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出版者:第2版 (2002年1月1日)

作者:吴勤勤

出品人:

页数:299

译者:

出版时间:2002-8

价格:30.00

装帧:平装

isbn号码:9787502539207

丛书系列:

图书标签:

• 控制仪表
• 过程控制
• 自动化
• 仪器仪表
• 工业自动化
• 测量技术
• 传感器
• 执行器
• PLC
• DCS

好的，这是一份关于一本名为《控制仪表及装置》的书籍的不包含其内容的详细简介。 --- 《现代自动化系统设计与实现》 书籍简介 导言 在当今高度复杂的工业环境中，自动化系统已成为提升生产效率、确保产品质量和保障操作安全的核心技术。本书《现代自动化系统设计与实现》旨在为工程技术人员、系统集成商以及相关专业学生提供一套全面、系统且深入的知识框架，涵盖了从系统规划、元件选型到集成调试的全过程。本书摒弃了对特定品牌控制仪表原理的深入讲解，而是聚焦于自动化系统的整体架构、设计逻辑和实现方法。 本书的撰写基于对当前主流工业控制实践的深刻理解，力求在理论与实践之间架起一座坚实的桥梁。它强调的是一种系统化的思维方式，即如何将不同类型的控制组件有机地结合起来，形成一个高效、可靠且易于维护的整体解决方案。 第一部分：自动化系统基础架构与规划 本部分首先阐述了自动化系统的基本构成要素及其相互关系。我们将探讨控制系统在现代制造业中的定位，包括其在生产流程中所扮演的角色。 系统需求分析与功能定义： 详细阐述了在项目启动初期进行全面需求分析的重要性。这包括对工艺流程的深入理解、操作条件（如温度、压力、流量范围）的精确界定，以及对系统响应速度、稳定性和可靠性的量化要求。重点讨论了如何将模糊的业务需求转化为清晰、可执行的系统功能规格说明书（FSS）。 控制系统架构选型： 剖析了当前主流的自动化架构模式，如集散控制系统（DCS）、可编程逻辑控制器（PLC）与计算机过程控制（CPC）的对比分析。书中并未深入介绍DCS或PLC内部的具体控制算法，而是着重于在不同应用场景下如何选择最适合的架构，并讲解如何基于应用特点进行分层设计（如现场层、控制层、管理层）。 标准化与互操作性： 探讨了工业通信协议（如Ethernet/IP, PROFINET, Modbus TCP/IP）在系统集成中的作用。本书强调的是如何在异构设备之间实现有效的数据交换，而非深入研究某一特定协议的底层实现细节。 第二部分：传感器与现场设备集成 本部分关注的是自动化系统的“感觉器官”——现场检测元件的集成与数据采集。 测量原理与选型原则： 介绍了各种常见物理量（如温度、压力、流量、液位）的测量原理，但重点不在于解析每一种传感器的内部电子结构或详细的标定流程。相反，本书侧重于如何根据测量对象的特性、环境条件和精度要求来选择合适的传感器类型。例如，讨论了电阻式温度检测器（RTD）与热电偶在不同温度范围内的适用性权衡。 信号调理与数据采集： 深入讲解了模拟信号（4-20mA, 0-10V）与数字信号（开关量、脉冲量）的转换、滤波和隔离技术。强调了信号完整性在数据采集中的关键作用，并讨论了如何有效抑制电磁干扰（EMI/RFI），确保现场数据的准确性。 现场仪表安装与接地规范： 提供了关于现场设备安装的最佳实践指南，包括机械安装的稳固性要求、电气连接的规范性，以及至关重要的安全接地和屏蔽系统设计，以减少现场噪声对控制信号的影响。 第三部分：高级控制策略与算法应用 本部分探讨的是如何利用控制理论知识来优化生产过程，实现更精细化的过程控制。 经典PID控制的深入应用： 虽然PID控制是基础，但本书将其提升到应用层面。重点分析了在非线性系统、大延迟系统以及存在摩擦或死区等复杂工况下，如何通过参数整定、前馈控制、解耦控制等高级策略来优化PID的性能，而非仅仅停留在Ziegler-Nichols整定法。 先进过程控制（APC）概念： 介绍了模型预测控制（MPC）等APC技术的应用背景和基本思想。本书侧重于解释MPC如何处理多变量耦合和约束条件，以实现全局优化目标，而非详细推导其复杂的数学模型。 批次过程控制与序列控制： 针对制药、精细化工等行业特点，阐述了如何利用状态机和顺序逻辑来实现复杂的批次操作流程，确保配方的准确执行和过程的可追溯性。 第四部分：系统集成、调试与运行维护 本部分聚焦于将所有分散的模块组装成一个稳定运行的整体，并确保其长期可靠性。 人机界面（HMI）与操作员站设计： 强调了操作界面设计应遵循的可用性原则（如信息层次结构、报警管理规范）。本书关注的是如何通过有效的可视化设计，帮助操作员快速识别异常状态并做出正确决策，而非特定HMI软件的操作指南。 系统集成与联调： 详细描述了从硬件组装到软件逻辑下载的集成步骤。特别强调了不同子系统（如驱动器、安全仪表系统、控制系统）之间的接口测试和集成验证过程，确保系统作为一个整体按预期工作。 安全仪表系统（SIS）与功能安全： 探讨了功能安全管理体系（如IEC 61508/61511）的基本要求。本书阐述了如何设计和实施安全联锁逻辑，以及如何进行安全完整性等级（SIL）的评估，以满足法规和风险降低的要求。 故障诊断与维护策略： 提供了系统化故障排除的流程图和方法论。重点讨论了预测性维护的理念，即如何利用历史运行数据和诊断信息，提前发现潜在故障点，减少非计划停机时间。 结论 《现代自动化系统设计与实现》力求成为一本指导性的参考书，它不提供现成的“即插即用”的控制方案，而是赋予读者分析和解决复杂自动化工程问题的能力。通过本书的学习，读者将能够从宏观架构到微观集成，全面掌握设计和实施高效、可靠的现代工业自动化系统的关键技能。 ---

