第4版前言

本書是在普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材《計算機控制系統(tǒng)》第3版的基礎(chǔ)上增修而成。鑒于機械工業(yè)出版社對第3版的教學資源投入了大量的人力和物力，在第4版教材中，為了保持第3版的教學延續(xù)性，基本上采用了原來的編寫架構(gòu)。但在“新工科”的背景下，計算機控制系統(tǒng)的課程教學體系、教學內(nèi)容、所講技術(shù)又迫切需要改革、更新。同時，計算機控制的應用領(lǐng)域或行業(yè)不再僅僅是流程工業(yè)中的溫度、壓力、液位等過程控制，現(xiàn)在非常熱門的領(lǐng)域或行業(yè)，如工業(yè)機器人、智能制造等，均需要計算機控制技術(shù)的支持。因此，迫切需要編寫符合時代要求的計算機控制技術(shù)教材。

目前，該課程一般只有32～40學時，在有限的學時內(nèi)，既要講述計算機控制的傳統(tǒng)知識，又要增加新的知識點。只有這樣，才能夠更好地體現(xiàn)課程的價值，激發(fā)學生的學習熱情和興趣，達到學以致用的目的。

第4版教材的主要增修內(nèi)容如下。

1）保留該課程傳統(tǒng)的主要教學內(nèi)容，但內(nèi)容更精練，利于和傳統(tǒng)教學模式銜接，方便教師教學，循序漸進。

2）不再講述或少講述《單片機原理》等課程的教學內(nèi)容，除非是為了體系的需要。

3）對第1章“緒論”重新進行了編寫，增加了如綜合自動化系統(tǒng)實現(xiàn)、萬物互聯(lián)、邊緣計算、數(shù)字孿生等計算機控制系統(tǒng)采用的新技術(shù)的介紹。

4）第2章的內(nèi)容主要講述計算機控制系統(tǒng)的總線技術(shù)，刪除了第3版中的譯碼電路設計、I/O接口電路的擴展技術(shù)和MODBUS通信協(xié)議。

5）第3章的內(nèi)容主要講述人機接口技術(shù)，刪除了比較難以理解的旋轉(zhuǎn)編碼器接口設計。

6）第4章的內(nèi)容修改比較大，保留了過程輸入/輸出通道的核心內(nèi)容，刪除了8位A-D轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)、8位D-A轉(zhuǎn)換器及其接口技術(shù)等內(nèi)容，對傳感器只做了簡單介紹。

7）增加了“工業(yè)機器人與智能系統(tǒng)”一章，刪除了第3版的第5章“數(shù)字控制技術(shù)”。

8）第6章增加了被控對象的數(shù)學模型、LabVIEW虛擬儀器開發(fā)平臺、PID算法的MATLAB仿真、萬能試驗機控制系統(tǒng)的仿真與快速電壓電流轉(zhuǎn)換電路等內(nèi)容，刪除了“模型預測控制”一節(jié)。

9）對第7章重新進行了編寫，增加了數(shù)據(jù)處理、工業(yè)控制組態(tài)軟件、軟件工程等內(nèi)容，刪除了比較煩瑣的組態(tài)軟件驅(qū)動程序設計、組態(tài)軟件可視化環(huán)境設計、數(shù)字濾波器的算法與程序設計。

10）重新編寫了第8章“現(xiàn)場總線與工業(yè)以太網(wǎng)控制網(wǎng)絡技術(shù)”，講述了最新的現(xiàn)場總線與工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，增加了CAN FD現(xiàn)場總線、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等。

11）重新編寫了第9章，除了講述計算機控制系統(tǒng)的抗干擾設計，還增加了“計算機控制系統(tǒng)的信息安全”一節(jié)。

12）重新編寫了第10章，以一個DCS控制系統(tǒng)的詳細設計作為實例，講述了計算機控制系統(tǒng)的設計過程，刪除了“工業(yè)鍋爐計算機控制系統(tǒng)的設計”一節(jié)。

本書理論聯(lián)系實際，突出工程應用，全面系統(tǒng)地介紹了計算機控制系統(tǒng)的各個重要組成部分，是在作者30多年教學與科研實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，吸收了國內(nèi)外計算機控制系統(tǒng)設計中所用的最新技術(shù)編寫而成的。

本書是編者教學和科研實踐的總結(jié)，書中實例取自作者近幾年的計算機控制系統(tǒng)的科研攻關(guān)課題。對本書中所引用的參考文獻的作者，在此一并向他們表示真誠的感謝。由于編者水平有限，加上時間倉促，書中錯誤和不妥之處在所難免，敬請廣大讀者不吝指正。

編者于泉城