《计算机控制技术及工程套用》以PC汇流排工业控制计算机为主线，阐述了计算机的控制技术及工程套用。全书共分14章，内容包括：计算机控制概述，模拟量输出通道，模拟量输入通道，数字量输入/输出通道，键盘及其接口技术，显示器及其接口技术，数据处理技术，抗干扰技术，数字控制器的设计，控制网路技术，IPC与PLC，DCS与FCS，监控组态软体，控制系统设计与工程实现。
基本介绍
- 书名：计算机控制技术及工程套用
- 作者：林敏
- ISBN：9787118068467
- 定价：36.00元
- 出版社：国防工业出版社
- 出版时间：2010-6-1
- 开本：16
内容简介
本书可用做高等学校自动化、电子与电气工程、机电一体化、计算机套用等专业本科生的教材及参考书，也可作为高等教育自学教材及有关工程技术人员的参考书。
图书目录
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硬体组成……………………………………………………………………… 3
1. 1. 3软体组成……………………………………………………………………… 4
1. 2控制系统分类…………………………………………………………………………… 6
1. 2. 1数据採集系统………………………………………………………………… 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现场汇流排控制系统…………………………………………………………… 8
1. 2. 7计算机集成製造系统………………………………………………………… 9
1. 3控制装置种类…………………………………………………………………………… 9
1. 3. 1可程式控制器………………………………………………………………… 10
1. 3. 2可程式调节器………………………………………………………………… 10
1. 3. 3汇流排式工控机………………………………………………………………… 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. 1D/ A 转换器…………………………………………………………………………… 14
2. 1. 1工作原理与性能指标………………………………………………………… 14
2. 1. 28 位DAC0832 晶片………………………………………………………… 16
2. 1. 312 位DAC1210 晶片………………………………………………………… 17
2. 2接口电路……………………………………………………………………………… 18
2. 2. 1DAC0832 接口电路………………………………………………………… 18
2. 2. 2DAC1210 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. 4D/ A 转换模板………………………………………………………………………… 25
2. 4. 1D/ A 转换模板的通用性…………………………………………………… 25
2. 4. 2D/ 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採样保持器…………………………………………………………………………… 33
3. 4. 1数据採样定理………………………………………………………………… 34
3. 4. 2零阶採样保持器……………………………………………………………… 34
3. 5A/ D 转换器…………………………………………………………………………… 36
3. 5. 1工作原理与性能指标………………………………………………………… 36
3. 5. 2ADC0809 及其接口电路…………………………………………………… 40
3. 5. 3AD574A 晶片及其接口电路………………………………………………… 44
3. 6A/ D 转换模板………………………………………………………………………… 46
本章小结……………………………………………………………………………………… 49
思考题………………………………………………………………………………………… 49
第4 章数字量输入/输出通道………………………………………………………………… 50
4. 1光电耦合隔离技术…………………………………………………………………… 50
4. 1. 1光电耦合隔离器……………………………………………………………… 50
4. 1. 2光电耦合隔离电路…………………………………………………………… 51
4. 2数字量输入通道……………………………………………………………………… 52
4. 2. 1开关输入电路………………………………………………………………… 52
4. 2. 2脉冲计数电路………………………………………………………………… 53
4. 3数字量输出通道……………………………………………………………………… 54
4. 3. 1三极体驱动电路……………………………………………………………… 54
4. 3. 2继电器驱动电路……………………………………………………………… 55
4. 3. 3晶闸管驱动电路……………………………………………………………… 56
4. 3. 4固态继电器驱动电路………………………………………………………… 57
4. 4DI/ DO 模板…………………………………………………………………………… 58
本章小结……………………………………………………………………………………… 59
思考题………………………………………………………………………………………… 59
第5 章键盘及其接口技术…………………………………………………………………… 60
5. 1键盘输入电路………………………………………………………………………… 60
5. 1. 1键盘的抖动干扰……………………………………………………………… 60
5. 1. 2抖动干扰的消除……………………………………………………………… 60
5. 2非编码独立式键盘…………………………………………………………………… 61
5. 2. 1查询法接口电路……………………………………………………………… 62
5. 2. 2中断法接口电路……………………………………………………………… 63
5. 3非编码矩阵式键盘…………………………………………………………………… 64
5. 3. 1矩阵式键盘的结构组成……………………………………………………… 64
