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前言 1

第1章 计算机控制技术基础 1

1.1计算机控制系统概述 1

1.1.1计算机控制系统简介 1

1.1.2典型计算机控制系统的组成 3

1.1.3计算机控制系统的分类 5

1.1.4计算机控制技术的典型应用 6

1.2离散控制及其应用 9

1.2.1离散控制理论的引入 9

1.2.2信号的采样 11

1.2.3离散PID控制 13

1.3计算机控制中的网络与通信技术 15

1.3.1计算机网络的定义 15

1.3.2计算机网络的分类 15

1.3.3计算机局域网络 17

1.3.4数据通信技术 19

1.4计算机控制系统的干扰与抗干扰 22

1.4.1干扰的传播途径与作用方式 22

1.4.2硬件抗干扰技术 23

1.4.3软件抗干扰技术 26

本章小结 27

思考与练习 28

第2章 过程通道技术与传感器执行机构 29

2.1过程通道的硬件基础 29

2.1.1计算机输入与输出通道 29

2.1.2各类电平标准及其转换电路 32

2.2模拟量输入通道与相关传感器 37

2.2.1模拟量的采样与处理 37

2.2.2 A/D转换 39

2.2.3传感器应用概述 41

2.2.4典型的传感器介绍 43

2.3模拟量输出通道与相关执行机构 50

2.3.1模拟量的输出 50

2.3.2计算机控制系统的执行机构 54

本章小结 57

思考与练习 57

第3章 可编程控制器（PLC） 58

3.1 PLC控制基础 58

3.1.1 PLC概况 58

3.1.2 PLC的组成原理 60

3.1.3 PLC的特点 62

3.2 PLC编程语言标准IEC 61131-3 63

3.2.1 IEC 61131-3概况 63

3.2.2 IEC 61131-3的软件模型 65

3.2.3 IEC 61131-3的编程模型 70

3.2.4 IEC 61131-3的公共元素 72

3.2.5 IEC 61131-3的数据类型与表示 73

3.2.6 IEC 61131-3的变量 75

3.2.7 IEC 61131-3的程序组织单元 77

3.2.8 IEC 61131-3标准的优势 77

3.3 PLC的冗余模式 80

3.3.1冗余模式介绍 80

3.3.2西门子PLC软冗余系统的构建 81

3.3.3 PLC软冗余系统的调试过程 86

3.4基于PLC的模糊控制 98

3.4.1概况 98

3.4.2 PLC模糊控制在水温控制中的应用 99

本章小结 104

思考与练习 105

第4章 集散控制系统（DCS） 106

4.1 DCS控制基础 106

4.1.1 DCS概况 106

4.1.2 DCS的基本功能、特点与应用 108

4.2 DCS的体系结构与软硬件系统 112

4.2.1 DCS的分层体系结构 112

4.2.2 DCS过程控制装置级 113

4.2.3 DCS现场控制站的结构与功能 114

4.2.4 DCS操作站 117

4.2.5 DCS的控制层软件、监控软件与组态软件 118

4.3 Experion PKS系列DSC系统 120

4.3.1 Experion PKS系统特点 120

4.3.2 Experion PKS系统架构 122

4.3.3组态软件COTROL BUILDER的相关操作 123

4.4 WebField ECS-100系列DCS系统 129

4.4.1 ECS-100系统概况 129

4.4.2 ECS-100系统通信网络 131

4.4.3 ECS-100系统硬件 133

4.4.4 ECS-100系统软件 134

本章小结 137

思考与练习 137

第5章 现场总线控制系统（FCS） 138

5.1 FCS控制基础 138

5.1.1 FCS概况 138

5.1.2 ISO/OSI参考模型 139

5.1.3现场总线的定义与特点 142

5.1.4现场总线的标准 143

5.1.5部分现场总线技术特点总结 147

5.1.6现场总线设备描述技术 148

5.2 FF现场总线的应用 151

5.2.1基金会现场总线FF简介 151

5.2.2 FF现场总线H1的安装与调试规范 154

5.2.3 FF现场总线控制技术在1000MW超临界机组上的应用 160

5.3 PROFIBUS/PROFINET现场总线 162

5.3.1 PROFIBUS介绍 162

5.3.2 PROFINET介绍 167

5.3.3 PROFIBUS总线在电厂中的应用 170

5.4 LonWorks现场总线 173

5.4.1 LonWorks现场总线介绍 173

5.4.2 LonTalk协议 173

5.4.3通信服务 175

5.4.4 Neuron芯片 177

5.4.5 LonWorks总线在煤矿瓦斯检测系统中的应用 180

本章小结 183

思考与练习 184

第6章 工控机控制系统 185

6.1工控机控制基础 185

6.1.1工控机控制系统 185

6.1.2 PC-based控制的典型产品 188

6.1.3 SCADA软件的典型产品 189

6.2工控机的硬件结构 191

6.2.1工控机的典型结构 191

6.2.2基于PC总线的板卡与工控机 192

6.2.3第三代工控机的技术标准 200

6.2.4研华工控机在烟气连续排放监测系统的设计 204

6.3 SCADA组态软件 206

6.3.1 SCADA系统介绍 206

6.3.2 SCADA主站系统 209

6.4 “PC+PLC”的计算机控制技术 215

6.4.1 “PC+PLC”方式介绍 215

6.4.2典型应用：iFIX与S7-300 PLC的S7连接 218

本章小结 240

思考与练习 240

参考文献 241