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出版者:人民邮电出版社

作者:张凤山

出品人:

页数:339

译者:

出版时间:2005-4

价格:33.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787115130778

丛书系列:

图书标签:

• 轿车发动机
• 电控系统
• 汽车维修
• 发动机构造
• 汽车电子
• 汽车技术
• 维修手册
• 发动机控制
• 汽车工程
• 故障诊断

《工业自动化控制系统设计与应用》 书籍简介 本书全面系统地介绍了现代工业自动化控制系统的设计原理、核心技术、应用实践及维护管理。内容聚焦于当前工业界主流的自动化架构，涵盖了从底层传感器、执行器到中层的可编程逻辑控制器（PLC），再到上层的工业计算机（IPC）和人机界面（HMI）的完整技术链条。本书旨在为自动化工程技术人员、相关专业学生以及致力于提升生产效率的工业管理者提供一本深入且实用的参考手册。 第一部分：自动化控制系统基础理论与元件 本部分奠定了理解复杂自动化系统的理论基础，并详细剖析了构成系统的关键硬件元件。 第一章：工业自动化概述与发展趋势 本章首先界定了工业自动化的概念、目标与重要性，阐述了从继电器控制到基于微处理器的智能控制的演进历程。重点分析了当前工业4.0、工业物联网（IIoT）对传统控制系统的冲击与融合，讨论了云计算、边缘计算在分布式控制中的新兴作用。同时，概述了不同行业（如流程工业、离散制造业）对自动化需求的差异性。 第二章：传感器与变送器技术 详细阐述了各类工业传感器的工作原理、选型原则与安装注意事项。内容涵盖了： 测量原理： 压力、温度、流量、液位、位置、速度的物理量传感技术。例如，电阻应变式、电容式、超声波式、激光测距式传感器的工作机制。 信号调理与输出： 4-20mA、0-10V、HART协议、Fieldbus信号的转换、隔离与抗干扰处理。 智能传感器的发展： 讨论具有自我诊断和数字通讯能力的智能传感器的集成应用。 第三章：执行机构与驱动技术 本章聚焦于如何将控制信号转化为实际物理动作的装置。 执行器解析： 气动、液压执行器的结构、特点与控制回路设计。重点分析了伺服阀和比例阀在精密控制中的应用。 工业电机与驱动： 深入探讨了直流电机、交流异步电机、步进电机和伺服电机的控制特性。详细讲解了变频驱动器（VFD）的矢量控制、节能运行模式及其参数设置，确保驱动系统与负载的完美匹配。 运动控制基础： 介绍了点位控制、连续轨迹控制的基本概念，以及编码器和解析器在反馈系统中的作用。 第二部分：核心控制单元——PLC系统 本部分是本书的核心，详尽解析了工业控制领域最普及的控制器——可编程逻辑控制器（PLC）的设计、编程与应用。 第四章：PLC硬件结构与选型 本章从系统集成商的角度，解析了主流PLC平台的硬件架构（CPU模块、I/O模块、通信模块、电源模块）。讨论了如何根据 I/O 点数、处理速度、存储容量和环境要求（如IP防护等级、工作温度）进行经济且高效的PLC选型。内容还包括机架式、分布式和模块化PLC系统的结构对比。 第五章：经典逻辑与指令编程 系统介绍基于 IEC 61131-3 标准的五种编程语言，并侧重于在实际工程中最常用的梯形图（LD）和结构化文本（ST）。 基本指令集： 逻辑运算（AND, OR, NOT）、定时器（TON, TOF）、计数器（CTU, CTD）的精确使用场景。 