第1章 计算机控制概述 1
1.1 控制系统组成 1
1.1.1 控制系统概念 1
1.1.2 硬件组成 3
1.1.3 软件组成 4
1.2 控制系统分类 6
1.2.1 数据采集系统 6
1.2.2 操作指导控制系统 6
1.2.3 直接数字控制系统 7
1.2.4 监督计算机控制系统 7
1.2.5 分散控制系统 8
1.2.6 现场总线控制系统 8
1.2.7 计算机集成制造系统 9
1.3 控制装置种类 9
1.3.1 可编程控制器 10
1.3.2 可编程调节器 10
1.3.3 总线式工控机 10
1.3.4 嵌入式计算机系统 11
1.3.5 其他控制装置 11
本章小结 12
思考题 12
第2章 模拟量输出通道 13
2.1 D/A转换器 14
2.1.1 工作原理与性能指标 14
2.1.2 8位DAC0832芯片 16
2.1.3 12位DAC1210芯片 17
2.2 接口电路 18
2.2.1 DAC0832接口电路 18
2.2.2 DAC1210接口电路 19
2.3 输出方式 20
2.3.1 电压输出方式 20
2.3.2 电流输出方式 22
2.3.3 自动／手动切换输出方式 24
2.4 D/A转换模板 25
2.4.1 D/A转换模板的通用性 25
2.4.2 D/A转换模板的设计举例 26
本章小结 28
思考题 28
第3章 模拟量输入通道 29
3.1 信号调理电路 29
3.2 多路模拟开关 30
3.2.1 结构原理 30
3.2.2 扩展电路 31
3.3 前置放大器 32
3.3.1 测量放大器 32
3.3.2 可变增益放大器 32
3.4 采样保持器 33
3.4.1 数据采样定理 34
3.4.2 零阶采样保持器 34
3.5 A/D转换器 36
3.5.1 工作原理与性能指标 36
3.5.2 ADC0809及其接口电路 40
3.5.3 AD574A芯片及其接口电路 44
3.6 A/D转换模板 46
本章小结 49
思考题 49
第4章 数字量输入／输出通道 50
4.1 光电耦合隔离技术 50
4.1.1 光电耦合隔离器 50
4.1.2 光电耦合隔离电路 51
4.2 数字量输入通道 52
4.2.1 开关输入电路 52
4.2.2 脉冲计数电路 53
4.3 数字量输出通道 54
4.3.1 三极管驱动电路 54
4.3.2 继电器驱动电路 55
4.3.3 晶闸管驱动电路 56
4.3.4 固态继电器驱动电路 57
4.4 DI/DO模板 58
本章小结 59
思考题 59
第5章 键盘及其接口技术 60
5.1 键盘输入电路 60
5.1.1 键盘的抖动干扰 60
5.1.2 抖动干扰的消除 60
5.2 非编码独立式键盘 61
5.2.1 查询法接口电路 62
5.2.2 中断法接口电路 63
5.3 非编码矩阵式键盘 64
5.3.1 矩阵式键盘的结构组成 64
5.3.2 矩阵式键盘的程序设计 65
5.4 编码键盘 67
5.4.1 二进制编码器 67
5.4.2 编码键盘接口电路 68
本章小结 69
思考题 70
第6章 显示器及其接口技术 71
6.1 LED显示器 71
6.1.1 LED显示器的结构原理 71
6.1.2 LED显示器的显示方式 73
6.1.3 LED显示器接口电路 75
6.2 LCD 79
6.2.1 LCD的结构原理 79
6.2.2 LCD的驱动方式 80
6.2.3 段位式LCD接口电路 82
6.2.4 点阵式LCD接口电路 84
6.3 图形显示器 87
6.3.1 图形显示器概述 87
6.3.2 图形显示画面 88
本章小结 92
思考题 92
第7章 数据处理技术 93
7.1 测量数据预处理技术 93
7.1.1 系统误差的自动校准 93
7.1.2 数据字长的预处理 94
7.2 数字滤波方法 95
7.2.1 平均值滤波 95
7.2.2 中值滤波 96
7.2.3 限幅滤波 97
7.2.4 惯性滤波 97
7.3 标度变换算法 98
7.3.1 线性式变换 98
7.3.2 非线性式变换 100
7.3.3 多项式变换 101
7.3.4 查表法 103
7.4 越限报警处理 104
7.4.1 越限报警程序 104
7.4.2 越限报警方式 105
本章小结 107
思考题 108
第8章 抗干扰技术 109
8.1 干扰的来源与传播途径 109
8.1.1 干扰的来源 109
8.1.2 干扰的传播途径 110
8.2 硬件抗干扰措施 111
8.2.1 串模干扰的抑制 111
8.2.2 共模干扰的抑制 113
8.2.3 长线传输干扰的抑制 116
8.2.4 信号线的选择与敷设 118
8.2.5 电源系统的抗干扰 119
8.2.6 接地系统的抗干扰 123
8.3 软件抗干扰措施 126
8.3.1 指令冗余技术 126
8.3.2 软件陷阱技术 126
8.4 程序运行监视系统 127
8.4.1 Watchdog Timer工作原理 127
8.4.2 Watchdog Timer实现方法 128
本章小结 128
思考题 129
第9章 数字控制器的设计 130
9.1 数字控制器的连续化设计 130
9.1.1 数字控制器的连续化设计步骤 130
9.1.2 PID控制规律 132
9.1.3 数字PID控制算法 135
9.1.4 改进的数字PID控制算法 137
9.1.5 数字PID参数的整定 142
9.2 数字控制器离散化设计 146
9.2.1 数字控制器的离散化设计步骤 146
