容易瞭解的電子電路入門

容易瞭解的電子電路入門 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:建興
作者:大熊康弘
出品人:
页数:0
译者:白中和
出版时间:2005年05月01日
价格:NT$ 320
装帧:
isbn号码:9789578178076
丛书系列:
图书标签:
  • 电子电路
  • 电路入门
  • 电子技术
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  • 基础电子学
  • DIY电子
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具体描述

现代工业控制系统设计与应用 全面深入解析,从理论基石到前沿实践 本书旨在为电气工程、自动化技术及相关领域的专业人士、高年级本科生和研究生提供一本全面、深入且具有高度实践指导意义的现代工业控制系统设计与应用权威指南。我们跳脱出传统教材对基础概念的简单罗列,而是聚焦于当前工业界最前沿、最核心的技术栈和工程实践方法,致力于构建一个完整的、可操作的知识体系。 本书的结构与核心内容: 全书共分为六大部分,层层递进,覆盖了从底层硬件选型到顶层系统集成的完整链条: 第一部分:现代控制系统的理论基础与组件选型 本部分着重回顾和深化了现代控制理论中与工业应用紧密相关的核心概念,如先进的反馈控制策略、鲁棒性分析、以及最优控制在实际系统中的应用。重点关注了数字控制理论的实现机制,如采样定理在离散时间系统中的精确应用与限制。 随后,详细剖析了工业控制系统的三大核心硬件支柱: 1. 可编程逻辑控制器(PLC)的高级应用: 不仅限于梯形图编程,更深入探讨了基于结构化文本(ST)、功能块图(FBD)的复杂算法实现,以及多核处理器PLC在高速运动控制中的性能优势。分析了不同品牌(如西门子S7-1500系列、罗克韦尔ControlLogix)在架构设计和编程范式上的差异与互补性。 2. 分布式控制系统(DCS)的系统架构: 详述了现代DCS如何实现大规模、高可靠性的流程控制。内容涵盖冗余设计(控制器、通信网络、I/O模块)、操作员工作站(HMI)的工程化设计规范,以及历史数据管理(Historian)的有效策略。 3. 工业现场总线与以太网技术: 深入比较了EtherNet/IP、PROFINET IO、Modbus TCP/IP以及实时以太网(如EtherCAT)的实时性、确定性机制和带宽管理。重点讲解了如何构建具有确定性保证的实时控制网络,并探讨了TSN(时间敏感网络)在未来高密度数据采集中的潜力。 第二部分:人机界面(HMI)与数据可视化工程 本部分强调HMI设计已不再是简单的显示界面,而是系统的“神经中枢”和安全屏障。 1. 工业可视化设计原则(ISA-101/EEMUA 191): 详细阐述了“暗色调、低对比度”等符合人眼生理特性的设计规范,以及如何有效应用报警管理系统(Alarm Management)以避免操作员的“报警疲劳”。 2. SCADA系统的集成与管理: 讨论了中大型SCADA系统的数据采集模型(如OPC UA的客户端/服务器架构)、数据清洗与初步分析,以及远程监控与诊断的实现技术。 第三部分:运动控制与伺服驱动技术精讲 本部分是针对精密制造和机器人技术读者的核心章节。 1. 先进的伺服驱动器参数化: 讲解了如何通过精确测量和调整伺服驱动器的电流环、速度环、位置环的PID参数,以应对不同负载(如弹性、高惯量)下的动态响应需求。 2. 多轴同步与插补: 深入剖析了CNC(计算机数控)系统中常用的G代码解析、运动规划器(Motion Planner)的算法实现,以及如何利用电子凸轮(Electronic Camming)和高速跟踪技术实现复杂曲线的平滑过渡。 3. 安全集成: 重点介绍功能安全(Functional Safety)在运动控制中的应用,包括STO(安全扭矩关断)、SS1(安全停车1)等安全等级(SIL/PL)的硬件与软件实现标准。 第四部分:工业网络安全与系统防护 随着工业系统全面联网,网络安全已成为控制工程的首要任务。本部分提供了“纵深防御”的安全框架。 1. OT/IT融合中的安全边界划分: 依据Purdue模型,明确界定不同控制层级的网络隔离需求,并详细讲解DMZ(非军事区)在工业环境中的有效部署。 2. 基于IEC 62443标准的实践: 提供了实施工业网络安全控制的路线图,包括资产清单的建立、威胁建模(Threat Modeling)流程,以及对控制设备(PLC/RTU)进行安全基线加固的具体操作步骤(如禁用不必要的端口、强密码策略)。 3. 监控与入侵检测: 介绍了专用于工控网络的IDS/IPS系统的工作原理,以及如何通过分析工控协议流量(如Modbus流量异常)来识别潜在的恶意活动。 第五部分:高级数据分析与预测性维护(PdM) 本部分将控制系统的数据转化为商业价值。 1. 工业物联网(IIoT)架构: 阐述了边缘计算(Edge Computing)在控制现场的重要性,即如何在靠近设备端进行初步的数据聚合、滤波和模型推理,以减少云端带宽压力。 2. 基于传感器数据的故障诊断: 讲解了如何利用振动、温度、电流等信号的时间序列分析方法,构建基于机器学习的设备健康指数(HMI)。详细介绍了残差分析和傅里叶变换在电机和泵机状态监测中的应用。 3. 数字孪生(Digital Twin)的建模与应用: 讨论了如何使用高保真仿真模型(结合系统辨识数据)来模拟物理设备的行为,用于操作员培训、控制策略的离线验证,以及预测性维护的算法验证。 第六部分:项目实施与生命周期管理 本部分关注工程项目的实际落地。 1. 控制系统项目生命周期管理(PLC-LCP): 涵盖从需求规格说明书(URS)的精确撰写、系统设计文档(SDS/FDS)的规范化、FAT/SAT(工厂/现场验收测试)的测试用例设计,直至最终的系统移交与技术支持。 2. 标准化文档与变更控制: 强调在长期运行中,严格的文档管理和受控的工程变更流程(ECP)是保证系统可靠性和可维护性的关键。 3. 系统生命周期成本(LCC)分析: 引导读者从初期投资(CAPEX)和长期运营维护成本(OPEX)的角度,对不同技术选型进行综合评估,确保投入产出比的最大化。 本书的每一个章节都配有大量的工程案例、流程图和代码片段(非伪代码,而是实际的配置或编程逻辑示例),旨在确保读者不仅理解“是什么”(What),更掌握“如何做”(How to Implement)。通过对这些先进主题的系统学习,读者将能胜任现代高复杂度、高集成度工业控制项目的规划、设计、实施与优化工作。

