C++典型工控应用编程实例

前言

第1章 基于三菱PLC的控制应用

1.1 三菱PLC特殊功能模块与通信协议

1.1.1 FX2N系列PLC的特殊功能模块

1.1.2 三菱PLC编程口通信协议

1.2 PC与三菱FX2N系列PLC组成的控制系统

1.2.1 设计任务

1.2.2 线路连接

1.2.3 三菱PLC端测控程序设计

1.2.4 PC端Visual C++测控程序设计

1.2.5 PC端C++Builder测控程序设计

第2章 基于西门子PLC的控制应用

2.1 西门子PLC模拟量扩展模块与通信协议

2.1.1 西门子PLC模拟量输入模块

2.1.2 西门子PLCPPI通信协议

2.2 PC与西门子S7-200PLC组成的控制系统

2.2.1 设计任务

2.2.2 线路连接

2.2.3 西门子PLC端测控程序设计

2.2.4 PC端Visual C++测控程序设计

2.2.5 PC端C++Builder测控程序设计

第3章 基于PCI数据采集卡的控制应用

3.1 典型数据采集卡简介

3.1.1 数据采集系统概述

3.1.2 基于PC的DAQ系统组成

3.1.3 用PCI-1710HG数据采集卡组成的测控系统

3.1.4 PCI-1710HG数据采集卡的安装与测试

3.2 PC与PCI-1710HG数据采集卡组成的控制系统

3.2.1 设计任务

3.2.2 线路连接

3.2.3 Visual C++测控程序设计

3.2.4 C++Builder测控程序设计

第4章 基于单片机的控制应用

4.1 典型单片机开发板简介

4.1.1 单片机控制系统的组成

4.1.2 单片机开发板B的功能

4.1.3 单片机开发板B的主要电路

4.2 PC与单片机开发板B组成的控制系统

4.2.1 设计任务

4.2.2 线路连接

4.2.3 单片机端C51测控程序设计

4.2.4 单片机端汇编测控程序设计

4.2.5 PC端Visual C++测控程序设计

4.2.6 PC端C++Builder测控程序设计

第5章 基于分布式I/O模块的控制应用

5.1 典型分布式I/O模块简介

5.1.1 集散控制系统的结构与特点

5.1.2 ADAM4000远程数据采集控制系统

5.1.3 ADAM4000系列模块简介

5.1.4 ADAM4000系列模块的软件安装

5.2 PC与ADAM4000系列模块组成的控制系统

5.2.1 设计任务

5.2.2 线路连接

5.2.3 Visual C++测控程序设计

5.2.4 C++Builder测控程序设计

第6章 基于CAN总线模块的控制应用

6.1 典型CAN总线功能模块简介

6.1.1 现场总线控制技术概述

6.1.2 CAN总线控制技术概述

6.1.3 CAN接口卡与iCAN系列功能模块简介

6.2 PC与iCAN-4000系列模块组成的控制系统

6.2.1 设计任务

6.2.2 线路连接

6.2.3 Visual C++测控程序设计

6.2.4 C++Builder测控程序设计

第7章 基于USB数据采集模块的控制应用

7.1 USB总线在数据采集系统中的应用

……

第8章 基于无线数传模块的控制应用

第9章 基于GSM短信模块的控制应用

第10章 基于智能仪器的控制应用

附录A 串行通信控件MSComm

参考文献

计算机控制技术（包括测试与控制）是一门新兴的综合性技术。它是计算机技术（包括软件技术、接口技术、通信技术、网络技术、显示技术）、自动控制技术、微电子技术、自动检测和传感技术等多学科相互融合和渗透而形成的一门高新技术密集型综合学科。它主要研究如何将检测与传感技术、计算机技术和自动控制理论应用于工业生产过程并设计出所需要的计算机控制系统。

　　随着科学技术的迅速发展，计算机控制技术的应用领域日益广泛，在冶金、化工、电力、自动化机床、工业机器人控制、柔性制造系统和计算机集成制造系统等工业控制方面已取得了令人瞩目的研究与应用成果，在国民经济中发挥着越来越大的作用。