5. 3. 2矩阵式键盘的程式设计……………………………………………………… 65
5. 4编码键盘……………………………………………………………………………… 67
5. 4. 1二进制编码器………………………………………………………………… 67
5. 4. 2编码键盘接口电路…………………………………………………………… 68
本章小结……………………………………………………………………………………… 69
思考题………………………………………………………………………………………… 70
第6 章显示器及其接口技术………………………………………………………………… 71
6. 1LED 显示器…………………………………………………………………………… 71
6. 1. 1LED 显示器的结构原理……………………………………………………… 71
6. 1. 2LED 显示器的显示方式……………………………………………………… 73
6. 1. 3LED 显示器接口电路………………………………………………………… 75
6. 2LCD …………………………………………………………………………………… 79
6. 2. 1LCD 的结构原理……………………………………………………………… 79
6. 2. 2LCD 的驱动方式……………………………………………………………… 80
6. 2. 3段位式LCD 接口电路……………………………………………………… 82
6. 2. 4点阵式LCD 接口电路……………………………………………………… 84
6. 3图形显示器…………………………………………………………………………… 87
6. 3. 1图形显示器概述……………………………………………………………… 87
6. 3. 2图形显示画面………………………………………………………………… 88
本章小结……………………………………………………………………………………… 92
思考题………………………………………………………………………………………… 92 第7 章数据处理技术………………………………………………………………………… 93
7. 1测量数据预处理技术………………………………………………………………… 93
7. 1. 1系统误差的自动校準………………………………………………………… 93
7. 1. 2数据字长的预处理…………………………………………………………… 94
7. 2数字滤波方法………………………………………………………………………… 95
7. 2. 1平均值滤波…………………………………………………………………… 95
7. 2. 2中值滤波……………………………………………………………………… 96
7. 2. 3限幅滤波……………………………………………………………………… 97
7. 2. 4惯性滤波……………………………………………………………………… 97
7. 3标度变换算法………………………………………………………………………… 98
7. 3. 1线性式变换…………………………………………………………………… 98
7. 3. 2非线性式变换……………………………………………………………… 100
7. 3. 3多项式变换………………………………………………………………… 101
7. 3. 4查表法……………………………………………………………………… 103
7. 4越限报警处理………………………………………………………………………… 104
7. 4. 1越限报警程式……………………………………………………………… 104
7. 4. 2越限报警方式……………………………………………………………… 105
本章小结…………………………………………………………………………………… 107
思考题……………………………………………………………………………………… 108
第8 章抗干扰技术…………………………………………………………………………… 109
8. 1干扰的来源与传播途径……………………………………………………………… 109
8. 1. 1干扰的来源………………………………………………………………… 109
8. 1. 2干扰的传播途径…………………………………………………………… 110
8. 2硬体抗干扰措施……………………………………………………………………… 111
8. 2. 1串模干扰的抑制…………………………………………………………… 111
8. 2. 2共模干扰的抑制…………………………………………………………… 113
8. 2. 3长线传输干扰的抑制……………………………………………………… 116
8. 2. 4信号线的选择与敷设……………………………………………………… 118
8. 2. 5电源系统的抗干扰………………………………………………………… 119
8. 2. 6接地系统的抗干扰………………………………………………………… 123
8. 3软体抗干扰措施……………………………………………………………………… 126
8. 3. 1指令冗余技术……………………………………………………………… 126
8. 3. 2软体陷阱技术……………………………………………………………… 126
8. 4程式运行监视系统…………………………………………………………………… 127
8. 4. 1Watchdog Timer 工作原理………………………………………………… 127
8. 4. 2Watchdog Timer 实现方法………………………………………………… 128
本章小结…………………………………………………………………………………… 128
思考题……………………………………………………………………………………… 129
第9 章数字控制器的设计…………………………………………………………………… 130
9. 1数字控制器的连续化设计…………………………………………………………… 130
9. 1. 1数字控制器的连续化设计步骤…………………………………………… 130
9. 1. 2PID 控制规律……………………………………………………………… 132
9. 1. 3数字PID 控制算法………………………………………………………… 135
9. 1. 4改进的数字PID 控制算法………………………………………………… 137
9. 1. 5数字PID 参数的整定……………………………………………………… 142
9. 2数字控制器离散化设计……………………………………………………………… 146
