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出版者:黄河水利出版社

作者:吴丽

出品人:

页数:301

译者:

出版时间:2005-2

价格:25.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787806218884

丛书系列:

图书标签:

• 好
• 电气控制
• PLC
• 自动化
• 工业控制
• 继电器控制
• 可编程控制器
• 电路原理
• 实操
• 教程
• 电气工程

工业自动化系统设计与应用实践 本书聚焦于现代工业生产线上复杂自动化系统的整体架构、核心组件选型与集成实施，旨在为工程技术人员和高级学员提供一套系统、深入且高度实用的设计方法论与实战经验。 第一部分：工业自动化系统基础架构与规划 第一章：现代工业场景下的自动化需求分析 本章首先剖析了不同制造行业（如汽车制造、食品饮料、冶金化工等）在数字化转型背景下对自动化控制系统的具体需求差异。重点探讨了如何通过需求分解、功能优先级排序和系统边界定义来构建清晰的自动化项目蓝图。详细阐述了从传统继电器控制向基于分布式控制系统（DCS）和可编程逻辑控制器（PLC）混合架构演进的驱动因素，并引入了基于可靠性、冗余度和可维护性的系统架构选择原则。 第二章：工业网络通信协议的深度解析与选择 本章深入探讨了工业现场总线技术的核心原理与应用场景。内容覆盖了Ethernet/IP、PROFINET IO、Modbus TCP/IP以及现场总线技术（如PROFIBUS DP/PA、CANopen）的协议栈结构、数据帧格式、实时性保障机制和故障诊断方法。特别关注了时间敏感网络（TSN）在未来高带宽、低延迟控制应用中的潜力。章节提供了针对特定应用环境（如高噪声环境、长距离传输、大量I/O点连接）的最佳通信协议选型决策矩阵和实施要点。 第三章：工业安全与系统冗余设计 随着自动化水平的提高，系统安全成为首要考虑因素。本章系统阐述了功能安全（Functional Safety）标准，特别是IEC 61508和IEC 61511的要求，包括安全完整性等级（SIL）的确定、安全回路的设计与验证。此外，详细介绍了热备用（Hot Standby）和模块化冗余（Module Redundancy）在CPU、电源和I/O模块层面的实现技术，并提供了故障注入测试和系统恢复时间评估的标准流程。 第二部分：传感器、执行器与过程控制单元集成 第四章：高精度测量与传感技术在过程控制中的应用 本章侧重于先进传感器的原理、选型与信号调理。内容包括了磁致伸缩位移传感器、激光位移传感器、高精度称重传感器以及各类气体与环境监测传感器的技术指标解析。重点讲解了信号噪声抑制、线性化补偿和传感器漂移校准的实用技巧。此外，深入讨论了智能传感器（Smart Sensors）如何通过集成诊断功能，实现预测性维护的早期预警。 第五章：变频驱动技术与伺服运动控制 本章详述了交流电机驱动系统的核心技术，包括矢量控制（Vector Control）和直接转矩控制（DTC）的数学模型与实际应用。详细分析了变频器在节能、软启动和工艺参数调节中的作用。在运动控制方面，重点讲解了伺服系统的闭环控制原理，步进电机与伺服电机的选型边界，以及多轴联动（Gantry/SCARA）系统的运动轨迹规划与同步控制策略。 第六章：流体控制回路的设计与优化 本章专注于过程工业中常见的调节阀、泵和管道系统的设计。内容涵盖了调节阀的选型依据（Cv值、响应时间）、控制阀的泄漏等级标准以及气动、电动执行器的选型。详细介绍了PID控制器的饱和、抗积分饱和的改进算法，以及反馈回路中的死区补偿技术，旨在实现对温度、压力、流量和液位的精准控制。 第三部分：高级控制策略与系统集成 第七章：先进过程控制（APC）策略的理论与实施 本章超越了基础的PID控制，引入了模型预测控制（MPC）、解耦控制、比拟控制等先进控制技术。重点讲解了如何利用系统辨识方法获取精确的过程模型，并使用仿真工具验证APC策略的有效性。通过案例分析，展示了MPC在处理多变量耦合和约束条件下的优越性能，特别是对于大型反应器和复杂换热网络的过程优化。 第八章：人机界面（HMI）的工程化设计与操作员体验（UX） 本章强调了HMI作为人机交互界面的关键作用。内容涵盖了图形化设计原则、信息分层显示策略（如“三级看图法”）、报警管理的设计规范（基于ISA 106标准）。重点讲解了如何通过趋势分析、事件记录和故障复现功能，提升操作员的故障诊断效率和系统操作的安全性。 第九章：自动化系统的数据采集与制造执行系统（MES）接口 本章探讨了自动化控制层（OT）与信息技术层（IT）的集成。详细介绍了OPC UA作为工业数据交换标准的结构和安全性特性。阐述了如何设计高效的数据采集策略，将关键过程数据、设备健康数据和批次记录准确、实时地传输至MES或ERP系统，以支持生产优化、追溯管理和OEE（设备综合效率）分析。 第四部分：系统调试、运维与生命周期管理 第十章：系统集成调试与验收规范 本章提供了从工厂接收测试（FAT）到现场调试（SAT）的全流程指导。详细说明了I/O点表的核对流程、通信链路的压力测试、控制逻辑的回路测试步骤。特别强调了“黑启动”（Cold Start）与“热切换”（Hot Swap）流程的验证，确保系统在实际生产环境中的稳定可靠启动。 第十十一章：预测性维护（PdM）与设备健康管理（PHM） 本章将控制系统与数字化维护相结合。探讨了如何利用电机电流特征、振动分析数据和工艺参数的异常波动，建立基于数据驱动的设备健康模型。讲解了如何集成物联网（IoT）平台，实现设备状态的远程监控与故障的早期预警，从而将传统的反应性维护转变为预测性维护模式。 第十二章：自动化系统的文档编制与生命周期管理 完备的文档是系统长期稳定运行的基础。本章详细列出了自动化项目必须具备的技术文档清单，包括设计说明书、硬件选型清单、软件源代码注释规范、操作手册及维护手册的编写要点。最后，提出了系统升级、版本控制和退役规划的生命周期管理框架，以应对技术迭代和工艺变更带来的挑战。

