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第1章　微型计算机控制系统概论 1

1.1　微型计算机控制系统的结构原理 1

1.1.1　常规控制系统 1

1.1.2　微型计算机控制系统 1

1.2　微型计算机控制系统的分类 2

1.2.1　数据采集系统 2

1.2.2　直接数字控制系统 3

1.2.3　监督计算机控制系统 3

1.2.4　分散型控制系统 4

1.2.5　现场总线控制系统 4

1.2.6　计算机集成制造系统 5

1.3　微型计算机控制系统的组成 6

1.3.1　硬件组成 7

1.3.2　软件组成 8

1.4　微型计算机控制系统的发展概况及趋势 8

1.4.1　微型计算机控制系统的现状 8

1.4.2　微型计算机控制技术的发展趋势 12

1.5　习题 14

第2章　微型计算机控制系统的过程输入输出技术 15

2.1　过程输入输出通道概述 15

2.1.1　模拟量输入通道的一般结构 15

2.1.2　模拟量输出通道的一般结构 15

2.1.3　数字量输入通道的一般结构 16

2.1.4　数字量输出通道的一般结构 16

2.2　模拟量输入通道 17

2.2.1　模拟量输入通道中的信号变换 17

2.2.2　A/D转换器 18

2.2.3　常用A/D转换器及其接口技术 21

2.2.4　模拟量输入通道设计举例 30

2.3　模拟量输出通道 34

2.3.1　D/A转换器 34

2.3.2　常用D/A转换器及其接口技术 36

2.3.3　模拟量输出通道设计举例 40

2.3.4　数据采集系统实例 42

2.4　数字量输入输出通道 47

2.4.1　数字量输入输出接口技术 48

2.4.2　数字量输入信号调理 49

2.4.3　数字量输出驱动电路 50

2.5　脉冲量输入通道 51

2.6　习题 52

第3章　微型计算机控制系统的常用控制算法 54

3.1　数字滤波与数据处理 54

3.1.1　数字滤波 54

3.1.2　线性化处理 58

3.1.3　标度变换 60

3.2　数字控制器的设计方法 61

3.2.1　数字控制器的连续化设计方法 62

3.2.2　数字控制器的离散化设计方法 65

3.2.3　数字控制器的脉冲传递函数D（z）的软件实现 66

3.3　数字PID控制器的设计 69

3.3.1　数字PID控制算法 69

3.3.2　数字PID控制算法的改进 75

3.3.3　数字PID控制器参数的选择 81

3.4　最少拍控制算法 86

3.4.1　最少拍数字控制器设计 86

3.4.2　最少拍数字控制器设计举例 89

3.5　大林控制算法 94

3.5.1 大林算法中D（z）的基本形式 95

3.5.2　振铃现象及其抑制方法 96

3.6　模糊控制 100

3.6.1　模糊控制原理 100

3.6.2　模糊控制器设计的基本思想 101

3.6.3　实现语言控制的模糊控制器必须要解决的问题 102

3.6.4　模糊控制在家电中的应用 103

3.7　习题 113

第4章　工控机的抗干扰与可靠性技术 115

4.1　工控机的运行环境 115

4.1.1　恶劣的供电条件 115

4.1.2　严重的噪声环境 115

4.1.3　干扰信号的进入渠道 115

4.2　噪声干扰的抑制措施 116

4.2.1　噪声干扰的耦合方式 116

4.2.2　线间耦合干扰的抑制措施 118

4.3　过程通道的抗干扰措施 120

4.3.1　隔离技术 120

4.3.2　通道中器件选择与抗干扰 121

4.3.3　布线抗干扰设计 121

4.4　系统供电与接地的抗干扰措施 122

4.4.1　系统供电的抗干扰措施 122

4.4.2　系统接地的抗干扰措施 125

4.5　“看门狗”和系统支持 130

4.5.1　“看门狗”的工作原理 131

4.5.2　“看门狗”的使用方法 131

4.5.3　“看门狗”的实现 133

4.5.4　使用“看门狗”的若干问题 133

4.6　容错设计 134

4.6.1　容错的必要性和可能性 135

4.6.2　容错冗余设计 136

4.6.3　双机容错在机场加油管网过程控制中的应用 139

4.7　习题 144

第5章　工控机的数据通信技术 145

5.1　数据通信基础与技术 145

5.1.1　数据通信系统的基本组成 145

5.1.2　数据传输形式 145

5.1.3　数据传输速率和误码率 146

5.1.4　异步传输和同步传输 147

5.1.5　差错控制 148

5.2　数据通信网络 150

5.2.1　网络拓扑结构 150

5.2.2　网络体系结构 151

5.3　网络协议 156

5.3.1　高级数据链路控制协议 156

5.3.2　TCP/IP协议族 158

5.4　习题 160

第6章　微型计算机控制系统设计与应用 161

6.1　系统的设计原则 161

6.2　系统设计的方法及步骤 162

6.2.1　系统总体方案设计 162

6.2.2　分析与建模 164

6.2.3　控制算法的选择 164

6.2.4　硬件设计 164

6.2.5　软件设计 165

6.2.6　系统的调试与运行 165

6.3　微型计算机控制系统设计实例 167

6.3.1　智能式脱水控制系统设计 167

6.3.2　浓度—流量控制器的设计 171

6.4　习题 175

第7章　分散型控制系统及现场总线控制系统 176

7.1 DCS概述 176

7.1.1　DCS的概念 176

7.1.2　DCS的发展历史 177

7.1.3　DCS的特点 179

7.1.4　国产DCS技术应用概况 181

7.1.5　DCS的发展趋势 182

7.2　分散型控制系统的构成 183

7.2.1　DCS的体系结构 183

7.2.2　DCS的软件构成 185

7.2.3 DCS的通信网络 186

7.3　工控组态软件 192

7.3.1　概述 192

7.3.2　组态软件的设计思想 196

7.3.3　力控组态软件简介 201

7.3.4　西门子WinCC组态软件介绍 205

7.3.5　InTouch组态软件介绍 208

7.4　现场总线控制系统 213

7.4.1　概述 213

7.4.2　现场总线的发展历史以及我国的应用现状 214

7.4.3　常用的现场总线 216

7.5 习题 218

附录　Z变换公式表 219

参考文献 220