变电站综合自动化技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:中国电力出版社发行部

作者:路文梅 编

出品人:

页数:247

译者:

出版时间:2004-8

价格:25.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787508320816

丛书系列:

图书标签:

• 变电站自动化
• 智能变电站
• 电力系统
• 继电保护
• 自动化技术
• SCADA
• 通信网络
• 二次系统
• 智能电网
• 电力电子

现代工业控制系统设计与实践 本书深入探讨了现代工业控制系统的设计、开发、部署与维护等核心环节，旨在为工程技术人员提供一套全面而实用的技术指南。内容涵盖了从系统架构规划到具体软硬件选型的全过程，强调理论与实践的紧密结合，特别关注当前工业界对智能化、网络化、安全性的迫切需求。 第一部分：工业控制系统基础理论与架构演进 本部分首先奠定了扎实的理论基础，追溯了工业控制技术的发展脉络。 第一章：工业控制系统概述与分类 详细阐述了工业控制系统的基本概念、核心功能及其在不同工业领域的应用场景。深入分析了传统的集散控制系统（DCS）、可编程逻辑控制器（PLC）与工业计算机（IPC）的结构差异、优缺点及其适用范围。同时，重点介绍了新兴的基于PC的控制系统和嵌入式控制平台的特性。本章会提供大量的典型案例分析，帮助读者区分不同控制系统在实际生产环境中的部署策略。 第二章：系统架构与层次化模型 系统地介绍了ISA-95和Purdue参考模型，这是理解现代工业信息架构的基石。详细剖析了现场层（感知与执行）、控制层（逻辑处理）、监控层（人机交互与数据采集，SCADA核心概念）以及企业信息系统（MES/ERP）之间的接口与数据流。探讨了如何基于实际生产需求，设计出既高效稳定又易于扩展的分层、分区控制架构，包括集中式、分布式以及混合式架构的优劣权衡。 第三章：传感器、执行器与现场总线技术 聚焦于控制系统的“神经末梢”——输入/输出设备。详细解析了各类工业传感器（温度、压力、流量、液位等）的工作原理、选型标准与抗干扰措施。深入讨论了执行器（电机、阀门、变频器）的控制精度与响应特性。本章的重点在于现场总线技术。全面对比了Profibus、Foundation Fieldbus、CANopen以及最新的工业以太网（如EtherNet/IP、Profinet）的通信协议栈、实时性保证机制和网络拓扑设计方法。特别强调了如何根据负载特性和实时性要求，选择最合适的现场通信介质和协议。 --- 第二部分：核心控制器技术与编程实现 本部分聚焦于工业控制的核心大脑——PLC及相关控制器的编程与应用。 第四章：可编程逻辑控制器（PLC）原理与选型 深入讲解了PLC的内部结构，包括CPU模块、I/O模块、通信模块的工作机制。重点分析了不同品牌（如西门子、罗克韦尔、三菱等）PLC的硬件差异和编程软件环境。提供详尽的选型指南，指导读者根据点数、处理速度、存储空间和环境适应性做出最优决策。 第五章：工业控制程序设计标准与方法 详细介绍IEC 61131-3国际标准定义的五种主流编程语言：指令表（IL）、梯形图（LD）、功能块图（FBD）、结构化文本（ST）和顺序功能图（SFC）。通过大量的实际工程案例，演示如何运用SFC进行复杂批次控制流程的设计，如何使用ST编写高效的算法模块，以及如何遵循结构化编程原则来提高程序的可读性、可靠性和可维护性。 第六章：高级控制算法与应用 超越了基本的逻辑控制，本章深入到流程工业中常用的高级控制技术。详细讲解了PID控制器的参数整定方法（如Ziegler-Nichols法、Smith预估校正法），并阐述了如何针对大延迟、强耦合等复杂过程，设计和实现基于模型预测控制（MPC）的基础框架。讨论了模糊控制和神经网络在特定非线性系统中的应用潜力。 --- 第三部分：监控、数据采集与人机交互 本部分关注于系统的可视化、操作界面设计以及历史数据的有效管理。 第七章：SCADA系统架构与通信 系统阐述了监控与数据采集（SCADA）系统的构成要素，包括RTU、主站服务器、通信网络和操作员站。重点讲解了OPC（OLE for Process Control）技术的原理与应用，特别是OPC UA在跨平台、安全数据交换中的核心作用。设计了高效的通信链路，确保远端设备数据的实时、可靠上传。 第八章：工业人机界面（HMI）设计原理 HMI是操作人员与设备交互的桥梁。本章详细阐述了优秀HMI界面的设计原则，包括色彩、布局、报警管理和操作便捷性。深入探讨了图形化对象库的构建、趋势图的有效展示方式，以及如何根据人因工程学原理，优化关键操作的流程，最大限度地减少误操作的风险。 第九章：历史数据库与数据挖掘基础 工业生产中积累的海量数据是优化生产、提升效率的关键资源。本章介绍了专用的历史数据库（Historian）的结构特点和性能优化。讲解了数据清洗、时间序列数据存储的挑战。初步引入了基于这些历史数据的简单数据挖掘技术，如异常检测的统计方法和生产效率（OEE）的计算与可视化。 --- 第四部分：工业网络安全与系统集成 随着工业4.0的推进，网络安全和系统间的互操作性成为新的焦点。 第十章：工业网络与通信安全 全面分析了工业控制网络面临的安全威胁（如DDoS、恶意代码、物理入侵）。讲解了网络隔离（物理隔离与逻辑隔离）、防火墙、VPN在工业环境中的部署策略。深入探讨了IEC 62443系列标准在工业控制系统安全设计中的应用框架，侧重于身份验证、访问控制和安全事件的实时监控。 第十一章：信息集成与互操作性 阐述了如何实现控制层（OT）与信息层（IT）的有效集成，以支撑制造执行系统（MES）。重点介绍了OPC UA在统一数据模型、安全通信方面所发挥的关键作用。探讨了如何设计中间件和数据转换层，实现不同厂商、不同协议设备间的数据无缝交换与语义一致性，最终构建一个集成化的智能制造环境。 第十二章：系统调试、运维与故障诊断 从工程实践角度出发，详细描述了系统投运前的全面验证流程，包括硬件回路检查、软件逻辑仿真测试和工厂验收测试（FAT/SAT）。提供了基于状态监测和预测性维护（PdM）的故障诊断思路，以及在生产中断时，如何快速定位并恢复系统的应急预案与操作流程。 本书内容专业、结构严谨，配有大量的图表、程序代码片段和实际工程案例说明，力求成为控制工程师和相关专业学生案头必备的参考手册。

