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出版者:中国铁道出版社

作者:

出品人:

页数:165

译者:

出版时间:1998-06

价格:16.00

装帧:平装

isbn号码:9787113029739

丛书系列:

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《现代工业自动化系统集成与应用》 书籍简介 本书深入探讨了现代工业自动化领域的前沿技术、系统集成方法以及在实际生产环境中的应用案例。内容聚焦于构建高效、智能、可靠的工业控制与信息系统，旨在为工程师、技术人员和相关专业学生提供一套全面且实用的知识体系。 第一部分：工业自动化基础理论与核心技术 本部分首先回顾了工业自动化的发展历程与基本概念，明确了现代制造业对自动化技术日益增长的需求。随后，重点剖析了构成自动化系统的几大关键技术模块： 1. 可编程逻辑控制器（PLC）与工业现场总线： 详细阐述了主流PLC的硬件架构、指令集编程（梯形图、指令表、结构化文本等）以及功能块应用。特别关注了PLC在复杂逻辑控制、数据采集与处理中的核心作用。同时，系统介绍了工业现场总线技术，如Profibus、Profinet、EtherCAT和CANopen等，分析了它们在保证实时性、可靠性及网络互操作性方面的技术细节和选型原则。 2. 传感器与执行器技术： 涵盖了从传统电磁感应到基于光电、声学、视觉和智能化的新型传感器技术。内容包括传感器的物理原理、信号调理、数据准确性分析以及安装与校准的最佳实践。在执行器方面，重点解析了伺服驱动系统、变频驱动（VFD）的高级控制策略，如矢量控制和直接转矩控制，及其在精密运动控制中的应用。 3. 人机界面（HMI）与工业监控系统（SCADA）： 详细介绍了HMI的设计原则、信息可视化技术以及如何构建直观、易用的操作界面。SCADA系统部分，讲解了其架构（从数据采集到中央监控）、数据历史记录、报警管理机制以及与MES/ERP系统的接口标准，强调了数据安全性和系统冗余设计的重要性。 第二部分：系统集成与网络架构 系统集成是实现自动化目标的关键步骤，本部分着重于如何将异构设备和软件平台无缝连接起来。 1. 工业网络安全与架构设计： 随着工业物联网（IIoT）的兴起，网络安全成为重中之重。本章深入探讨了工业控制系统的网络分层模型（ISA-95/Purdue模型），分析了不同层级的安全威胁，并介绍了网络隔离、防火墙部署、入侵检测系统（IDS）在OT环境下的应用策略。同时，探讨了如何设计具有高可用性和容错能力的冗余网络架构。 2. 工业通信协议栈深度解析： 除了现场总线，本书还专门用一章的篇幅剖析了面向信息层和企业层的通信协议，如OPC UA、MQTT在工业数据传输中的优势与应用场景。重点在于如何利用这些协议实现跨平台、跨厂商的数据互操作性。 3. 模块化设计与标准： 介绍了基于IEC 61499标准的分布式控制系统（DCS）的概念，强调了功能块的可移植性和系统的柔性。探讨了如何应用标准化方法（如TIA Portal, TIA Selection Tool等工程环境）来加速项目交付和生命周期管理。 第三部分：智能制造与前沿应用 本部分面向工业4.0的趋势，探讨了如何利用新兴技术提升制造系统的智能化水平。 1. 工业物联网（IIoT）与边缘计算： 详细解析了IIoT的体系结构，包括设备层数据采集、边缘计算网关的数据预处理与本地决策能力。阐述了边缘计算如何在保证低延迟和带宽效率的同时，支撑复杂的控制逻辑和数据分析任务。 2. 工业大数据分析与预测性维护： 讲解了如何从海量生产数据中提取有价值的信息。内容涵盖了数据清洗、特征工程，以及应用统计模型和机器学习算法（如时间序列分析、异常检测）进行设备健康状态监测（PHM）和故障预测。通过实际案例展示了预测性维护如何降低停机时间、优化备件库存。 3. 机器人技术与人机协作： 聚焦于工业机器人在柔性制造单元中的应用，包括路径规划算法、视觉引导的装配与检测技术。特别关注了协作机器人（Cobots）在人机安全交互方面的技术突破和应用规范，展示了它们在提升人工作业效率和安全性的潜力。 第四部分：系统调试、维护与项目管理 本部分提供了从设计到运维的全生命周期管理视角。 1. 自动化系统调试与验证： 详细介绍了分阶段的调试流程，包括单元测试、集成测试（FAT/SAT）和系统性能验收标准。强调了虚拟调试（Virtual Commissioning）在减少现场调试时间和风险中的应用，特别是基于数字孪生模型的仿真验证。 2. 资产管理与生命周期支持： 探讨了如何利用计算机化维护管理系统（CMMS）对自动化资产进行有效管理。内容包括备件策略、远程诊断与支持技术，以及如何规划系统的升级换代以适应不断变化的技术标准和生产需求。 3. 自动化项目管理： 结合工业项目的特点，阐述了项目范围定义、风险评估、跨学科团队协作（电气、机械、软件）的有效方法，并强调了变更控制在保证项目稳定性和预算控制中的关键作用。 本书的特点在于理论与工程实践紧密结合，案例翔实，旨在培养读者构建和管理现代、复杂工业自动化系统的综合能力。

