微型计算机控制技术

出版说明

前言

第1章微型计算机控制系统概论

1.1微型计算机控制系统的结构原理

1.1.1常规控制系统

1.1.2微型计算机控制系统

1.2微型计算机控制系统的分类

1.2.1数据采集系统

1.2.2直接数字控制系统

1.2.3监督计算机控制系统

1.2.4分散型控制系统

1.2.5现场总线控制系统

1.2.6计算机集成制造系统

1.3微型计算机控制系统的组成

1.3.1硬件组成

1.3.2软件组成

1.4微型计算机控制系统的发展概况及趋势

1.4.1微型计算机控制系统的现状

1.4.2微型计算机控制技术的发展趋势

1.5习题

第2章微型计算机控制系统的过程输入输出技术

2.1过程输入输出通道概述

2.1.1模拟量输入通道的一般结构

2.1.2模拟量输出通道的一般结构

2.1.3数字量输入通道的一般结构

2.1.4数字量输出通道的一般结构

2.2模拟量输入通道

2.2.1模拟量输入通道中的信号变换

2.2.2A／D转换器

2.2.3常用A／D转换器及其接口技术

2.2.4模拟量输入通道设计举例

2.3模拟量输出通道

2.3.1D／A转换器

2.3.2常用D／A转换器及其接口技术

2.3.3模拟量输出通道设计举例

2.3.4数据采集系统实例

2.4数字量输入输出通道

2.4.1数字量输入输出接口技术

2.4.2数字量输入信号调理

2.4.3数字量输出驱动电路

2.5脉冲量输入通道

2.6习题

第3章微型计算机控制系统的常用控制算法

3.1数字滤波与数据处理

3.1.1数字滤波

3.1.2线性化处理

3.1.3标度变换

3.2数字控制器的设计方法

3.2.1数字控制器的连续化设计方法

3.2.2数字控制器的离散化设计方法

3.2.3数字控制器的脉冲传递函数D(z)的软件实现

3.3数字PID控制器的设计

3.3.1数字PID控制算法

3.3.2数字PID控制算法的改进

3.3.3数字PID控制器参数的选择

3.4最少拍控制算法

3.4.1最少拍数字控制器设计

3.4.2最少拍数字控制器设计举例

3.5大林控制算法

3.5.1大林算法中D(z)的基本形式

3.5.2振铃现象及其抑制方法

3.6模糊控制

3.6.1模糊控制原理

3.6.2模糊控制器设计的基本思想

3.6.3实现语言控制的模糊控制器必须要解决的问题

3.6.4模糊控制在家电中的应用

3.7习题

第4章工控机的抗干扰与可靠性技术

4.1工控机的运行环境

4.1.1恶劣的供电条件

4.1.2严重的噪声环境

4.1.3干扰信号的进入渠道

4.2噪声干扰的抑制措施

4.2.1噪声干扰的耦合方式

4.2.2线间耦合干扰的抑制措施

4.3过程通道的抗干扰措施

4.3.1隔离技术

4.3.2通道中器件选择与抗干扰

4.3.3布线抗干扰设计

4.4系统供电与接地的抗干扰措施

4.4.1系统供电的抗干扰措施

4.4.2系统接地的抗干扰措施

4.5“看门狗”和系统支持

4.5.1“看门狗”的工作原理

4.5.2“看门狗”的使用方法

4.5.3“看门狗”的实现

4.5.4使用“看门狗”的若干问题

4.6容错设计

4.6.1容错的必要性和可能性

4.6.2容错冗余设计

4.6.3双机容错在机场加油管网过程控制中的应用

4.7习题

第5章工控机的数据通信技术

5.1数据通信基础与技术

5.1.1数据通信系统的基本组成

5.1.2数据传输形式

5.1.3数据传输速率和误码率

5.1.4异步传输和同步传输

5.1.5差错控制

5.2数据通信网络

5.2.1网络拓扑结构

5.2.2网络体系结构

5.3网络协议

5.3.1高级数据链路控制协议

5.3.2TCP／IP协议族

5.4习题

第6章微型计算机控制系统设计与应用

6.1系统的设计原则

6.2系统设计的方法及步骤

6.2.1系统总体方案设计

6.2.2分析与建模

6.2.3控制算法的选择

6.2.4硬件设计

6.2.5软件设计

6.2.6系统的调试与运行

6.3微型计算机控制系统设计实例

6.3.1智能式脱水控制系统设计

6.3.2浓度一流量控制器的设计

6.4习题

第7章分散型控制系统及现场总线控制系统

7.1DCS概述

7.1.1DCS的概念

7.1.2DCS的发展历史

7.1.3DCS的特点

7.1.4国产DCS技术应用概况

7.1.5DCS的发展趋势

7.2分散型控制系统的构成

7.2.1DCS的体系结构

7.2.2DCS的软件构成

7.2.3DCS的通信网络

7.3工控组态软件

7.3.1概述

7.3.2组态软件的设计思想

7.3.3力控组态软件简介

7.3.4西门子WinCC组态软件介绍

7.3.5InTouch组态软件介绍

7.4现场总线控制系统

7.4.1概述

7.4.2现场总线的发展历史以及我国的应用现状

7.4.3常用的现场总线

7.5习题

附录Z变换公式表

参考文献

　　本书是在编者多年来讲授该门课程和从事微型计算机应用系统研究工作的基础上，参考了国内外大量文献和其他教材精心编写而成。　　全书共分7章。第1章介绍了微型计算机控制系统的基本概念与组成、微型计算机控制系统的分类及发展趋势。第2章介绍了微型计算机控制系统的过程输入输出技术，包括模拟量输入输出通道的一般结构与数字量输入输出通道的一般结构；常用A／D、D／A接口技术及模拟量输入输出通道设计举例。第3章介绍了微型计算机控制系统的常用控制算法，包括数字滤波与数据处理、数字控制器的设计方法、数字PID控制器的设计、最少拍控制算法、大林控制算法、模糊控制及应用实例。第4章简述了工控机的抗干扰与可靠性技术，包括硬件抗干扰技术、软件抗干扰技术及容错技术。第5章介绍了工控机的数据通信技术。第6章介绍了微型计算机控制系统设计的基本原则、方法和步骤，并通过具体的应用实例使读者掌握如何设计满足一定要求的微型计算机控制系统。第7章介绍了分散型控制系统及现场总线控制系统，包括分散型控制系统的构成、工控组态软件、现场总线控制系统。　　本书共分7章，以80x86及51系列单片机为控制工具，系统地讨论了微型计算机控制系统的设计与工程实现问题。其主要内容包括微型计算机控制系统概论；微型计算机控制系统的过程输入输出技术；微型计算机控制系统的常用控制算法；工控机的抗干扰与可靠性技术；工控机的数据通信技术；微型计算机控制系统设计与应用；分散型控制系统及现场总线控制系统。每章配有习题，以指导读者深入地进行学习。　　本书除作为自动化专业、机电一体化专业和计算机应用专业的本科、专科学生教材外，也可作为高等教育自学教材和有关工程技术人员参考书。