9. 2. 1数字控制器的离散化设计步骤…………………………………………… 146
9. 2. 2最少拍控制系统的设计…………………………………………………… 147
9. 2. 3纯滞后控制………………………………………………………………… 155
9. 3数字串级控制器的设计……………………………………………………………… 159
9. 3. 1串级控制的结构和原理…………………………………………………… 160
9. 3. 2串级控制系统的确定……………………………………………………… 161
9. 3. 3数字串级控制算法………………………………………………………… 161
9. 4数字前馈控制器的设计……………………………………………………………… 162
9. 4. 1前馈控制的结构和原理…………………………………………………… 162
9. 4. 2前馈—反馈控制结构……………………………………………………… 163
9. 4. 3数字前馈—反馈控制算法………………………………………………… 164
9. 5数字程式控制器的设计……………………………………………………………… 165
9. 5. 1数字程式控制基础………………………………………………………… 165
9. 5. 2逐点比较法插补原理……………………………………………………… 167
9. 5. 3步进电机控制技术………………………………………………………… 175
本章小结…………………………………………………………………………………… 180
思考题……………………………………………………………………………………… 180
第10 章控制网路技术……………………………………………………………………… 182
10. 1数据通信基础……………………………………………………………………… 182
10. 1. 1数据通信系统…………………………………………………………… 182
10. 1. 2数据传输编码…………………………………………………………… 185
10. 1. 3多路复用技术…………………………………………………………… 187
10. 1. 4通信同步技术…………………………………………………………… 189
10. 1. 5常用传输介质…………………………………………………………… 191
10. 2通信网路技术……………………………………………………………………… 191
10. 2. 1网路拓扑结构…………………………………………………………… 191
10. 2. 2网路控制方法…………………………………………………………… 192
10. 2. 3差错控制技术…………………………………………………………… 193
10. 3网路体系结构……………………………………………………………………… 195
10. 4串列通信汇流排……………………………………………………………………… 198
10. 4. 1RS -232C 通信汇流排……………………………………………………… 198
10. 4. 2RS -422/485 通信汇流排………………………………………………… 203
10. 5工业乙太网………………………………………………………………………… 206
10. 5. 1乙太网及其优势………………………………………………………… 207
10. 5. 2工业乙太网的关键技术………………………………………………… 207
10. 5. 3基于乙太网的控制网路系统…………………………………………… 208
10. 5. 4几种典型的实时乙太网………………………………………………… 210
本章小结…………………………………………………………………………………… 211
思考题……………………………………………………………………………………… 211
第11 章IPC 与PLC ………………………………………………………………………… 212
11. 1IPC 结构组成……………………………………………………………………… 212
11. 1. 1硬体组成………………………………………………………………… 212
11. 1. 2软体组成………………………………………………………………… 213
11. 2IPC 汇流排结构……………………………………………………………………… 214
11. 2. 1内部汇流排………………………………………………………………… 214
11. 2. 2外部汇流排………………………………………………………………… 217
11. 3IPC 功能特点……………………………………………………………………… 217
11. 4IPC 产品简介……………………………………………………………………… 218
11. 4. 1工业计算机机箱………………………………………………………… 218
11. 4. 2工业级底板……………………………………………………………… 219
11. 4. 3工业级CPU 卡…………………………………………………………… 219
11. 4. 4PCI 汇流排I/ O 卡………………………………………………………… 220
11. 5PLC 结构组成……………………………………………………………………… 222
11. 5. 1CPU 模组………………………………………………………………… 222
11. 5. 2I/ O 模组………………………………………………………………… 223
11. 5. 3编程装置………………………………………………………………… 224
11. 5. 4电源……………………………………………………………………… 224
11. 5. 5PLC 的物理结构………………………………………………………… 224
11. 6PLC 程式语言……………………………………………………………………… 225
11. 7PLC 工作过程……………………………………………………………………… 228
11. 8PLC 功能特点……………………………………………………………………… 230
11. 9PLC 产品简介……………………………………………………………………… 231
11. 9. 1CPU 模组………………………………………………………………… 231
11. 9. 2数字量扩展模组………………………………………………………… 232
11. 9. 3模拟量扩展模组………………………………………………………… 232
11. 9. 4热电偶、热电阻扩展模组………………………………………………… 233
11. 9. 5通信模组………………………………………………………………… 233
