本书综合了电子技术、仪器仪表、计算机技术和网络技术的发展成果，主要介绍了计算机控制技术的发展和应用、工业通信基础、常用的现场总线标准及工业以太网控制系统。

本书特点
　　●本书具有严谨的理论基础、完备的知识体系和灵活的工程实际应用。
　　●本书理论、技术和方法的先进性、实用性及全书内容的系统性做了较好的平衡。

无

计算机技术和通信网络的飞速发展使工业控制系统走向分散化、网络化和智能化，为企业的完全自动化奠定了基础。从技术手段上讲，计算机控制技术本身综合了电子技术、仪器仪表、计算机技术和网络技术的发展成果，带来了自动化仪表和系统在体系结构、功能等方面的重大变革和更新换代，也带来了工业生产组织和方式的巨大变化。
　　计算机控制技术和系统的理论、技术、性能和实现手段，各要素得以具体实现的方法和方式的研究和讨论，就是本书的主要内容。
　　本书是作者在综合近年来在国内外从事自动化领域的工作、教学与研究的经验和成果的基础上，吸收了国内外的先进理论、方法和技术而编写的。本书的思路是把计算机控制系统和技术作为企业自动化体系中的底层来考虑，除了传统的计算机控制技术内容外，强调自动化组件间的通信和集成，增加了工业网络和嵌入式网络控制技术等章节。作者努力构成一个开放的架构，除给教学和学习者提供基本的内容外，还便于容纳今后更多更新的内容。
　　本书在阐述基本原理和设计方法时，注意理论的严谨和知识的体系，也更加重视工程实际应用。同时还注意保持理论、技术和方法的先进性、实用性及全书内容的系统性。书中安排了许多例题、仿真实验结果和习题，以帮助理解。
　　本书共分9章。第1章着重介绍计算机控制技术和自动化控制系统的发展和应用概况。第2章是控制系统通信和计算机接口技术的原理与基础。第3章进一步认识计算机控制系统，比如组成和性能指标等。
　　第4章介绍输入输出和人机接口技术等。第5章是控制系统基本的控制算法。第6章介绍控制系统的抗干扰技术。第7章介绍各种常用的控制器，包括嵌入式系统的设计问题。第8章介绍工业通信系统，特别是工业现场总线和汽车内部通信技术。第9章介绍计算机控制系统各种组件的集成和综合应用，包括系统设计方法和工业企业中自动化系统集成技术。
　　建议课堂教授时间至少为48学时，所有内容完全讲授需要72学时。根据不同专业和层次要求的不同，章节和学时分配可以不同。实验和课程设计学时可以根据实验室硬件条件另行安排。
　　在本书的编写过程中，陈辉主要编写第3章；潘明主要编写第4章和第6章；樊永显编写第5章；其余章节和全书的统稿由许勇完成。此外，李瑞、康业娜和冯静帮助校对了部分章节和图表。
　　计算机控制技术是一个内容广泛而且发展迅速的领域。我们在编写本书的过程中尽量在提供基本技术知识的基础上，介绍比较新的内容。力有不逮之处，欢迎大家提出批评建议。


　　编者
　　2007年7月

前言
第1章概论
11计算机控制技术和企业自动化概论
111企业和企业自动化
112企业自动化的重要性
113计算机控制技术和企业自动化
12计算机控制技术和系统介绍
121基本概念
122工业控制系统应该满足的要求
123计算机控制系统的基本形式和特点
13计算机控制系统的应用和发展
131计算机控制技术的主要内容
132常用的计算机控制器
133计算机控制技术在我国的发展和应用
14计算机控制技术的发展趋势
141计算机控制系统的多样性和统一性
142研究和发展智能控制系统
143工业自动化软件技术及其发展
144嵌入式系统的发展
145网络时代的计算机控制技术思考题与习题
第2章工业通信基础和计算机接口总线
21数据通信基础
211通信系统的基本组成
212信号与数据表示
213信道与信道的主要技术指标
214信号的传输方式
22计算机总线接口技术和内部总线
221总线概述
222内部总线
23PC系列系统总线
231早期的PC系列总线
232PCI和AGP总线
233新一代PC总线
24工控机与测控仪器接口总线
241工控机总线技术
242测量仪器总线
思考题与习题
第3章计算机控制系统
31计算机控制的概念
32计算机控制系统的组成
321计算机控制系统的硬件组成
322计算机控制系统的软件
33控制系统的性能指标描述
331计算机控制系统的性能及其指标
332计算机控制系统的能控性和能观测性
333性能指标
34线性离散系统分析
341线性离散系统的稳定性分析
342离散系统的稳态误差
343离散系统的动态性能
35线性离散时间系统的能控性与能观测性
351线性定常离散时间系统的能控性定义及判据
352线性定常离散时间系统的能观测性定义及判据
36应用MATLAB进行离散系统分析
思考题与习题
第4章控制系统的接口：输入输出通道
41数字量过程通道
411数字量输入通道
412数字量输出通道
42模拟量输入通道
421模拟量输入通道的结构
4228位A-D转换器ADC0809
423LMx31系列芯片与V-F转换电路
43模拟量输出通道
431一个通路设置一个数-模转换器
432多个通路共用一个数-模转换器
433模拟量输出电路
434模拟量输出通道的设计

