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出版者:高等教育出版社

作者:武可庚

出品人:

页数:203

译者:

出版时间:2002-3

价格:16.20元

装帧:简裝本

isbn号码:9787040102642

丛书系列:

图书标签:

• 机械控制
• 电气控制
• 自动化
• PLC
• 传感器
• 执行器
• 电机控制
• 工业控制
• 控制系统
• 机器人技术

《工业自动化与智能制造》 本书旨在为读者构建一个全面而深入的工业自动化与智能制造知识体系，从基础理论到前沿应用，层层递进，系统阐述了现代工业生产的核心技术与发展趋势。内容涵盖了工业自动化领域的基础概念、关键技术、系统集成以及在智能制造中的具体应用，力求为读者提供一个清晰的认知框架和实践指导。 第一部分：工业自动化基础理论与核心技术 本部分将从工业自动化的基本概念入手，剖析其发展历程、关键组成部分以及在提升生产效率、降低成本、保障安全等方面的核心作用。 自动化系统概述： 详细介绍自动化系统的基本构成，包括感知层（传感器）、决策层（控制器）和执行层（执行器），以及它们之间的信息交互与协同工作原理。重点阐述各类工业传感器（如温度、压力、流量、位置、视觉传感器等）的工作原理、性能参数及选型原则，分析它们如何为自动化系统提供准确可靠的现场数据。 可编程逻辑控制器（PLC）： 深入讲解PLC的架构、指令系统、编程语言（梯形图、指令表、功能块图、结构化文本等），以及PLC在顺序控制、逻辑控制、定时/计数控制等方面的应用。通过具体案例分析PLC在流水线控制、生产过程监控中的实际部署与编程技巧。 分布式控制系统（DCS）： 介绍DCS的系统架构、网络通信方式、控制策略和工程应用。重点阐述DCS在大型复杂过程控制系统中的优势，如高可靠性、分布式处理能力、强大的集成管理功能等，并结合石化、电力等行业应用案例进行说明。 人机界面（HMI）与监控控制与数据采集（SCADA）： 详细介绍HMI的设计原则、功能模块以及SCADA系统的组成、通信协议和数据处理流程。探讨HMI/SCADA如何在生产现场提供直观的操作界面和实时的生产数据监控，提升操作员的工作效率和决策能力。 运动控制技术： 涵盖伺服电机、步进电机、变频器等驱动技术，详细阐述其工作原理、控制模式（位置控制、速度控制、转矩控制）以及在精密定位、速度同步、轨迹规划等方面的应用。重点介绍伺服驱动器与PLC的集成控制，实现复杂的运动轨迹控制。 第二部分：工业通信网络与数据传输 本部分聚焦于支撑工业自动化和智能制造的关键通信技术，确保信息在不同设备和系统间的流畅、可靠传输。 工业现场总线技术： 详细介绍EtherNet/IP、PROFINET、PROFIBUS、CC-Link IE等主流工业以太网和现场总线技术，分析它们的通信协议、网络拓扑、性能特点及适用场景。重点讲解如何构建高效可靠的工业现场通信网络，实现设备间的实时数据交换。 工业无线通信： 探讨Wi-Fi、LoRa、NB-IoT等在工业环境中的应用，分析其在移动设备连接、传感器网络部署等方面的优势与挑战。 OPC UA与MQTT： 深入介绍OPC UA作为统一的工业通信标准，其数据模型、安全机制及在多厂商设备互联互通中的关键作用。同时，讲解MQTT在物联网场景下的轻量级消息发布/订阅模式，以及其在工业物联网（IIoT）中的应用潜力。 第三部分：智能制造核心技术与实践 本部分将视角转向当前备受关注的智能制造领域，阐述自动化技术如何与新兴技术融合，赋能制造过程的智能化升级。 物联网（IoT）在工业中的应用： 探讨工业物联网（IIoT）的架构、关键技术（边缘计算、云计算、大数据分析）及其在设备监控、预测性维护、能源管理、供应链优化等方面的具体应用。 大数据分析与人工智能（AI）： 介绍工业大数据分析的方法论，包括数据采集、清洗、存储、挖掘和可视化。深入讲解机器学习、深度学习等AI技术在故障诊断、工艺优化、质量检测、生产调度等方面的应用，以及如何构建智能决策支持系统。 机器视觉与识别技术： 详细介绍机器视觉系统的组成（光源、镜头、相机、图像处理软件），重点阐述其在产品缺陷检测、尺寸测量、字符识别、条码/二维码识别、目标跟踪等质量控制和生产自动化环节中的应用。 机器人技术与集成： 涵盖工业机器人、协作机器人（Cobots）的类型、工作原理、运动学与动力学、编程控制以及在自动化生产线中的集成应用。重点探讨人机协作机器人如何提升生产柔性和工作安全性。 数字孪生（Digital Twin）： 介绍数字孪生技术的核心概念，即在虚拟空间中构建物理实体的实时映射，以及如何利用数字孪生进行生产过程模拟、优化、预测性维护和远程监控。 第四部分：系统集成与未来发展趋势 本部分将对前述技术进行整合，并展望工业自动化与智能制造的未来发展方向。 自动化系统集成方法： 探讨不同自动化设备、系统与信息技术的集成策略，包括如何建立统一的数据模型、实现跨系统协同、构建企业级自动化管理平台。 工业网络安全： 强调工业控制系统（ICS）的网络安全防护的重要性，介绍常见的网络攻击威胁、安全防护措施、安全标准和最佳实践。 面向未来的发展趋势： 展望工业4.0、工业5.0的理念，以及人工智能、5G通信、边缘计算、区块链等技术如何进一步推动制造业的智能化、柔性化、绿色化转型。 本书内容结构严谨，语言通俗易懂，辅以丰富的图表和实际案例，旨在帮助读者深入理解工业自动化和智能制造的内涵，掌握核心技术，并能将其应用于实际的生产和研发工作中，为推动中国制造业的创新发展贡献力量。

