本書從工程實際出發(fā)，系統(tǒng)地介紹了計算機(jī)控制系統(tǒng)中的各種軟硬件應(yīng)用技術(shù)。內(nèi)容包括：計算機(jī)控制系統(tǒng)概述，計算機(jī)控制系統(tǒng)開發(fā)軟件與實訓(xùn)，開關(guān)量輸入系統(tǒng)與實訓(xùn)，模擬量輸入系統(tǒng)與實訓(xùn)，開關(guān)量輸出系統(tǒng)與實訓(xùn)，模擬量輸出系統(tǒng)與實訓(xùn)，開關(guān)量輸入、開關(guān)量輸出系統(tǒng)與實訓(xùn)，模擬量輸入、開關(guān)量輸出系統(tǒng)與實訓(xùn)，計算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計等。每個系統(tǒng)首先介紹了多個生產(chǎn)生活實例，然后使用常見的工控硬件（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作為開發(fā)軟件，通過22個實訓(xùn)項目詳細(xì)介紹了計算機(jī)控制系統(tǒng)的開發(fā)步驟及實現(xiàn)方法。
適讀人群：本書可作為高職高專院校各類自動化、機(jī)電一體化、計算機(jī)應(yīng)用等專業(yè)的教材，也可供從事計算機(jī)控制系統(tǒng)研發(fā)的工程技術(shù)人員參考。
1.包含22個MCGS的控制實訓(xùn)，實訓(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)并提出控制問題—讓學(xué)生動手實踐—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.作者是寫過30多本書的作者，能夠深入淺出闡述有趣的實訓(xùn)，在讀者的動手中感受該技術(shù)與生產(chǎn)生活的緊密聯(lián)系，同時被激發(fā)出興趣。
前言
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)、交通運輸及國防建設(shè)等各個領(lǐng)域，正發(fā)揮著越來越重要的作用。建立計算機(jī)控制系統(tǒng)的概念，了解和初步掌握計算機(jī)控制系統(tǒng)的基本理論和基本設(shè)計方法，已成為當(dāng)前高職高專院校工科類學(xué)生適應(yīng)新形勢、新技術(shù)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。
為適應(yīng)計算機(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：
1）結(jié)構(gòu)新穎：在計算機(jī)控制系統(tǒng)中，信號輸入即檢測，信號輸出即控制，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。計算機(jī)控制系統(tǒng)相應(yīng)的可以按信號的輸入、輸出進(jìn)行分類、構(gòu)建。本書即按計算機(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)生活實例，搭建每個實例的控制系統(tǒng)，然后歸納出它們的共性結(jié)構(gòu)，提出計算機(jī)需要解決的共性問題，最后進(jìn)行操作實訓(xùn)，解決問題。實訓(xùn)操作與控制實例緊密銜接，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：介紹了22個生產(chǎn)生活中的控制系統(tǒng)實例，每個實例包括應(yīng)用背景，可擴(kuò)展學(xué)生的知識面，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)計了22個實訓(xùn)項目，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）來實現(xiàn)計算機(jī)檢測和控制功能，讀者可根據(jù)實際教學(xué)需要選擇實訓(xùn)項目。
3）注重實踐：以“理論夠用、突出實踐”和“精講多練”為原則，學(xué)生“動”為主，“聽”為輔，內(nèi)容的組織極富操作性，融理論于實踐，從實踐中獲取知識；同時使技能培養(yǎng)與生產(chǎn)生活實際緊密相結(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)：書中提供的實訓(xùn)項目都有詳細(xì)完整的操作步驟，讀者只需按照給定的步驟進(jìn)行操作，就可實現(xiàn)計算機(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)，老師為輔導(dǎo)：首先老師介紹生產(chǎn)生活中的控制實例，提出問題，然后學(xué)生開展實訓(xùn)解決問題，最后老師再講解實訓(xùn)中出現(xiàn)的基本理論知識。
本書可作為高職高專院校各類自動化、機(jī)電一體化、計算機(jī)應(yīng)用等專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)計算機(jī)控制技術(shù)的教材，也可供從事計算機(jī)控制系統(tǒng)研發(fā)的工程技術(shù)人員參考。
本書由石河子大學(xué)李江全編寫第1、9章，劉育辰編寫第2、3章，李樹峰編寫第4章，空軍工程大學(xué)李丹陽編寫第5章，新疆工程學(xué)院王玉巍編寫第6章，西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院黨媚編寫第7、8章。北京昆侖通態(tài)自動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。
由于計算機(jī)控制技術(shù)的實訓(xùn)教材還不多見，編者作了大膽嘗試，由于水平有限，書中難免存在缺點和不足之處，敬請廣大讀者批評指正。
編者
2017年4月
目 錄
第1章 計算機(jī)控制系統(tǒng)概述 1
1.1 計算機(jī)控制系統(tǒng)的含義與工作原理 1
1.1.1 計算機(jī)控制系統(tǒng)的含義 3
1.1.2 計算機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理 2
1.2 計算機(jī)控制系統(tǒng)的組成 6
1.2.1 計算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件組成 6
1.2.2 計算機(jī)控制系統(tǒng)的軟件組成 9
1.3 計算機(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)場總線控制系統(tǒng) 13
1.3.6 計算機(jī)集成制造系統(tǒng) 14
1.4 計算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展 15
1.4.1 計算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展歷程 15