　　计算机控制技术已成为21世纪关键的信息技术之一。了解和掌握计算机控制技术的基本理论和基本设计方法，已成为科学研究人员适应新形势、新技术发展的当务之急。

　　为弥补现有计算机控制技术类书籍在应用实践和程序设计方面的不足，提高广大学生的学习兴趣和设计控制系统的能力，我们编写了本书。

　　本书硬件系统采用“搭积木”的设计思想，即选用符合要求的不同模块或器件，通过简单的线路连接，快速搭建各种类型的计算机控制系统，读者不需要自行设计电路和制作任何硬件。

　　在硬件系统搭建完成后，设计者的主要任务是开发控制程序。本书选取了当前控制领域流行的C++编程语言（包括Visual C++和C++
Builder）作为开发工具。
　　Visual C++是微软公司推出的一种面向对象的可视化集成编程工具，使用Visual
C++可以胜任从最简单的用户界面程序到高级、复杂的Windows应用程序的编程工作。使用Visual
C++编制的程序具有代码尺寸小、运行速度高和移植能力强的特点。Visual
C++成为目前最受欢迎的开发工具之一，其中一个重要的原因是它有一个庞大而且功能齐全的MFC库，该类库实现了对大多数Windows
API的封装。在Visual C++6.0中既可以使用MFC完成大多数的工作，也可以调用Windows
API函数完成更深层次的开发。
　　C++
Builder是Borland公司推出的一种基于面向对象程序设计语言的可视化集成编程工具。它具有一个专业C++开发环境所能提供的全部功能，实现了可视化的编程环境和功能强大的编程语言（C++）的完美结合。它的核心来自Delphi，使用的VCL类库和Delphi是完全一样的，其中VCL功能丰富，易于使用，并且完美地体现了面向对象的设计思想。C++
Builder具有编译速度快、IDE反应速度快、完全开放的VCL源代码、领先的数据库技术等优点，程序设计者可以利用C++
Builder完成许多高级应用开发，扩展空间几乎是无限的。
　　本书从工程应用的角度出发，较全面和系统地介绍了工业控制典型应用系统，内容包括：利用PC与PLC、PC与PCI数据采集卡、PC与USB数据采集模块、PC与CAN总线模块、PC与单片机、PC与无线数传模块、PC与GSM短信模块、PC与智能仪器以及PC与远程I/O模块等组成的控制系统设计。每个实例首先介绍了相关的硬件技术，然后给出具体的测控线路和完整的Visual
C++和C++ Builder程序。
　　书中提供的程序代码完整且全部在Windows
XP环境下编译通过，并经过实际的测试，其中很多代码具有非常高的实用价值，读者可以直接拿来使用或者稍加修改便可用于自己的项目设计中去。需要说明的是，本书仅提供了关键的核心程序，即在程序运行画面中实时显示传感器检测的信号值，超限时输出开关控制信号等，其他如线性化、数字滤波、数据处理、误差分析、数字PID控制等与控制有关的算法程序读者可以根据自己的系统需求自行设计。

　　淡化理论，建立控制系统整体概念，以工程实践为主，硬件系统设计采用“搭积木”方式，突出程序设计，重在功能实现，这是本书的特色，也是与已有控制系统类书籍不同的地方，相信对读者学习计算机控制系统会有很大帮助。

　　本书内容丰富，几乎涵盖了所有的计算机控制应用系统，有较强的先进性、实用性和可操作性，可供各类自动化、计算机应用、机电一体化、测控仪器等专业的大学生、研究生学习计算机控制技术，也可供计算机控制系统研发的工程技术人员参考。

　　为方便读者学习，本书提供配套光盘，内容包括所有实例的源程序、程序运行录屏、系统测试录像、软硬件资源等。
　　本书由塔里木大学张有强编写第1、3章，李传峰编写第2、7章，石河子大学刘恩博编写第4、5、6章，严海娟编写第8章，齐向宁编写第9章，李江全编写第10章和附录，全书由刘恩博担任主编，张有强、李江全担任副主编，由李江全教授统稿。参与编写、程序设计、插图绘制和文字校核工作的人员还有田敏、郑瑶、李宏伟、郑重、任玲、王洪坤、汤智辉、胡蓉、张茜等老师，电子开发网、北京研华科技、西安达泰电子、石河子大学电气工程实验中心等在硬件和软件方面提供了关键技术支持，编者借此机会对他们致以深深的谢意。