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阅读这本书的过程，就像是进行一场穿越机械心脏的探险。它没有枯燥的说教，而是以一种引导式的叙述，带领读者一步步揭开机械设备“智慧”的面纱。书中对传感器技术的介绍尤为细致，从基础的光电、编码器，到更复杂的力觉、触觉传感器，都进行了详尽的原理剖析和应用场景分析。作者以一种近乎诗意的笔触，描述了传感器如何成为机械设备的“眼睛”和“触角”，感知外部世界的细微变化。我印象最深刻的是关于传感器融合的部分，书中通过一个无人驾驶车辆的例子，阐述了如何将激光雷达、摄像头、GPS等多种传感器的数据进行整合，从而构建出车辆周围环境的精确三维模型。这种多模态信息的融合，不仅提高了环境感知的准确性，也为车辆的决策和控制提供了坚实的基础。此外，书中对执行器和驱动器的讲解也同样精彩，作者详细介绍了不同类型电机、液压缸、气动元件的工作原理及其在不同控制系统中的作用。通过书中丰富的图示和表格，我得以清晰地了解到不同执行器的特性差异，以及如何根据控制需求选择最合适的执行器。这本书就像是一位经验丰富的工程师，用他的智慧和耐心，为我们描绘出了一幅幅生动的机械控制画卷，让我们对机械设备的智能运行有了更直观、更深刻的理解。

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阅读这本书是一次非常愉快的学习体验，它以一种非常务实的态度，深入浅出地讲解了机械设备控制的核心技术。书中对于故障诊断与安全控制的部分，让我受益匪浅。作者并没有止步于理论，而是详细地阐述了各种常见的机械设备故障及其可能的原因，并提供了多种诊断方法，从简单的经验判断到复杂的基于模型的诊断。他用一种细致入微的笔触，描绘了如何通过监测振动、温度、压力等参数的变化，来预警潜在的故障。我印象最深刻的是关于安全联锁系统的设计。作者通过大量的图例和流程图，详细介绍了如何设计可靠的安全联锁逻辑，以防止操作失误或设备故障导致的安全事故。他强调了安全在机械设备控制中的至高无上的地位，并给出了许多实用的设计准则。书中还探讨了人机界面的设计原则，以及如何设计直观、易用的操作界面，以提高操作效率并减少人为错误。这本书就像是一位经验丰富的老工程师，用他多年的实践经验，为我们提供了宝贵的指导，让我们在掌握控制技术的同时，也能深刻理解安全的重要性。

