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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采样过程34

3.4.2采样定理35

3.4.3零阶采样保持器35

3.5 A/D转换器37

3.5.1工作原理与性能指标37

3.5.2 ADC0809芯片及其接口电路41

3.5.3 AD574A芯片及其接口电路45

3.6 A/D转换模板47

本章小结50

思考题50

第4章 数字量输入/输出通道51

4.1光电耦合隔离技术51

4.1.1光电耦合隔离器51

4.1.2光电耦合隔离电路52

4.2数字量输入通道53

4.2.1开关输入电路53

4.2.2脉冲计数电路54

4.3数字量输出通道55

4.3.1三极管驱动电路55

4.3.2继电器驱动电路56

4.3.3晶闸管驱动电路57

4.3.4固态继电器驱动电路58

4.4 DI/DO模板59

本章小结60

思考题60

第5章 键盘及其接口技术61

5.1键盘输入电路61

5.1.1键盘的抖动干扰61

5.1.2抖动干扰的消除61

5.2非编码独立式键盘62

5.2.1查询法接口电路63

5.2.2中断法接口电路64

5.3非编码矩阵式键盘65

5.3.1矩阵式键盘的结构组成65

5.3.2矩阵式键盘的程序设计66

5.4编码键盘68

5.4.1二进制编码器68

5.4.2编码键盘接口电路69

本章小结70

思考题71

第6章 显示器及其接口技术72

6.1 LED显示器72

6.1.1 LED显示器的结构原理72

6.1.2 LED显示器的显示方式74

6.1.3 LED显示器接口电路76

6.2 LCD80

6.2.1 LCD的结构原理80

6.2.2 LCD的驱动方式81

6.2.3段位式LCD接口电路83

6.2.4点阵式LCD接口电路85

6.3图形显示器88

6.3.1图形显示器概述88

6.3.2图形显示画面89

本章小结93

思考题93

第7章 数据处理技术94

7.1测量数据预处理技术94

7.1.1系统误差的自动校准94

7.1.2数据字长的预处理95

7.2数字滤波方法96

7.2.1平均值滤波96

7.2.2中值滤波97

7.2.3限幅滤波98

7.2.4惯性滤波98

7.3标度变换算法99

7.3.1线性式变换99

7.3.2非线性式变换101

7.3.3多项式变换102

7.3.4查表法104

7.4越限报警处理105

7.4.1越限报警程序105

7.4.2越限报警方式106

本章小结108

思考题109

第8章 抗干扰技术110

8.1干扰的来源与传播途径110

8.1.1干扰的来源110

8.1.2干扰的传播途径111

8.2硬件抗干扰措施112

8.2.1串模干扰的抑制112

8.2.2共模干扰的抑制114

8.2.3长线传输干扰的抑制117

8.2.4信号线的选择与敷设119

8.2.5电源系统的抗干扰120

8.2.6接地系统的抗干扰124

8.3软件抗干扰措施127

8.3.1指令冗余技术127

8.3.2软件陷阱技术127

8.4程序运行监视系统128

8.4.1 Watchdog Timer工作原理128

8.4.2 Watchdog Timer实现方法129

本章小结129

思考题130

第9章 数字控制器的设计131

9.1数字控制系统的数学描述131

9.1.1差分方程131

9.1.2 z变换133

9.1.3脉冲传递函数138

9.2数字控制器的连续化设计143

9.2.1数字控制器的连续化设计步骤143

9.2.2 PID控制规律145

9.2.3基本数字PID控制算法148

9.2.4改进的数字PID控制算法149

9.2.5数字PID参数的整定154

9.3数字控制器离散化设计159

9.3.1数字控制器的离散化设计步骤159

9.3.2最少拍控制系统的设计160

9.3.3纯滞后控制168

9.4数字串级控制器的设计172

9.4.1串级控制的结构和原理172

9.4.2串级控制系统的确定173

9.4.3数字串级控制算法173

9.5数字程序控制器的设计174

9.5.1数字程序控制基础174

9.5.2逐点比较法插补原理176

9.5.3步进电机控制技术183

本章小结187

思考题188

第10章 控制网络技术190

10.1数据通信基础190

10.1.1数据通信系统190

10.1.2数据传输编码193

10.1.3多路复用技术195

10.1.4通信同步技术197

10.1.5常用传输介质199

10.2通信网络技术199

10.2.1网络拓扑结构199

10.2.2网络控制方法200

10.2.3差错控制技术201

10.3网络体系结构203

10.4串行通信总线206

10.4.1 RS -232C通信总线206

10.4.2 RS - 422 /485通信总线211

10.5工业以太网214

10.5.1以太网及其优势215

10.5.2工业以太网的关键技术215

10.5.3基于以太网的控制网络系统216

10.5.4几种典型的实时以太网218

本章小结219

思考题219

第11章 IPC与PLC220

11.1 IPC结构组成220

11.1.1硬件组成220

11.1.2软件组成221

11.2 IPC总线结构222

11.2.1内部总线222

11.2.2外部总线225

11.3 IPC功能特点225

11.4 IPC产品简介226

11.4.1工业计算机机箱226

11.4.2工业级底板227

11.4.3工业级CPU卡227

11.4.4 PCI总线I/O卡228

11.5 PLC结构组成230

11.5.1 CPU模块230

11.5.2 1/O模块231

11.5.3编程装置232

11.5.4电源232

11.5.5 PLC的物理结构232

11.6 PLC编程语言233

11.7 PLC工作过程236

11.8 PLC功能特点238

11.9 PLC产品简介239

11.9.1 CPU模块239

11.9.2数字量扩展模块240

11.9.3模拟量扩展模块240

11.9.4热电偶、热电阻扩展模块241

11.9.5通信模块241

11.9.6通信处理器241

11.9.7中文显示屏241

11.9.8编程软件242

本章小结242

思考题243

第12章 DCS与FCS244

12.1 DCS体系结构244

12.1.1分散过程控制级245

12.1.2集中操作监控级246

12.1.3综合信息管理级248

12.1.4通信网络系统248

12.2 DCS功能特点248

12.2.1 DCS的软件249

12.2.2 DCS的特点249

12.3 DCS产品简介249

12.3.1 TDC-3000250

12.3.2 1/AS251

12.3.3 SUPCON JX-300253

12.4 FCS体系结构254

12.5 FCS功能特点256

12.5.1 FCS的特点256

12.5.2 FCS的组态257

12.6 FCS产品简介257

12.6.1 CAN257

12.6.2 Lon Works258

12.6.3 PROFIBUS258

12.6.4 WorldFIP258

12.6.5 HART259

12.6.6 FF259

本章小结260

思考题260

第13章 控制系统设计与工程实现261

13.1控制系统的设计原则261

13.2控制工程的实现步骤262

13.2.1准备阶段263

13.2.2设计阶段264

13.2.3仿真及调试阶段268

13.2.4现场调试运行阶段269

13.3控制工程的应用实例270

13.3.1水槽水位单片机控制系统270

13.3.2循环水装置IPC控制系统271

13.3.3中水回用PLC控制系统275

13.3.4聚合釜温压仪表控制系统279

13.3.5基于PLC与IPC的锅炉综合控制系统283

本章小结289

思考题289

思考题参考答案291

附录 常用函数的z变换表299

参考文献300