机集散控制系统的体系结构 249
一、概述 249
二、大型DCS的体系结构与各层的功能 252
三、中小型DCS的体系结构与各层的功能 254
第三节 计算机集散控制系统的硬件结构 256
一、概述 256
二、DCS的现场控制站（单元） 256
三、DCS的操作站 258
四、DCS的冗余技术 259
第四节 计算机集散控制系统中的软件技术 260
一、DCS的组态软件 260
二、DCS的操作软件 261
三、DCS的控制软件 263
第五节 DCS通信接口 264
一、 串行接口设计 264
二、网络接口设计 266
二、PLC系统的发展对DCS的影响 267
一、DCS的局限性 267
第六节 计算机集散控制系统及应用的发展趋势 267
三、DCS体系结构的发展趋势 268
主要参考文献 270
思考题与习题 271
第十章 过程计算机控制系统的设计与实施 272
第一节 过程计算机控制系统设计原则和步骤 272
一、过程计算机控制系统设计原则 272
二、设计与实施过程计算机控制系统的步骤 274
第二节 过程计算机控制系统的设计与实施 276
一、计算机控制系统的总体方案设计 276
二、硬件的工程设计与实现 277
三、软件的工程设计与实现 279
四、控制系统的调试与投运 281
第三节 过程计算机控制系统的抗干扰与可靠性技术 282
一、过程计算机控制系统的抗干扰技术 282
二、系统供电与接地技术 286
三、看门狗（watchdog）及其电源掉电检测技术 289
第四节 过程计算机控制系统的实例 290
一、控制系统的总体设计 290
二、纸机控制系统的硬件设计 294
三、纸机控制系统的软件结构 296
四、系统的安装、调试和运行 297
五、经济核算 297
六、结论 298
主要参考文献 298
思考题与习题 299
第十一章 现场总线技术 300
一、现场总线简介 300
二、现场总线的发展背景与趋势 301
三、现场总线系统的技术特点 302
四、现场总线的优点 303
五、现场总线与计算机控制、DCS系统 304
六、几个有影响的现场决线标准化组织及标准 304
一、 现场总线的七层模型 305
第二节 现场总线标准 305
二、 现场总线物理层标准简介 306
三、 现场总线其它层次协议简介 308
第三节 几类有影响的现场总线 309
一、基金会现场总线（FF） 309
二、LonWorks技术和LON总线简介 316
三、HART通信协议简介 320
四、CAN总线简介 322
六、InterBus-S总线简介 324
五、Profibus总线简介 324
第四节 现场总线的应用实例 326
一、InterBus-S总线的应用举例 326
二、Profibus现场总线的应用举例 327
三、LonWorks网络应用简介 329
主要参考文献 331
思考题与习题 332
一、CIMS的概念与发展 333
第一节 概述 333
第十二章 流程工业计算机集成制造系统CIMS简介 333
二、流程工业CIMS与离散工业CIMS之比较 336
第二节 流程工业CIMS的体系结构 338
一、 流程工业CIMS的功能结构及递阶控制层次 338
二、 流程工业CIMS的企业资源计划（ERP）系统与制造执行系统（MES） 342
三、间歇生产方式对流程工业CIMS的影响 344
第三节 流程工业CIMS的核心问题及关键技术 345
一、系统集成 345
二、系统优化 349
三、建立CIMS集成环境的关键技术 351
四、实现流程工业CIMS功能集成的关键技术 352
第四节 流程工业CIMS设计示例 355
一、CIMS的功能递阶结构 355
二、一些关键技术及处理 356
三、实现的CIMS子系统 358
附录 CIMS的相关计算机网站 358
主要参考文献 358
思考题与习题 359