现场总线控制系统原理及应用

现场总线控制系统原理及应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:化学工业出版社
作者:王慧锋/何衍庆编
出品人:
页数:337
译者:
出版时间:2006-1
价格:49.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787502577025
丛书系列:
图书标签:
  • 总线
  • 现场总线
  • 工业控制
  • PLC
  • 自动化
  • 通信协议
  • CAN总线
  • Modbus
  • Profibus
  • 传感器
  • 网络技术
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具体描述

本书以基金会现场总线技术及其控制系统为主,介绍了有关数据通信基础、现场总线模型、现场总线设备和现场总线控制系统的设计、组态、安装和维护等内容,同时也简单介绍了其他用于工业控制的现场总线及其应用。本书所选内容从工程实用角度出发,对工业现场总线的设计、实施和维修具有指导意义。本书可供工业生产过程控制领域和设计部门的工程技术人员、设计人员和维护人员作为参考书,也可作为相关专业师生的参考教材。

《自动化生产线设计与优化》 本书深入探讨了现代自动化生产线的关键设计理念、实施流程以及持续优化策略。在竞争日益激烈的制造业环境中,高效、灵活且可靠的生产线是企业赢得优势的核心要素。本书旨在为读者提供一套系统性的知识框架,帮助理解并掌握如何从零开始设计一条满足特定生产需求的自动化生产线,并在此基础上实现性能的最大化。 第一章 自动化生产线概述 本章首先界定自动化生产线的概念,阐述其在现代工业中的地位和发展趋势。我们将追溯自动化技术的演进历程,从最初的机械化、半自动化到如今高度集成的全自动化系统,重点分析不同发展阶段的特点与影响。接着,详细介绍自动化生产线的基本组成部分,包括物料输送系统、加工单元、检测设备、人机交互界面以及信息管理系统等。通过案例分析,展示自动化生产线在汽车制造、电子产品组装、食品包装等不同行业的广泛应用,以及其带来的生产效率提升、质量稳定、成本降低和安全性增强等显著效益。最后,我们将探讨自动化生产线设计需要考虑的关键因素,如产品特性、生产批量、投资回报、技术可行性和未来升级潜力等,为后续章节的学习打下坚实基础。 第二章 生产线规划与工艺流程设计 本章聚焦于生产线规划的核心环节——工艺流程设计。我们将从产品分析入手,深入研究产品的结构、材料、加工要求以及质量标准。在此基础上,学习如何进行生产任务分解,将复杂的产品制造过程拆解为一系列可操作的工序。本书将详细介绍各种主流的工艺流程规划方法,包括顺序流程、并行流程、串联流程和混合流程等,并分析它们各自的优缺点及适用场景。读者将学习如何绘制和优化工艺流程图,识别潜在的瓶颈环节,并提出改进方案。此外,本章还将涉及生产节拍的计算与确定,以及如何根据生产节拍合理分配工序和设备,以实现生产线的均衡化。通过对典型制造案例的深入剖析,读者将掌握一套完整而实用的工艺流程设计方法论。 第三章 物料输送与搬运系统设计 物料的顺畅流动是保障生产线高效运转的生命线。本章将全面介绍各种类型的物料输送与搬运系统,并指导读者如何根据生产线的具体需求进行选择与设计。内容涵盖: 传送带系统: 包括皮带传送机、链式传送机、滚筒传送机等,分析其结构、工作原理、承载能力、速度控制和应用领域。 自动化导引车(AGV)与自主移动机器人(AMR): 介绍AGV/AMR的导航技术、路径规划、调度系统和充电策略,以及其在柔性生产和仓库自动化中的应用。 机器人搬运系统: 阐述工业机器人在装卸、码垛、搬运等任务中的应用,包括不同类型机器人(关节型、SCARA、Delta等)的选择与编程。 升降与分拣系统: 讨论垂直输送设备(如电梯、升降机)以及自动化分拣系统(如交叉带分拣机、滑块式分拣机)的设计原理和集成方式。 仓储与存储单元: 介绍自动化立体仓库(AS/RS)、穿梭车系统、堆垛机等先进仓储技术的应用,以及它们如何与生产线高效衔接。 本章还将详细讲解物料输送系统与生产线其他部分的接口设计,以及如何优化物料流,减少搬运距离和时间,提高整体生产效率。 第四章 加工与装配设备选型与集成 本章将深入探讨生产线中各类加工和装配设备的选择、配置与集成。我们将聚焦于以下关键方面: 数控(CNC)机床: 详细介绍车床、铣床、磨床、加工中心等数控设备的工作原理、技术参数、刀具系统以及编程要求。 工业机器人应用: 除了搬运,本章将重点关注机器人在焊接、喷涂、打磨、拧紧、检测等具体工艺中的应用,包括机器人本体选型、末端执行器(EOAT)设计、视觉引导和力控技术。 专用自动化设备: 介绍针对特定工序设计的专用机床、自动化装配单元、压装设备、检测台等,分析其技术特点和优势。 设备集成与协调: 探讨如何将不同类型的设备有机地连接起来,实现数据的共享和流程的协同。