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这本书的章节组织结构堪称教科书级别的典范，展现了极高的逻辑自洽性。从最基础的物理量测量原理，到复杂的信号调理与转换，再到最终的执行机构的驱动与反馈，全书的脉络清晰得如同设计精良的控制流程图。我特别喜欢它在处理“不确定性”这一核心问题时的坦诚态度。作者并没有试图描绘一个完美的、零误差的控制世界，而是直面了测量噪声、环境漂移和元件老化带来的固有挑战。例如，在讨论温度传感器的线性化处理时，书中不仅给出了补偿方法，还评估了不同补偿模型在计算复杂度和精度提升之间的权衡，这种务实的态度非常打动我。它告诉我，真正的工程智慧不在于消除所有问题，而在于如何优雅且经济地管理这些不可避免的问题。这本书的专业深度足以让资深工程师作为案头工具书，但其由浅入深的叙事方式，又使其对刚刚接触工业自动化的学习者保持了极佳的友好度，这是一种非常难得平衡。

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对于一个非科班出身，但又必须与自动化设备打交道的项目经理来说，这本书无疑是一份及时雨。我之前对各种报警信号的理解总是停留在“亮灯了，去看看”的层面，但阅读《控制仪表及装置》后，我开始能听懂那些“语言”背后的“情绪”。比如，当系统报出“压力波动率异常”而不是直接的“超压”时，我能大致推断出问题可能出在控制回路的响应速度上，而不是简单的阀门卡死。书中对于各种接口标准和通信协议的对比分析，也极大地拓宽了我的视野。那种对历史演变和未来趋势的梳理，比如从传统的模拟信号到HART协议，再到OPC UA的过渡，使得我们这些需要做系统集成的人，能够更明智地做出技术选型决策，避免陷入短期内就会被淘汰的技术陷阱。阅读过程中，我发现作者的文字风格非常沉稳，没有过多华丽的辞藻，但每一个句子都像经过精密的计量，信息量极大，需要反复咀嚼才能完全消化其内涵。这绝对不是一本可以快速翻阅的书，它要求读者投入时间和精力，但回报是绝对丰厚的。

