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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　CAN186

6.2.3　LonWorks186

6.2.4　Profibus187

6.3　CAN现场总线188

6.3.1　CAN现场总线概述188

6.2.5　RS-485188

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