　　由于编者水平有限，书中难免存在不妥或错误之处，恳请广大读者批评指正。

计算机控制技术（包括测试与控制）是一门新兴的综合性技术。它是计算机技术（包括软件技术、接口技术、通信技术、网络技术、显示技术）、自动控制技术、微电子技术、自动检测和传感技术等多学科相互融合和渗透而形成的一门高新技术密集型综合学科。它主要研究如何将检测与传感技术、计算机技术和自动控制理论应用于工业生产过程并设计出所需要的计算机控制系统。

　　随着科学技术的迅速发展，计算机控制技术的应用领域日益广泛，在冶金、化工、电力、自动化机床、工业机器人控制、柔性制造系统和计算机集成制造系统等工业控制方面已取得了令人瞩目的研究与应用成果，在国民经济中发挥着越来越大的作用。

　　计算机控制技术已成为21世纪关键的信息技术之一。了解和掌握计算机控制技术的基本理论和基本设计方法，已成为科学研究人员适应新形势、新技术发展的当务之急。

　　为弥补现有计算机控制技术类书籍在应用实践和程序设计方面的不足，提高广大学生的学习兴趣和设计控制系统的能力，我们编写了本书。

　　本书硬件系统采用“搭积木”的设计思想，即选用符合要求的不同模块或器件，通过简单的线路连接，快速搭建各种类型的计算机控制系统，读者不需要自行设计电路和制作任何硬件。

　　在硬件系统搭建完成后，设计者的主要任务是开发控制程序。本书选取了当前控制领域流行的C++编程语言（包括Visual C++和C++
Builder）作为开发工具。
　　Visual C++是微软公司推出的一种面向对象的可视化集成编程工具，使用Visual
C++可以胜任从最简单的用户界面程序到高级、复杂的Windows应用程序的编程工作。使用Visual
C++编制的程序具有代码尺寸小、运行速度高和移植能力强的特点。Visual
C++成为目前最受欢迎的开发工具之一，其中一个重要的原因是它有一个庞大而且功能齐全的MFC库，该类库实现了对大多数Windows
API的封装。在Visual C++6.0中既可以使用MFC完成大多数的工作，也可以调用Windows
API函数完成更深层次的开发。
　　C++
Builder是Borland公司推出的一种基于面向对象程序设计语言的可视化集成编程工具。它具有一个专业C++开发环境所能提供的全部功能，实现了可视化的编程环境和功能强大的编程语言（C++）的完美结合。它的核心来自Delphi，使用的VCL类库和Delphi是完全一样的，其中VCL功能丰富，易于使用，并且完美地体现了面向对象的设计思想。C++
Builder具有编译速度快、IDE反应速度快、完全开放的VCL源代码、领先的数据库技术等优点，程序设计者可以利用C++
Builder完成许多高级应用开发，扩展空间几乎是无限的。
　　本书从工程应用的角度出发，较全面和系统地介绍了工业控制典型应用系统，内容包括：利用PC与PLC、PC与PCI数据采集卡、PC与USB数据采集模块、PC与CAN总线模块、PC



计算机控制技术（包括测试与控制）是一门新兴的综合性技术。它是计算机技术（包括软件技术、接口技术、通信技术、网络技术、显示技术）、自动控制技术、微电子技术、自动检测和传感技术等多学科相互融合和渗透而形成的一门高新技术密集型综合学科。它主要研究如何将检测与传感技术、计算机技术和自动控制理论应用于工业生产过程并设计出所需要的计算机控制系统。

　　随着科学技术的迅速发展，计算机控制技术的应用领域日益广泛，在冶金、化工、电力、自动化机床、工业机器人控制、柔性制造系统和计算机集成制造系统等工业控制方面已取得了令人瞩目的研究与应用成果，在国民经济中发挥着越来越大的作用。

　　计算机控制技术已成为21世纪关键的信息技术之一。了解和掌握计算机控制技术的基本理论和基本设计方法，已成为科学研究人员适应新形势、新技术发展的当务之急。

　　为弥补现有计算机控制技术类书籍在应用实践和程序设计方面的不足，提高广大学生的学习兴趣和设计控制系统的能力，我们编写了本书。

　　本书硬件系统采用“搭积木”的设计思想，即选用符合要求的不同模块或器件，通过简单的线路连接，快速搭建各种类型的计算机控制系统，读者不需要自行设计电路和制作任何硬件。

