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出版者:东南大学出版社

作者:

出品人:

页数:276

译者:

出版时间:2005-8

价格:26.00元

装帧:

isbn号码:9787810891721

丛书系列:

图书标签:

• PLC
• 可编程逻辑控制器
• 工业控制
• 自动化
• 单片机
• 嵌入式系统
• 电气工程
• 控制工程
• 传感器
• 执行器
• 编程

《工业自动化控制系统集成实战》 简介 在飞速发展的现代工业格局中，自动化已成为提升效率、优化生产、保障安全的关键。而工业自动化控制系统，正是驱动这一切的核心动力。本书并非直接聚焦于某个单一的“可编程序控制器”本身，而是将目光投向了更为宏大且实际的应用层面——工业自动化控制系统的集成。它旨在为读者构建一个清晰、系统且具备实操性的框架，理解如何将分散的自动化组件，通过巧妙的设计与配置，最终整合成为一个高效、稳定、可靠的整体。 本书的内容将围绕工业自动化控制系统的全生命周期展开，从需求分析、系统设计、硬件选型、软件开发、集成调试、运行维护到系统升级，力求为读者提供一个全面而深入的指南。我们并非要教你如何编写一段特定PLC的指令，而是让你理解在整个自动化系统中，PLC（以及其他控制器）扮演着怎样的角色，以及如何与其他设备协同工作。 第一部分：工业自动化控制系统概述与架构 本部分将首先为读者建立起对工业自动化控制系统的基础认知。我们将探讨自动化控制的定义、发展历程以及其在不同工业领域的应用价值。 自动化控制的基石：深入剖析自动化控制的核心概念，包括反馈、闭环控制、开环控制等基本原理。理解不同控制策略在实际应用中的优劣势。 现代工业自动化系统架构：详细阐述典型的自动化控制系统架构，如分层控制模型（设备层、控制层、监控层、管理层）。解释各层之间的通信方式、数据流向以及信息交互的重要性。 关键组成部分介绍：在不聚焦于单一控制器特性的前提下，介绍构成自动化系统的主要硬件和软件组成部分，包括但不限于： 传感器与仪表：它们如何将物理世界的信号转化为可被控制器识别的数据。 执行器：它们如何根据控制器的指令执行物理动作。 通信网络：工业以太网（EtherNet/IP, Profinet, Modbus TCP）、现场总线（Profibus, DeviceNet）等在系统集成中的作用。 操作员界面 (HMI/SCADA)：如何实现人机交互，可视化监控和操作。 数据采集与处理：如何收集、存储和分析生产数据。 集成的重要性：强调系统集成而非孤立设备的重要性。理解为何单一设备的先进性不足以构成完整的自动化解决方案，而协同工作才是关键。 第二部分：工业自动化控制系统设计与规划 在充分理解了系统的构成后，本部分将着重于如何进行科学、合理的系统设计与规划。 项目需求分析与定义：如何从客户或生产线的实际需求出发，提炼出自动化控制系统的功能要求、性能指标、安全规范等。这将是系统成功的基石。 系统功能模块划分：如何将复杂的控制任务分解为可管理、可实现的功能模块。例如，进料控制模块、加工控制模块、包装模块等。 控制策略设计：根据不同功能模块的需求，选择合适的控制策略，例如PID控制、顺序控制、运动控制等。 硬件选型原则：在明确功能需求后，如何根据实际工况、环境要求、可靠性、成本等因素，选择合适的控制器、传感器、执行器、通信设备等。本书将讨论选型过程中需要考虑的通用技术参数和标准，而非特定型号的优劣。 网络拓扑设计：如何设计高效、可靠的通信网络拓扑，确保数据传输的实时性、稳定性和安全性。 