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这本书的封面设计十分吸引人，封面上流畅的线条和金属质感，让人立刻联想到精密机械的内部结构，仿佛能从中窥见无数齿轮、传动轴和控制器的协同运作。当我翻开第一页，就被其深邃而富有吸引力的内容所吸引。书中详细阐述了各种先进的控制理论，并将其巧妙地应用于不同类型的机械设备中。例如，在讲解伺服系统时，作者不仅深入浅出地解释了PID控制的原理，还通过大量的实际案例，展示了如何根据具体的应用场景，调整和优化PID参数，以达到最佳的控制效果。无论是工业机器人手臂的精准定位，还是数控机床的高速切削，书中都提供了详实的技术解析和操作指导。我尤其喜欢其中关于模糊逻辑控制的部分，作者用生动的比喻，将抽象的逻辑概念变得易于理解，并结合了温度、压力等实际参数的变化，生动地演示了模糊控制器如何在不确定和变化的条件下，做出最优的决策。书中还穿插了一些工业自动化领域的最新发展趋势，比如物联网与机械设备控制的融合，以及人工智能在故障诊断和预测性维护中的应用，这些前瞻性的内容让我在学习控制技术的同时，也对未来机械设备的发展有了更深刻的认识。整体而言，这本书内容丰富，逻辑清晰，理论与实践相结合，非常适合想要深入了解机械设备控制技术的读者。

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这本书的章节编排十分人性化，循序渐进，从基础概念的引入，到复杂系统的构建，层层递进，让人感觉学习过程十分顺畅。在介绍通信协议时，作者并没有简单地列出各种协议的名称和特点，而是深入剖析了这些协议在机械设备互联互通中的关键作用。他以工业以太网为例，详细讲解了TCP/IP协议栈在实时数据传输中的应用，以及Modbus、Profinet等工业协议如何确保了数据的可靠性和高效性。书中还穿插了一些通信安全方面的讨论，这对于当前日益网络化的工业环境来说，具有非常重要的现实意义。我认为书中关于实时操作系统（RTOS）的介绍是其一大亮点。作者不仅解释了RTOS的核心概念，如任务调度、中断处理、同步机制等，还结合了实际的嵌入式系统开发案例，展示了如何在RTOS环境下编写高效、可靠的控制程序。他用一种轻松的口吻，将原本复杂的实时调度算法，变成了一个个易于理解的故事，让我对嵌入式控制有了全新的认识。此外，书中还探讨了PLC（可编程逻辑控制器）在工业自动化中的地位和发展，以及它如何与更高级的控制系统进行协同工作，这为我理解复杂的工业控制架构提供了重要的参考。

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这本书的内容深度和广度都令人惊叹，仿佛打开了一扇通往精密机械控制世界的大门。书中对系统辨识与建模的部分，给了我极大的启发。作者并没有回避数学的严谨性，但他巧妙地运用图解和案例，将复杂的数学模型变得通俗易懂。他以一个简单的弹簧-质量-阻尼系统为例，演示了如何通过采集系统的输入输出数据，利用最小二乘法等方法，辨识出系统的模型参数，并在此基础上进行仿真和预测。我尤其欣赏书中关于模型预测控制（MPC）的介绍，作者通过对未来一段时间内系统行为的预测，来优化控制器的输出，从而达到最优的控制性能。这让我看到了控制技术在应对复杂动态系统时所展现出的强大能力。书中还涉及了许多前沿的控制理论，比如自适应控制和鲁棒控制。作者用清晰的逻辑和丰富的实例，解释了这些先进控制方法在面对参数变化和外部干扰时的优势。总的来说，这本书不仅仅是关于技术，更是一种思维方式的引导，它教会我如何从更宏观、更系统化的角度去理解和解决机械设备控制中的挑战。

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