計算機控制系統(tǒng)（第3版）

目錄
出版說明
第3版前言
第2版前言
第1版前言
第1章緒論
11計算機控制系統(tǒng)的概念
111常規(guī)控制系統(tǒng)
112計算機控制系統(tǒng)
12計算機控制系統(tǒng)的組成
121計算機控制系統(tǒng)的硬件
122計算機控制系統(tǒng)的軟件
13計算機控制系統(tǒng)的分類
131數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）
132直接數(shù)字控制（DDC）系統(tǒng)
133監(jiān)督控制（SCC）系統(tǒng)
134集散控制系統(tǒng)（DCS）
135監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集（SCADA）系統(tǒng)
136現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）
137工業(yè)過程計算機集成制造系統(tǒng)（流程CIMS）
138網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（NCS）
139復(fù)雜流程工業(yè)控制系統(tǒng)
1310嵌入式控制系統(tǒng)（ECS）
14計算機控制系統(tǒng)采用的技術(shù)和發(fā)展趨勢
141采用可編程序控制器（PLC）
142采用新型的控制系統(tǒng)
143實現(xiàn)最優(yōu)控制
144自適應(yīng)控制
145人工智能
146模糊控制
147預(yù)測控制
148第四次工業(yè)革命——工業(yè)4ム
習(xí)題
第2章計算機控制系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)
21微處理器與微控制器
211Von仠漀爀攀愀洀愀渀堀儲空間配置結(jié)構(gòu)
212Harward存儲空間配置結(jié)構(gòu)
213Preston存儲空間配置結(jié)構(gòu)
22譯碼電路的設(shè)計
221簡單譯碼集成電路
222可編程邏輯器件
223通用陣列邏輯器件
224邊界掃描技術(shù)
225GAL器件譯碼應(yīng)用實例
23I/O接口電路的擴展技術(shù)
231用鎖存器擴展簡單的輸出口
232用三態(tài)緩沖器擴展簡單的輸入口
233用移位寄存器擴展I/O接口
24內(nèi)部總線
241PCI總線
242PC104總線
25外部總線
251IEEE488總線
252USB接口
253串行通信基礎(chǔ)
254RS232C串行通信接口
255RS485串行通信接口
26MODBUS通信協(xié)議
261MODBUS通信協(xié)議概述
262兩種傳輸方式
263MODBUS消息幀
264錯誤檢測方法
265MODBUS的編程方法
習(xí)題
第3章HMI與打印機接口技術(shù)
31獨立式鍵盤接口設(shè)計
311鍵盤的特點及確認(rèn)
312獨立式按鍵擴展實例
32矩陣式鍵盤接口設(shè)計
321矩陣式鍵盤的工作原理
322按鍵的識別方法
323鍵盤的編碼
33旋轉(zhuǎn)編碼器接口設(shè)計
331旋轉(zhuǎn)編碼器的工作原理
332旋轉(zhuǎn)編碼器的接口電路設(shè)計
333旋轉(zhuǎn)編碼器的時序分析
334旋轉(zhuǎn)編碼器的軟件設(shè)計
34顯示技術(shù)的發(fā)展及其特點
341顯示技術(shù)的發(fā)展
342顯示器件的主要參數(shù)
35LED顯示器接口設(shè)計
351LED顯示器的結(jié)構(gòu)
352LED顯示器的掃描方式
36段型LCD顯示器接口設(shè)計
361LCD的發(fā)展過程
362LCD的特點
363LCD的基本結(jié)構(gòu)及工作原理
364LCD的驅(qū)動方式
37觸摸屏技術(shù)及其在工程中的應(yīng)用
371觸摸屏的發(fā)展歷程
372觸摸屏的工作原理
373工業(yè)常用觸摸屏產(chǎn)品介紹
374觸摸屏在工程中的應(yīng)用
38打印機接口電路設(shè)計
381標(biāo)準(zhǔn)Centronics接口
382應(yīng)用實例
習(xí)題
第4章過程輸入輸出通道
41傳感器
411傳感器的定義和分類及構(gòu)成
412傳感器的基本性能
413傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域
414基準(zhǔn)電壓源和恒流源
415溫度傳感器
416濕度傳感器
417流量傳感器
418熱釋電紅外傳感器
419光電傳感器
4110氣敏傳感器
