本書(shū)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(kāi)發(fā)軟件與實(shí)訓(xùn)，開(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)量輸入、開(kāi)關(guān)量輸出系統(tǒng)與實(shí)訓(xùn)，模擬量輸入、開(kāi)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(gè)系統(tǒng)首先介紹了多個(gè)生產(chǎn)生活實(shí)例，然后使用常見(jiàn)的工控硬件（PLC、數(shù)據(jù)采集卡和遠(yuǎn)程I/O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MCGS作為開(kāi)發(fā)軟件，通過(guò)22個(gè)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(kāi)發(fā)步驟及實(shí)現(xiàn)方法。
適讀人群：本書(shū)可作為高職高專院校各類自動(dòng)化、機(jī)電一體化、計(jì)算機(jī)應(yīng)用等專業(yè)的教材，也可供從事計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)研發(fā)的工程技術(shù)人員參考。
1.包含22個(gè)MCGS的控制實(shí)訓(xùn)，實(shí)訓(xùn)豐富、可操作性強(qiáng)；
2.結(jié)構(gòu)新穎：先提出生產(chǎn)生活現(xiàn)象—總結(jié)并提出控制問(wèn)題—讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐—學(xué)習(xí)并思考相關(guān)理論；
3.提供詳細(xì)的課件、習(xí)題答案和源程序。
4.作者是寫(xiě)過(guò)30多本書(shū)的作者，能夠深入淺出闡述有趣的實(shí)訓(xùn)，在讀者的動(dòng)手中感受該技術(shù)與生產(chǎn)生活的緊密聯(lián)系，同時(shí)被激發(fā)出興趣。
前言
近年來(lái)，隨著電子技術(shù)、信息技術(shù)及自動(dòng)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(guó)防建設(shè)等各個(gè)領(lǐng)域，正發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。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)前高職高專院校工科類學(xué)生適應(yīng)新形勢(shì)、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(shū)在編寫(xiě)上具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
1）結(jié)構(gòu)新穎：在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，信號(hào)輸入即檢測(cè)，信號(hào)輸出即控制，信號(hào)主要分為兩大類：模擬量和開(kāi)關(guān)（數(shù)字）量。那么檢測(cè)信號(hào)輸入就分為模擬量輸入和開(kāi)關(guān)量輸入，控制信號(hào)輸出就分為模擬量輸出和開(kāi)關(guān)量輸出。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相應(yīng)的可以按信號(hào)的輸入、輸出進(jìn)行分類、構(gòu)建。本書(shū)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(gè)生產(chǎn)生活實(shí)例，搭建每個(gè)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(wèn)題，最后進(jìn)行操作實(shí)訓(xùn)，解決問(wèn)題。實(shí)訓(xùn)操作與控制實(shí)例緊密銜接，構(gòu)成一個(gè)完整的知識(shí)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：介紹了22個(gè)生產(chǎn)生活中的控制系統(tǒng)實(shí)例，每個(gè)實(shí)例包括應(yīng)用背景，可擴(kuò)展學(xué)生的知識(shí)面，最新的控制系統(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22個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，選取了3種典型輸入輸出控制裝置或模塊（PLC、數(shù)據(jù)采集卡和遠(yuǎn)程I/O模塊）來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)檢測(cè)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)項(xiàng)目。
3）注重實(shí)踐：以“理論夠用、突出實(shí)踐”和“精講多練”為原則，學(xué)生“動(dòng)”為主，“聽(tīng)”為輔，內(nèi)容的組織極富操作性，融理論于實(shí)踐，從實(shí)踐中獲取知識(shí)；同時(shí)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(shū)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(shū)教學(xué)是以學(xué)生為主導(dǎo)，老師為輔導(dǎo)：首先老師介紹生產(chǎn)生活中的控制實(shí)例，提出問(wèn)題，然后學(xué)生開(kāi)展實(shí)訓(xùn)解決問(wèn)題，最后老師再講解實(shí)訓(xùn)中出現(xiàn)的基本理論知識(shí)。