11. 9. 6通信处理器……………………………………………………………… 233
11. 9. 7中文显示屏……………………………………………………………… 233
11. 9. 8编程软体………………………………………………………………… 234
本章小结…………………………………………………………………………………… 234
思考题……………………………………………………………………………………… 235
第12 章DCS 与FCS ……………………………………………………………………… 236
12. 1DCS 体系结构……………………………………………………………………… 236
12. 1. 1分散过程控制级………………………………………………………… 237
12. 1. 2集中操作监控级………………………………………………………… 238
12. 1. 3综合信息管理级………………………………………………………… 240
12. 1. 4通信网路系统…………………………………………………………… 240
12. 2DCS 功能特点……………………………………………………………………… 240
12. 2. 1DCS 的软体……………………………………………………………… 241
12. 2. 2DCS 的特点……………………………………………………………… 241
12. 3DCS 产品简介……………………………………………………………………… 241
12. 3. 1TDC -3000 ……………………………………………………………… 242
12. 3. 2I/ AS ……………………………………………………………………… 243
12. 3. 3SUPCON JX -300 ……………………………………………………… 245
12. 4FCS 体系结构……………………………………………………………………… 246
12. 5FCS 功能特点……………………………………………………………………… 248
12. 5. 1FCS 的特点……………………………………………………………… 248
12. 5. 2FCS 的组态……………………………………………………………… 249
12. 6FCS 产品简介……………………………………………………………………… 249
12. 6. 1CAN ……………………………………………………………………… 249
12. 6. 2Lon Works ………………………………………………………………… 250
12. 6. 3PROFIBUS ……………………………………………………………… 250
12. 6. 4WorldFIP ………………………………………………………………… 250
12. 6. 5HART …………………………………………………………………… 251
12. 6. 6FF ………………………………………………………………………… 251
本章小结…………………………………………………………………………………… 252
思考题……………………………………………………………………………………… 252
第13 章监控组态软体……………………………………………………………………… 253
13. 1组态软体及其发展………………………………………………………………… 253
13. 1. 1组态软体的发展趋势…………………………………………………… 253
13. 1. 2组态软体的特点………………………………………………………… 254
13. 1. 3使用组态软体的一般步骤……………………………………………… 254
13. 2组态软体的图形开发环境………………………………………………………… 255
13. 2. 1基本概念………………………………………………………………… 255
13. 2. 2图形开发环境的工作界面……………………………………………… 255
13. 3工艺控制流程图的组态…………………………………………………………… 257
13. 3. 1建模……………………………………………………………………… 257
13. 3. 2变数的定义……………………………………………………………… 258
13. 3. 3画面的编辑与动画连线………………………………………………… 261
13. 4複杂图形对象的组态及套用……………………………………………………… 265
13. 4. 1趋势曲线………………………………………………………………… 265
13. 4. 2报表生成………………………………………………………………… 267
13. 4. 3报警和事件……………………………………………………………… 269
13. 4. 4配方管理………………………………………………………………… 271
13. 5程式的运行与调试………………………………………………………………… 272
13. 5. 1运行系统设定…………………………………………………………… 273
13. 5. 2运行系统………………………………………………………………… 273
本章小结…………………………………………………………………………………… 273
思考题……………………………………………………………………………………… 274
第14 章控制系统设计与工程实现………………………………………………………… 275
14. 1控制系统的设计原则……………………………………………………………… 275
14. 2控制工程的实现步骤……………………………………………………………… 276
14. 2. 1準备阶段………………………………………………………………… 277
14. 2. 2设计阶段………………………………………………………………… 278
14. 2. 3仿真及调试阶段………………………………………………………… 282
14. 2. 4现场调试运行阶段……………………………………………………… 283
14. 3控制工程的套用实例……………………………………………………………… 284
14. 3. 1水槽水位单片机控制系统……………………………………………… 284
14. 3. 2循环水装置IPC 控制系统……………………………………………… 285
14. 3. 3中水回用PLC 控制系统………………………………………………… 289
14. 3. 4聚合釜温压仪表控制系统……………………………………………… 293
14. 3. 5基于PLC 与IPC 的锅炉综合控制系统………………………………… 297
