計算機控制技術及其應用

內(nèi)容概要

　　本書分為基礎篇、技術篇和應用篇，基礎篇介紹了計算機控制系統(tǒng)的理論基礎，包括系統(tǒng)數(shù)學模型的描述方法、連續(xù)系統(tǒng)分析設計方法的回顧、離散系統(tǒng)的分析、數(shù)字控制器的設計與實現(xiàn)等內(nèi)容。技術篇介紹了工業(yè)控制計算機及其接口技術、過程通道技術、可靠性和抗干擾技術、控制系統(tǒng)中的軟件技術——組態(tài)軟件，并集成了計算機控制系統(tǒng)許多關鍵技術的集散控制系統(tǒng)dcs。應用篇介紹了計算機控制技術應用的具體模式和實例，包括計算機控制系統(tǒng)的多種解決方案及案例分析，計算機控制技術在簡單過程控制和流程工業(yè)自動化中的應用實例。為方便教學和自學，所有章節(jié)都有小結，配有思考題與習題。
　　本書可作為電子信息科學與技術、計算機科學與技術、電子信息工程、電氣工程及自動化、測控技術與儀器等專業(yè)的教材和有關工程技術人員的參考資料。本書作為精品課程建設的組成部分，提供了開放的網(wǎng)絡資源，包括教學課件(ppt)、參考資料和有關思考題與習題的指導信息，以便于廣大師生使用。

