计算机控制技术 9787111714613

李江全，石河子大学机械电气工程学院，教授，主要从事电气化与自动化专业、自动检测与控制技术方向的教学，从事测试与传感技术、计算机控制技术、虚拟仪器技术的教学与科研。已经出版了《PLC模拟量与通信控制应用实例详解》、《单片机串口通信及测控应用典型实例》、《组态控制技术实训教程（MCGS）第2版》等30多部专著、教材和工具书。

基础知识篇

第1章 计算机控制系统概述2

1.1 计算机控制系统的含义与工作原理2

1.1.1 计算机控制系统的含义2

1.1.2 计算机控制系统的结构形式3

1.1.3 计算机控制系统的工作原理4

1.2 计算机控制系统的组成6

1.2.1 计算机控制系统的硬件组成6

1.2.2 计算机控制系统的软件组成8

1.3 计算机控制系统的典型结构9

1.3.1 数据采集系统9

1.3.2 直接数字控制系统9

1.3.3 监督控制系统10

1.3.4 集散控制系统11

1.3.5 现场总线控制系统11

1.4 计算机控制技术的发展12

习题与思考题14

第2章 总线接口与过程通道15

2.1 总线15

2.1.1 总线的含义与类别15

2.1.2 总线的优点16

2.1.3 总线标准17

2.2 I/O接口18

2.2.1 I/O接口与I/O设备18

2.2.2 接口的分类20

2.2.3 接口信息与接口地址21

2.3 串口通信22

2.3.1 串口通信的基本概念22

2.3.2 串口通信标准23

2.3.3 串口通信线路连接25

2.4 过程通道27

2.4.1 过程通道的含义和作用27

2.4.2 控制系统的信号类型28

2.4.3 过程通道的种类30

习题与思考题32

第3章 计算机控制系统的硬件33

3.1 计算机主机33

3.1.1 PC与IPC33

3.1.2 单片机与智能仪表34

3.1.3 PLC36

3.1.4 计算机主机的选择39

3.2 传感器与信号调理器39

3.2.1 传感器的种类与选择40

3.2.2 信号调理器与变送器44

3.3 输入与输出装置45

3.3.1 数据采集卡46

3.3.2 USB数据采集模块48

3.3.3 远程I/O模块49

3.4 执行机构与驱动电路50

3.4.1 执行机构50

3.4.2 驱动电路53

习题与思考题54

第4章 计算机控制系统的软件55

4.1 计算机控制系统应用软件55

4.1.1 控制系统应用软件的功能55

4.1.2 控制系统应用软件的功能模块56

4.1.3 控制系统应用软件的开发工具57

4.2 组态软件59

4.2.1 组态软件的含义与特点59

4.2.2 组态软件的使用步骤60

4.2.3 组态软件的组建过程61

4.2.4 组态软件的类型62

习题与思考题62

第5章 计算机控制系统设计与调试63

5.1 设计原则和步骤63

5.1.1 设计原则63

5.1.2 设计与实施步骤65

5.2 总体方案设计66

5.2.1 工艺调研和任务确定66

5.2.2 系统总体方案设计67

5.2.3 硬件总体方案设计68

5.2.4 软件总体方案设计69

5.3 计算机控制系统的调试72

5.3.1 系统调试流程72

5.3.2 系统调试的模拟方法75

5.3.3 系统调试的主要步骤76

习题与思考题79

项目实训篇

实训1 储藏罐液位监测81

1.1 学习目标81

1.2 储藏罐液位监测程序设计任务81

1.3 储藏罐液位监测程序设计81

1.4 程序调试与运行90

实训2 机械手臂定位控制92

2.1 学习目标92

2.2 机械手臂定位控制系统92

2.3 计算机与数据采集卡组成的定位

控制系统线路93

2.4 定位控制程序设计任务94

2.5 定位控制程序设计94

2.6 设备调试与程序运行98

实训3 变压器油温监控100

3.1 学习目标100

3.2 变压器油温监控系统100

3.3 计算机与数据采集卡组成的温度

监控系统线路102

3.4 温度检测与控制程序设计任务103

3.5 温度检测与控制程序设计103

3.6 设备调试与程序运行112

实训4 驾考汽车压线监测116

4.1 学习目标116

4.2 小型汽车驾考监测系统116

4.3 计算机与远程I/O模块组成的

压线监测系统线路117

4.4 压线监测程序设计任务118

4.5 压线监测程序设计118

4.6 设备调试与程序运行122

实训5 水库水位监测124

5.1 学习目标124

5.2 水库水位监测系统124

5.3 计算机与远程I/O模块组成的水位监测系统线路125

5.4 水位监测程序设计任务126

5.5 水位监测程序设计127

5.6 设备调试与程序运行136

实训6 饮料瓶计数喷码139

6.1 学习目标139

6.2 饮料瓶计数喷码控制系统139

6.3 计算机与三菱FX3U PLC组成的

计数喷码控制系统线路140

6.4 计数喷码控制程序设计任务141

6.5 PC端计数喷码控制程序设计141

6.6 设备调试与程序运行148

实训7 温室大棚温度监控152

7.1 学习目标152

7.2 温室大棚温度监控系统152

7.3 计算机与三菱FX3U PLC组成的

温度监控系统线路154

7.4 温度监控系统程序设计任务154

7.5 PLC端温度监控程序设计155

7.6 PC端温度监控程序设计157

7.7 设备调试与程序运行163

实训8 自动感应门控制168

8.1 学习目标168

8.2 自动感应门控制系统168

8.3 计算机与西门子S7-1200 PLC

组成的自动门控制系统线路169

8.4 自动门控制程序设计任务170

8.5 PC端自动门控制程序设计170

8.6 设备调试与程序运行176

实训9 锅炉蒸汽温度调节180

9.1 学习目标180

9.2 锅炉蒸汽温度调节系统180

9.3 计算机与西门子S7-1200 PLC组成的温度调节系统线路182

9.4 温度检测与控制程序设计任务183

9.5 PLC端温度采集与报警程序设计183

9.6 PC端温度检测与控制程序设计185

9.7 PLC端电压输出程序设计190

9.8 设备调试与程序运行191

参考文献196

适读人群 ：职业教育计算机控制课程用教材

1.内容新颖：以个人计算机或工控机作为主机，以MCGS为开发软件，使用FX3U和S7-1200 PLC。

2.注重实践：以“理论精炼、突出实践”和“精讲多练”为原则，实训可操作性强，融理论于实践，从实践中获取知识，是一本理论与实训二合一的教材。

3.讲究实战：在典型计算机控制系统设计的介绍中，针对工程中实际测控任务进行训练，使技能培养与岗位实际紧密结合。

4.便于自学：所有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设计，就可实现计算机控制系统的基本功能。

本书从工程实际出发，系统地介绍了计算机控制系统中的各种软硬件应用技术。内容分为2篇，基础知识篇包括：计算机控制系统的含义、组成、分类和发展，总线接口与过程通道，计算机控制系统中的硬件，计算机控制系统的软件，计算机控制系统的设计与调试等。项目实训篇选取了当前工控领域常用的监控组态软件MCGS作为开发软件，通过9个工程实训项目详细介绍了计算机控制系统的设计步骤及实现方法。