本章小结…………………………………………………………………………………… 303
思考题……………………………………………………………………………………… 303
部分思考题参考答案…………………………………………………………………………… 305
参考文献………………………………………………………………………………………… 310
1. 1控制系统组成…………………………………………………………………………… 1
1. 1. 1控制系统概念………………………………………………………………… 1
1. 1. 2硬体组成……………………………………………………………………… 3
1. 1. 3软体组成……………………………………………………………………… 4
1. 2控制系统分类…………………………………………………………………………… 6
1. 2. 1数据採集系统………………………………………………………………… 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现场汇流排控制系统…………………………………………………………… 8
1. 2. 7计算机集成製造系统………………………………………………………… 9
1. 3控制装置种类…………………………………………………………………………… 9
1. 3. 1可程式控制器………………………………………………………………… 10
1. 3. 2可程式调节器………………………………………………………………… 10
1. 3. 3汇流排式工控机………………………………………………………………… 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. 1D/ A 转换器…………………………………………………………………………… 14
2. 1. 1工作原理与性能指标………………………………………………………… 14
2. 1. 28 位DAC0832 晶片………………………………………………………… 16
2. 1. 312 位DAC1210 晶片………………………………………………………… 17
2. 2接口电路……………………………………………………………………………… 18
2. 2. 1DAC0832 接口电路………………………………………………………… 18
2. 2. 2DAC1210 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. 4D/ A 转换模板………………………………………………………………………… 25
2. 4. 1D/ A 转换模板的通用性…………………………………………………… 25
2. 4. 2D/ 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採样保持器…………………………………………………………………………… 33
3. 4. 1数据採样定理………………………………………………………………… 34
3. 4. 2零阶採样保持器……………………………………………………………… 34
3. 5A/ D 转换器…………………………………………………………………………… 36
3. 5. 1工作原理与性能指标………………………………………………………… 36
3. 5. 2ADC0809 及其接口电路…………………………………………………… 40
3. 5. 3AD574A 晶片及其接口电路………………………………………………… 44
3. 6A/ D 转换模板………………………………………………………………………… 46
本章小结……………………………………………………………………………………… 49
思考题………………………………………………………………………………………… 49
第4 章数字量输入/输出通道………………………………………………………………… 50
4. 1光电耦合隔离技术…………………………………………………………………… 50
4. 1. 1光电耦合隔离器……………………………………………………………… 50
4. 1. 2光电耦合隔离电路…………………………………………………………… 51
4. 2数字量输入通道……………………………………………………………………… 52
4. 2. 1开关输入电路………………………………………………………………… 52
4. 2. 2脉冲计数电路………………………………………………………………… 53
4. 3数字量输出通道……………………………………………………………………… 54
4. 3. 1三极体驱动电路……………………………………………………………… 54
4. 3. 2继电器驱动电路……………………………………………………………… 55
4. 3. 3晶闸管驱动电路……………………………………………………………… 56
4. 3. 4固态继电器驱动电路………………………………………………………… 57
4. 4DI/ DO 模板…………………………………………………………………………… 58
本章小结……………………………………………………………………………………… 59
思考题………………………………………………………………………………………… 59
第5 章键盘及其接口技术…………………………………………………………………… 60
5. 1键盘输入电路………………………………………………………………………… 60
5. 1. 1键盘的抖动干扰……………………………………………………………… 60
5. 1. 2抖动干扰的消除……………………………………………………………… 60
5. 2非编码独立式键盘…………………………………………………………………… 61
5. 2. 1查询法接口电路……………………………………………………………… 62
5. 2. 2中断法接口电路……………………………………………………………… 63
5. 3非编码矩阵式键盘…………………………………………………………………… 64
5. 3. 1矩阵式键盘的结构组成……………………………………………………… 64
5. 3. 2矩阵式键盘的程式设计……………………………………………………… 65
5. 4编码键盘……………………………………………………………………………… 67
5. 4. 1二进制编码器………………………………………………………………… 67
5. 4. 2编码键盘接口电路…………………………………………………………… 68