9.2.2 最少拍控制系统的设计 147
9.2.3 纯滞后控制 155
9.3 数字串级控制器的设计 159
9.3.1 串级控制的结构和原理 160
9.3.2 串级控制系统的确定 161
9.3.3 数字串级控制算法 161
9.4 数字前馈控制器的设计 162
9.4.1 前馈控制的结构和原理 162
9.4.2 前馈—反馈控制结构 163
9.4.3 数字前馈—反馈控制算法 164
9.5 数字程序控制器的设计 165
9.5.1 数字程序控制基础 165
9.5.2 逐点比较法插补原理 167
9.5.3 步进电机控制技术 175
本章小结 180
思考题 180
第10章 控制网络技术 182
10.1 数据通信基础 182
10.1.1 数据通信系统 182
10.1.2 数据传输编码 185
10.1.3 多路复用技术 187
10.1.4 通信同步技术 189
10.1.5 常用传输介质 191
10.2 通信网络技术 191
10.2.1 网络拓扑结构 191
10.2.2 网络控制方法 192
10.2.3 差错控制技术 193
10.3 网络体系结构 195
10.4 串行通信总线 198
10.4.1 RS-232C通信总线 198
10.4.2 RS-422/485通信总线 203
10.5 工业以太网 206
10.5.1 以太网及其优势 207
10.5.2 工业以太网的关键技术 207
10.5.3 基于以太网的控制网络系统 208
10.5.4 几种典型的实时以太网 210
本章小结 211
思考题 211
第11章 IPC与PLC 212
11.1 IPC结构组成 212
11.1.1 硬件组成 212
11.1.2 软件组成 213
11.2 IPC总线结构 214
11.2.1 内部总线 214
11.2.2 外部总线 217
11.3 IPC功能特点 217
11.4 IPC产品简介 218
11.4.1 工业计算机机箱 218
11.4.2 工业级底板 219
11.4.3 工业级CPU卡 219
11.4.4 PCI总线I/O卡 220
11.5 PLC结构组成 222
11.5.1 CPU模块 222
11.5.2 I/O模块 223
11.5.3 编程装置 224
11.5.4 电源 224
11.5.5 PLC的物理结构 224
11.6 PLC编程语言 225
11.7 PLC工作过程 228
11.8 PLC功能特点 230
11.9 PLC产品简介 231
11.9.1 CPU模块 231
11.9.2 数字量扩展模块 232
11.9.3 模拟量扩展模块 232
11.9.4 热电偶、热电阻扩展模块 233
11.9.5 通信模块 233
11.9.6 通信处理器 233
11.9.7 中文显示屏 233
11.9.8 编程软件 234
本章小结 234
思考题 235
第12章 DCS与FCS 236
12.1 DCS体系结构 236
12.1.1 分散过程控制级 237
12.1.2 集中操作监控级 238
12.1.3 综合信息管理级 240
12.1.4 通信网络系统 240
12.2 DCS功能特点 240
12.2.1 DCS的软件 241
12.2.2 DCS的特点 241
12.3 DCS产品简介 241
12.3.1 TDC-3000 242
12.3.2 I/AS 243
12.3.3 SUPCON JX-300 245
12.4 FCS体系结构 246
12.5 FCS功能特点 248
12.5.1 FCS的特点 248
12.5.2 FCS的组态 249
12.6 FCS产品简介 249
12.6.1 CAN 249
12.6.2 Lon Works 250
12.6.3 PROFIBUS 250
12.6.4 WorldFIP 250
12.6.5 HART 251
12.6.6 FF 251
本章小结 252
思考题 252
第13章 监控组态软件 253
13.1 组态软件及其发展 253
13.1.1 组态软件的发展趋势 253
13.1.2 组态软件的特点 254
13.1.3 使用组态软件的一般步骤 254
13.2 组态软件的图形开发环境 255
13.2.1 基本概念 255
13.2.2 图形开发环境的工作界面 255
13.3 工艺控制流程图的组态 257
13.3.1 建模 257
13.3.2 变量的定义 258
13.3.3 画面的编辑与动画连接 261
13.4 复杂图形对象的组态及应用 265
13.4.1 趋势曲线 265
13.4.2 报表生成 267
13.4.3 报警和事件 269
13.4.4 配方管理 271
13.5 程序的运行与调试 272
13.5.1 运行系统设置 273
13.5.2 运行系统 273
本章小结 273
思考题 274
第14章 控制系统设计与工程实现 275
14.1 控制系统的设计原则 275
14.2 控制工程的实现步骤 276
14.2.1 准备阶段 277
14.2.2 设计阶段 278
14.2.3 仿真及调试阶段 282
14.2.4 现场调试运行阶段 283
14.3 控制工程的应用实例 284
14.3.1 水槽水位单片机控制系统 284
14.3.2 循环水装置IPC控制系统 285
14.3.3 中水回用PLC控制系统 289
14.3.4 聚合釜温压仪表控制系统 293
14.3.5 基于PLC与IPC的锅炉综合控制系统 297
本章小结 303
思考题 303
部分思考题参考答案 305
参考文献 310