書籍目錄

基礎篇——溯本而求源，溫故而知新
第1章概述
　1.1自動控制的基本概念
　1.1.1自動控制的引例
　1.1.2自動控制中的基本問題
　1.2計算機控制系統(tǒng)
　1.2.1計算機控制系統(tǒng)的結構
　1.2.2計算機控制系統(tǒng)的分類
　1.2.3計算機控制技術及其發(fā)展
　1.3課程的研究內(nèi)容和學習方法
　1.3.1研究內(nèi)容
　1.3.2學習方法
　本章小結
　思考題與習題
第2章計算機控制系統(tǒng)的理論基礎
　2.1控制系統(tǒng)的數(shù)學模型
　2.1.1控制系統(tǒng)的描述方法
　2.1.2用微分方程表示的系統(tǒng)模型
　2.1.3用脈沖響應表示的系統(tǒng)模型
　2.1.4拉普拉斯變換
　2.1.5用傳遞函數(shù)表示的系統(tǒng)模型
　2.1.6系統(tǒng)的方框圖
　2.1.7狀態(tài)空間概念和模型框圖
　2.2連續(xù)系統(tǒng)的分析和設計
　2.2.1連續(xù)系統(tǒng)的性能指標
　2.2.2連續(xù)系統(tǒng)的分析和設計方法回顧
　2.3離散系統(tǒng)的描述方法
　2.3.1離散系統(tǒng)與連續(xù)系統(tǒng)的關系
　2.3.2采樣過程和采樣定理
　2.3.3序列和差分方程
　2.3.4用脈沖響應表示的離散系統(tǒng)模型
　2.3.5z變換及其性質
　2.3.6脈沖傳遞函數(shù)
　2.3.7離散系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述
　2.3.8離散系統(tǒng)的其他描述方法
　2.4離散系統(tǒng)的分析
　2.4.1s平面和z平面之間的映射
　2.4.2穩(wěn)定性分析
　2.4.3靜態(tài)誤差分析
　2.4.4動態(tài)特性分析
　本章小結
　思考題與習題
第3章數(shù)字控制器的設計與實現(xiàn)
　3.1數(shù)字控制器的設計方法
　3.1.1近似設計法
　3.1.2解析設計法
　3.2離散化方法
　3.2.1積分變換法
　3.2.2零極點匹配法
　3.2.3等效變換法
　3.2.4離散化方法比較
　3.3pid控制
　3.3.1pid控制的原理
　3.3.2數(shù)字pid控制算法
　3.3.3數(shù)字pid控制的參數(shù)整定
　3.4最少拍隨動系統(tǒng)
　3.4.1最少拍隨動系統(tǒng)的原理
　3.4.2最少拍隨動系統(tǒng)的設計
　3.4.3最少拍無紋波隨動系統(tǒng)的設計
　3.5控制算法的實現(xiàn)
　3.5.1實現(xiàn)框圖與算法
　3.5.2串行實現(xiàn)與并行實現(xiàn)
　本章小結
　思考題與習題
　技術篇——工欲善其事，必先利其器
第4章控制系統(tǒng)中的計算機及其接口技術
　4.1工業(yè)控制計算機
　4.1.1工業(yè)控制計算機的特點和結構
　4.1.2嵌入式系統(tǒng)與單片機
　4.1.3典型工業(yè)控制計算機的產(chǎn)品
　4.2控制系統(tǒng)中的接口技術
　4.2.1接口與總線
　4.2.2并行接口
　4.2.3串行接口
　4.2.4現(xiàn)場總線
　4.3控制系統(tǒng)中的人機交互技術
　4.3.1人機交互及其要求
　4.3.2人機交互的設計技術
　4.4工業(yè)控制計算機軟件系統(tǒng)簡介
　4.4.1系統(tǒng)軟件
　4.4.2應用軟件
　本章小結
　思考題與習題
第5章計算機控制系統(tǒng)中的過程通道
　5.1傳感器與執(zhí)行器
　5.1.1傳感器與變送器
　5.1.2ieee 1451智能變換器標準
　5.1.3執(zhí)行器及其分類
　5.1.4伺服電機和步進電機
　5.1.5變頻器與電動執(zhí)行器
　5.2輸入通道
　5.2.1控制系統(tǒng)中的信號種類及特點
　5.2.2數(shù)字量信號處理方式
　5.2.3模擬量信號及處理方式
　5.2.4數(shù)據(jù)采集的原理和實現(xiàn)
　5.3輸出通道
　5.3.1輸出通道的基本結構
　5.3.2輸出通道中的開關信號驅動
　5.3.3輸出通道中的模擬信號驅動
　5.3.4電機控制
　本章小結
　思考題與習題
第6章控制系統(tǒng)的可靠性與抗干擾技術
　6.1可靠性與抗干擾技術的基本概念
　6.1.1可靠性的概念
　6.1.2電磁兼容性
　6.1.3噪聲的分類和耦合方式
　6.1.4控制系統(tǒng)可靠性設計的基本途徑
　6.2硬件的可靠性與抗干擾技術
　6.2.1元器件與系統(tǒng)結構
　6.2.2濾波與去耦電路
　6.2.3隔離與屏蔽技術
　6.2.4電源干擾的抑制與接地技術
　6.2.5停電保護和熱插拔技術
　6.2.6watchdog技術
　6.2.7印制板的抗干擾措施
　6.3軟件的可靠性與抗干擾技術
　6.3.1存儲空間分配和程序結構的設計
　6.3.2數(shù)字濾波技術
　6.3.3數(shù)據(jù)的檢錯和糾錯
　6.3.4開機自檢與故障診斷
　本章小結
　思考題與習題
第7章控制系統(tǒng)的組態(tài)軟件
　7.1工控組態(tài)軟件概述
　7.1.1組態(tài)軟件及其特點
　7.1.2組態(tài)軟件的功能
　7.2mcgs組態(tài)軟件
　7.2.1mcgs組態(tài)軟件特點和組成
　7.2.2mcgs工程構成
　7.2.3mcgs組態(tài)過程
　本章小結
　思考題與習題
第8章集散控制系統(tǒng)
　8.1dcs的產(chǎn)生與發(fā)展
　8.1.1dcs的產(chǎn)生
　8.1.2dcs的發(fā)展
　8.2dcs的體系結構
　8.2.1dcs的分層結構
　8.2.2dcs的核心部件
　8.2.3dcs的通信網(wǎng)絡
　8.3dcs組態(tài)軟件
　8.3.1功能和特點
　8.3.2編程語言和系統(tǒng)監(jiān)控
　8.4webfield jx-300xp控制系統(tǒng)
　8.4.1概述
　8.4.2jx-300xp系統(tǒng)的組成
　8.4.3jx-300xp系統(tǒng)的硬件
　8.4.4jx-300xp系統(tǒng)的軟件
　本章小結
　思考題與習題
　應用篇——學以致用，用學相長
第9章計算機控制系統(tǒng)的解決方案
　9.1基于嵌入式系統(tǒng)的解決方案
　9.1.1組成和特點
　9.1.2案例1——由嵌入式系統(tǒng)控制的全自動洗衣機
　9.2基于智能控制儀表的解決方案
　9.2.1組成和特點
　9.2.2案例2——基于智能控制儀表的電阻爐溫度控制系統(tǒng)
　9.3基于可編程邏輯控制器的解決方案
　9.3.1組成和特點
　9.3.2案例3——plc控制的工業(yè)洗衣機
　9.4基于分布式數(shù)據(jù)采集與控制模塊的解決方案
　9.4.1組成和特點
　9.4.2案例4——潮流水槽計算機檢測與控制系統(tǒng)
　9.5基于可編程自動化控制器的解決方案
　9.5.1組成和特點
　9.5.2案例5——pac在橋梁健康檢測系統(tǒng)中的應用
　本章小結
　思考題與習題
第10章計算機控制技術在簡單過程控制中的應用
　10.1實例1——水箱液位控制
　10.1.1被控對象和控制方案
　10.1.2硬件組成
　10.1.3組態(tài)過程
　10.1.4pid參數(shù)整定過程
　10.2實例2——鍋爐溫度控制
　10.2.1被控對象和控制方案
　10.2.2硬件組成
　10.2.3組態(tài)過程
　10.2.4pid算法設計
　本章小結
　思考題與習題
第11章計算機控制技術在流程工業(yè)自動化中的應用
　11.1dcs在循環(huán)流化床鍋爐中的應用
　11.1.1工藝介紹
　11.1.2系統(tǒng)設計
　11.1.3系統(tǒng)組態(tài)
　11.1.4控制流程
　11.1.5系統(tǒng)運行
　11.2dcs在大中型氮肥裝置中的應用
　11.2.1工藝介紹
　11.2.2系統(tǒng)設計
　11.2.3系統(tǒng)組態(tài)
　11.2.4控制流程
　11.2.5系統(tǒng)運行
　本章小結
　思考題與習題
附錄有關工業(yè)自動化產(chǎn)品及企業(yè)網(wǎng)址
參考文獻

