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第1章　微型计算机控制系统概论1

1.1　微型计算机控制系统的结构原理1

1.1.1　常规控制系统1

1.1.2　微型计算机控制系统1

1.2　微型计算机控制系统的分类2

1.2.1　数据采集系统2

1.2.2　直接数字控制系统3

1.2.3　监督计算机控制系统3

1.2.4　分散型控制系统4

1.2.5　现场总线控制系统4

1.2.6　计算机集成制造系统5

1.3　微型计算机控制系统的组成6

1.3.1　硬件组成7

1.3.2　软件组成8

1.4　微型计算机控制系统的发展概况及趋势8

1.4.1　微型计算机控制系统的现状8

1.4.2　微型计算机控制技术的发展趋势12

1.5　习题14

第2章　微型计算机控制系统的过程输入输出技术15

2.1　过程输入输出通道概述15

2.1.1　模拟量输入通道的一般结构15

2.1.2　模拟量输出通道的一般结构15

2.1.3　数字量输入通道的一般结构16

2.1.4　数字量输出通道的一般结构16

2.2　模拟量输入通道17

2.2.1　模拟量输入通道中的信号变换17

2.2.2　A/D转换器18

2.2.3　常用A/D转换器及其接口技术21

2.2.4　模拟量输入通道设计举例30

2.3　模拟量输出通道34

2.3.1　D/A转换器34

2.3.2　常用D/A转换器及其接口技术36

2.3.3　模拟量输出通道设计举例40

2.3.4　数据采集系统实例42

2.4　数字量输入输出通道47

2.4.1　数字量输入输出接口技术48

2.4.2　数字量输入信号调理49

2.4.3　数字量输出驱动电路50

2.5　脉冲量输入通道51

2.6　习题52

第3章　微型计算机控制系统的常用控制算法54

3.1　数字滤波与数据处理54

3.1.1　数字滤波54

3.1.2　线性化处理58

3.1.3　标度变换60

3.2　数字控制器的设计方法61

3.2.1　数字控制器的连续化设计方法62

3.2.2　数字控制器的离散化设计方法65

3.2.3　数字控制器的脉冲传递函数D（z）的软件实现66

3.3　数字PID控制器的设计69

3.3.1　数字PID控制算法69

3.3.2　数字PID控制算法的改进75

3.3.3　数字PID控制器参数的选择81

3.4　最少拍控制算法86

3.4.1　最少拍数字控制器设计86

3.4.2　最少拍数字控制器设计举例89

3.5　大林控制算法94

3.5.1 大林算法中D（z）的基本形式95

3.5.2　振铃现象及其抑制方法96

3.6　模糊控制100

3.6.1　模糊控制原理100

3.6.2　模糊控制器设计的基本思想101

3.6.3　实现语言控制的模糊控制器必须要解决的问题102

3.6.4　模糊控制在家电中的应用103

3.7　习题113

第4章　工控机的抗干扰与可靠性技术115

4.1　工控机的运行环境115

4.1.1　恶劣的供电条件115

4.1.2　严重的噪声环境115

4.1.3　干扰信号的进入渠道115

4.2　噪声干扰的抑制措施116

4.2.1　噪声干扰的耦合方式116

4.2.2　线间耦合干扰的抑制措施118

4.3　过程通道的抗干扰措施120

4.3.1　隔离技术120

4.3.2　通道中器件选择与抗干扰121

4.3.3　布线抗干扰设计121

4.4　系统供电与接地的抗干扰措施122

4.4.1　系统供电的抗干扰措施122

4.4.2　系统接地的抗干扰措施125

4.5　“看门狗”和系统支持130

4.5.1　“看门狗”的工作原理131

4.5.2　“看门狗”的使用方法131

4.5.3　“看门狗”的实现133

4.5.4　使用“看门狗”的若干问题133

4.6　容错设计134

4.6.1　容错的必要性和可能性135

4.6.2　容错冗余设计136

4.6.3　双机容错在机场加油管网过程控制中的应用139

4.7　习题144

第5章　工控机的数据通信技术145

5.1　数据通信基础与技术145

5.1.1　数据通信系统的基本组成145

5.1.2　数据传输形式145

5.1.3　数据传输速率和误码率146

5.1.4　异步传输和同步传输147

5.1.5　差错控制148

5.2　数据通信网络150

5.2.1　网络拓扑结构150

5.2.2　网络体系结构151

5.3　网络协议156

5.3.1　高级数据链路控制协议156

5.3.2　TCP/IP协议族158

5.4　习题160

第6章　微型计算机控制系统设计与应用161

6.1　系统的设计原则161

6.2　系统设计的方法及步骤162

6.2.1　系统总体方案设计162

6.2.2　分析与建模164

6.2.3　控制算法的选择164

6.2.4　硬件设计164

6.2.5　软件设计165

6.2.6　系统的调试与运行165

6.3　微型计算机控制系统设计实例167

6.3.1　智能式脱水控制系统设计167

6.3.2　浓度—流量控制器的设计171

6.4　习题175

第7章　分散型控制系统及现场总线控制系统176

7.1 DCS概述176

7.1.1　DCS的概念176

7.1.2　DCS的发展历史177

7.1.3　DCS的特点179

7.1.4　国产DCS技术应用概况181

7.1.5　DCS的发展趋势182

7.2　分散型控制系统的构成183

7.2.1　DCS的体系结构183

7.2.2　DCS的软件构成185

7.2.3 DCS的通信网络186

7.3　工控组态软件192

7.3.1　概述192

7.3.2　组态软件的设计思想196

7.3.3　力控组态软件简介201

7.3.4　西门子WinCC组态软件介绍205

7.3.5　InTouch组态软件介绍208

7.4　现场总线控制系统213

7.4.1　概述213

7.4.2　现场总线的发展历史以及我国的应用现状214

7.4.3　常用的现场总线216

7.5 习题218

附录　Z变换公式表219

参考文献220