第1章 计算机控制系统概述 1
1.1 计算机控制系统的概念、组成与特点 1
1.1.1 计算机控制系统概述 1
1.1.2 计算机控制系统组成 3
1.1.3 计算机控制系统特点及优点 5
1.2 计算机控制系统的典型结构 6
1.2.1 计算机巡回检测和操作指导系统 6
1.2.2 计算机直接数字控制系统 7
1.2.3 计算机监督控制系统 8
1.2.4 分级控制系统 8
1.2.5 计算机集散控制系统 9
1.2.6 现场总线控制系统 10
1.3 计算机控制系统应用举例 10
1.4 计算机控制系统的发展趋势 11
1.4.1 控制用计算机的特点 11
1.4.2 计算机控制系统的发展趋势 13
思考题和习题 14
第2章 计算机控制系统中的信号和过程通道设计 15
2.1 计算机控制系统中的信号种类 15
2.2 数字量通道设计 16
2.2.1 数字量输入通道 16
2.2.2 数字量输出通道 18
2.3.1 模拟量输入通道组成 21
2.3 模拟量输入通道设计 21
2.3.2 采样与量化 27
2.3.3 A/D转换器及接口技术 30
2.4 模拟量输出通道设计 48
2.4.1 模拟量输出通道组成 48
2.4.2 D/A转换器及接口技术 49
思考题和习题 56
3.1 数字控制基础 58
3.1.1 数字控制的基本原理 58
第3章 数字控制与电机控制技术 58
3.1.2 数字控制方式 59
3.1.3 开环数字控制 60
3.2 逐点比较法插补原理 61
3.2.1 逐点比较法直线插补 61
3.2.2 逐点比较法圆弧插补 65
3.3 直流电动机控制技术 70
3.3.1 直流电动机的PWM调压调速原理 70
3.3.2 直流电动机的不可逆PWM控制系统 72
3.3.3 直流电动机双极性驱动可逆PWM控制系统 75
3.4 单片机控制步进电动机 77
3.4.1 步进电动机的结构和工作原理 77
3.4.2 步进电动机的驱动 83
3.4.3 步进电动机的单片机控制 84
思考题和习题 87
第4章 计算机控制系统的控制算法 88
4.1 数字PID控制算法 88
4.1.1 准连续PID算法 88
4.1.2 对标准PID算法的改进 91
4.1.3 PID调节器参数整定 98
4.1.4 小结 102
4.2.1 最少拍控制系统的设计 103
4.2 数字控制器的直接设计 103
4.2.2 最少拍无纹波控制系统的设计 110
4.2.3 数字控制器的计算机实现方法 112
4.2.4 小结 114
4.3 模糊逻辑控制 114
4.3.1 模糊逻辑 114
4.3.2 模糊逻辑控制方法 119
4.3.3 模糊推理器设计方法 130
4.3.4 模糊控制系统设计和应用 137
思考题和习题 146
5.1.1 开关量检测程序设计 148
5.1.2 脉冲量计数程序设计 148
5.1 过程监控程序设计 148
第5章 计算机控制系统应用程序设计 148
5.1.3 显示程序设计 149
5.1.4 键盘处理程序设计 154
5.1.5 报警程序设计 158
5.2 数字滤波程序设计 163
5.2.1 程序判断滤波 163
5.2.2 中值滤波 165
5.2.3 算术平均滤波 166
5.2.4 惯性滤波 169
5.2.5 数字滤波总结 169
5.3 标度变换程序设计 170
5.4 线性化处理程序设计 171
5.4.1 计算法 171
5.4.2 查表法 172
5.4.3 线性插值法 172
思考题和习题 175
第6章 现场总线应用技术 176
6.1 现场总线的现状与发展 176
6.1.1 现场总线的产生 176
6.1.2 现场总线技术的意义 177
6.1.3 现场总线的特点和优点 177
6.1.4 现场总线标准的制定 180
6.1.6 现场总线网络的实现 181
6.1.5 现场总线协议 181
6.1.7 企业网络信息集成系统 182
6.1.8 国内外现场总线市场分析预测及发展趋势 183
