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第一章 绪论1

1.1计算机控制系统概述1

1.1.1计算机控制系统及其组成1

1.1.2计算机控制系统的典型形式3

1.2过程计算机控制的发展概况8

第二章 工业计算机简介10

2.1工业控制机的特点10

2.2工业控制机的分类11

2.3总线式工控机12

2.3.1 STD总线12

2.3.2 PC总线13

2.3.3 MULTIbus总线20

2.4可编程控制器PLC21

2.4.1 PLC的基本组成21

2.4.2 PLC各组成部分22

2.5单片机24

2.6单回路数字调节器25

第三章 计算机控制系统的输入输出接口技术27

3.1模拟量输入接口技术27

3.1.1 A／D转换器主要参数28

3.1.2 A／D转换器的外部特性28

3.1.3 12位A／D转换器芯片AD574A29

3.1.4模拟量输入接口设计31

3.1.5模拟量输入通道33

3.1.6 IPC、DCS、PLC模拟量输入通道40

3.2模拟量输出接口技术44

3.2.1 D／A转换器主要参数45

3.2.2 D／A转换器的输入输出特性45

3.2.3 D／A转换器芯片DAC083246

3.2.4模拟量输出接口设计47

3.2.5 IPC、DCS、PLC模拟量输出通道50

3.3开关量输入输出通道54

3.3.1开关量输入／输出通道的一般结构形式54

3.3.2开关量输入隔离及电平变换55

3.3.3开关量输出驱动电路55

3.3.4 IPC、DCS、PLC开关量输入输出通道57

第四章 计算机控制系统的控制算法62

4.1数字滤波和数据处理62

4.1.1数字滤波62

4.1.2数据处理66

4.2数字PID控制68

4.2.1基本PID控制69

4.2.2数字PID控制的改进70

4.2.3数字PID控制器的工程实现73

4.2.4 PID参数整定80

4.3史密斯（Smith）预估控制86

4.3.1史密斯预估控制原理86

4.3.2具有纯滞后补偿的数字控制器87

4.4解耦控制89

4.4.1解耦的条件90

4.4.2解耦控制的综合算法92

4.5模糊控制97

4.5.1模糊控制系统的组成97

4.5.2模糊控制器的输入输出变量及其模糊化97

4.5.3建立模糊控制规则100

4.5.4模糊关系与模糊推理102

4.5.5模糊控制向量的模糊判决——“清晰化”103

4.5.6模糊控制表104

4.5.7确定实际的控制量104

4.5.8模糊控制算法的工程实现105

第五章 计算机控制系统的抗干扰与可靠性技术106

5.1干扰源与干扰耦合方式106

5.1.1干扰来源107

5.1.2干扰信号的耦合方式108

5.2空间抗干扰的措施110

5.3过程通道的抗干扰措施111

5.4系统供电与接地的抗干扰措施114

5.4.1系统供电的抗干扰措施114

5.4.2系统接地的抗干扰措施115

5.5采用监控定时器Watchdog的抗干扰措施118

5.6提高计算机控制系统的可靠性措施121

5.6.1可靠性121

5.6.2提高可靠性的途径123

第六章 控制网络技术128

6.1概述128

6.1.1控制网络与信息网络的区别128

6.1.2企业计算机网络的层次模型129

6.1.3控制网络的类型及其相互关系130

6.2数据通信基础131

6.2.1通信和数据通信系统131

6.2.2传输介质131

6.2.3传输数据的信号132

6.2.4数据通信中的同步134

6.2.5通信媒体共享技术136

6.2.6数据交换技术138

6.2.7数据通信中的差错控制技术139

6.3计算机网络140

6.3.1计算机网络的基本功能141

6.3.2计算机网络系统的组成141

6.3.3计算机网络的分类143

6.3.4网络的体系结构145

6.3.5 IEEE 802系列标准147

6.3.6 TCP／IP协议153

6.4现场总线157

6.4.1现场总线的发展历程157

6.4.2现场总线的组成与结构158

6.4.3现场总线的体系结构159

6.4.4现场总线的技术特点及优点160

6.5控制网络技术的展望162

第七章 集散控制系统的构成164

7.1概述164

7.2基于IPC的DCS系统构成（IPC-DCS）169

7.2.1 IPC -DCS的网络体系170

7.2.2 IPC-DCS的通信方式173

7.2.3 IPC-DCS的过程控制级的构成176

7.3 PLC的DCS 系统构成（PLC-DCS）177

7.3.1 PLC -DCS的网络体系178

7.3.2 PLC - DCS网络中常用的通信方式180

7.3.3 PLC-DCS的过程控制级的构成185

7.4 DCS系统构成187

7.4.1 DCS的网络体系和通信方式188

7.4.2 DCS的过程控制级的构成189

第八章 工控组态软件194

8.1概述194

8.2组态软件的特点195

8.3组态软件的设计思想196

8.4 IPC-DCS实时监控软件包GENESIS197

8.4.1概述198

8.4.2主要模块功能199

8.4.3 GENESIS时间运行系统200

8.4.4网络GEN-NET200

8.4.5 GENESIS的选项201

8.4.6 OPTIONS可选类202

8.5 PLC-DCS组态软件WinCC5. 0202

8.5.1 WinCC5.0的主要功能203

8.5.2 WinCC开放结构206

8.5.3 SIMATIC TIA（Total Integrate Automation）全集成自动化概念在WinCC5.0中的应用207

8.5.4 WinCC的系统组态208

8.5.5报表系统215

8.6 DCS组态软件XDPS控制软件215

8.6.1操作员站软件216

8.6.2工程师站软件219

8.6.3历史数据站软件222

8.6.4 DPU软件223

8.6.5 GTW软件224

第九章 计算机控制系统的设计与应用226

9.1概述226

9.2计算机控制系统设计原则和步骤227

9.2.1计算机控制系统设计原则227

9.2.2设计与实施计算机控制系统的步骤229

9.3计算机控制系统设计举例237

9.3.1燃油加热炉IPC控制系统设计237

9.3.2循环流化床锅炉DCS控制系统设计240

9.3.3排水泵站PLC自动化监控系统设计247

第十章CIMS简介251

10.1 CIMS的基本概念251

10.1.1 CIM和CIMS的内涵与定义251

10.1.2 CIMS的体系结构252

10.1.3 CIMS的建模方法253

10.1.4 CIMS的应用状况256

10.2流程工业的特点及其对CIMS的需求257

10.3流程工业CIMS的总体架构与功能描述258

10.3.1流程工业的生产经营运作过程258

10.3.2流程工业CIMS的层次结构模型259

10.3.3流程工业CIMS的功能构成与功能划分260

10.4流程工业CIMS的支撑系统262

10.4.1 CIMS的计算机体系结构262

10.4.2流程工业CIMS中的数据库系统264

10.4.3流程工业CIMS中的计算机网络264

参考文献266