本章小结……………………………………………………………………………………… 69
思考题………………………………………………………………………………………… 70
第6 章显示器及其接口技术………………………………………………………………… 71
6. 1LED 显示器…………………………………………………………………………… 71
6. 1. 1LED 显示器的结构原理……………………………………………………… 71
6. 1. 2LED 显示器的显示方式……………………………………………………… 73
6. 1. 3LED 显示器接口电路………………………………………………………… 75
6. 2LCD …………………………………………………………………………………… 79
6. 2. 1LCD 的结构原理……………………………………………………………… 79
6. 2. 2LCD 的驱动方式……………………………………………………………… 80
6. 2. 3段位式LCD 接口电路……………………………………………………… 82
6. 2. 4点阵式LCD 接口电路……………………………………………………… 84
6. 3图形显示器…………………………………………………………………………… 87
6. 3. 1图形显示器概述……………………………………………………………… 87
6. 3. 2图形显示画面………………………………………………………………… 88
本章小结……………………………………………………………………………………… 92
思考题………………………………………………………………………………………… 92 第7 章数据处理技术………………………………………………………………………… 93
7. 1测量数据预处理技术………………………………………………………………… 93
7. 1. 1系统误差的自动校準………………………………………………………… 93
7. 1. 2数据字长的预处理…………………………………………………………… 94
7. 2数字滤波方法………………………………………………………………………… 95
7. 2. 1平均值滤波…………………………………………………………………… 95
7. 2. 2中值滤波……………………………………………………………………… 96
7. 2. 3限幅滤波……………………………………………………………………… 97
7. 2. 4惯性滤波……………………………………………………………………… 97
7. 3标度变换算法………………………………………………………………………… 98
7. 3. 1线性式变换…………………………………………………………………… 98
7. 3. 2非线性式变换……………………………………………………………… 100
7. 3. 3多项式变换………………………………………………………………… 101
7. 3. 4查表法……………………………………………………………………… 103
7. 4越限报警处理………………………………………………………………………… 104
7. 4. 1越限报警程式……………………………………………………………… 104
7. 4. 2越限报警方式……………………………………………………………… 105
本章小结…………………………………………………………………………………… 107
思考题……………………………………………………………………………………… 108
第8 章抗干扰技术…………………………………………………………………………… 109
8. 1干扰的来源与传播途径……………………………………………………………… 109
8. 1. 1干扰的来源………………………………………………………………… 109
8. 1. 2干扰的传播途径…………………………………………………………… 110
8. 2硬体抗干扰措施……………………………………………………………………… 111
8. 2. 1串模干扰的抑制…………………………………………………………… 111
8. 2. 2共模干扰的抑制…………………………………………………………… 113
8. 2. 3长线传输干扰的抑制……………………………………………………… 116
8. 2. 4信号线的选择与敷设……………………………………………………… 118
8. 2. 5电源系统的抗干扰………………………………………………………… 119
8. 2. 6接地系统的抗干扰………………………………………………………… 123
8. 3软体抗干扰措施……………………………………………………………………… 126
8. 3. 1指令冗余技术……………………………………………………………… 126
8. 3. 2软体陷阱技术……………………………………………………………… 126
8. 4程式运行监视系统…………………………………………………………………… 127
8. 4. 1Watchdog Timer 工作原理………………………………………………… 127
8. 4. 2Watchdog Timer 实现方法………………………………………………… 128
本章小结…………………………………………………………………………………… 128
思考题……………………………………………………………………………………… 129
第9 章数字控制器的设计…………………………………………………………………… 130
9. 1数字控制器的连续化设计…………………………………………………………… 130
9. 1. 1数字控制器的连续化设计步骤…………………………………………… 130
9. 1. 2PID 控制规律……………………………………………………………… 132
9. 1. 3数字PID 控制算法………………………………………………………… 135
9. 1. 4改进的数字PID 控制算法………………………………………………… 137
9. 1. 5数字PID 参数的整定……………………………………………………… 142
9. 2数字控制器离散化设计……………………………………………………………… 146
9. 2. 1数字控制器的离散化设计步骤…………………………………………… 146
9. 2. 2最少拍控制系统的设计…………………………………………………… 147
9. 2. 3纯滞后控制………………………………………………………………… 155
9. 3数字串级控制器的设计……………………………………………………………… 159