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这本书的排版和图示设计，简直是教科书级别的典范。我是一个视觉学习者，如果只有文字堆砌，我可能看几页就想打瞌睡了。但是《车辆电气与设备》在这方面做得非常出色。它大量使用了剖视图、流程图以及系统功能框图，这些图示不是简单地装饰页面，而是真正起到了解释复杂功能的作用。举个例子，在介绍牵引力控制系统（TCS）的介入逻辑时，书中的流程图将传感器输入、ECU决策和执行器动作之间的联系描绘得一清二楚，配合着简洁的文字说明，我甚至可以闭着眼睛在脑海中模拟出整个工作过程。更值得称赞的是，这本书对不同时代技术的演进路线梳理得非常清晰。它会先介绍传统的继电器控制方式，然后平滑过渡到微处理器控制，再到最新的基于域控制器（Domain Controller）的集成方案。这种时间轴式的梳理，让读者能清晰地看到技术是如何一步步迭代和优化的，这对于理解为什么某些老旧技术依然存在（比如某些安全关键部件的冗余备份）至关重要。这种结构化的知识呈现方式，极大地降低了学习曲线，让原本枯燥的理论变得生动有趣，仿佛作者在亲身带领我们进行一场技术发展史的探险之旅。

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这本书的学术深度和广度，让我对现代车辆的“电气化”有了全新的认识，远远超出了我最初对“车灯和喇叭”的理解范畴。尤其是在涉及到高压安全和电磁兼容性（EMC）的章节，展现出了极高的专业水准。安全部分，作者详细解释了高压绝缘监测、绝缘电阻测试的标准以及故障发生时的快速断电机制，这些内容对于任何涉及新能源汽车维修或设计的人来说都是必须掌握的红线知识。再说说EMC，书中对电磁干扰源（比如开关电源、高频逆变器）的辐射机理分析得非常透彻，并给出了有效的屏蔽和滤波措施。我之前参与一个项目时，发现我们的控制单元在发动机启动时会无故重启，我们一直怀疑是软件 Bug，但怎么都定位不到。后来查阅这本书中关于“共模干扰与差模干扰抑制”的章节，才意识到是电源线上没有安装合适的共模扼流圈，导致启动瞬间的电压尖峰通过共模路径耦合到了敏感的数字电路。这本书的这种前瞻性和对细节的把控，使得它不仅是一本关于“车辆电气与设备”的教材，更像是一部关于“如何设计高可靠性、高安全性的汽车电子系统”的指南。读完它，你会发现现代汽车的每一个电子元件背后，都凝聚了极其复杂的工程智慧和严格的安全标准。

