目录
第2 版前言
第1 版前言
第1 章 计算机控制系统概述 1
1.1 计算机控制系统的含义与工作原理 1
1.1.1 计算机控制系统的含义 1
1.1.2 计算机控制系统的工作原理 2
1.2 计算机控制系统的组成 4
1.2.1 计算机控制系统的硬件组成 4
1.2.2 计算机控制系统的软件组成 6
1.3 计算机控制系统的典型结构 7
1.3.1 数据采集系统 7
1.3.2 直接数字控制系统 8
1.3.3 监督控制系统 8
1.3.4 集散控制系统 9
1.3.5 现场总线控制系统 10
1.3.6 计算机集成制造系统 10
思考题 11
第2 章 计算机控制系统开发软件与
实训 12
2.1 KingView 组态软件操作实训 12
实训1 整数累加 12
实训2 PC 与PC 串口通信 19
2.2 知识链接 25
2.2.1 控制系统应用软件概述 25
2.2.2 监控组态软件概述 30
思考题 35
第3 章 计算机开关量输入系统与实训 36
3.1 开关量输入系统生产生活实例 36
3.1.1 机械产品计数 36
3.1.2 银行防盗报警 37
3.1.3 自动感应门控制 38
3.1.4 驾考汽车压线监测 39
3.1.5 开关量输入系统总结 40
3.2 计算机开关量输入实训 41
实训3 三菱PLC 开关计数 41
实训4 西门子PLC 开关计数 44
实训5 数据采集卡开关输入 47
实训6 USB 数据采集模块开关输入 50
实训7 远程I／O 模块开关输入 52
3.3 知识链接 55
3.3.1 传感器 55
3.3.2 数据采集卡 59
思考题 62
第4 章 计算机模拟量输入系统与实训 63
4.1 模拟量输入系统生产生活实例 63
4.1.1 货车自动称重 63
4.1.2 水库水位监测 64
4.1.3 发动机台架试验 65
4.1.4 万能材料试验机 66
4.1.5 模拟量输入系统总结 67
4.2 计算机模拟量输入实训 69
实训8 数据采集卡电压采集 69
实训9 USB 数据采集模块电压采集 72
实训10 远程I／O 模块电压采集 75
实训11 智能仪表温度检测 78
实训12 三菱PLC 温度检测 83
实训13 西门子PLC 温度检测 89
4.3 知识链接 94
4.3.1 总线技术 94
4.3.2 智能仪表 98
思考题 101
第5 章 计算机开关量输出系统与实训 102
5.1 开关量输出系统生产生活实例 102
5.1.1 音乐喷泉控制 102
5.1.2 棉田滴灌控制 103
5.1.3 教室多媒体控制 104
5.1.4 汽车充电桩控制 105
5.1.5 开关量输出系统总结 106
5.2 计算机开关量输出实训 107
实训14 三菱PLC 开关控制 107
实训15 西门子PLC 开关控制 109
实训16 数据采集卡开关控制 112
实训17 USB 数据采集模块开关控制 115
实训18 远程I／O 模块开关控制 118
5.3 知识链接 121
5.3.1 I／O 接口 121
5.3.2 执行机构 125
思考题 130
第6 章 计算机模拟量输出系统与实训 131
6.1 模拟量输出系统生产生活实例 131
6.1.1 番茄酱浓缩控制 131
6.1.2 发电厂锅炉监控 132
6.1.3 模拟量输出系统总结 133
6.2 计算机模拟量输出实训 134
实训19 数据采集卡电压输出 134
实训20 USB 数据采集模块电压输出 137
实训21 远程I／O 模块电压输出 139
实训22 三菱PLC 电压输出 142
实训23 西门子PLC 电压输出 146
6.3 知识链接 150
6.3.1 串口通信 150
6.3.2 过程通道 157
思考题 163
第7 章 计算机输入与输出系统综合实训1164
7.1 开关量输入与开关量输出生产生活实例 164
7.1.1 饮料瓶计数喷码 164
7.1.2 高速公路ETC 165
7.1.3 电梯集中监控 167
7.1.4 机械手臂定位控制 168
7.1.5 开关量输入与开关量输出系统总结 169
7.2 开关量输入与开关量输出实训 170
实训24 三菱PLC 计数控制 170
实训25 西门子PLC 计数控制 174
