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1.1 控制系统的基本概念1

1.1.1 控制系统的发展1

第1章 绪论1

1.1.2 控制系统的体系结构3

1.1.3 开环控制和闭环控制5

1.2 分布式控制系统8

1.2.1 分布式控制系统的基本结构9

1.2.2 I/O通道10

1.3 分布式控制系统的实例10

1.3.1 EPICS10

1.3.2 SCADA16

习题17

1.4 小结17

参考文献18

第2章 总线与I/O接口19

2.1 概要19

2.2 总线的基本知识19

2.2.1 背板总线19

2.2.2 数据传输模式20

2.2.3 数据传输的控制机制21

2.2.4 总线仲裁机制23

2.2.5 总线的机械结构24

2.3 VME总线25

2.3.1 VMEbus基本特性25

2.3.3 VMEbus中的菊花链26

2.3.2 VMEbus数据传输的时间关系26

2.3.4 地址修正码28

2.3.5 VME总线的发展28

2.3.6 VME与CPCI总线比较29

2.4 I/O系统与I/O接口31

2.4.1 I/O系统32

2.4.2 I/O接口模块35

2.5 并行数字I/O接口38

2.5.1 简单数字I/O接口38

2.5.2 高速突发方式数字I/O40

2.6 小结41

参考文献42

习题42

第3章 采样数据转换器43

3.1 概要43

3.2 基本知识回顾43

3.2.1 采样原理43

3.2.2 欠采样44

3.2.3 量化误差和信噪比46

3.2.4 dither技术47

3.2.5 过采样49

3.3 模数／数模转换器原理50

3.3.1 逐次比较型模数转换50

3.3.2 闪速型模数转换50

3.3.3 流水线型模数转换器51

3.3.5 ∑-△型模数转换器53

3.3.4 积分型模数转换53

3.3.6 数模转换器58

3.4 模数及数模转换中的精度问题60

3.4.1 ADC的性能指标60

3.4.2 DAC的性能指标65

3.4.3 ADC和DAC的精度68

3.5 小结72

习题72

参考文献72

4.2 通过空间电磁波耦合的干扰74

4.2.1 空间电磁干扰的来源74

4.1 概要74

第4章 电磁兼容与接地74

4.2.2 空间电磁干扰的特点75

4.2.3 屏蔽技术75

4.3 通过导线传输耦合的干扰77

4.3.1 差模干扰77

4.3.2 共模干扰78

4.3.3 克服共模干扰的方法80

4.3.4 克服常模干扰的方法81

4.3.5 电源引入的干扰81

4.4 瞬态干扰83

4.4.1 浪涌83

4.4.2 ESD84

4.5.1 地的基本概念85

4.5 接地基本知识85

4.5.2 电力系统的接地86

4.5.3 设备地和电路地89

4.6 接地方式89

4.6.1 电路中的单点接地方式90

4.6.2 设备中的单点接地方式91

4.6.3 设备之间的接地方式91

4.7 地回路93

4.7.1 地回路和地线噪声93

4.7.2 克服地回路干扰的方法94

4.7.3 设备之间信号电缆的屏蔽层接地问题95

4.8 信号隔离97

4.8.1 数字信号隔离技术98

4.8.2 模拟信号隔离技术99

4.9 小结102

习题103

参考文献103

第5章 网络与数据通信104

5.1 概要104

5.2 基本知识回顾104

5.2.1 网络的基本知识104

5.2.2 数据通信基本知识110

5.3 经典的数据通信协议118

5.3.1 RS-232118

5.3.2 RS-485120

5.4.1 现场总线的基本知识125

5.4 现场总线125

5.4.2 CAN128

5.4.3 DeviceNet132

5.5 以太网139

5.5.1 共享方式以太网140

5.5.2 交换式以太网144

5.5.3 快速以太网和千兆以太网146

5.5.4 以太网和TCP/IP协议148

5.5.5 EPICS中的分布式通信152

5.5.6 工业以太网155

习题157

参考文献157

5.6 小结157

第6章 时间信息的获取与传输159

6.1 概要159

6.2 定时信号159

6.2.1 定时技术159

6.2.2 定时的误差来源162

6.3 时间信息的测量163

6.3.1 时间的数字化测量163

6.3.2 时间／数字转换器163

6.4 时间信息在系统中的传播170

6.4.1 时间系统的分类170

6.4.2 定时系统171

6.4.3 定时系统的误差173

6.4.4 时间同步系统175

6.5 小结181

习题182

参考文献182

第7章 实时多任务系统183

7.1 概要183

7.2 实时系统和实时操作系统183

7.2.1 实时系统183

7.2.2 实时操作系统184

7.3 运行多任务的简单系统186

7.3.1 前台／后台系统186

7.3.2 循环调度系统187

7.4.1 任务及任务切换189

7.4 实时多任务系统189

7.4.2 实时任务调度191

7.4.3 中断处理195

7.4.4 任务调度策略197

7.5 多任务之间的相互关系201

7.5.1 任务间通信机制201

7.5.2 任务的同步和互斥203

7.5.3 优先级反转207

7.6 实时通信209

7.6.1 实时通信对时间的要求210

7.6.2 具有实时性的介质访问控制210

7.6.3 流量控制213

参考文献215

7.7 小结215

习题215

第8章 控制软件设计217

8.1 概要217

8.2 软件设计的基本知识217

8.2.1 软件设计的策略和目标217

8.2.2 软件设计的过程和方法219

8.2.3 结构化设计方法219

8.2.4 面向对象的设计方法和UML221

8.2.5 顺序逻辑系统的设计方法226

8.2.6 模块设计的若干概念231

8.3 任务234

8.3.1 任务的一般描述234

8.3.2 多任务的实现模型235

8.3.3 任务的结构设计237

8.3.4 任务的聚合239

8.3.5 任务间的相互关系239

8.4 设备驱动器241

8.4.1 设备驱动器基本概念241

8.4.2 设备驱动器开发策略243

8.4.3 设备驱动器的结构设计246

8.4.4 设备驱动器的初始化251

8.5 小结253

习题253

参考文献254

9.2 靠性的基本知识255

第9章 高可靠性系统255

9.1 概要255

9.2.1 可靠性系统中的基本概念256

9.2.2 高可靠性系统的分类257

9.2.3 故障的分类和定义259

9.2.4 实现可靠性系统的基本方法260

9.3 硬件的可靠性261

9.3.1 硬件可靠性的评估261

9.3.2 保证硬件可靠性的基本途径264

9.3.3 机箱系统的热管理265

9.4 容障系统267

9.4.1 容障系统中的基本概念267

9.4.2 表决方式容障系统269

9.4.3 备份式容障系统272

9.4.4 高可用性系统275

9.4.5 看门狗技术277

9.4.6 软件分区281

9.5 系统的核查和验证285

9.5.1 核查285

9.5.2 验证与故障注入286

9.6 小结290

习题291

参考文献291

索引293