4111霍爾傳感器
4112應(yīng)變式電阻傳感器
4113壓力傳感器
4114CCD圖像傳感器
4115位移傳感器
4116加速度傳感器
4117PM25傳感器
42變送器
421變送器的構(gòu)成原理
422差壓變送器
423溫度變送器
43執(zhí)行器
431執(zhí)行機構(gòu)
432調(diào)節(jié)機構(gòu)
433執(zhí)行器的選用
434閥門定位器
44模擬信號放大技術(shù)
441運算放大器及其應(yīng)用
442測量放大器
443程控增益放大器
45采樣和模擬開關(guān)
451信號和采樣定理
452采樣/保持器
453模擬開關(guān)
45432通道模擬量輸入電路設(shè)計實例
46模擬量輸入通道
461模擬量輸入通道的組成
462AD轉(zhuǎn)換器的工作原理
463AD轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標(biāo)
478位AD轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)
471ADC0808/0809介紹
4728位AD轉(zhuǎn)換器與CPU的接口
4738位AD轉(zhuǎn)換器的程序設(shè)計
4812位低功耗AD轉(zhuǎn)換器AD7091R
481AD7091R引腳介紹
482AD7091R的應(yīng)用特性
483AD7091R的數(shù)字接口
484AD7091R與STM32F103的接口
4922位Σ鎧謃AD轉(zhuǎn)換器ADS1213
491引腳介紹
492片內(nèi)寄存器
493ADS1213的應(yīng)用特性
494ADS1213的數(shù)字接口
495ADS1213與STM32F103的接口
410模擬量輸出通道
4101模擬量輸出通道的組成
4102DA轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標(biāo)
4118位DA轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)
4111DAC0832介紹
41128位DA轉(zhuǎn)換器與CPU的接口
41212/16位4~20mA串行輸入DA轉(zhuǎn)換器AD5410/AD5420
4121引腳介紹
4122片內(nèi)寄存器
4123AD5410/AD5420應(yīng)用特性
4124AD5410/AD5420的數(shù)字接口
4125AD5410/AD5420與STM32F103的接口
413數(shù)字量輸入輸出通道
4131光耦合器
4132數(shù)字量輸入通道
4133數(shù)字量輸出通道
4134脈沖量輸入輸出通道
414電流/電壓轉(zhuǎn)換電路
4141電壓/電流轉(zhuǎn)換
4142電流/電壓轉(zhuǎn)換
習(xí)題
第5章數(shù)字控制技術(shù)
51數(shù)字控制基礎(chǔ)
511數(shù)字控制的基本原理
512數(shù)字控制方式
513開環(huán)數(shù)字控制
52逐點比較法插補原理
521逐點比較法直線插補
522逐點比較法圓弧插補
53步進電動機控制
531步進電動機的工作原理
532步進電動機控制系統(tǒng)原理圖
533步進電動機的驅(qū)動電路
534步進電動機的工作方式
535步進電動機控制程序設(shè)計
習(xí)題
第6章計算機控制系統(tǒng)的控制規(guī)律
61被控對象的傳遞函數(shù)與性能指標(biāo)
611計算機控制系統(tǒng)被控對象的傳遞函數(shù)
612計算機控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)
613對象特性對控制性能的影響
62PID控制
621PID概述
622PID調(diào)節(jié)的作用
63數(shù)字PID算法
631PID算法
632PID算式的改進
64PID參數(shù)整定
641PID參數(shù)對控制性能的影響
642采樣周期T的選取
643擴充臨界比例度法
65串級控制
651串級控制算法
652副回路微分先行串級控制算法
66前饋反饋控制
661前饋控制的結(jié)構(gòu)
662前饋反饋控制的結(jié)構(gòu)
663數(shù)字前饋反饋控制算法
67數(shù)字控制器的直接設(shè)計方法
671基本概念
672最少拍無差系統(tǒng)的設(shè)計
673最少拍無紋波系統(tǒng)
68大林算法
681大林算法的基本形式
682振鈴現(xiàn)象
683大林算法的設(shè)計步驟
69史密斯預(yù)估控制
691史密斯預(yù)估控制原理
692史密斯預(yù)估控制舉例
