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出版者:机械工业出版社

作者:鲍风雨 编

出品人:

页数:226

译者:

出版时间:2002-1

价格:18.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787111106678

丛书系列:

图书标签:

• 自动化设备及生产线调试与维修
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• 工业自动化
• 电气控制
• 机械制造
• 故障诊断
• 可编程逻辑控制器(PLC)
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《现代工业自动化技术集成与实践》 内容概述： 本书深入剖析了现代工业自动化技术的核心概念、关键组成部分及其在实际生产线中的集成应用。本书旨在为读者提供一个全面而系统的视角，理解如何将分散的自动化单元有效整合，构建出高效、柔性、智能化的生产体系。内容涵盖了从底层传感器与执行器的工作原理，到中层PLC、DCS等控制系统的设计与编程，再到高层SCADA、MES等上位管理系统的应用，最终落脚于自动化生产线的整体规划、集成调试以及后期的优化升级。 第一部分：自动化技术基础与核心组件 本部分将首先奠定读者对工业自动化技术必备的基础认知。我们将从最基本的自动化概念出发，探讨其发展历程、在不同工业领域的应用价值以及未来趋势。 传感器技术： 详细介绍各类工业常用传感器的原理、选型依据及应用场景。包括但不限于： 位移传感器： 激光位移传感器、电感式位移传感器、磁致伸缩位移传感器等，讲解其工作方式、精度特点及在产品定位、尺寸检测中的应用。 接近传感器： 电感式、电容式、光电式、超声波传感器，阐述其检测原理、感应距离、抗干扰能力，以及在物料到位检测、存在性判断中的作用。 温度传感器： 热电偶、热电阻、红外温度传感器，解析其测温原理、量程范围、响应速度，以及在工艺过程温度控制中的重要性。 压力传感器： 压阻式、电容式、应变片式压力传感器，讲解其测量原理、精度等级，以及在流体压力监测、密封性检测中的应用。 视觉传感器： 工业相机、图像采集卡、光源、镜头等，介绍机器视觉的基本原理，如图像处理、特征提取、目标识别，以及在产品缺陷检测、尺寸测量、定位引导中的应用。 其他传感器： 流量传感器、液位传感器、气体传感器、编码器等，根据其工作原理和应用特点进行详细介绍。 执行器技术： 重点阐述各类执行器的工作原理、选型要点及在运动控制中的作用。 电机与驱动器： 直流电机、交流电机（同步、异步）、步进电机、伺服电机，以及配套的变频器、伺服驱动器，详细讲解其工作特性、控制方式（PWM、V/f控制、闭环控制），以及在速度控制、位置控制、力矩控制中的应用。 气动元件： 气缸（单作用、双作用）、气动阀（电磁阀、机械阀）、气源处理元件（过滤器、减压阀、油雾器），介绍其工作原理、流量控制、换向控制，以及在物料搬运、夹紧、推拉等操作中的应用。 液压元件： 液压泵、液压马达、液压缸、液压阀，讲解其工作原理、压力控制、流量控制，以及在重载、高精度运动控制中的优势。 其他执行器： 电磁铁、电磁离合器、制动器等，介绍其基本原理及应用。 通信技术与网络： 介绍工业通信的类型、协议及在自动化系统中的作用。 现场总线： Profibus、Profinet、Ethernet/IP、DeviceNet、CC-Link等，讲解其通信方式、网络拓扑、数据传输机制，以及在设备间实时通信中的重要性。 工业以太网： 介绍标准以太网在工业环境下的应用，以及实时以太网协议的特点。 无线通信： Wi-Fi、LoRa、NB-IoT等在工业场景下的应用，以及其优缺点。 串行通信： RS-232、RS-485等在简单设备连接中的应用。 第二部分：控制系统设计与编程 本部分将深入探讨自动化系统的“大脑”——控制系统的设计、编程与实现。 可编程逻辑控制器（PLC）系统： PLC硬件结构与工作原理： CPU模块、输入/输出模块（数字量、模拟量）、通信模块、电源模块等，讲解CPU的扫描周期、指令执行流程。 PLC编程语言： 梯形图（LD）、指令表（IL）、结构化文本（ST）、功能块图（FB）、顺序功能图（SFC），通过大量实例讲解各种语言的语法、应用场景及编程技巧。 PLC编程实例： 详细讲解各种典型工业控制逻辑的实现，如顺序控制、联锁控制、定时控制、计数控制、PID控制等，并提供不同品牌PLC（如西门子、罗克韦尔、三菱）的编程范例。 