1.4.2 計算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展特點 16
習(xí)題與思考題 18
第2章 計算機(jī)控制系統(tǒng)開發(fā)軟件與實訓(xùn) 69
2.1 MCGS組態(tài)軟件操作實訓(xùn) 109
實訓(xùn)1 液位控制與超限提示 109
實訓(xùn)2 報警信息與曲線繪制 110
2.2 知識鏈接 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)軟件簡介 110
習(xí)題與思考題 98
第3章 計算機(jī)開關(guān)量輸入系統(tǒng)與實訓(xùn) 99
3.1 開關(guān)量輸入系統(tǒng)生產(chǎn)生活實例 151
3.1.1 機(jī)械產(chǎn)品計數(shù) 214
3.1.2 銀行防盜報警 214
3.1.3 自動感應(yīng)門控制 214
3.1.4 駕考汽車壓線監(jiān)測 214
3.1.5 開關(guān)量輸入系統(tǒng)總結(jié) 214
3.2 計算機(jī)開關(guān)量輸入實訓(xùn) 151
實訓(xùn)3 三菱PLC開關(guān)輸入 214
實訓(xùn)4 西門子PLC開關(guān)輸入 214
實訓(xùn)5 數(shù)據(jù)采集卡開關(guān)計數(shù) 214
實訓(xùn)6 遠(yuǎn)程I/O模塊開關(guān)計數(shù) 214
3.3 知識鏈接 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 計算機(jī)模擬量輸入系統(tǒng)與實訓(xùn) 99
4.1 模擬量輸入系統(tǒng)生產(chǎn)生活實例 151
4.1.1 貨車自動稱重 214
4.1.2 水庫水位監(jiān)測 214
4.1.3 發(fā)動機(jī)臺架試驗 214
4.1.4 萬能材料試驗機(jī) 214
4.1.5 模擬量輸入系統(tǒng)總結(jié) 214
4.2 計算機(jī)模擬量輸入實訓(xùn) 151
實訓(xùn)7 數(shù)據(jù)采集卡電壓采集 214
實訓(xùn)8 遠(yuǎn)程I/O模塊電壓采集 214
實訓(xùn)9 三菱PLC溫度檢測 214
實訓(xùn)10 西門子PLC溫度檢測 214
4.3 知識鏈接 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 計算機(jī)開關(guān)量輸出系統(tǒng)與實訓(xùn) 99
5.1 開關(guān)量輸出系統(tǒng)生產(chǎn)生活實例 151
5.1.1 音樂噴泉控制 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 開關(guān)量輸出系統(tǒng)總結(jié) 214
5.2 計算機(jī)開關(guān)量輸出實訓(xùn) 151
實訓(xùn)11 三菱PLC開關(guān)控制 214
實訓(xùn)12 西門子PLC開關(guān)控制 214
實訓(xùn)13 數(shù)據(jù)采集卡開關(guān)控制 214
實訓(xùn)14 遠(yuǎn)程I/O模塊開關(guān)控制 214
5.3 知識鏈接 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 計算機(jī)模擬量輸出系統(tǒng)與實訓(xùn) 99
6.1 模擬量輸出系統(tǒng)生產(chǎn)生活實例 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 計算機(jī)模擬量輸出實訓(xùn) 151
實訓(xùn)15 數(shù)據(jù)采集卡電壓輸出 214
實訓(xùn)16 遠(yuǎn)程I/O模塊電壓輸出 214
實訓(xùn)17 三菱PLC電壓輸出 214
實訓(xùn)18 西門子PLC電壓輸出 214
6.3 知識鏈接 99
6.3.1 過程通道 99
6.3.2 信息傳輸介質(zhì) 102
習(xí)題與思考題 227
第7章 計算機(jī)輸入與輸出系統(tǒng)綜合實訓(xùn)1
7.1 開關(guān)量輸入與開關(guān)量輸出生產(chǎn)生活實例 214
7.1.1 飲料瓶計數(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 開關(guān)量輸入與開關(guān)量輸出系統(tǒng)總結(jié) 214
7.2 開關(guān)量輸入與開關(guān)量輸出實訓(xùn) 151
實訓(xùn)19 三菱PLC計數(shù)控制 214
實訓(xùn)20 西門子PLC計數(shù)控制 214
7.3 知識鏈接 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 計算機(jī)輸入與輸出系統(tǒng)綜合實訓(xùn)2
8.1 模擬量輸入與開關(guān)量輸出生產(chǎn)生活實例 214
8.1.1 溫室大棚監(jiān)控 214
8.1.2 軸承滾柱分級 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 模擬量輸入與開關(guān)量輸出系統(tǒng)總結(jié) 214
8.2 模擬量輸入與開關(guān)量輸出實訓(xùn) 151
實訓(xùn)21 數(shù)據(jù)采集卡溫度測控 214
實訓(xùn)22 遠(yuǎn)程I/O模塊溫度測控 214
8.3 知識鏈接 99
8.3.1 集散控制系統(tǒng) 102
8.3.2 智能儀表簡介 102
習(xí)題與思考題 227
第9章 計算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計 228
9.1 計算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計概述 228
9.1.1 計算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計原則 228
9.1.2 計算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計與實施步驟 230
9.1.3 計算機(jī)控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計 231
9.2 計算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 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 238
9.3 計算機(jī)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 238
9.3.1 控制系統(tǒng)對應(yīng)用軟件的要求 239
9.3.2 控制應(yīng)用軟件的設(shè)計流程 240
9.3.3
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