本書(shū)可作為高職高專院校各類自動(dòng)化、機(jī)電一體化、計(jì)算機(jī)應(yīng)用等專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的教材，也可供從事計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)研發(fā)的工程技術(shù)人員參考。
本書(shū)由石河子大學(xué)李江全編寫(xiě)第1、9章，劉育辰編寫(xiě)第2、3章，李樹(shù)峰編寫(xiě)第4章，空軍工程大學(xué)李丹陽(yáng)編寫(xiě)第5章，新疆工程學(xué)院王玉巍編寫(xiě)第6章，西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院黨媚編寫(xiě)第7、8章。北京昆侖通態(tài)自動(dòng)化軟件科技有限公司、北京研華科技股份有限公司等為本書(shū)提供了大量的技術(shù)支持，在此對(duì)他們致以深深的謝意。
由于計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的實(shí)訓(xùn)教材還不多見(jiàn)，編者作了大膽嘗試，由于水平有限，書(shū)中難免存在缺點(diǎn)和不足之處，敬請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。
編者
2017年4月
目 錄
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 3
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 6
1.2.1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件組成 6
1.2.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的軟件組成 9
1.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu) 10
1.3.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 10
1.3.2 直接數(shù)字控制系統(tǒng) 11
1.3.3 監(jiān)督控制系統(tǒng) 11
1.3.4 集散控制系統(tǒng) 12
1.3.5 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng) 13
1.3.6 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng) 14
1.4 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展 15
1.4.1 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展歷程 15
1.4.2 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn) 16
習(xí)題與思考題 18
第2章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)軟件與實(shí)訓(xùn) 69
2.1 MCGS組態(tài)軟件操作實(shí)訓(xùn) 109
實(shí)訓(xùn)1 液位控制與超限提示 109
實(shí)訓(xùn)2 報(bào)警信息與曲線繪制 110
2.2 知識(shí)鏈接 69
2.2.1 控制系統(tǒng)應(yīng)用軟件概述 109
2.2.2 監(jiān)控組態(tài)軟件概述 110
2.2.3 MCGS組態(tài)軟件簡(jiǎn)介 110
習(xí)題與思考題 98
第3章 計(jì)算機(jī)開(kāi)關(guān)量輸入系統(tǒng)與實(shí)訓(xùn) 99
3.1 開(kāi)關(guān)量輸入系統(tǒng)生產(chǎn)生活實(shí)例 151
3.1.1 機(jī)械產(chǎn)品計(jì)數(shù) 214
3.1.2 銀行防盜報(bào)警 214
3.1.3 自動(dòng)感應(yīng)門(mén)控制 214
3.1.4 駕考汽車壓線監(jiān)測(cè) 214
3.1.5 開(kāi)關(guān)量輸入系統(tǒng)總結(jié) 214
3.2 計(jì)算機(jī)開(kāi)關(guān)量輸入實(shí)訓(xùn) 151
實(shí)訓(xùn)3 三菱PLC開(kāi)關(guān)輸入 214
實(shí)訓(xùn)4 西門(mén)子PLC開(kāi)關(guān)輸入 214
實(shí)訓(xùn)5 數(shù)據(jù)采集卡開(kāi)關(guān)計(jì)數(shù) 214
實(shí)訓(xùn)6 遠(yuǎn)程I/O模塊開(kāi)關(guān)計(jì)數(shù) 214
3.3 知識(shí)鏈接 99
3.3.1 傳感器 99
3.3.2 數(shù)據(jù)采集卡 102
習(xí)題與思考題 227
第4章 計(jì)算機(jī)模擬量輸入系統(tǒng)與實(shí)訓(xùn) 99
4.1 模擬量輸入系統(tǒng)生產(chǎn)生活實(shí)例 151
4.1.1 貨車自動(dòng)稱重 214
4.1.2 水庫(kù)水位監(jiān)測(cè) 214
4.1.3 發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn) 214
4.1.4 萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī) 214
4.1.5 模擬量輸入系統(tǒng)總結(jié) 214
4.2 計(jì)算機(jī)模擬量輸入實(shí)訓(xùn) 151
實(shí)訓(xùn)7 數(shù)據(jù)采集卡電壓采集 214