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我是一位资深的电力系统规划人员，我们更关注长期规划和技术选型的前瞻性。因此，我对书中关于“云计算与边缘计算在电网运维中的潜力”这部分内容给予了高度评价。作者并未将这些新兴技术描绘得如同万能灵药，而是进行了非常审慎的分析。他们探讨了将大规模数据分析迁移到云端的可行性，同时也指出了在偏远变电站部署轻量级边缘计算节点来处理高频数据的必要性。书中引用的几篇国外研究摘要，虽然没有直接出现在正文中，但那种严谨的学术引用风格，体现了作者对国际前沿动态的持续关注。这种结合了工程实践经验与学术理论深度的写作手法，使得这本书不仅仅是一本技术手册，更像是一份具有指导意义的行业白皮书，为我们未来的技术路线图提供了重要的参考依据。

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这部书的装帧设计着实让人眼前一亮，封面那种深沉的墨绿色调，配上烫金的字体，一股专业与厚重的气息扑面而来。我本来是抱着试试看的心态买的，没想到这本书的开篇导论部分，就清晰地勾勒出了现代电力系统对于“综合自动化”这一概念的迫切需求和历史演进脉络。作者似乎深谙初学者的困惑，没有直接跳入复杂的电气原理，而是花了相当大的篇幅来阐述为什么传统的继电保护模式已经无法适应当前智能电网对实时性、可靠性和经济性的多重挑战。特别是其中关于“信息物理系统（CPS）”在电力领域应用的探讨，简直是点睛之笔。它不仅仅是简单地堆砌技术名词，而是用非常生活化、逻辑严密的语言，将传感器网络、高速通信以及控制决策环路之间的复杂关系剖析得淋漓尽致。读完这部分，我感觉自己对整个电力自动化的大图景有了前所未有的宏观认识，而不是仅仅停留在某一个元件或某一个算法层面。这本书的理论深度与科普广度的平衡做得非常到位，为后续深入研究打下了坚实的基础。

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说实话，我对技术书籍的阅读体验往往比较挑剔，很多教材读起来像是官方文件汇编，枯燥乏味。然而，这本书在“通信与网络安全”这一章节的表现，完全超出了我的预期。作者没有将通信部分视为一个孤立的附加模块，而是将其置于整个自动化体系的心脏位置进行讲解。我特别欣赏其中关于IEC 61850标准体系的解读。不同于市面上那些仅仅罗列标准的书籍，这本书深入剖析了GOOSE报文和SV采样的实际应用场景和潜在的延迟风险。更精彩的是，它居然还引入了针对电力系统特性的“异常行为检测”算法的概述，尽管没有给出具体的代码实现，但那种对潜在威胁的警惕性，以及如何通过协议层面的优化来构建纵深防御体系的思路，让人读来感到十分踏实和前沿。对于一个常年与老旧设备打交道的工程师来说，这种前瞻性的视角无疑是极具价值的。

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这本书最让我感到惊喜的是它对“人机交互界面（HMI）设计”的重视程度。在很多技术书籍中，HMI往往被视为一个次要的、美学层面的内容，但这本书却专门用了一章的篇幅来讨论操作员的认知负荷与信息展示的优化。作者提出了“信息熵管理”的概念，强调在紧急情况下，系统应主动筛选和降噪，只向值班员提供最关键的决策变量，而不是倾泻所有原始数据。我特别喜欢其中关于“情境感知”操作系统的讨论，它意味着系统能够根据当前电网的运行状态（比如是否处于故障恢复阶段），动态调整界面的显示重点和操作权限。这种以人为本的设计理念，无疑是推动变电站操作从“自动化”迈向“智能化”的关键一步，极大地提升了系统的可用性和安全性，显示出作者深刻的行业洞察力。

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这本书的排版布局简直是教科书级别的典范，每一个图表都清晰、准确，很少出现那种需要反复对照正文才能理解的模糊配图。尤其是在介绍“故障诊断与隔离技术”时，作者采用了一种“案例驱动”的教学方法。他们模拟了几种典型的母线或线路故障场景，然后逐步展示了自动化系统是如何通过分布式采集和逻辑判断，快速定位故障点并执行隔离操作的全过程。我记得其中有一张流程图，用不同的颜色区分了信息采集层、控制层和执行层的响应时间，这种可视化处理极大地降低了理解复杂闭环控制逻辑的难度。我曾试图在其他资料中寻找如此清晰的对比分析，但大多都是碎片化的信息。这本书将这些零散的知识点有机地串联起来，形成了一个有机的整体，让人能够清晰地看到“自动”二字背后的智慧是如何被构建起来的。

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