PLC的扩展与通信： 讲解如何通过扩展模块增加I/O点数，以及如何与上位机、其他PLC、HMI进行通信。 分布式控制系统（DCS）系统： DCS架构与特点： 讲解DCS的集中管理、分散控制的特点，以及其在大型复杂过程控制中的优势。 DCS控制器与操作员站： 介绍DCS的核心组成部分，以及其在监测、控制、报警、报表等功能上的实现。 DCS组态与编程： 讲解DCS系统的组态方法，包括对象创建、IO连接、控制回路设计等。 人机界面（HMI）与组态软件： HMI功能与分类： 触摸屏、文本显示器等，讲解其在显示信息、接收操作指令、实现人机交互方面的作用。 HMI组态软件： 详细介绍主流HMI组态软件（如WinCC、RSView、Pro-face GP-Pro EX）的操作方法，包括画面设计、控件添加、变量绑定、事件处理等。 HMI与PLC的数据交换： 讲解如何通过各种通信协议实现HMI与PLC之间的数据读写。 运动控制系统： 伺服系统与步进系统： 详细讲解伺服和步进电机的控制原理、工作模式（点位控制、速度控制、力矩控制、同步控制）。 运动控制器（MC）： 介绍专用运动控制器在多轴联动、插补运动、电子齿轮、电子凸轮等高级功能上的实现。 运动控制编程： 讲解运动控制器的G代码、PLC运动控制指令的应用。 第三部分：生产线集成与优化 本部分将重点关注如何将分散的自动化单元集成起来，构建成一个协同工作的生产线，并探讨生产线的优化策略。 生产线整体规划与设计： 工艺流程分析： 如何根据产品特性和生产需求，合理设计生产线的工艺流程。 设备选型与布局： 根据工艺要求，选择合适的自动化设备，并进行合理的空间布局，优化物流。 数据流与控制流设计： 规划自动化系统中的数据流向和控制指令传递路径。 生产线集成调试： 单站设备调试： 确保每台自动化设备的独立功能正常。 接口调试： 检查设备之间通信接口和信号连接的正确性。 联动调试： 逐步实现多设备之间的协同工作，如自动上下料、工序间的传递与检测。 系统联调： 对整个生产线进行全面测试，确保系统稳定运行。 故障排除方法： 总结常见的生产线集成问题，并提供系统性的排查和解决思路。 生产执行系统（MES）与数据采集： MES在生产管理中的作用： 介绍MES如何连接生产现场与企业资源计划（ERP）系统，实现生产计划、调度、物料跟踪、质量管理、设备管理等功能。 生产数据采集与分析： 讲解如何通过SCADA、PLC、MES等系统采集生产过程中的关键数据（如产量、节拍、OEE、能耗），并进行数据分析，为优化决策提供支持。 制造执行系统（MES）的集成： 探讨如何将现有自动化系统与MES系统进行有效对接，实现信息共享和流程自动化。 生产线性能优化与升级： 节拍优化： 通过分析瓶颈工序，调整设备参数、优化控制逻辑，提高生产线整体效率。 柔性化生产： 探讨如何通过PLC、HMI、MES的协同，实现多品种小批量生产的柔性化切换。 智能化改造： 介绍如何引入AI、大数据等技术，提升生产线的智能化水平，如预测性维护、自适应控制。 安全生产与合规性： 强调自动化系统在安全设计、风险评估、操作规范方面的重要性。 第四部分：自动化工程实践与案例分析 本部分通过实际工程案例，巩固和深化读者对前面章节内容的理解。 典型生产线集成案例： 汽车零部件制造生产线： 详细介绍某汽车零部件生产线（如发动机缸体加工线、总装线）的自动化构成、控制逻辑、集成调试过程及优化经验。 电子产品SMT贴片线： 分析SMT生产线的设备协同、物料追溯、质量控制等自动化方面的关键点。 食品饮料灌装包装线： 讲解食品饮料生产线在卫生级设计、连续化生产、追溯体系构建等方面的自动化特点。 仓储物流自动化系统： 介绍自动化立体库、AGV（自动导引车）、输送系统等在现代仓储物流中的应用。 项目管理与实施： 自动化项目生命周期： 从需求分析、方案设计、设备采购、集成调试到后期维护的全过程管理。 团队协作与沟通： 强调在多部门、多供应商协作下的项目管理技巧。 风险管理与应对： 识别自动化项目实施中可能出现的风险，并制定应对策略。 面向未来的自动化技术发展： 工业互联网与数字孪生： 探讨工业互联网平台如何实现设备互联互通，数字孪生如何进行虚拟仿真与优化。 人工智能在工业自动化中的应用： 机器学习在设备故障诊断、工艺参数优化、质量预测等方面的潜力。 人机协作与服务机器人： 分析未来生产线中人与机器人协同工作模式的演进。 本书力求理论与实践相结合，通过丰富的图表、流程图和实际案例，帮助读者建立起扎实的自动化知识体系，并掌握在实际工程中应用这些知识的能力。无论您是从事自动化工程的技术人员、生产管理者，还是对工业自动化感兴趣的学生，本书都将为您提供宝贵的参考和指导。