9. 3. 1串级控制的结构和原理…………………………………………………… 160
9. 3. 2串级控制系统的确定……………………………………………………… 161
9. 3. 3数字串级控制算法………………………………………………………… 161
9. 4数字前馈控制器的设计……………………………………………………………… 162
9. 4. 1前馈控制的结构和原理…………………………………………………… 162
9. 4. 2前馈—反馈控制结构……………………………………………………… 163
9. 4. 3数字前馈—反馈控制算法………………………………………………… 164
9. 5数字程式控制器的设计……………………………………………………………… 165
9. 5. 1数字程式控制基础………………………………………………………… 165
9. 5. 2逐点比较法插补原理……………………………………………………… 167
9. 5. 3步进电机控制技术………………………………………………………… 175
本章小结…………………………………………………………………………………… 180
思考题……………………………………………………………………………………… 180
第10 章控制网路技术……………………………………………………………………… 182
10. 1数据通信基础……………………………………………………………………… 182
10. 1. 1数据通信系统…………………………………………………………… 182
10. 1. 2数据传输编码…………………………………………………………… 185
10. 1. 3多路复用技术…………………………………………………………… 187
10. 1. 4通信同步技术…………………………………………………………… 189
10. 1. 5常用传输介质…………………………………………………………… 191
10. 2通信网路技术……………………………………………………………………… 191
10. 2. 1网路拓扑结构…………………………………………………………… 191
10. 2. 2网路控制方法…………………………………………………………… 192
10. 2. 3差错控制技术…………………………………………………………… 193
10. 3网路体系结构……………………………………………………………………… 195
10. 4串列通信汇流排……………………………………………………………………… 198
10. 4. 1RS -232C 通信汇流排……………………………………………………… 198
10. 4. 2RS -422/485 通信汇流排………………………………………………… 203
10. 5工业乙太网………………………………………………………………………… 206
10. 5. 1乙太网及其优势………………………………………………………… 207
10. 5. 2工业乙太网的关键技术………………………………………………… 207
10. 5. 3基于乙太网的控制网路系统…………………………………………… 208
10. 5. 4几种典型的实时乙太网………………………………………………… 210
本章小结…………………………………………………………………………………… 211
思考题……………………………………………………………………………………… 211
第11 章IPC 与PLC ………………………………………………………………………… 212
11. 1IPC 结构组成……………………………………………………………………… 212
11. 1. 1硬体组成………………………………………………………………… 212
11. 1. 2软体组成………………………………………………………………… 213
11. 2IPC 汇流排结构……………………………………………………………………… 214
11. 2. 1内部汇流排………………………………………………………………… 214
11. 2. 2外部汇流排………………………………………………………………… 217
11. 3IPC 功能特点……………………………………………………………………… 217
11. 4IPC 产品简介……………………………………………………………………… 218
11. 4. 1工业计算机机箱………………………………………………………… 218
11. 4. 2工业级底板……………………………………………………………… 219
11. 4. 3工业级CPU 卡…………………………………………………………… 219
11. 4. 4PCI 汇流排I/ O 卡………………………………………………………… 220
11. 5PLC 结构组成……………………………………………………………………… 222
11. 5. 1CPU 模组………………………………………………………………… 222
11. 5. 2I/ O 模组………………………………………………………………… 223
11. 5. 3编程装置………………………………………………………………… 224
11. 5. 4电源……………………………………………………………………… 224
11. 5. 5PLC 的物理结构………………………………………………………… 224
11. 6PLC 程式语言……………………………………………………………………… 225
11. 7PLC 工作过程……………………………………………………………………… 228
11. 8PLC 功能特点……………………………………………………………………… 230
11. 9PLC 产品简介……………………………………………………………………… 231
11. 9. 1CPU 模组………………………………………………………………… 231
11. 9. 2数字量扩展模组………………………………………………………… 232
11. 9. 3模拟量扩展模组………………………………………………………… 232
11. 9. 4热电偶、热电阻扩展模组………………………………………………… 233
11. 9. 5通信模组………………………………………………………………… 233
11. 9. 6通信处理器……………………………………………………………… 233
11. 9. 7中文显示屏……………………………………………………………… 233
11. 9. 8编程软体………………………………………………………………… 234
本章小结…………………………………………………………………………………… 234
