具体描述
现代制造系统中的网络化控制架构 图书简介 本书聚焦于现代工业生产环境中日益重要的网络化控制架构，旨在为工程师、技术人员和高级学生提供一套全面、深入且实用的理论与实践指南。随着工业4.0和智能制造的浪潮席卷全球，传统的、基于点对点连接的控制系统正加速向集成化、信息化的分布式控制网络转型。本书将这种转型背后的核心技术——工业通信网络——置于聚光灯下，详细剖析其原理、设计、实现与优化。 第一部分：工业控制系统的演进与网络基础 本部分首先梳理了工业控制系统（ICS）从早期继电器控制、集中式PLC控制到现代分布式控制系统（DCS）和基于PC的控制系统的历史脉络。重点阐述了驱动这场变革的关键因素，包括对更高可靠性、更强实时性、更大数据量传输能力的需求，以及降低系统集成复杂度和生命周期成本的商业驱动力。 随后，我们将打下坚实的网络基础。这部分内容涵盖了数据通信的基本原理，如 OSI 七层模型和 TCP/IP 协议栈在工业环境下的适应性。我们不会停留在通用网络理论，而是迅速转向工业现场环境的特殊性，讨论噪声干扰、电磁兼容性（EMC）、严格的时间同步要求（如对抖动和延迟的控制）以及物理层介质的选择（如双绞线、光纤、无线）。 第二部分：主流工业以太网技术深度解析 工业现场总线技术是实现可靠通信的核心，而工业以太网已成为新的主流标准。本书将用大量篇幅详细剖析当前占据主导地位的几种关键工业以太网技术，并提供详尽的对比分析。 实时性机制的实现： 传统以太网（如IEEE 802.3）的不可预测性是工业应用的一大障碍。本书将深入研究如何通过修改MAC层或利用专用协议栈来保证确定性。例如，我们将详细介绍 EtherCAT 的“在飞行中处理”（Processing on the Fly）机制，分析其如何通过单帧循环实现纳秒级的同步和极低抖动。 TSN（时间敏感网络）： 随着以太网标准的演进，TSN被视为统一未来异构网络架构的希望。本书将详细解析IEEE 802.1Qbv（基于时间的整形流量）、802.1Qbu（帧抢占）以及精确时间协议（gPTP，IEEE 802.1AS）在保证关键控制数据传输优先级和最小延迟方面的作用。 其他重要协议的对比与应用： 还将涵盖 PROFINET IRT（基于时间同步和同步时间段）、EtherNet/IP（基于标准TCP/IP和CIP协议的扩展）、以及 Powerlink 等关键技术的架构设计、报文结构、扫描周期配置和故障诊断方法。 第三部分：系统设计与集成方法论 理论知识必须转化为可行的工程实践。本部分致力于构建一个系统的、面向项目的设计流程。 需求分析与拓扑选择： 如何根据控制任务的性质（如运动控制、过程控制、安全监控）选择最合适的网络技术。例如，高动态的伺服轴控制应倾向于选择具有最高确定性的技术，而过程数据采集可能对带宽要求更高，但对抖动的敏感度稍低。内容将包含环网冗余、星型、线型和混合拓扑的优缺点及具体实现案例。 带宽计算与数据映射： 详细指导读者如何准确计算所需带宽，避免过度设计或带宽瓶颈。这包括对周期性I/O数据、报警信息、非周期性维护数据的分类和优先级划分，以及如何将不同类型的数据有效地映射到选定的工业以太网帧结构中。 网络规划工具与仿真： 介绍行业内常用的网络规划和拓扑设计工具的使用方法，并探讨利用软件仿真环境（如定制的NS-3或特定厂商的工具）来预验证网络性能、测试故障恢复机制的可行性。 第四部分：网络安全与诊断维护 在系统联网化的同时，安全性和可维护性变得至关重要。 工业网络安全防护： 探讨传统OT（操作技术）网络面临的安全威胁，并基于IEC 62443标准框架，介绍分段隔离（使用防火墙和DMZ）、端口安全、访问控制列表（ACLs）的配置实践。重点讨论如何在保证实时性的前提下，安全地集成IT基础设施（如SCADA服务器或MES系统）。 故障诊断与性能优化： 这是确保系统稳定运行的关键。本书详细讲解了如何利用网络分析仪（如Wireshark的工业应用插件）对实时数据包进行捕获和分析，识别丢包、冲突和抖动超标的根源。此外，还将介绍特定协议诊断机制（如PROFINET的设备状态报告、EtherCAT的从站错误寄存器读取）的应用。 系统升级与兼容性管理： 讨论在不中断生产的前提下，如何分阶段升级控制网络设备（如交换机、控制器接口卡），确保新旧系统之间的互操作性和平稳过渡。 本书通过结合严谨的理论推导、丰富的工程实例和最新的技术标准解读，旨在成为读者深入理解并成功部署新一代网络化控制系统的必备参考手册。内容深度力求覆盖从物理层硬件选型到上层应用数据流优化的全链条工程问题。
作者简介
目录信息
读后感
评分
评分
评分
评分
评分
用户评价
评分
评分
评分
评分
评分
相关图书
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2026 book.quotespace.org All Rights Reserved. 小美书屋 版权所有