冗余与容错设计：在关键应用中，如何通过冗余设计提高系统的可靠性和可用性，降低因单点故障导致停产的风险。 安全集成设计：从系统层面考虑网络安全、操作安全以及生产过程安全，确保自动化系统符合相关的安全标准和法规。 第三部分：工业自动化控制系统软件开发与组态 这一部分将深入探讨自动化控制系统中软件开发与组态的实践。 编程语言与开发环境：介绍IEC 61131-3标准的五种基本编程语言（Ladder Diagram, Function Block Diagram, Structured Text, Instruction List, Sequential Function Chart），并讨论在不同应用场景下的选择。介绍主流的开发软件平台及其通用功能。 通用控制算法实现：讲解如何实现常用的控制算法，如PID控制器的参数整定、滤波算法、限幅算法等。 顺序控制逻辑设计：如何利用逻辑图或状态机等方式设计复杂的顺序控制流程。 数据处理与通信协议实现：如何在控制器层面进行数据采集、转换、存储，以及如何使用常见的工业通信协议与其他设备进行数据交换。 HMI/SCADA组态：讲解如何设计用户友好的操作界面，实现生产过程的可视化监控、报警管理、数据记录和趋势分析。 运动控制与机器人集成：简要介绍如何在自动化系统中集成运动控制单元，实现精确的位置、速度和力矩控制，以及与工业机器人进行协同工作。 软件调试与优化：介绍在开发过程中常用的调试技术和方法，以及如何对程序进行性能优化，提高运行效率。 第四部分：工业自动化控制系统集成与调试 软件开发完成后，系统的集成与调试是至关重要的一步。 硬件安装与连接：规范的硬件安装要求，包括布线、接地、电源连接等，是确保系统稳定运行的基础。 网络配置与连通性测试：详细介绍如何配置工业网络，并进行连通性测试，确保所有设备都能顺畅通信。 系统联调：介绍分步进行联调的方法，从单个功能模块到整体系统的集成测试。 故障诊断与排除：提供一套系统的故障诊断思路和常用方法，帮助读者快速定位和解决问题。 性能测试与验收：如何根据设计指标对系统进行性能测试，并完成最终的用户验收。 第五部分：工业自动化控制系统运行维护与升级 系统的生命周期并未随着调试完成而结束，持续的运行维护和适时的升级同样关键。 日常运行监控：如何通过HMI/SCADA系统监控生产运行状态，及时发现异常。 预防性维护：介绍常见的预防性维护措施，如定期检查、润滑、清洁等，延长设备使用寿命。 故障排除与维修：在系统出现故障时，如何进行快速有效的故障排除和维修。 系统备份与恢复：建立完善的系统备份机制，以应对数据丢失或系统损坏的风险。 系统升级与改造：在生产需求变化或技术进步时，如何对现有系统进行升级改造，以适应新的挑战。 结论 《工业自动化控制系统集成实战》将以一种全局化、系统化的视角，而非局限于某个单一控制器技术，来解析现代工业自动化控制系统的方方面面。它旨在培养读者“搭积木”的能力，理解不同组件如何协同工作，最终搭建出满足实际生产需求的自动化“大厦”。本书不涉及任何特定品牌或型号控制器的具体操作指令，而是侧重于普遍适用的设计理念、工程方法和实践经验。通过阅读本书，读者将能够更深刻地理解自动化系统的工作原理，掌握系统集成与调试的关键技能，为成为一名优秀的自动化工程师打下坚实的基础。本书的读者群包括但不限于：即将步入自动化行业的工程师、希望提升自动化系统集成能力的在职技术人员、对工业自动化感兴趣的学生以及企业管理者。希望本书能成为您在自动化领域探索与实践的得力助手。