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从一个纯粹追求系统效率的读者的角度来看，这本书对“优化”的探讨是其最大的亮点之一。它不仅仅停留在“如何实现目标值”，而是深入到“如何用最少的资源和时间达到目标值”。我特意去对比了书中关于阀门动作速度对系统能耗影响的分析，这个角度非常新颖。以往的控制书籍多关注于动态响应的快慢，而这本书却将控制系统的运行效率与企业的运营成本直接挂钩。通过对伺服电机和步进电机在不同负载情景下的能耗曲线的对比，我开始意识到，一个设计不当的控制回路，即使稳定运行，也可能在长周期内造成巨大的能源浪费。这种跨学科的融合思维，使得这本书的价值超越了单纯的“仪表技术”本身，它更像是一本关于如何构建一个“精益化、可持续发展”的工业控制体系的指南。作者的论证逻辑严密，数据支持充分，让人在合上书本后，会立刻审视自己正在维护或设计的系统，寻找那些隐藏的、可以被量化改进的微小环节。

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说实话，这本书的厚度让我一开始有些望而却步，但一旦沉浸进去，那种知识的密度和广度就让人欲罢不能。它处理的范围远超我预期的“仪表”范畴，更像是一部关于现代制造“感觉”与“反应”机制的百科全书。我尤其欣赏作者对于“可靠性工程”的论述，这部分内容在许多同类教材中往往被一笔带过，但在本书中却被赋予了极高的权重。书中详细分析了不同环境下（如高湿、强振动、强电磁干扰）仪表元件的失效模式，并提供了详尽的冗余设计和故障诊断策略。这种前瞻性的视角，避免了我们只停留在“如何让系统工作”的初级阶段，而是将重点放在了“如何让系统持续、安全地工作”这一更具挑战性的目标上。通过对几起著名的工业事故案例的剖析（虽然没有直接点名，但其描述的场景极具代表性），作者成功地将理论知识的严谨性与现实世界中潜在的灾难性后果紧密结合起来。这本书的价值在于，它培养了一种工程师必备的“敬畏心”——对误差、对延迟、对环境变化的敬畏，这比单纯掌握技术细节重要得多。

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这本《控制仪表及装置》的阅读体验，简直是一场对现代工业神经系统的深度解剖。我最初是带着一种略微功利的目的去翻阅它的，想着无非是些枯燥的理论和公式堆砌。可随着章节的深入，我才发现自己低估了这本书的价值。它不仅仅是在罗列各种传感器的技术参数，而是将我们日常生活中习以为常的自动化流程，像剥洋葱一样层层递进地展示出来。比如，书中对PID控制算法的阐述，没有采用那种高高在上的数学推导，而是通过大量详实的工业案例，比如精确温控系统中的滞后效应和超调问题，将那些抽象的微分、积分、比例参数与实际的物理响应联系了起来。读完关于流量计选型的那一章，我像是醍醐灌顶，过去在现场看到那些错综复杂的管道和表盘时那种茫然无措的感觉，被一种清晰的逻辑脉络所取代。它教会我的不是如何去记住每一个仪表代码，而是如何去“理解”那个被测物理量在系统中的意义，以及仪表在信息链条中的关键作用。这本书的图示部分尤其值得称赞，那些复杂的接线图和逻辑框图，处理得清晰而又不失专业性，对于工程技术人员来说，无疑是一份宝贵的参考手册，它让“控制”这个听起来高深莫测的词汇，变得触手可及，充满了实践的温度。

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