本書從工程實(shí)際出發(fā)，系統(tǒng)地介紹了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的各種軟硬件應(yīng)用技術(shù)。內(nèi)容包括：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)開發(fā)軟件與實(shí)訓(xùn)，開關(guān)量輸入系統(tǒng)與實(shí)訓(xùn)，模擬量輸入系統(tǒng)與實(shí)訓(xùn)，開關(guān)量輸出系統(tǒng)與實(shí)訓(xùn)，模擬量輸出系統(tǒng)與實(shí)訓(xùn)，開關(guān)量輸入、開關(guān)量輸出系統(tǒng)與實(shí)訓(xùn)，模擬量輸入、開關(guān)量輸出系統(tǒng)與實(shí)訓(xùn)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等。每個系統(tǒng)首先介紹了多個生產(chǎn)生活實(shí)例，然后使用常見的工控硬件（PLC、數(shù)據(jù)采集卡、遠(yuǎn)程I/O模塊及USB數(shù)據(jù)采集模塊）搭建控制系統(tǒng)，采用工控領(lǐng)域常用的監(jiān)控組態(tài)軟件KingView作為開發(fā)軟件，通過29個實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目詳細(xì)介紹了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的開發(fā)步驟及實(shí)現(xiàn)方法。
近年來, 隨著電子技術(shù)、信息技術(shù)及自動控制技術(shù)的飛速發(fā)展, 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)已廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸及國防建設(shè)等各個領(lǐng)域。建立計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的概念, 了解和初步掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本理論和基本設(shè)計(jì)方法, 已成為當(dāng)前高等院校工科類學(xué)生適應(yīng)新形勢、新技術(shù)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。
為適應(yīng)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程教學(xué)改革和發(fā)展的需要, 本書在編寫上具有以下幾個特點(diǎn):1. 結(jié)構(gòu)新穎。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中, 信號輸入即檢測, 信號輸出即控制, 且信號主要分為兩大類, 模擬量和開關(guān)( 數(shù)字) 量。那么檢測信號輸入就分為模擬量輸入和開關(guān)量輸入, 控制信號輸出就分為模擬量輸出和開關(guān)量輸出。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相應(yīng)的也可以按信號的輸入、輸出進(jìn)行分類、構(gòu)建。本書即按計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成類別進(jìn)行編排。每種系統(tǒng)首先舉出幾個生產(chǎn)生活實(shí)例, 搭建每個實(shí)例的控制系統(tǒng), 然后歸納出它們的共性結(jié)構(gòu), 提出計(jì)算機(jī)需要解決的共性問題, 最后進(jìn)行操作實(shí)訓(xùn), 解決問題。實(shí)訓(xùn)操作與控制實(shí)例緊密銜接, 構(gòu)成一個完整的知識體系。這種編排結(jié)構(gòu)合理, 思路清晰, 便于學(xué)生理解和掌握。
2. 內(nèi)容豐富。本書介紹了22 個生產(chǎn)生活中的控制系統(tǒng)實(shí)例, 每個實(shí)例的應(yīng)用背景, 可擴(kuò)展學(xué)生的知識面, 較新的控制系統(tǒng)應(yīng)用如高速公路ETC、充電樁控制等可拓寬學(xué)生的視野; 設(shè)計(jì)了29 個實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目, 選取了4 種典型輸入輸出控制裝置或模塊( PLC、數(shù)據(jù)采集卡、遠(yuǎn)程I/ O 模塊及USB 數(shù)據(jù)采集模塊) 來實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)檢測和控制功能。讀者可根據(jù)實(shí)際教學(xué)需要選擇實(shí)訓(xùn)硬件及其項(xiàng)目。
3. 注重實(shí)踐。本書以“ 理論夠用、突出實(shí)踐” 和“ 精講多練” 為原則, 內(nèi)容的組織極富操作性, 融理論于實(shí)踐, 學(xué)生以“ 動” 為主, 以“ 聽” 為輔, 從實(shí)踐中獲取知識; 同時使技能培養(yǎng)與生產(chǎn)生活實(shí)際緊密相結(jié)合, 激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣, 充分體現(xiàn)學(xué)以致用的教學(xué)思想。
4. 便于自學(xué)。書中提供的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目都有詳細(xì)完整的操作步驟, 讀者只需按照給定的步驟進(jìn)行操作, 就可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的各種功能。所以本書教學(xué)是以學(xué)生為主導(dǎo)、教師為輔導(dǎo): 首先教師介紹生產(chǎn)生活中的控制實(shí)例, 提出問題, 然后學(xué)生開展實(shí)訓(xùn)、解決問題, 最后教師再講解實(shí)訓(xùn)中用到的基本理論知識。