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这本书的装帧和印刷质量着实让人眼前一亮，纸张的手感相当扎实，油墨的色彩还原度也很高，尤其是那些复杂的电路图和机械结构分解图，即便是初次接触这些领域的读者也能看得清楚明白，这在技术类书籍中是很重要的加分项。我特别欣赏作者在排版上的用心，图文并茂的布局使得阅读体验非常流畅，没有那种传统技术手册的枯燥感。不过，话说回来，作为一名对新兴智能制造领域抱有浓厚兴趣的爱好者，我原本期待能看到更多关于工业互联网、云计算在生产线优化中的应用案例。书中对传统PLC编程和伺服系统调试的讲解虽然详尽到位，堪称教科书级别，但内容深度似乎更偏向于基础维护和故障排除，对于前沿的预测性维护算法、基于AI的视觉检测系统集成等内容，着墨不多，略感遗憾。或许是出于受众定位的考量，本书更侧重于打牢传统自动化岗位的基本功，这对于刚入门的技师来说无疑是极好的敲门砖，但对于我这种寻求技术升级的资深从业者来说，就显得有些“意犹未尽”了。整体来看，这是一本制作精良、内容扎实的入门级或复习用的优秀工具书，但如果期望从中找到最新的工业4.0解决方案的深度剖析，可能需要寻找其他更专业的著作来补充。

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翻开这本书，一股浓厚的实践气息扑面而来，作者显然不是在纸上谈兵，而是真正深入过无数个工厂车间，每一条操作步骤、每一个参数设置，都带着现场解决实际问题的经验烙印。我尤其喜欢其中关于“疑难杂症”的章节，比如间歇性通信中断的处理流程、传感器漂移的周期性校准方法，这些往往是培训课程中最容易被忽略，却在实际工作中耗费大量时间的环节。书中对不同品牌设备的兼容性问题也进行了探讨，并提供了一些通用的排查思路，这非常实用，因为现实中的生产线往往是“大杂烩”，很少有能完全统一品牌的。然而，对于像我这样对高级过程控制（APC）有所涉猎的人来说，这本书在模型选择和自整定算法的介绍上显得比较保守。它详细解释了PID控制的经典调参方法，但对于更复杂的模型预测控制（MPC）在应对高延迟、强耦合系统时的优势和实施细节，几乎没有提及。这使得这本书在技术深度上停留在“能用”的层面，而未能触及“最优”的境界。总而言之，它是一本可靠的“急救手册”，能在设备宕机时迅速找到方向，但想用它来设计下一代高效率的智能产线，则显得力有不逮，需要更多的理论支撑。