　　在硬件系统搭建完成后，设计者的主要任务是开发控制程序。本书选取了当前控制领域流行的C++编程语言（包括Visual C++和C++
Builder）作为开发工具。
　　Visual C++是微软公司推出的一种面向对象的可视化集成编程工具，使用Visual
C++可以胜任从最简单的用户界面程序到高级、复杂的Windows应用程序的编程工作。使用Visual
C++编制的程序具有代码尺寸小、运行速度高和移植能力强的特点。Visual
C++成为目前最受欢迎的开发工具之一，其中一个重要的原因是它有一个庞大而且功能齐全的MFC库，该类库实现了对大多数Windows
API的封装。在Visual C++6.0中既可以使用MFC完成大多数的工作，也可以调用Windows
API函数完成更深层次的开发。
　　C++
Builder是Borland公司推出的一种基于面向对象程序设计语言的可视化集成编程工具。它具有一个专业C++开发环境所能提供的全部功能，实现了可视化的编程环境和功能强大的编程语言（C++）的完美结合。它的核心来自Delphi，使用的VCL类库和Delphi是完全一样的，其中VCL功能丰富，易于使用，并且完美地体现了面向对象的设计思想。C++
Builder具有编译速度快、IDE反应速度快、完全开放的VCL源代码、领先的数据库技术等优点，程序设计者可以利用C++
Builder完成许多高级应用开发，扩展空间几乎是无限的。
　　本书从工程应用的角度出发，较全面和系统地介绍了工业控制典型应用系统，内容包括：利用PC与PLC、PC与PCI数据采集卡、PC与USB数据采集模块、PC与CAN总线模块、PC与单片机、PC与无线数传模块、PC与GSM短信模块、PC与智能仪器以及PC与远程I/O模块等组成的控制系统设计。每个实例首先介绍了相关的硬件技术，然后给出具体的测控线路和完整的Visual
C++和C++ Builder程序。
　　书中提供的程序代码完整且全部在Windows
XP环境下编译通过，并经过实际的测试，其中很多代码具有非常高的实用价值，读者可以直接拿来使用或者稍加修改便可用于自己的项目设计中去。需要说明的是，本书仅提供了关键的核心程序，即在程序运行画面中实时显示传感器检测的信号值，超限时输出开关控制信号等，其他如线性化、数字滤波、数据处理、误差分析、数字PID控制等与控制有关的算法程序读者可以根据自己的系统需求自行设计。

　　淡化理论，建立控制系统整体概念，以工程实践为主，硬件系统设计采用“搭积木”方式，突出程序设计，重在功能实现，这是本书的特色，也是与已有控制系统类书籍不同的地方，相信对读者学习计算机控制系统会有很大帮助。

　　本书内容丰富，几乎涵盖了所有的计算机控制应用系统，有较强的先进性、实用性和可操作性，可供各类自动化、计算机应用、机电一体化、测控仪器等专业的大学生、研究生学习计算机控制技术，也可供计算机控制系统研发的工程技术人员参考。

　　为方便读者学习，本书提供配套光盘，内容包括所有实例的源程序、程序运行录屏、系统测试录像、软硬件资源等。
　　本书由塔里木大学张有强编写第1、3章，李传峰编写第2、7章，石河子大学刘恩博编写第4、5、6章，严海娟编写第8章，齐向宁编写第9章，李江全编写第10章和附录，全书由刘恩博担任主编，张有强、李江全担任副主编，由李江全教授统稿。参与编写、程序设计、插图绘制和文字校核工作的人员还有田敏、郑瑶、李宏伟、郑重、任玲、王洪坤、汤智辉、胡蓉、张茜等老师，电子开发网、北京研华科技、西安达泰电子、石河子大学电气工程实验中心等在硬件和软件方面提供了关键技术支持，编者借此机会对他们致以深深的谢意。

　　由于编者水平有限，书中难免存在不妥或错误之处，恳请广大读者批评指正。

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