實(shí)訓(xùn)8 遠(yuǎn)程I/O模塊電壓采集 214
實(shí)訓(xùn)9 三菱PLC溫度檢測(cè) 214
實(shí)訓(xùn)10 西門(mén)子PLC溫度檢測(cè) 214
4.3 知識(shí)鏈接 99
4.3.1 總線技術(shù) 99
4.3.2 I/O接口 104
習(xí)題與思考題 139
第5章 計(jì)算機(jī)開(kāi)關(guān)量輸出系統(tǒng)與實(shí)訓(xùn) 99
5.1 開(kāi)關(guān)量輸出系統(tǒng)生產(chǎn)生活實(shí)例 151
5.1.1 音樂(lè)噴泉控制 214
5.1.2 棉田滴灌控制 214
5.1.3 教室多媒體控制 214
5.1.4 汽車充電樁控制 214
5.1.5 開(kāi)關(guān)量輸出系統(tǒng)總結(jié) 214
5.2 計(jì)算機(jī)開(kāi)關(guān)量輸出實(shí)訓(xùn) 151
實(shí)訓(xùn)11 三菱PLC開(kāi)關(guān)控制 214
實(shí)訓(xùn)12 西門(mén)子PLC開(kāi)關(guān)控制 214
實(shí)訓(xùn)13 數(shù)據(jù)采集卡開(kāi)關(guān)控制 214
實(shí)訓(xùn)14 遠(yuǎn)程I/O模塊開(kāi)關(guān)控制 214
5.3 知識(shí)鏈接 99
5.3.1 串口通信 99
5.3.2 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 99
習(xí)題與思考題 193
第6章 計(jì)算機(jī)模擬量輸出系統(tǒng)與實(shí)訓(xùn) 99
6.1 模擬量輸出系統(tǒng)生產(chǎn)生活實(shí)例 151
6.1.1 番茄醬濃縮控制 214
6.1.2 發(fā)電廠鍋爐監(jiān)控 214
6.1.3 模擬量輸出系統(tǒng)總結(jié) 214
6.2 計(jì)算機(jī)模擬量輸出實(shí)訓(xùn) 151
實(shí)訓(xùn)15 數(shù)據(jù)采集卡電壓輸出 214
實(shí)訓(xùn)16 遠(yuǎn)程I/O模塊電壓輸出 214
實(shí)訓(xùn)17 三菱PLC電壓輸出 214
實(shí)訓(xùn)18 西門(mén)子PLC電壓輸出 214
6.3 知識(shí)鏈接 99
6.3.1 過(guò)程通道 99
6.3.2 信息傳輸介質(zhì) 102
習(xí)題與思考題 227
第7章 計(jì)算機(jī)輸入與輸出系統(tǒng)綜合實(shí)訓(xùn)1
7.1 開(kāi)關(guān)量輸入與開(kāi)關(guān)量輸出生產(chǎn)生活實(shí)例 214
7.1.1 飲料瓶計(jì)數(shù)噴碼 214
7.1.2 高速公路ETC 214
7.1.3 電梯集中監(jiān)控 214
7.1.4 機(jī)械手臂定位控制 214
7.1.5 開(kāi)關(guān)量輸入與開(kāi)關(guān)量輸出系統(tǒng)總結(jié) 214
7.2 開(kāi)關(guān)量輸入與開(kāi)關(guān)量輸出實(shí)訓(xùn) 151
實(shí)訓(xùn)19 三菱PLC計(jì)數(shù)控制 214
實(shí)訓(xùn)20 西門(mén)子PLC計(jì)數(shù)控制 214
7.3 知識(shí)鏈接 99
7.3.1 工控機(jī) 99
7.3.2 PLC控制 53
習(xí)題與思考題 227
第8章 計(jì)算機(jī)輸入與輸出系統(tǒng)綜合實(shí)訓(xùn)2
8.1 模擬量輸入與開(kāi)關(guān)量輸出生產(chǎn)生活實(shí)例 214
8.1.1 溫室大棚監(jiān)控 214
8.1.2 軸承滾柱分級(jí) 214
8.1.3 零件磨削加工 214
8.1.4 變壓器油溫監(jiān)控 214
8.1.5 模擬量輸入與開(kāi)關(guān)量輸出系統(tǒng)總結(jié) 214
8.2 模擬量輸入與開(kāi)關(guān)量輸出實(shí)訓(xùn) 151
實(shí)訓(xùn)21 數(shù)據(jù)采集卡溫度測(cè)控 214
實(shí)訓(xùn)22 遠(yuǎn)程I/O模塊溫度測(cè)控 214
8.3 知識(shí)鏈接 99
8.3.1 集散控制系統(tǒng) 102
8.3.2 智能儀表簡(jiǎn)介 102
習(xí)題與思考題 227
第9章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 228
9.1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述 228
9.1.1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 228
9.1.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施步驟 230
9.1.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì) 231
9.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 235
9.2.1 選擇系統(tǒng)總線 235
9.2.2 選擇主機(jī) 235
9.2.3 選擇輸入輸出板卡 236
9.2.4 選擇傳感器和變送器 237
9.2.5 選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu) 237
9.2.6 操作面板設(shè)計(jì) 238
9.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 238
9.3.1 控制系統(tǒng)對(duì)應(yīng)用軟件的要求 239
9.3.2 控制應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)流程 240
9.3.3
書(shū)單推薦