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这本书的逻辑编排实在是太线性化了，循规蹈矩地从电工基础讲到气动液压，再到传感器选型和PLC编程，最后才是系统集成和调试。对于我们这些已经熟悉电气原理和基础控制理论的人来说，前三分之一的内容显得冗长且重复劳动。我翻阅了好几次，希望能找到一些关于系统集成层面的“黑科技”或者效率提升的“小窍门”，比如如何利用虚拟化技术进行离线仿真以缩短现场调试时间，或者如何设计更具鲁棒性的安全联锁系统。可惜，书中对仿真工具的使用仅仅是蜻蜓点水，更多笔墨还是放在了现场接线和I/O点校验这些基础操作上。这种编写风格，虽然保证了初学者能无障碍学习，却让经验丰富的工程师感到时间被浪费了。此外，书中对新一代工业通信协议，比如TSN（时间敏感网络）的引入也显得较为迟缓，更多地还是围绕着传统的Modbus或以太网/IP进行讨论。如果能增加一个关于网络化控制架构的专题，哪怕只是理论概述，想必会更符合当前制造业转型的步伐。这本书更像是为十年多前刚刚起步的自动化技术人员量身定做的，对于追逐前沿技术的读者而言，信息密度偏低。

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从内容广度的角度来看，这本书试图覆盖自动化生产线调试与维修的方方面面，其野心是值得肯定的。它涵盖了从机械传动、气动液压到电气控制和PLC编程的完整技术栈。但是，正因为覆盖面太广，导致在某些关键领域的深度上有所牺牲，呈现出一种“样样通，样样松”的状态。例如，在安全控制系统（Safety PLC）的部分，仅仅是简单介绍了安全等级的概念和急停按钮的接线，对于功能安全标准（如IEC 62061或ISO 13849）中的风险评估、性能等级（PL）计算和验证流程，却几乎没有涉及。对于现代工厂而言，符合法规的安全设计是重中之重，而这本书的讲解显然无法支撑起一个严肃的安全项目。此外，对于非标设备定制的通用软件架构设计思路，如如何构建一个可复用、易于维护的模块化程序框架，以便于快速适应不同产品线的切换，书中也未能提供深入的指导性原则。它更像是对现有设备进行维修和保养的指南，而非指导工程师构建下一代柔性生产系统的蓝图。因此，它更适合作为一本技工培训手册，而不是系统架构师的参考读物。

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我是在寻找关于提升设备整体设备效率（OEE）优化策略的书籍时偶然发现这本的，它在设备维修和故障排除上的详尽程度确实超出了我的预期，这一点必须肯定。书中针对常见驱动器过流、编码器信号丢失等问题的排查步骤清晰、逻辑严密，甚至细致到需要检查哪些保险丝、以及如何正确使用万用表的具体档位，这种“手把手”的教学方式，对于提升一线维修人员的独立解决问题的能力是极大的助力。不过，OEE的提升不仅仅是减少停机时间，还包括提升运行速度和产品质量。关于如何通过优化运动控制曲线来提升节拍时间，或者如何通过SPC（统计过程控制）来减少废品率，这本书就显得力不从道了。例如，对于伺服系统的动态性能优化，书中只是提到了“提高增益”这一概念，但并未深入探讨在高负载波动下，如何平衡系统的响应速度与稳定性的权衡艺术，也没有涉及高阶控制理论在实现“零缺陷”制造中的应用。它提供了一个坚实的“让设备动起来、修好它”的基础，但对于“如何让设备跑得更快、更好”的深层优化，则明显留下了广阔的想象空间和知识断层。

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