例如,如何通过PLC(可编程逻辑控制器)或更高级的自动化控制器来协调设备动作。 在设备选型方面,我们将提供一套系统性的评估标准,包括生产能力、加工精度、可靠性、能耗、维护成本、投资回报以及供应商支持等。同时,通过实际案例,展示如何根据产品工艺要求,组合和优化设备配置,构建高效稳定的加工与装配单元。 第五章 自动化生产线控制与信息系统 本章将揭示自动化生产线的“大脑”——控制与信息系统。我们将从基础的自动化控制元件讲起,逐步深入到复杂的系统集成。 传感器与执行器: 详细介绍各类工业传感器(如光电、接近、温度、压力、视觉传感器)的功能、选型原则和应用方式,以及执行器(如电机、气缸、液压缸、伺服驱动器)的作用和选配。 PLC与分布式控制系统(DCS): 深入剖析PLC在离散制造业自动化中的核心地位,学习PLC的硬件构成、编程语言(如梯形图、指令表、结构化文本)、通信方式以及实际应用。介绍DCS在连续过程控制中的应用及其与PLC的区别。 人机界面(HMI)与监控与数据采集(SCADA)系统: 讲解HMI在操作员与设备交互中的重要性,包括屏幕设计、画面切换、参数设置和报警处理。介绍SCADA系统如何实现对生产过程的实时监控、数据采集、趋势分析和报表生成。 制造执行系统(MES): 探讨MES在生产计划执行、生产跟踪、质量管理、设备管理、物料跟踪和绩效分析等方面的作用,以及MES如何与企业资源计划(ERP)系统进行集成,实现企业信息化管理。 数据采集与分析: 介绍生产过程中产生的大量数据的采集、存储、处理和分析方法,以及如何利用这些数据进行生产优化、故障诊断和预测性维护。 本章将强调不同层级控制系统之间的协同工作,以及信息技术如何赋能生产线实现智能化、柔性化和可追溯性。 第六章 生产线性能评估与优化 生产线的建设并非终点,持续的性能评估与优化才是实现长期竞争力的关键。本章将围绕这一主题展开: 关键绩效指标(KPI): 识别和定义用于衡量生产线性能的各项关键指标,例如:生产效率(OEE)、设备综合效率、生产周期、合格率、物料利用率、能耗、一次合格率(FPY)、库存周转率等。 数据采集与分析方法: 介绍如何通过SCADA、MES等系统,以及现场的数据采集设备,准确、实时地收集生产数据。重点讲解数据分析工具和方法,包括统计过程控制(SPC)、根本原因分析(RCA)等。 瓶颈识别与消除: 阐述如何通过数据分析和现场观察,精确识别生产线上的瓶颈工序或设备,并探讨各种消除瓶颈的策略,如增加资源、改进工艺、设备升级、优化调度等。 柔性化与再配置: 随着市场需求的变化,生产线需要具备一定的柔性以适应产品品种和批量调整。本章将探讨如何通过模块化设计、可编程控制、机器人等技术,实现生产线的快速切换和再配置。 精益生产理念的应用: 结合精益生产的核心原则(如消除浪费、持续改进、拉动式生产、准时化生产等),指导读者如何在生产线的日常运营中践行精益思想,实现效率和效益的最大化。 预测性维护与故障诊断: 介绍基于传感器数据和机器学习的预测性维护技术,旨在在设备发生故障前进行预警和干预,从而减少非计划停机时间,提高设备可用性。 本章将通过多个案例研究,展示如何将理论知识应用于实际生产场景,实现生产线的持续改进和卓越运营。 第七章 工业4.0与智能制造中的自动化生产线 本章将视角进一步提升,探讨在工业4.0和智能制造的大背景下,自动化生产线的演进方向和未来发展趋势。 工业4.0核心概念: 深入解读工业4.0的四大支柱——物联网(IoT)、大数据、云计算和人工智能(AI),以及它们如何渗透到自动化生产线的各个层面。 智能工厂模型: 介绍智能工厂的架构和关键技术,包括CPS(信息物理系统)、数字孪生(Digital Twin)、边缘计算(Edge Computing)等。 互联互通性: 强调不同设备、系统和人员之间实现信息共享和协同工作的重要性。探讨工业以太网、OPC UA等通信协议在实现互联互通中的作用。 人工智能在生产线中的应用: 聚焦AI在视觉检测、质量预测、工艺参数优化、生产调度、机器人协同等方面的应用,展示AI如何赋予生产线自主学习和决策的能力。 人机协作: 探讨未来人与机器如何在生产线上实现更紧密的协作,例如协作机器人(Cobots)的应用,以及如何通过增强现实(AR)和虚拟现实(VR)技术提升操作员的技能和效率。 可持续制造与绿色生产线: 关注在自动化生产过程中如何实现节能减排、提高资源利用效率,以及如何构建更具环境友好性的生产系统。 本章旨在激发读者对未来自动化生产线发展的思考,以及如何拥抱新技术,引领制造业迈向更高水平的智能化和自主化。 本书内容涵盖了从概念理解、规划设计、设备选型、系统集成到性能优化和未来展望的全过程,旨在为从事自动化生产线设计、实施、运行和管理的工程师、技术人员以及相关专业的学生提供一本系统、实用且前沿的参考书。通过理论知识与实践案例的结合,读者将能够构建更智能、更高效、更具竞争力的自动化生产系统。