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我个人更看重书籍的深度和广度，而这本教程在PLC编程这块的处理，让我印象尤深。它没有停留在简单的梯形图示例上，而是深入讲解了SCL、STL等更高级的编程语言在特定场景下的应用优势。我记得书中有几个关于运动控制和PID调节的章节，讲解得非常透彻，配合着书中提供的虚拟仿真环境（虽然我实际操作时需要对照硬件手册），让抽象的算法变得可视化了。对于有一定基础想往更高层次发展的工程师来说，这本书提供了很好的跳板。它强迫你去思考“为什么”要用这种方式编程，而不是仅仅停留在“怎么做”。这种对底层逻辑的挖掘，让我对整个电气控制系统的理解上升到了一个新的维度。结构上，本书的章节划分逻辑严密，从基础元器件到上位机通讯，脉络清晰，非常适合作为系统学习的教材或者工具书查阅。

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说实话，我拿到这本《电气控制与PLC实用教程》的时候，其实是抱着将信将疑的态度。市面上关于PLC的书籍汗牛充栋，很多内容要么过于陈旧，要么就是简单地堆砌手册资料。然而，这本书的更新速度和对主流硬件平台的兼容性让我惊喜。它不仅涵盖了传统继电器控制的精髓，对当前市场上主流品牌PLC的编程软件和硬件配置都有所涉及，这在很大程度上保证了我们学习的内容在实际工作中具有即时效用。我特别欣赏它在介绍通讯协议时所采用的对比分析法，使得不同通讯方式之间的优缺点一目了然。对于项目实施者来说，选择合适的通讯方案至关重要，这本书在这方面提供的参考价值极高。总的来说，它兼顾了理论的严谨性和实践的鲜活性，是近期看到的质量上乘的专业书籍。

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这本《电气控制与PLC实用教程》简直是我的救星！我之前对工业自动化领域了解甚少，看着那些复杂的电路图和晦涩难懂的编程手册头都大了。但是这本书的讲解方式非常接地气，它没有一开始就给我灌输那些高深的理论，而是从最基础的继电器控制讲起，循序渐进地引入了PLC的概念。尤其是书中大量的图文并茂的实例，让我这个“小白”也能很快理解各个元器件的作用和它们之间的逻辑关系。我记得第一次尝试跟着书上的步骤搭建一个简单的自动流水线控制系统时，遇到了一些小问题，但是书中的故障排查部分提供了非常清晰的思路，让我很快就找到了问题所在。这本书的实用性体现在方方面面，它不仅仅是知识的传授，更像是一个手把手的师傅在教你干活。那些实际生产现场可能遇到的问题，书里都有涉及，这对于我们这些想快速上手应用的人来说，价值无可估量。

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从教学法的角度来看，这本书无疑是成功的。它成功地平衡了理论的深度与学习的友好性。我之前尝试过自学几本偏重理论的教材，结果总是陷入数学模型的泥潭，对实际操作帮助不大。这本书则反其道而行之，它先把实际的控制需求摆在你面前，然后倒推你需要掌握的电气知识和PLC功能块。例如，在讲解定时器和计数器时，不是单纯地罗列指令参数，而是结合了具体的生产节拍控制和物料计数场景进行讲解。这种“结果导向”的学习路径，极大地激发了读者的学习兴趣，因为你能清晰地看到每学到一个知识点，就能解决一个实际问题。对于高校相关专业的学生或者企业内部技能提升培训而言，这本书的教材地位是毋庸置疑的，它提供的知识体系非常完整且具有很强的实战指导意义。

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这本书给我的最大感受是“诚意满满”。我曾经买过一些号称“实用”的教材，结果发现里面的案例都是十年前的产物，完全无法对应现在的设备。但这本《电气控制与PLC实用教程》在案例的选取上明显下了功夫，很多控制逻辑都是基于当前工业4.0背景下常见的自动化需求来设计的。比如，在介绍HMI（人机界面）设计时，书中不仅教了如何配置按钮和显示数值，还详细说明了如何实现数据存储和报表生成，这在实际生产维护中是刚需。而且，排版清晰，注释详细，即便是跨专业背景的同事也能快速上手阅读。我尤其喜欢它在每个知识点后面都附带的“专家提示”环节，那里面往往藏着一些书本上不常提及的“潜规则”或经验之谈，极大地缩短了从“知道”到“会用”的距离。

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