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第1章 计算机测控系统概述1

1.1 测控系统的基本概念1

1.1.1 现代测量技术1

1.1.2 现代控制技术2

1.1.3 现代测控技术3

1.1.4 测控系统微机化的重要意义4

1.2 计算机测控系统的分类5

1.2.1 数据采集系统5

1.2.2 直接数字控制系统6

1.2.3 监督控制系统7

1.2.4 分布式控制系统7

1.2.5 现场总线控制系统9

1.3 计算机测控系统的组成10

1.3.1 计算机测控系统的典型结构10

1.3.2 计算机测控系统的硬件组成11

1.3.3 计算机测控系统的软件组成13

1.4 计算机测控系统的发展趋势14

习题与思考题15

第2章 计算机测控系统的硬件技术16

2.1 测控系统的主机16

2.1.1 嵌入式处理器16

2.1.2 工业控制计算机17

2.1.3 可编程序控制器20

2.1.4 可编程自动化控制器23

2.2 测控系统的输入通道26

2.2.1 输入通道概述27

2.2.2 模拟量输入通道28

2.2.3 开关量输入通道42

2.2.4 模拟量输入通道设计举例45

2.3 测控系统的输出通道46

2.3.1 输出通道概述47

2.3.2 模拟量输出通道47

2.3.3 开关量输出通道57

2.3.4 开关量输出通道设计举例61

2.4 测控系统的过程通道接口模板65

2.4.1 板卡式过程通道66

2.4.2 模块式过程通道71

习题与思考题73

第3章 计算机测控系统的控制技术74

3.1 模拟控制器的数字化实现74

3.1.1 模拟控制器的数字化处理74

3.1.2 模拟控制器的离散化方法78

3.2 数字PID控制器的设计81

3.2.1 模拟PID控制规律的离散化82

3.2.2 数字PID控制算法的改进87

3.2.3 数字PID控制器参数的整定90

3.2.4 设计举例93

3.3 纯滞后测控系统的设计99

3.3.1 Smith预估控制99

3.3.2 大林算法103

3.3.3 设计举例109

习题与思考题112

第4章 计算机测控系统的数据处理115

4.1 误差校正与量程切换115

4.1.1 软件校正方法116

4.1.2 量程自动切换117

4.2 标度变换121

4.2.1 线性参数的标度变换122

4.2.2 非线性参数的标度变换122

4.3 非线性校正方法123

4.3.1 查表法123

4.3.2 插值法124

4.3.3 拟合法126

4.4 数字滤波127

4.4.1 平均滤波128

4.4.2 中值滤波129

4.4.3 程序判断滤波130

4.4.4 低通滤波131

4.4.5 复合滤波133

习题与思考题133

第5章 计算机测控系统的软件技术134

5.1 计算机测控系统的软件概述134

5.1.1 测控系统软件的主要特性134

5.1.2 应用程序设计的步骤与方法135

5.1.3 应用程序设计的编程语言137

5.1.4 测控系统的软件开发工具138

5.2 工业组态软件技术简介140

5.2.1 组态软件的产生与现状140

5.2.2 组态软件的组成141

5.2.3 组态软件开发工程的一般步骤143

5.2.4 几种流行的工业组态软件144

5.3 虚拟仪器技术简介146

5.3.1 虚拟仪器技术的优势146

5.3.2 虚拟仪器系统的构成147

5.3.3 虚拟仪器系统的组建方案149

5.3.4 虚拟仪器的分类150

5.4 测控系统软件的相关技术151

5.4.1 面向对象技术151

5.4.2 测控系统中的数据交换技术152

5.4.3 数据库技术155

习题与思考题156

第6章 计算机测控系统的抗干扰技术157

6.1 噪声干扰的形成157

6.1.1 干扰的来源157

6.1.2 干扰的耦合方式158

6.1.3 干扰的表现形式159

6.2 硬件抗干扰技术160

6.2.1 通道抗干扰技术161

6.2.2 长线传输抗干扰技术163

6.2.3 接地技术165

6.2.4 供电系统抗干扰技术167

6.3 软件抗干扰技术171

6.3.1 软件冗余技术171

6.3.2 软件陷阱技术173

6.3.3 “看门狗”技术174

习题与思考题174

第7章 计算机测控系统的总线技术175

7.1 总线技术概述175

7.1.1 总线的产生175

7.1.2 总线的定义及分类175

7.2 系统总线177

7.2.1 PCI总线177

7.2.2 PXI总线180

7.3 串行通信总线182

7.3.1 串行通信的基本概念183

7.3.2 串行通信的同步和异步方式184

7.3.3 串行通信的差错控制技术187

7.3.4 常用串行通信标准总线189

7.4 现场总线技术194

7.4.1 现场总线概述194

7.4.2 几种流行的现场总线196

习题与思考题200

第8章 计算机测控系统的设计与实现201

8.1 计算机测控系统的设计概述201

8.1.1 计算机测控系统的设计原则201

8.1.2 计算机测控系统的设计步骤203

8.2 计算机测控系统的设计方法205

8.2.1 测控系统总体方案设计205

8.2.2 测控系统硬件设计210

8.2.3 测控系统软件设计213

8.2.4 测控系统抗干扰设计216

8.3 计算机温度测控系统的设计217

8.3.1 设计任务217

8.3.2 总体方案设计218

8.3.3 系统的数学模型和控制算法220

8.3.4 系统的硬件设计221

8.3.5 系统的软件设计228

8.3.6 系统调试与实验结果238

习题与思考题241

参考文献242