本書由石河子大學(xué)李江全教授編著。北京亞控科技發(fā)展有限公司、北京研華科技股份有限公司等為本書提供了大量的技術(shù)支持, 在此對他們致以深深的謝意。
由于編者水平有限, 書中難免存在疏漏和不足之處, 敬請廣大讀者批評指正。
編 者
目 錄
第2 版前言
第1 版前言
第1 章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述 1
1. 1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的含義與工作原理 1
1. 1. 1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的含義 1
1. 1. 2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理 2
1. 2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成 4
1. 2. 1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件組成 4
1. 2. 2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的軟件組成 6
1. 3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu) 7
1. 3. 1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 7
1. 3. 2 直接數(shù)字控制系統(tǒng) 8
1. 3. 3 監(jiān)督控制系統(tǒng) 8
1. 3. 4 集散控制系統(tǒng) 9
1. 3. 5 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng) 10
1. 3. 6 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng) 10
思考題 11
第2 章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)開發(fā)軟件與
實(shí)訓(xùn) 12
2. 1 KingView 組態(tài)軟件操作實(shí)訓(xùn) 12
實(shí)訓(xùn)1 整數(shù)累加 12
實(shí)訓(xùn)2 PC 與PC 串口通信 19
2. 2 知識鏈接 25
2. 2. 1 控制系統(tǒng)應(yīng)用軟件概述 25
2. 2. 2 監(jiān)控組態(tài)軟件概述 30
思考題 35
第3 章 計(jì)算機(jī)開關(guān)量輸入系統(tǒng)與實(shí)訓(xùn) 36
3. 1 開關(guān)量輸入系統(tǒng)生產(chǎn)生活實(shí)例 36
3. 1. 1 機(jī)械產(chǎn)品計(jì)數(shù) 36
3. 1. 2 銀行防盜報警 37
3. 1. 3 自動感應(yīng)門控制 38
3. 1. 4 駕考汽車壓線監(jiān)測 39
3. 1. 5 開關(guān)量輸入系統(tǒng)總結(jié) 40
3. 2 計(jì)算機(jī)開關(guān)量輸入實(shí)訓(xùn) 41
實(shí)訓(xùn)3 三菱PLC 開關(guān)計(jì)數(shù) 41
實(shí)訓(xùn)4 西門子PLC 開關(guān)計(jì)數(shù) 44
實(shí)訓(xùn)5 數(shù)據(jù)采集卡開關(guān)輸入 47
實(shí)訓(xùn)6 USB 數(shù)據(jù)采集模塊開關(guān)輸入 50
實(shí)訓(xùn)7 遠(yuǎn)程I/ O 模塊開關(guān)輸入 52
3. 3 知識鏈接 55
3. 3. 1 傳感器 55
3. 3. 2 數(shù)據(jù)采集卡 59
思考題 62
第4 章 計(jì)算機(jī)模擬量輸入系統(tǒng)與實(shí)訓(xùn) 63
4. 1 模擬量輸入系統(tǒng)生產(chǎn)生活實(shí)例 63
4. 1. 1 貨車自動稱重 63
4. 1. 2 水庫水位監(jiān)測 64
4. 1. 3 發(fā)動機(jī)臺架試驗(yàn) 65
4. 1. 4 萬能材料試驗(yàn)機(jī) 66
4. 1. 5 模擬量輸入系統(tǒng)總結(jié) 67
4. 2 計(jì)算機(jī)模擬量輸入實(shí)訓(xùn) 69
實(shí)訓(xùn)8 數(shù)據(jù)采集卡電壓采集 69
實(shí)訓(xùn)9 USB 數(shù)據(jù)采集模塊電壓采集 72
實(shí)訓(xùn)10 遠(yuǎn)程I/ O 模塊電壓采集 75
實(shí)訓(xùn)11 智能儀表溫度檢測 78
實(shí)訓(xùn)12 三菱PLC 溫度檢測 83
實(shí)訓(xùn)13 西門子PLC 溫度檢測 89
4. 3 知識鏈接 94
4. 3. 1 總線技術(shù) 94
4. 3. 2 智能儀表 98
思考題 101
第5 章 計(jì)算機(jī)開關(guān)量輸出系統(tǒng)與實(shí)訓(xùn) 102
5. 1 開關(guān)量輸出系統(tǒng)生產(chǎn)生活實(shí)例 102
5. 1. 1 音樂噴泉控制 102
5. 1. 2 棉田滴灌控制 103
5. 1. 3 教室多媒體控制 104
5. 1. 4 汽車充電樁控制 105
5. 1. 5 開關(guān)量輸出系統(tǒng)總結(jié) 106
5. 2 計(jì)算機(jī)開關(guān)量輸出實(shí)訓(xùn) 107