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读后感

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用户评价

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我发现这本书在讲解电路的“应用”和“发展趋势”方面,显得有些保守和脱节。虽然它涵盖了经典的线性电路和数字电路的基本原理,但对于当今电子工程领域正在蓬勃发展的方向,例如嵌入式系统、物联网(IoT)的传感器接口设计、或者低功耗电路的设计理念,几乎没有涉猎。一个“入门”读物,除了教会读者如何分析已有的电路之外,更应该激发他们对未来可能性的想象和探索欲。例如,如果能用一个章节的篇幅,简要地介绍一下微控制器(如Arduino或树莓派)是如何与我们刚才学习的基础元件结合,实现一个实际的控制功能,那就太棒了。现在的知识体系,停留在上世纪八九十年代的经典电路分析层面,虽然这些基础是万变不离其宗的,但缺乏对现代技术的连接点,会让读者在学完之后,感觉知识点是孤立的,不知道如何将其应用到当前最热门的技术栈中去。这使得这本书更像是一部“历史文献”,而非一本面向未来的“入门指南”。如果作者能加入一些现代的案例研究,展示基础知识如何演变成复杂的智能系统,那么这本书的价值会得到极大的提升,真正做到“易于理解”并“面向未来”。

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这本书的排版和视觉设计,坦率地说,是影响我阅读体验的一个重要因素。在数字时代,一本电子书如果不能有效地利用现代排版技术来增强信息的可视化,就会显得非常陈旧。书中大量的纯文本段落,没有足够的留白和重点标记,使得关键信息很容易被淹没在密集的文字海洋中。特别是在介绍逻辑门电路时,真值表和布尔代数的公式占据了大量的篇幅,但缺少清晰的、彩色的逻辑符号图示以及它们在实际集成电路芯片上的引脚布局参考。我希望看到的是,关键公式能够用醒目的颜色框起来,重要的术语能够有专门的术语解释模块,而不是散落在正文的脚注里。此外,书中的插图质量,如果存在的话,也显得过于简陋,很多示意图看起来像是用很早期的绘图软件绘制的,线条模糊,标注不清。这种缺乏现代设计感的呈现方式,无疑降低了阅读的愉悦度和专注度,尤其对于习惯了高质量在线教程和互动的年轻读者来说,这可能是一个巨大的劝退点。学习本身已经足够具有挑战性,书籍本身的外观和结构理应起到辅助和激励的作用,而非成为额外的负担。