实训26 远程I／O 模块计数控制 177
7.3 知识链接 181
7.3.1 工控机 181
7.3.2 PLC 控制 185
思考题 188
第8 章 计算机输入与输出系统综合实训2189
8.1 模拟量输入与开关量输出生产生活实例 189
8.1.1 温室大棚监控 189
8.1.2 轴承滚柱分级 190
8.1.3 零件磨削加工 191
8.1.4 变压器油温监控 192
8.1.5 模拟量输入与开关量输出系统总结 193
8.2 模拟量输入与开关量输出实训 194
实训27 数据采集卡温度测控 194
实训28 USB 数据采集模块温度测控 198
实训29 远程I／O 模块温度测控 202
8.3 知识链接 208
8.3.1 集散控制系统 208
8.3.2 信息传输介质 212
思考题 215
第9 章 计算机控制系统的设计 216
9.1 计算机控制系统设计概述 216
9.1.1 计算机控制系统的设计原则 216
9.1.2 计算机控制系统的设计与实施步骤 218
9.1.3 计算机控制系统的总体方案设计 219
9.2 计算机控制系统的硬件设计 223
9.2.1 选择系统总线 223
9.2.2 选择主机 223
9.2.3 选择输入输出板卡 224
9.2.4 选择传感器和变送器 225
9.2.5 选择执行机构 226
9.2.6 操作面板设计 226
9.3 计算机控制系统的软件设计 228
9.3.1 控制系统对应用软件的要求 228
9.3.2 控制应用软件的设计流程 229
9.3.3 控制应用软件的设计方法 230
9.4 计算机控制系统的可靠性设计 232
9.4.1 影响可靠性的因素 232
9.4.2 可靠性设计技术 233
思考题 236
参考文献 237
摘要
近年来, 随着电子技术、信息技术及自动控制技术的飞速发展, 计算机控制技术已广泛应用于工农业生产、交通运输及国防建设等各个领域。建立计算机控制系统的概念, 了解和初步掌握计算机控制系统的基本理论和基本设计方法, 已成为当前高等院校工科类学生适应新形势、新技术发展的当务之急。 为适应计算机控制技术课程教学改革和发展的需要, 本书在编写上具有以下几个特点:1. 结构新颖。在计算机控制系统中, 信号输入即检测, 信号输出即控制, 且信号主要分为两大类, 模拟量和开关( 数字) 量。那么检测信号输入就分为模拟量输入和开关量输入, 控制信号输出就分为模拟量输出和开关量输出。计算机控制系统相应的也可以按信号的输入、输出进行分类、构建。本书即按计算机控制系统的组成类别进行编排。每种系统首先举出几个生产生活实例, 搭建每个实例的控制系统, 然后归纳出它们的共性结构, 提出计算机需要解决的共性问题, 最后进行操作实训, 解决问题。实训操作与控制实例紧密衔接, 构成一个完整的知识体系。这种编排结构合理, 思路清晰, 便于学生理解和掌握。 2. 内容丰富。本书介绍了22 个生产生活中的控制系统实例, 每个实例的应用背景, 可扩展学生的知识面, 较新的控制系统应用如高速公路ETC、充电桩控制等可拓宽学生的视野; 设计了29 个实训项目, 选取了4 种典型输入输出控制装置或模块( PLC、数据采集卡、远程I/ O 模块及USB 数据采集模块) 来实现计算机检测和控制功能。读者可根据实际教学需要选择实训硬件及其项目。 3. 注重实践。本书以“ 理论够用、突出实践” 和“ 精讲多练” 为原则, 内容的组织极富操作性, 融理论于实践, 学生以“ 动” 为主, 以“ 听” 为辅, 从实践中获取知识; 同时使技能培养与生产生活实际紧密相结合, 激发学生学习兴趣, 充分体现学以致用的教学思想。 4. 便于自学。书中提供的实训项目都有详细完整的操作步骤, 读者只需按照给定的步骤进行操作, 就可实现计算机控制系统的各种功能。所以本书教学是以学生为主导、教师为辅导: 首先教师介绍生产生活中的控制实例, 提出问题, 然后学生开展实训、解决问题, 最后教师再讲解实训中用到的基本理论知识。 本书由石河子大学李江全教授编著。北京亚控科技发展有限公司、北京研华科技股份有限公司等为本书提供了大量的技术支持, 在此对他们致以深深的谢意。 由于编者水平有限, 书中难免存在疏漏和不足之处, 敬请广大读者批评指正。 编 者