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这本厚重的《车辆电气与设备》简直是汽车工程领域的“圣经”！我一个机械设计专业的学生，在接触到现代汽车的复杂系统时，一度感到头晕目眩。尤其是当老师让我们分析新能源车的电驱动系统时，那些密密麻麻的电路图和陌生的术语简直像天书。这本书的出现，简直是雪中送炭。它不像很多教科书那样干巴巴地堆砌公式，而是非常注重实际应用的讲解。比如，它在阐述电池管理系统（BMS）时，不仅讲了等效电路模型，还配有大量实际的故障诊断案例。我记得有一次我尝试自己拆解一个旧款车型的交流发电机进行学习，结果被复杂的绕组结构搞得焦头烂额，回家翻阅这本书的“旋转电学原理”章节后，豁然开朗。作者对发电机的工作原理描述得极其清晰，用类比的方式解释了磁场变化与感应电流的关系，即便是初学者也能迅速抓住核心。书中对传统汽车的低压电器，如点火系统、照明系统也有详尽的介绍，这让我能将理论知识与维修手册上的信息对应起来，极大地提升了我对汽车整体结构的理解深度。可以说，这本书为我构建了一个扎实且完整的车辆电气化知识框架，让我从一个对汽车电路一窍不通的新手，成长为一个能够自信地参与到电气系统讨论中的学习者。它不仅仅是一本工具书，更像是一位循循善诱的导师，陪伴我度过了最艰难的学习阶段。

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说实话，当我拿到这本书的时候，我的第一反应是：“这得啃多久才能看完？” 它的篇幅确实不小，但真正让我感到惊喜的是它对系统集成方面的深入剖析。如今的汽车，早已经不是简单的机械集合体，CAN总线、LIN总线这些网络通信协议的重要性，怎么强调都不为过。这本书没有仅仅停留在介绍这些总线的基础报文格式，而是花费了大量篇幅讲解了总线仲裁机制、错误处理和诊断策略。我曾经在一家汽车电子公司的实习中，遇到了一个非常棘手的总线冲突问题，那辆车在特定负载下会随机丢失数据包。当时我们团队查了很久的硬件连接和软件逻辑都没找到根源。后来翻阅这本书中关于“网络拓扑结构与鲁棒性设计”的章节，作者提到了一种在极端温度下可能出现的时序错误，这立刻给了我新的思路。回去核对后发现，果然是某个控制单元在高温下响应延迟超标导致的数据包冲突。这种能够触及到工程实践深层细节的讲解，是其他泛泛而谈的资料所不具备的。它不仅仅教会你“是什么”，更重要的是教会你“为什么会出问题”以及“如何去解决”。对于那些希望从事整车电子架构设计或者底层嵌入式开发的朋友来说，这本书简直是必备的内功心法，读完之后，你会对现代汽车的“大脑”和“神经系统”产生一种敬畏感。

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从一个使用者的角度来看，这本书在“故障诊断与维修”这一块的实用价值是无与伦比的。我平时周末会帮朋友修修车，很多时候遇到那种间歇性的故障，最让人头疼。这本书的后半部分，专门开辟了针对常见电气故障的排查步骤，而且它的思路非常系统化——不是让你盲目地去测电阻、测电压，而是引导你首先判断故障发生的范围（是单点故障还是系统性故障），然后根据症状缩小范围。例如，当描述到“大灯亮度忽明忽暗”的问题时，它不会只给出一个答案，而是列出了一系列可能的原因链：从保险丝接触不良、灯泡老化，到线束内部的绝缘层破损引起间歇性短路，再到控制模块内部驱动电路的功率器件老化。每一种可能性，它都配有相应的测试方法和所需的仪表设置。这使得我不再是拿着万用表到处乱试，而是有章法、有逻辑地进行排查。这才是真正的工程思维，它教会我们如何像专业技师一样思考问题，而不是仅仅停留在理论层面。对于想要从事汽车后市场的专业人士来说，这本书的价值甚至高于一般的维修手册，因为它提供了底层原理的支撑，让你知道“为什么这个测试步骤是有效的”。

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