数据处理： 数据类型（位、字节、字、双字）、数据存储区（输入映象区、输出映象区、内部继电器、数据寄存器）的管理。 程序结构化： 介绍子程序、函数块的编写，实现程序的模块化和可重用性。 第六章：先进控制功能与程序设计 超越基本的开关量控制，本章深入探讨PLC在模拟量控制和复杂逻辑实现中的高级功能。 模拟量处理： 零点标定、量程缩放、数字滤波技术在处理温度、压力信号中的应用。 PID控制算法实现： 详细推导了位置式PID和增量式PID的数学模型，并演示如何在标准PLC库函数中正确配置P、I、D参数，以应对不同工况下的调节对象（如纯滞后、惯性环节）。 中断与高速计数： 讲解了外部事件中断（如紧急停车、到位信号）的响应机制，以及高速脉冲输入在精密计量和运动同步中的应用。 第三部分：系统集成与网络通信 本部分关注如何将分散的控制单元连接成一个高效、可靠的整体，实现信息集成与数据交换。 第七章：工业网络协议与架构 详细解析了工业通信网络的核心协议及其在自动化金字塔结构中的位置。 现场总线技术： 深度剖析了 PROFIBUS（DP/PA）、CANopen、DeviceNet 等协议在设备层级的应用特点、帧结构和故障诊断。 以太网技术： 重点介绍基于工业以太网的通信技术，如 PROFINET 和 EtherNet/IP。讨论了其实时性保证机制（如时间同步、数据包调度）和拓扑结构设计。 网络规划与布线： 讲解了星型、总线型、环形等不同网络拓扑的优缺点，以及电磁兼容性（EMC）要求下的屏蔽和接地技术。 第八章：人机界面（HMI）与SCADA系统 本章探讨如何实现操作人员与自动化系统的有效交互，以及数据采集与监控的平台构建。 HMI设计原则： 讲解了图形化界面设计中的色彩、布局、报警管理和操作权限划分。内容覆盖了趋势图、历史数据记录、配方管理等功能模块的配置。 SCADA系统架构： 介绍监控与数据采集（SCADA）系统的分层结构（数据采集站、历史数据库、操作员工作站）。讨论了 OPC（OLE for Process Control）作为标准数据接口的重要性。 报警与事件管理： 依据 ISA 18.2 标准，指导如何设计高效、不干扰操作员的报警系统，减少“报警泛滥”。 第四部分：系统调试、维护与故障诊断 本部分关注自动化系统的全生命周期管理，特别是确保系统稳定运行的关键步骤。 第九章：控制系统集成与调试流程 提供一套标准的系统集成与调试流程，确保软硬件接口的正确性。 I/O联调： 从现场仪表端到PLC输入点，再到输出端到执行器的全链路信号回路测试方法。 逻辑验证： 使用仿真软件或在线调试模式对复杂逻辑（如联锁、安全回路）进行干运行验证。 系统优化： 基于实际生产数据，对PID参数进行在线整定和优化，减少超调和振荡。 第十章：可靠性、安全与故障诊断 本章讲解如何维护系统的持续高可用性，并应对日益重要的工业安全挑战。 故障排除方法论： 教授系统化的故障排查步骤（自上而下、自下而上、分区隔离法），并结合案例分析常见故障点（电源波动、通信中断、传感器漂移）。 冗余技术： 介绍 PLC 的热备份、I/O 冗余、网络冗余在关键流程中的应用，以实现高可用性。 功能安全（SIS）： 概述 IEC 61508/61511 标准，介绍安全仪表系统的设计理念，区分基本控制系统（BPCS）与安全仪表系统（SIS）的边界与独立性要求。 本书内容结构清晰，技术描述严谨详实，适合作为工程实践和专业技术深造的权威性参考资料。