44传感器和传感系统

441传感器的一般特性
442传感器的类型与发展
45执行器和驱动系统
451继电器
452固态继电器的工作原理和特性
453电动机
46人机接口
461键盘接口技术
462显示器接口技术
463LCD显示器结构原理
思考题与习题
第5章控制器设计技术
51数字控制器的连续化设计技术
511采样频率与连续化设计的关系
512数字PID控制器的设计
513数字PID控制器的改进
514数字PID控制算法的参数整定
52数字控制器的离散化设计技术
521数字控制器的离散化设计步骤
522最少拍无差数字控制器的设计
523最少拍无纹波系统的设计
53纯滞后控制技术
531施密斯预估控制算法
532达林算法
54串级控制技术
541串级控制的特点及设计原则
542数字串级控制算法
55前馈反馈控制技术
551前馈控制的结构和原理
552前馈反馈控制结构
553数字前馈反馈控制算法
56状态空间设计法
561状态空间的输出反馈设计法
562状态空间的极点配置设计法
思考题与习题
第6章计算机控制系统的抗干扰技术
61工业现场的干扰及对系统的影响
611干扰源
612干扰的传播途径
613干扰的作用形式
62硬件抗干扰技术

621串模干扰的抑制
622共模干扰的抑制
623长线传输干扰的抑制
63软件抗干扰技术
631软件出错对系统的危害
632数字滤波方法
633输入/输出软件抗干扰措施
634软件冗余技术
635程序运行失常的软件抗干扰
64接地技术
641计算机控制系统接地的种类及作用
642常用的接地方法
65电源系统的抗干扰技术
651交流电源系统的抗干扰
652直流电源系统的抗干扰
653抗干扰稳压电源的设计
思考题与习题
第7章主要的工业控制器
71PLC及其应用
711PLC的基础知识
712PLC软件系统及编程语言
713PLC的应用
714PLC系统的选型和应用设计
715PLC的发展趋势
72工业控制计算机技术及发展
721工控机概述
722工控机的发展
723软PLC的概念和应用
73嵌入式控制系统
731嵌入式系统介绍
732嵌入式操作系统
733嵌入式Linux及应用
734嵌入式系统开发知识
735嵌入式微处理器的选择
736嵌入式系统的发展趋势
思考题与习题
第8章工业通信技术和工业网络
81工业控制系统的接口和通信网络
811工业数据通信的发展
812工业通信网的要求和特点
82常用通信总线
821串行通信技术和发展
822FireWire 和USB总线
823工业无线技术
83常用的现场总线
831概述
832基金会总线FF
833PROFIBUS技术
834LonWorks
835CAN Bus和汽车内部网络
836其他常用现场总线
84工业以太网
841以太网基础
842以太网作为现场总线的特点
843工业以太网提高性能的措施
844工业以太网的应用和发展
85现场总线控制系统
851现场总线控制系统介绍
852现场总线控制系统中的功能模块
853发展趋势
思考题与习题
第9章计算机控制系统的设计与集成
91计算机控制系统的设计
911控制系统设计的原则
912系统的总体方案设计
913硬件的工程设计和实现
914软件的工程设计和实现
92企业自动化系统的集成
921自动化系统的主要内容
922自动化系统的层次
93生产控制系统体系
931计算机集成制造系统
932流程工业中的综合自动化系统
933工厂生产过程监控和SCADA
934工厂自动化的上层系统：MES和ERP
思考题与习题
参考文献