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第1章 工业控制计算机系统概论1

1.1 工业控制计算机系统的主要特点1

1.2 工业控制计算机系统的基本要求2

1.3 工业控制计算机系统的分类3

1.3.1 工业控制计算机系统按应用领域分类3

1.3.2 工业控制计算机系统按功能分类4

1.3.3 工业控制计算机系统按设备形式分类6

1.4 工业控制微型计算机8

1.4.1 STID/VME/IPC工控机8

1.4.2 总线式工控机的组成结构10

1.4.3 各类IPC的主要特点11

1.5 工业控制计算机系统的发展趋势14

第2章 接口技术与总线规范17

2.1 RS-232/RS-422/RS-485串行通信接口规范17

2.1.1 串行通信控制器17

2.1.2 RS-232C接口规范23

2.1.3 RS-422接口规范25

2.1.4 RS-485接口规范26

2.1.5 几种串行通讯总线的比较27

2.2.2 增强型并行口EPP（EnhancedParallelPort）28

2.2.1 标准型并行口SPP（StandardParallelPort）28

2.2 IPC/IBMPC并行口28

2.3 其他接口30

2.3.1 通用串行总线USB（UniversalSerialBus）30

2.3.2 VGA视频接口31

2.3.3 打印机并行接口Centronics31

2.3.4 磁盘接口、键盘接口及PS/2鼠标接口32

2.4 XT/ISA/EISA总线规范32

2.4.1 XT/ISA/EISA总线概况33

2.4.2 XT/ISA/EISA总线的电气规范33

2.4.3 XT/ISA总线的机械规范43

2.5.1 PCI总线的主要特点44

2.5 PCI总线规范44

2.5.2 PCI总线的系统结构46

2.5.3 PCI总线接口信号47

2.5.4 PCI总线操作命令及使用规则50

2.5.5 PCI总线协议54

2.5.6 PCI总线数据传输过程57

2.5.7 PCI总线配置空间60

2.5.8 PCI总线配置周期72

2.5.9 PCI总线的机械规范78

3.1.1 模拟信号规格80

3.1 工控机系统输入／输出信号规格80

第3章 工业过程通道与远程I/O模块80

3.1.2 开关量信号规格82

3.1.3 脉冲量信号规格83

3.2 工业过程板卡的典型单元电路83

3.3 模拟量输入板卡（A/D卡）86

3.3.1 有关概念86

3.3.2 模拟量输入板卡的性能指标87

3.3.3 PC总线A/D板卡的设计88

3.3.4 典型A/D板卡介绍93

3.4.1 D/A板卡的主要性能指标96

3.4 模拟量输出板卡（D/A卡）96

3.4.2 PC总线D/A板卡的设计97

3.4.3 典型D/A板卡介绍99

3.5 开关量输入／输出板卡（I/O板卡）103

3.5.1 I/O板卡的主要性能指标103

3.5.2 I/O板卡的设计104

3.5.3 典型开关量输入／输出板卡介绍105

3.6 脉冲量输入板卡108

3.6.1 脉冲量板卡的组成108

3.6.2 定时器／计数器芯片8253/8254108

3.7 中断量输入板卡111

3.8 基于PCI总线的板卡设计112

3.8.1 PCI9052的主要特点113

3.8.2 PCI9052的引脚功能113

3.8.3 用PCI9052设计PCI总线板卡114

3.9 远程I/O模块及子系统116

3.9.1 ADAM4000系列模块的功能特点116

3.9.2 模拟量输入模块118

3.9.3 模拟量输出模块124

3.9.4 数字量输入／输出模块127

3.9.5 脉冲量输入模块130

3.9.6 应用实例133

3.10 ADAM5000系列分布式数据测控系统简介138

第4章 控制算法与控制规律143

4.1 测量算法143

4.1.1 数字滤波143

4.1.2 校正算法145

4.1.3 标度换算146

4.2 控制算法147

4.2.1 纯微分PID控制算法147

4.2.2 不完全微分PID控制算法149

4.2.3 PID控制算法的改进150

4.2.4 PID控制算法的参数整定151

4.3 控制规律153

4.3.1 串级控制153

4.3.2 前馈控制155

4.3.3 其他控制规律简介156

第5章 工控机系统的软件结构159

5.1 工控机系统的软件功能159

5.2 工控软件的基本结构161

5.3 工控软件的数据结构162

5.3.1 实时数据库的结构162

5.3.2 数据结构163

5.4 输入／输出模块的设计172

5.5 实时控制模块的设计177

5.5.1 实时控制模块的功能及实现方法177

5.5.2 实时控制模块的设计流程179

5.6 人机界面模块的设计180

5.6.1 棒图显示180

5.6.2 细目显示181

5.6.3 总貌显示182

5.6.4 其他画面183

5.6.5 画面设计实例183

5.7.1 “组态王”的功能特点185

5.7 工业控制组态软件简介185

5.7.3 “组态王”和下位机的通讯186

5.7.2 “组态王”的结构186

5.7.4 动画效果的产生187

5.7.5 用组态王开发工控机系统的一般过程187

第6章 中小型DCS及其通信技术189

6.1 中小型DCS的基本结构189

6.2 面向字符的数据链路层通信协议ISO-1745191

6.2.1 概述191

6.2.2 字符格式及传输控制字符192

6.2.4 ISO-1745协议数据链路工作过程193

6.2.3 通信格式193

6.3 MSComm控件的使用方法195

6.3.1 加载MSComm控件195

6.3.2 MSComm控件的属性195

6.3.3 调用MSComm编写通信程序段197

6.4 用IPC和ADAM4000构成中小型DCS197

6.4.1 系统结构197

6.4.2 程序控制197

6.5 用IPC和智能仪表构成中小型DCS204

6.5.1 系统结构204

6.5.2 FP21的通信规程205

6.5.3 FP21的通信命令简介207

6.5.4 FP21的通信命令细则209

6.5.5 通信程序实例213

6.6 用IPC和PLC构成中小型DCS219

6.6.1 系统结构219

6.6.2 用FX2/FX2N的编程口和IPC通信219

6.6.3 用FX2/FX2N的通信口和IPC通信221

6.6.4 通信程序实例224

7.1 概述235

7.1.1 工控机系统设计的基本要求235

第7章 工业控制计算机系统的设计方法235

7.1.2 工控机系统的设计途径237

7.1.3 工控机系统设计的一般步骤237

7.2 工控机系统的规范化设计239

7.2.1 系统的功能规范239

7.2.2 系统的总体设计243

7.2.3 工控机系统的设计手段245

7.3 测量仪表和执行器的选型248

7.3.1 测量仪表的选型248

7.3.2 执行器的选用253

7.4.1 干扰（噪声）来源及分类256

7.4 工控机系统的抗干扰设计256

7.4.2 串模干扰的抑制措施258

7.4.3 共模干扰的抑制措施258

7.4.4 接地技术259

7.4.5 电源回路的抗干扰措施260

7.5 工控机系统的可靠性设计261

7.6 设计实例——自动配料计算机控制系统的设计262

附录272

附录1常用传感器及其特点272

附录3各类调节阀及其特点274

附录2各类执行机构及其特点274

附录4PCI总线引脚引脚定义275

附录5热偶和热阻分度表278

附录6ASCⅡ字符表298

附录7现代微机系统中典型的I/O空间寻址299

映射表299

附录8模拟量输入板卡线路图实例301

附录9模拟量输出板卡线路图实例302

附录10开关量输入／输出板卡线路图实例303

附录11多功能过程通道卡线路图实例304

参考文献305