6.2 现场总线简介 184
6.2.1 基金会总线 184
6.2.2 CAN 186
6.2.3 LonWorks 186
6.2.4 Profibus 187
6.3 CAN现场总线 188
6.3.1 CAN现场总线概述 188
6.2.5 RS-485 188
6.3.2 CAN的技术规范 189
6.4 Profibus现场总线 193
6.4.1 Profibus现场总线概述 193
6.4.2 Profibus传输技术 194
6.4.3 Profibus通信模型 194
6.4.4 Profibus产品特点 194
思考题和习题 195
第7章 计算机控制系统应用软件简介 196
7.1.1 组态王软件的结构 197
7.1.2 组态王与下位机通信的方式 197
7.1 了解组态王 197
7.1.3 产生动画效果的方法 198
7.1.4 建立应用程序的一般过程 198
7.2 开始一个新项目 199
7.3 设计画面 200
7.4 定义外部设备和数据库 202
7.5 让画面运动起来 204
7.6 实时趋势曲线与实时报警窗口 205
7.7 查阅历史数据 209
7.8 报告和控件 212
7.9 增强系统的安全性 215
第8章 工业控制中的串行通信技术 218
8.1 串行通信基础 218
8.1.1 通信系统的组成 218
8.1.2 串行通信的基本概念 219
8.1.3 串行通信协议和同步技术 222
8.2 工业控制中常用的串行接口 225
8.2.1 RS-232C接口标准 225
8.2.2 RS-422A与RS-423A接口标准 228
8.2.3 RS-485接口标准 229
8.2.4 几种接口标准的比较 233
8.3.1 串行通信接口的基本任务 234
8.3.2 8251A组成的串行接口 234
8.3 常见的串行通信接口芯片 234
8.4 串行通信的应用举例 242
8.4.1 两台PC机的串行通信 242
8.4.2 PC机与MCS-51单片机的串行通信 245
思考题和习题 247
第9章 计算机控制系统工程设计方法 248
9.1 计算机控制系统设计的基本要求、特点和步骤 248
9.1.1 计算机控制系统设计的基本要求 248
9.1.2 计算机控制系统的设计特点 250
9.1.3 计算机控制系统的设计步骤 250
9.2 计算机控制系统总体方案设计 251
9.3 计算机控制系统硬件系统设计 252
9.3.1 系统拓扑结构图设计 253
9.3.2 系统主机机型的选择 257
9.3.3 系统总线的选择与通信方式的确定 258
9.3.4 输入输出通道的选择 258
9.3.5 传感器的选择 259
9.3.6 执行机构的选择 263
9.4 计算机控制系统软件系统设计 266
9.4.1 主系统实时监控管理软件的设计 267
9.4.2 子系统软件的设计 267
9.5.1 系统结构 271
9.5 基于工业以太网和现场总线技术的新型控制系统 271
9.5.2 系统性能 273
9.5.3 OPC技术 274
9.5.4 Web浏览与控制技术 277
9.5.5 组态软件技术 278
9.6 计算机控制系统的抗干扰设计 282
9.6.1 干扰信号的类型及其传输形式 282
9.6.2 硬件抗干扰技术 284
9.6.3 软件抗干扰技术 290
10.1 电加热温度智能控制系统 294
10.1.1 硬件系统设计 294
第10章 计算机控制系统应用实例 294
10.1.2 控制算法 299
10.1.3 软件设计 301
10.2 羰基合成模试评价装置计算机控制系统（智能仪表） 303
10.2.1 羰基合成反应生产工艺 303
10.2.2 羰基合成过程参量与控制要求 304
10.2.3 系统总体控制方案 305
10.2.4 系统软件设计 306
附录A 控制系统实验 311
实验一 直流电动机闭环调速实验 311
实验二 电烤箱闭环控制实验 314
参考文献 319