610模糊控制
6101模糊控制的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)
6102模糊控制系統(tǒng)組成
6103模糊控制器設(shè)計
6104雙輸入單輸出模糊控制器設(shè)計
611模型預(yù)測控制
6111動態(tài)矩陣控制（DMC）
6112模型算法控制（MAC）
習(xí)題
第7章計算機控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計
71計算機控制系統(tǒng)軟件概述
711計算機控制系統(tǒng)應(yīng)用軟件的分層結(jié)構(gòu)
712計算機控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計策略
713計算機控制系統(tǒng)軟件的功能和性能指標(biāo)
72實時多任務(wù)系統(tǒng)
721實時系統(tǒng)和實時操作系統(tǒng)
722實時多任務(wù)系統(tǒng)的切換與調(diào)度
73現(xiàn)場控制層的軟件系統(tǒng)平臺
731軟件系統(tǒng)平臺的選擇
732μC/OS懠蔡核調(diào)度基本原理
74新型DCS組態(tài)軟件的設(shè)計
741新型DCS的總體結(jié)構(gòu)
742新型DCS組態(tài)軟件的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計
743新型DCS組態(tài)軟件開發(fā)環(huán)境
744新型DCS組態(tài)軟件的關(guān)鍵技術(shù)
75組態(tài)軟件數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計
751組態(tài)軟件中的數(shù)據(jù)管理
752數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
753組態(tài)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與實現(xiàn)
76組態(tài)軟件驅(qū)動程序設(shè)計
761驅(qū)動程序采用的技術(shù)
762驅(qū)動程序的分析與設(shè)計
77組態(tài)軟件可視化環(huán)境設(shè)計
771組態(tài)框架和運行框架
772組態(tài)信息的文件管理
773組態(tài)框架設(shè)計和實現(xiàn)
774運行框架設(shè)計和實現(xiàn)
78OPC技術(shù)
781OPC技術(shù)概述
782OPC關(guān)鍵技術(shù)
783OPC DA規(guī)范
784工業(yè)控制領(lǐng)域中的OPC應(yīng)用實例
79Web技術(shù)
791Web技術(shù)概述
792Web服務(wù)端技術(shù)
793Web客戶端技術(shù)
794SCADA系統(tǒng)中的Web應(yīng)用方案設(shè)計
710雙機熱備技術(shù)
7101雙機熱備技術(shù)概述
7102雙機熱備系統(tǒng)的工作模式
7103雙機熱備系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲方式
7104DCS中的雙機熱備方案設(shè)計
711常用數(shù)字濾波算法與程序設(shè)計
7111程序判斷濾波
7112中值濾波
7113算術(shù)平均濾波
7114加權(quán)平均濾波
7115低通濾波
7116滑動平均濾波
7117各種濾波方法的比較
712數(shù)字濾波器的算法與程序設(shè)計
7121數(shù)字濾波器的分類與特點
7122IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計原理
7123基于C語言的IIR數(shù)字濾波器程序設(shè)計
7124IIR數(shù)字濾波器的濾波效果分析
713標(biāo)度變換程序
7131線性標(biāo)度變換程序
7132非線性標(biāo)度變換程序
習(xí)題
第8章現(xiàn)場總線與工業(yè)以太網(wǎng)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
81現(xiàn)場總線技術(shù)概述
811現(xiàn)場總線的產(chǎn)生
812現(xiàn)場總線的本質(zhì)
813現(xiàn)場總線的特點和優(yōu)點
814現(xiàn)場總線的現(xiàn)狀
815現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)