思考题……………………………………………………………………………………… 235
第12 章DCS 与FCS ……………………………………………………………………… 236
12. 1DCS 体系结构……………………………………………………………………… 236
12. 1. 1分散过程控制级………………………………………………………… 237
12. 1. 2集中操作监控级………………………………………………………… 238
12. 1. 3综合信息管理级………………………………………………………… 240
12. 1. 4通信网路系统…………………………………………………………… 240
12. 2DCS 功能特点……………………………………………………………………… 240
12. 2. 1DCS 的软体……………………………………………………………… 241
12. 2. 2DCS 的特点……………………………………………………………… 241
12. 3DCS 产品简介……………………………………………………………………… 241
12. 3. 1TDC -3000 ……………………………………………………………… 242
12. 3. 2I/ AS ……………………………………………………………………… 243
12. 3. 3SUPCON JX -300 ……………………………………………………… 245
12. 4FCS 体系结构……………………………………………………………………… 246
12. 5FCS 功能特点……………………………………………………………………… 248
12. 5. 1FCS 的特点……………………………………………………………… 248
12. 5. 2FCS 的组态……………………………………………………………… 249
12. 6FCS 产品简介……………………………………………………………………… 249
12. 6. 1CAN ……………………………………………………………………… 249
12. 6. 2Lon Works ………………………………………………………………… 250
12. 6. 3PROFIBUS ……………………………………………………………… 250
12. 6. 4WorldFIP ………………………………………………………………… 250
12. 6. 5HART …………………………………………………………………… 251
12. 6. 6FF ………………………………………………………………………… 251
本章小结…………………………………………………………………………………… 252
思考题……………………………………………………………………………………… 252
第13 章监控组态软体……………………………………………………………………… 253
13. 1组态软体及其发展………………………………………………………………… 253
13. 1. 1组态软体的发展趋势…………………………………………………… 253
13. 1. 2组态软体的特点………………………………………………………… 254
13. 1. 3使用组态软体的一般步骤……………………………………………… 254
13. 2组态软体的图形开发环境………………………………………………………… 255
13. 2. 1基本概念………………………………………………………………… 255
13. 2. 2图形开发环境的工作界面……………………………………………… 255
13. 3工艺控制流程图的组态…………………………………………………………… 257
13. 3. 1建模……………………………………………………………………… 257
13. 3. 2变数的定义……………………………………………………………… 258
13. 3. 3画面的编辑与动画连线………………………………………………… 261
13. 4複杂图形对象的组态及套用……………………………………………………… 265
13. 4. 1趋势曲线………………………………………………………………… 265
13. 4. 2报表生成………………………………………………………………… 267
13. 4. 3报警和事件……………………………………………………………… 269
13. 4. 4配方管理………………………………………………………………… 271
13. 5程式的运行与调试………………………………………………………………… 272
13. 5. 1运行系统设定…………………………………………………………… 273
13. 5. 2运行系统………………………………………………………………… 273
本章小结…………………………………………………………………………………… 273
思考题……………………………………………………………………………………… 274
第14 章控制系统设计与工程实现………………………………………………………… 275
14. 1控制系统的设计原则……………………………………………………………… 275
14. 2控制工程的实现步骤……………………………………………………………… 276
14. 2. 1準备阶段………………………………………………………………… 277
14. 2. 2设计阶段………………………………………………………………… 278
14. 2. 3仿真及调试阶段………………………………………………………… 282
14. 2. 4现场调试运行阶段……………………………………………………… 283
14. 3控制工程的套用实例……………………………………………………………… 284
14. 3. 1水槽水位单片机控制系统……………………………………………… 284
14. 3. 2循环水装置IPC 控制系统……………………………………………… 285
14. 3. 3中水回用PLC 控制系统………………………………………………… 289
14. 3. 4聚合釜温压仪表控制系统……………………………………………… 293
14. 3. 5基于PLC 与IPC 的锅炉综合控制系统………………………………… 297
本章小结…………………………………………………………………………………… 303
思考题……………………………………………………………………………………… 303
部分思考题参考答案…………………………………………………………………………… 305
参考文献………………………………………………………………………………………… 310