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这本书的编排结构，简直可以用“层层递进，滴水不漏”来形容。它给人的感觉，就像是按照一位资深工程师的职业成长路径来设计的。首先是基础概念的奠定，接着是核心指令集（如位逻辑、算术运算）的精讲，然后迅速过渡到更复杂的**模拟量处理**和**通讯协议**。让我印象深刻的是它对模拟量（AI/AO）的论述。在很多书中，这部分往往一笔带过，只谈缩放比例。但这本书却深入探讨了噪声抑制、冷端补偿，以及如何在高频数据采集中使用数字滤波算法来优化PID控制的输入端。这种对细节的极致追求，体现了作者深厚的专业底蕴。更别提最后几章关于工业现场总线，如Profibus DP和EtherNet/IP的对比分析了。它不仅介绍了这些协议的工作原理，还对比了它们在实时性、网络拓扑和配置复杂性上的优劣。对于需要进行系统集成或升级的老工程师来说，这部分内容简直就是一份现成的选型参考指南，极具参考价值。

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坦白讲，这本书的学术严谨性也令人称赞。虽然它在实践指导上非常出色，但在理论基础的构建上，却丝毫没有放松。作者在介绍控制系统设计时，并没有回避控制理论中的**离散化**和**采样定理**等核心概念。他巧妙地将这些抽象的数学原理与PLC的扫描周期（Scan Cycle）紧密联系起来，解释了为什么过快的扫描周期可能引发系统资源浪费，而过慢则会导致控制精度下降。这种对底层原理的剖析，使得读者不仅仅停留在“会用”的层面，更能理解“为什么这样设计最合理”。书中甚至引用了一些经典的控制系统案例，用数学模型辅助说明了P、I、D各项参数对系统响应的影响。这种深度，让这本书超越了一般的应用指南，更像是一本结合了现代工程技术和经典控制理论的参考书。对于那些希望从自动化操作员晋升到系统架构师的读者来说，这种理论深度的支撑，无疑是至关重要的。

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这本关于“可编程控制器”的书，说实话，拿到手里的时候，我还有点忐忑。毕竟，工业自动化这块儿水深得很，尤其是涉及到具体的编程和硬件选型，总觉得非科班出身的我可能难以窥其堂奥。然而，这本书的开篇却出乎意料地亲切。它没有立刻把我拽进晦涩难懂的指令集世界，而是花了相当大的篇幅去铺陈PLC（可编程逻辑控制器）在现代工业中的“为什么”和“是什么”。作者仿佛是一位经验丰富的工程师，带着我们走进了真实的工厂车间，从一个简单的流水线节拍控制讲起，逐步揭示了自动化系统如何从机械时代蜕变为数字时代的核心驱动力。书中对于不同品牌PLC的架构差异，比如西门子的S7系列与罗克韦尔的ControlLogix系列在设计哲学上的微妙区别，阐述得深入浅出。尤其是它对“工业物联网”（IIoT）背景下PLC所扮演的边缘计算节点的角色分析，简直是点睛之笔。它让我意识到，这不仅仅是一本技术手册，更是一份关于工业未来蓝图的导览图。阅读过程中，我感觉自己仿佛正在接受一场企业内训，收获的不仅是知识，更是一种对未来产业趋势的敏锐洞察力。书中的配图和图表也极为精良，许多复杂的控制逻辑图，在书中的清晰分解下，瞬间变得逻辑分明，大大降低了初学者的学习曲线。

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我花了整整一周的时间，沉浸在这本关于“可编程控制器”的奇妙旅程中，最大的感受就是其详实的实践指导价值。很多教科书，把理论讲得头头是道，一旦上手操作就抓瞎了。但这本书完全不同，它采取了一种“问题驱动型”的教学模式。比如，当你读到“定时器与计数器应用”这一章时，它不是简单地罗列TON/TOF指令的参数，而是直接抛出了一个现实中的难题：“如何设计一个安全联锁回路，确保在某台电机启动前，所有相关的安全门都已关闭？”接着，作者用细致入微的步骤，展示了如何运用各种基本逻辑门、定时器和状态寄存器来构建这个功能完备且绝对可靠的程序块。书中对故障诊断和调试技巧的描述尤其到位，那些关于“看波形、查地址、读诊断缓冲区”的经验之谈，绝对是现场工程师的血泪总结。我特别欣赏作者对“结构化编程”的推崇，书中反复强调如何使用函数块（Function Blocks）来封装重复逻辑，这对于构建大型、易于维护的项目至关重要。读完这一部分，我甚至跃跃欲试，想要找一台旧的PLC进行实际演练，那种理论与实践完美结合的畅快感，是其他同类书籍难以比拟的。

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当我合上这本书，心中涌起的不是知识的重压，而是一种对解决复杂问题信心的增强。这本书的叙事风格非常**人性化**。它没有采用那种冷冰冰的教科书腔调，反而常常使用一些比喻和类比来解释那些难以理解的概念。比如，将PLC的程序扫描过程比作一个高效的咖啡师制作多份订单，每一步都必须有条不紊地完成，否则顾客就要抱怨出杯慢了。这种生动的描述方式，极大地提高了阅读的乐趣和信息的留存率。特别是它在介绍安全集成（Safety Integrated）系统时，逻辑清晰地梳理了IEC 61508和ISO 13849两大标准的演进脉络及其在实际项目中的应用差异，这对于当前安全合规要求日益严格的制造环境来说，是极为及时的信息。总而言之，这本书成功地将一个看似枯燥且技术门槛极高的领域，转化成了一场引人入胜的智力探索之旅。它不仅是一本工具书，更是一位沉默而耐心的良师益友。

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