816現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展趨勢
82工業(yè)以太網(wǎng)的產(chǎn)生與發(fā)展
821以太網(wǎng)引入工業(yè)控制領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢
822工業(yè)以太網(wǎng)與實時以太網(wǎng)
823IEC617862標(biāo)準(zhǔn)
824工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
825工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展趨勢與前景
83現(xiàn)場總線與企業(yè)網(wǎng)絡(luò)
831企業(yè)網(wǎng)絡(luò)
832企業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
833企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)
834信息網(wǎng)絡(luò)與控制網(wǎng)絡(luò)
84流行現(xiàn)場總線簡介
841基金會現(xiàn)場總線（FF）
842PROFIBUS
843CAN
844DeviceNet
845LonWorks
846ControlNet
847CCLink
848CompoNet
85工業(yè)以太網(wǎng)簡介
851工業(yè)以太網(wǎng)的主要標(biāo)準(zhǔn)
852IDA
853Ethernet/IP
854EtherCAT
855Ethernet Powerlink
856PROFINET
857HSE
858EPA
86netX網(wǎng)絡(luò)控制器
861netX系列網(wǎng)絡(luò)控制器
862netX系列網(wǎng)絡(luò)控制器的軟件結(jié)構(gòu)
863netX可用的協(xié)議堆棧
864基于netX網(wǎng)絡(luò)控制器的產(chǎn)品分類
習(xí)題
第9章計算機控制系統(tǒng)的電磁兼容與抗干擾設(shè)計
91電磁兼容性概述
911電磁兼容技術(shù)的發(fā)展
912電磁干擾
92電磁兼容性設(shè)計
921電磁兼容的含義
922電磁兼容控制技術(shù)
93干擾的耦合方式
931直接耦合方式
932公共阻抗耦合方式
933電容耦合方式
934電磁感應(yīng)耦合方式
935輻射耦合方式
936漏電耦合方式
94計算機控制系統(tǒng)可靠性設(shè)計
941可靠性設(shè)計任務(wù)
942可靠性設(shè)計技術(shù)
95抗干擾的硬件措施
951抗串模干擾的措施
952抗共模干擾的措施
953采用雙絞線
954反射波干擾及抑制
955正確連接模擬地和數(shù)字地
956電源的抗干擾措施
957壓敏電阻及其應(yīng)用
958瞬變電壓抑制器及其應(yīng)用
96抗干擾的軟件措施
961數(shù)字信號輸入輸出中的軟件抗干擾措施
962CPU的抗干擾技術(shù)
97計算機控制系統(tǒng)的容錯設(shè)計
971硬件故障的自診斷技術(shù)
972軟件的容錯設(shè)計
習(xí)題
第10章計算機控制系統(tǒng)設(shè)計
101基于現(xiàn)場總線與工業(yè)以太網(wǎng)的新型DCS的設(shè)計
1011新型DCS概述
1012現(xiàn)場控制站的組成
1013新型DCS通信網(wǎng)絡(luò)
1014新型DCS控制卡的硬件設(shè)計
1015新型DCS控制卡的軟件設(shè)計
1016控制算法的設(shè)計
10178通道模擬量輸入板卡（8AI）的設(shè)計
10188通道熱電偶輸入板卡（8TC）的設(shè)計
10198通道熱電阻輸入板卡（8RTD）的設(shè)計
101104通道模擬量輸出板卡（4AO）的設(shè)計
1011116通道數(shù)字量輸入板卡（16DI）的設(shè)計
1011216通道數(shù)字量輸出板卡（16DO）的設(shè)計
101138通道脈沖量輸入板卡（8PI）的設(shè)計
102工業(yè)鍋爐計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計
1021工業(yè)鍋爐的工作過程
1022工業(yè)鍋爐計算機控制的意義
1023工業(yè)鍋爐計算機控制系統(tǒng)的基本功能
1024直接數(shù)字控制（DDC）系統(tǒng)的設(shè)計
1025系統(tǒng)總體設(shè)計
參考文獻