章節(jié)摘錄

版權頁：插圖：④燃料跳閘。機組啟停和正常運行時，F(xiàn)SSS對機組運行參數(shù)和狀態(tài)進行監(jiān)控，一旦檢測到危及系統(tǒng)安全的條件時，立即啟動MFT動作。MFT是一套邏輯功能，輸入是各種跳閘條件，出現(xiàn)危險情況時，立即切斷主燃料，切斷高溫旋風分離器下的返料，指出產(chǎn)生跳閘原因，閉鎖從動跳閘條件，以便事故分析。循環(huán)流化床鍋爐MFT動作條件主要有床溫太高、床溫太低、氣包水位低于一定值、氣包水位高于一定值、爐膛壓力高于一定值、爐膛壓力低于一定值、引風機跳閘、一次風機跳閘、一次風流量小于最小值，時間超過10s、手動MFT（包括就地手動MFT，控制室手動MFT）等。（2）BCS具有的功能①鍋爐點火準備。在爐膛吹掃成功后，由運行人員啟動鍋爐點火準備功能。將鍋爐置于點火準備方式，作為自動啟動第一支點火槍的先決條件。此時復位MFT，開啟一個建立火焰的最大時間限值的計時器，當在時間限值內(nèi)不能建立火焰，系統(tǒng)跳閘，并返回到吹掃所需的狀態(tài)。②點火槍點火。在鍋爐點火準備方式的許可條件成立時，可允許點火槍投入。此外，證實點火系統(tǒng)的設備可用性和系統(tǒng)條件是否滿足。③燃油槍點火。在燃油槍可投入運行之前，BCS至少檢查下列許可條件：鍋爐風量達到吹掃值、火焰檢測器冷卻風壓力滿足、所有燃燒器閥門關閉、所有擺動燃燒器處于水平位置、風箱／爐膛差壓滿足、無MFT／燃油系統(tǒng)跳閘等跳閘存在、系統(tǒng)泄漏試驗完成、燃油壓力滿足點火要求、點火系統(tǒng)已準備好、任一火焰檢測器檢測到無火焰。

編輯推薦

《新坐標大學本科電子信息類專業(yè)系列教材:計算機控制技術及其應用》結構：《新坐標大學本科電子信息類專業(yè)系列教材:計算機控制技術及其應用》集作者多年計算機控制技術的教學和應用實踐經(jīng)驗，本著“學以致用”的教學理念，通過基礎篇、技術篇和應用篇系統(tǒng)闡述了計，算機控制系統(tǒng)原理－技術－應用。基礎篇——溯本而求源，溫故而知新。兼顧不同專業(yè)的特點，介紹了計算機控制系統(tǒng)基本概念、數(shù)學模型和控制器的設計力法，技術篇——工欲善其事，必先利其器。結合計算機技術、模擬／數(shù)字電子技術、檢測技術、通信技術等基礎理論，介紹了工業(yè)控制計算機及其接口技術、過程通道的信號處理技術、可靠性和抗干擾技術、組態(tài)軟件技術和DCS等多種關鍵技術。應用第——學以致用，用學相長。計算機控制系統(tǒng)解決方案需要考慮哪些因素？基于嵌入式系統(tǒng)、智能控制儀表、分布式數(shù)據(jù)采集與控制模塊、PLC、PAC、DCS的解決方案各有什么特點和適用場合？有哪些應用實例？……“學以致用”將在這里找到解答。

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