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装帧和印刷质量同样值得称赞。在这个数字内容泛滥的时代，一本实体技术书籍的耐用性和便携性往往决定了它在工具书中的地位。这本书的纸张厚实，油墨清晰，即便是反复翻阅核心章节，也不会出现字迹模糊或脱页的现象。更重要的是，全书的尺寸设计非常合理，既保证了图表有足够的展示空间，又不至于笨重到无法随身携带去车间参考。我尤其喜欢它在章节末尾设置的“自测与思考”环节，这些问题并非简单的选择题，而是需要读者综合运用前面章节知识进行逻辑推理的开放性思考题。这迫使读者在合上书本后，必须在脑海中重新构建一遍知识网络，而非被动接受信息。这种互动式的学习设计，无疑是提升学习效果的“催化剂”，让这本书真正成为了一个可以陪伴技术人员成长的工具。

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不得不提的是，该书在语言风格上展现出一种特有的沉稳与克制，没有过多的煽情或夸张的辞藻，每一个术语的出现都像是经过了精确的称重和选择，力求最准确地传达技术含义。这种朴实无华的文字风格，反而更容易让人沉下心来，专注于内容本身。在对电控系统自诊断和故障存储机制的描述部分，这种风格体现得淋漓尽致。它详细解释了ECU内部的存储器结构，比如易失性存储器（RAM）和非易失性存储器（EEPROM）在记录故障数据时的区别和重要性。我之前总是在查阅故障码时感到困惑，不知道这个码是瞬时故障还是历史遗留问题。这本书通过对诊断流程的剖析，教会了我如何根据数据流和冻结帧信息，准确判断故障的“活性”状态，这对于杜绝无效维修、提高首次修复率有着不可估量的指导意义。

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这本书的封面设计真是抓人眼球，那种深邃的蓝色调，配上简洁有力的字体，立刻让人感觉到了专业和前沿的气息。我原本以为一本技术手册可能会显得枯燥乏味，但拿到手里翻阅后，才发现我的顾虑是多余的。首先，排版布局非常考究，图文并茂的展示方式，尤其是那些精细的爆炸图和流程示意图，即便是初次接触这个领域的门外汉，也能迅速捕捉到核心概念。我特别欣赏作者在引入基础知识时那种循序渐进的铺陈，没有直接跳入高深的ECU（电子控制单元）细节，而是先从最基本的传感器和执行器原理讲起，这让整个知识体系的搭建显得异常扎实和人性化。特别是关于CAN总线通信协议的讲解部分，作者用了一种类似“对话”的方式来描述数据包的传输过程，一下子拉近了与读者的距离，让原本晦涩难懂的网络通信变得清晰可见。对于我们这些渴望系统学习现代汽车电控技术的爱好者来说，这本书无疑提供了一个极佳的入门阶梯，它不仅仅是知识的堆砌，更像是为你量身定制的一份私人导师笔记，处处体现着编撰者的匠心独运。

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说实话，我对市面上很多同类技术书籍的“深度”一直持保留态度，很多都停留在“是什么”的层面，而对于“为什么会这样”以及“出现故障后如何逻辑判断”的探讨则轻描淡写。但这本书给我的感觉完全不同，它仿佛是资深技师在实际车间遇到的所有疑难杂症的经验总结。举个例子，关于怠速不稳的诊断流程，书中不仅仅罗列了可能涉及的故障码，更结合了实际环境温度、海拔因素对空燃比调整的微妙影响进行了深入分析。这种将理论模型与实际工况紧密结合的叙述方式，极大地提升了阅读的实用价值。我试着按照书中的步骤去模拟排查一个想象中的进气歧管压力传感器故障，那种抽丝剥茧的逻辑链条，清晰到让你觉得，无论多么复杂的电控难题，只要遵循这个框架，就一定能找到症结所在。它教的不是“记住答案”，而是“学会思考”的维修哲学，这对提升实战能力是决定性的。

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这本书在内容的前沿性上做得尤为出色，这对于一本技术专著来说至关重要。随着汽车技术向新能源和智能化方向飞速发展，仅仅停留在传统燃油机的技术范畴已经不能满足现在的需求了。我惊喜地发现，书中专门辟出了一章，详细探讨了当前主流发动机为了满足日益严苛的排放法规（比如欧六、国六标准）所引入的复杂双涡管技术、高压直喷系统的脉冲控制，以及更精细的VVT（可变气门正时）角度优化策略。这些都是最新车型上才大量应用的尖端技术。作者没有回避这些高难度内容，而是用非常直白的图表，清晰地展示了这些附加系统是如何协同工作，共同优化燃烧效率的。阅读这部分内容，我感觉自己仿佛是坐在研发工程师的工位旁，实时观摩着最新一代动力总成的设计思路，而非仅仅停留在维修保养的层面，这极大地拓宽了我的技术视野。

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