實(shí)訓(xùn)14 三菱PLC 開關(guān)控制 107
實(shí)訓(xùn)15 西門子PLC 開關(guān)控制 109
實(shí)訓(xùn)16 數(shù)據(jù)采集卡開關(guān)控制 112
實(shí)訓(xùn)17 USB 數(shù)據(jù)采集模塊開關(guān)控制 115
實(shí)訓(xùn)18 遠(yuǎn)程I/ O 模塊開關(guān)控制 118
5. 3 知識鏈接 121
5. 3. 1 I/ O 接口 121
5. 3. 2 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 125
思考題 130
第6 章 計(jì)算機(jī)模擬量輸出系統(tǒng)與實(shí)訓(xùn) 131
6. 1 模擬量輸出系統(tǒng)生產(chǎn)生活實(shí)例 131
6. 1. 1 番茄醬濃縮控制 131
6. 1. 2 發(fā)電廠鍋爐監(jiān)控 132
6. 1. 3 模擬量輸出系統(tǒng)總結(jié) 133
6. 2 計(jì)算機(jī)模擬量輸出實(shí)訓(xùn) 134
實(shí)訓(xùn)19 數(shù)據(jù)采集卡電壓輸出 134
實(shí)訓(xùn)20 USB 數(shù)據(jù)采集模塊電壓輸出 137
實(shí)訓(xùn)21 遠(yuǎn)程I/ O 模塊電壓輸出 139
實(shí)訓(xùn)22 三菱PLC 電壓輸出 142
實(shí)訓(xùn)23 西門子PLC 電壓輸出 146
6. 3 知識鏈接 150
6. 3. 1 串口通信 150
6. 3. 2 過程通道 157
思考題 163
第7 章 計(jì)算機(jī)輸入與輸出系統(tǒng)綜合實(shí)訓(xùn)1 164
7. 1 開關(guān)量輸入與開關(guān)量輸出生產(chǎn)生活實(shí)例 164
7. 1. 1 飲料瓶計(jì)數(shù)噴碼 164
7. 1. 2 高速公路ETC 165
7. 1. 3 電梯集中監(jiān)控 167
7. 1. 4 機(jī)械手臂定位控制 168
7. 1. 5 開關(guān)量輸入與開關(guān)量輸出系統(tǒng)總結(jié) 169
7. 2 開關(guān)量輸入與開關(guān)量輸出實(shí)訓(xùn) 170
實(shí)訓(xùn)24 三菱PLC 計(jì)數(shù)控制 170
實(shí)訓(xùn)25 西門子PLC 計(jì)數(shù)控制 174
實(shí)訓(xùn)26 遠(yuǎn)程I/ O 模塊計(jì)數(shù)控制 177
7. 3 知識鏈接 181
7. 3. 1 工控機(jī) 181
7. 3. 2 PLC 控制 185
思考題 188
第8 章 計(jì)算機(jī)輸入與輸出系統(tǒng)綜合實(shí)訓(xùn)2 189
8. 1 模擬量輸入與開關(guān)量輸出生產(chǎn)生活實(shí)例 189
8. 1. 1 溫室大棚監(jiān)控 189
8. 1. 2 軸承滾柱分級 190
8. 1. 3 零件磨削加工 191
8. 1. 4 變壓器油溫監(jiān)控 192
8. 1. 5 模擬量輸入與開關(guān)量輸出系統(tǒng)總結(jié) 193
8. 2 模擬量輸入與開關(guān)量輸出實(shí)訓(xùn) 194
實(shí)訓(xùn)27 數(shù)據(jù)采集卡溫度測控 194
實(shí)訓(xùn)28 USB 數(shù)據(jù)采集模塊溫度測控 198
實(shí)訓(xùn)29 遠(yuǎn)程I/ O 模塊溫度測控 202
8. 3 知識鏈接 208
8. 3. 1 集散控制系統(tǒng) 208
8. 3. 2 信息傳輸介質(zhì) 212
思考題 215
第9 章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 216
9. 1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述 216
9. 1. 1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 216
9. 1. 2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施步驟 218
9. 1. 3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì) 219
9. 2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 223
9. 2. 1 選擇系統(tǒng)總線 223
9. 2. 2 選擇主機(jī) 223
9. 2. 3 選擇輸入輸出板卡 224
9. 2. 4 選擇傳感器和變送器 225
9. 2. 5 選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu) 226
9. 2. 6 操作面板設(shè)計(jì) 226
9. 3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 228
9. 3. 1 控制系統(tǒng)對應(yīng)用軟件的要求 228
9. 3. 2 控制應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)流程 229
9. 3. 3 控制應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)方法 230
9. 4 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì) 232
9. 4. 1 影響可靠性的因素 232
9. 4. 2 可靠性設(shè)計(jì)技術(shù) 233
思考題 236
參考文獻(xiàn) 237
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