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我必须指出,这本书在硬件实操指导方面的缺失,让它作为一本“入门”读物,显得不够完整。电子电路的学习,很大程度上是实践驱动的,光看不做是很难真正掌握的。这本书的内容,几乎完全停留在理论层面,对于如何搭建一个最简单的面包板实验,如何安全地使用万用表进行测量,如何识别电路元件的实物标记(比如电容的极性、电阻的色环代码),都没有提供哪怕是最基础的指导。我读完一章关于运算放大器的理论后,很想立刻动手搭建一个反相放大电路来验证书中所说的增益公式,但翻遍全书,我找不到任何关于“你需要准备什么工具”、“如何将这个理论电路实际连接起来”的步骤说明。这种理论与实践之间的巨大鸿沟,使得学习过程显得非常空洞和抽象。电子电路的学习乐趣恰恰来源于“点亮第一个LED灯”的成就感,如果一本书不能引导读者顺利跨越从图纸到实物的这道坎,那么它的“入门”价值就会大打折扣。它更像是一本理论参考书的浓缩版,而非一本能带着读者从零开始做实验的实践手册。

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这本书的名字虽然听起来很亲民,主打“容易理解”的旗号,但说实话,我拿起来读了几页之后,感觉这本书的实际内容和我的预期有点出入,至少从我阅读的这个阶段来看,它并没有完全展现出那种“入门即通”的魔力。首先,我希望能看到更多基础概念的图形化解释,比如,当谈到晶体管的工作原理时,我更期待看到像动画演示一样的剖面图或者更直观的类比,而不是仅仅依靠文字描述。这本书的文字描述虽然详尽,但对于一个完全没有背景的新手来说,那些专业术语的堆砌,尤其是在涉及半导体物理那一块时,会形成一道无形的墙。我试图去理解欧姆定律的应用场景,但书中的例题似乎更偏向于理论计算,缺乏那种能让我立刻在现实世界中找到对应物的鲜活案例。比如,如果能加入一些关于手机充电电路或者简单收音机的工作流程图解析,哪怕是极其简化的版本,都会大大增强学习的代入感和兴趣。目前的叙述方式,更像是一本扎实的教科书的初稿,需要读者自己去脑补大量的背景知识才能串联起来,这与“容易理解”的目标似乎存在一定的张力。我期待的是那种能让人在喝咖啡时也能轻松翻阅,并且每翻一页都有“原来如此”顿悟感的体验,但这本书目前给我的感受是,我需要非常集中精力,甚至需要备着另一本参考书才能勉强跟上节奏,这对于初学者来说,压力有点大。

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这本书在讲解电路的分析方法时,似乎过于依赖传统的数学推导,这让初学者感到头疼。比如在介绍基尔霍夫定律时,书里立刻就进入了复杂的矩阵运算和方程组求解,虽然这些是严谨的分析手段,但对于一个连基础的电阻串并联等效阻抗计算都还没完全消化的读者来说,这简直就是天书。我希望看到的是,在引入复杂工具之前,能否先用一些非常基础的、纯概念性的例子来建立直观的认识。例如,能不能用“水流”的比喻来解释电流的“流动”和“分流”,用“压力差”来类比“电压”,然后才过渡到那些更抽象的数学模型。这本书的结构安排,更像是为已经有一定电工学基础的人准备的复习材料,而不是为零基础小白准备的敲门砖。我个人花了很长时间才搞明白,为什么在某些情况下要使用节点分析法,而不是简单的叠加原理,书中对于选择不同分析工具的“时机”和“理由”的阐述非常薄弱。如果能加入大量的“What If”的情景分析,比如“如果我们改变这个元件的数值,电路的整体行为会发生什么变化”,并配上简单的仿真图示,相信会比纯粹的公式演算有效得多。现在的阅读体验,更像是在背诵一套精密的物理定律,而不是在学习一项动手能力很强的技术。

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