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用户评价

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从阅读体验上来说,《现场总线控制系统原理及应用》给我的感觉是“有料”。它不是那种浮光掠影式的介绍,而是每一页都蕴含着扎实的知识和深刻的见解。作者在组织材料时,充分考虑到了读者的接受能力,将抽象的理论与具体的应用场景相结合,使得技术不再枯燥,而是变得鲜活有趣。即使是对非专业人士,只要有基本的工程背景,也能够从中获得宝贵的知识。对于已经从事相关工作的专业人士,这本书更是提供了深入理解和优化现有系统的宝贵参考。

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本书不仅仅是一本技术手册,更是一部工业自动化发展的“编年史”。通过阅读,我不仅了解了现场总线的技术细节,也体会到了它在推动工业自动化进步中所扮演的关键角色。书中对不同现场总线发展历程的简要回顾,让我认识到技术是不断演进的,新的标准和协议也在不断涌现。这种历史的视角,有助于我更好地理解当前的技术现状,并对未来的发展趋势有所预测。我甚至联想到了自己工作中的一些项目,如果当初能够更深入地理解现场总线的原理和应用,或许就能做出更优化的设计方案,避免一些不必要的弯路。

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更具实践价值的是,本书在“应用”方面的论述。它并未将理论束之高阁,而是将抽象的原理落实到具体的工业场景中。从过程控制、离散制造到楼宇自动化等多个应用领域,书中都给出了详实的案例分析。我特别喜欢书中对典型系统集成方案的介绍,例如在一个大型化工厂中,如何通过现场总线将各个子系统(如传感器、执行器、PLC、HMI 等)有机地连接起来,实现数据的实时采集、传输和控制。书中对于系统设计、设备选型、组态调试等环节的指导,都非常具有操作性。即便是在阅读过程中遇到一些我不太熟悉的特定应用场景,通过书中提供的原理性讲解,我也能够自行推断和理解其工作流程。

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这本书对于“未来发展趋势”的探讨,也让我对工业自动化充满了期待。书中不仅介绍了当前主流的现场总线技术,也对新一代现场总线(如 TSN、OPC UA 等)的发展前景进行了展望。这让我意识到,现场总线控制系统并非一成不变,它也在随着技术的发展而不断革新。了解这些前沿的技术动态,对于我保持技术敏感性,不断学习和更新知识,有着重要的意义。我甚至开始思考,未来自己的职业发展方向,是否可以更侧重于这些新兴技术的研发和应用。

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作为一名刚刚接触工业自动化领域的学习者,我最看重的是书籍的易读性和系统性。《现场总线控制系统原理及应用》在这两点上做得尤为出色。作者在语言表达上力求简洁明了,避免了不必要的学术腔调。即使是一些复杂的概念,也通过生动的比喻和图示来辅助说明,大大降低了学习的门槛。而且,本书的章节安排逻辑清晰,知识点的过渡自然,使得整个学习过程非常流畅。我可以根据自己的进度,选择性地深入学习某个章节,也可以通读全书,构建一个完整的知识体系。这种循序渐进的学习路径,让我对现场总线控制系统从陌生到熟悉,再到逐步精通,充满了信心。

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总而言之,这本书如同一本“百宝箱”,满足了我对现场总线控制系统方方面面的好奇和求知欲。它不仅仅是关于“总线”的知识,更是一个关于工业自动化“连接”与“智能”的完整叙事。我非常庆幸能够读到这样一本既有理论深度,又有实践价值,同时还兼顾了未来发展趋势的优秀著作。它不仅为我打下了坚实的理论基础,也为我未来的学习和工作提供了清晰的方向和方法。我会将这本书作为我的案头必备,时常翻阅,并从中汲取更多的智慧。

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我特别欣赏书中对“网络安全”这一关键议题的关注。在数字化、网络化的工业环境中,数据安全和系统稳定至关重要。书中对于现场总线通信中的安全防护措施,例如访问控制、数据加密、冗余备份等方面的阐述,让我对构建安全可靠的工业控制系统有了更深刻的认识。这不仅仅是理论上的探讨,更是对实际工程应用中可能遇到的安全风险的预警和应对方案的提供。我了解到,一个高效的现场总线控制系统,离不开坚实的安全保障,而这本书恰恰在这方面给予了我极大的启发。

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这本书最让我印象深刻的是其对“原理”的阐释。它没有止步于概念的介绍,而是深入到现场总线的工作机制、通信协议、网络拓扑结构等核心技术层面。我之前对某些自动化设备的数据传输方式一直感到模糊,看完书中关于物理层、数据链路层、应用层等 OSI 模型在现场总线通信中的具体体现,豁然开朗。尤其是对不同现场总线(例如 Profibus、Modbus、CANopen 等)的详细对比分析,不仅让我了解了它们各自的优劣势,更重要的是让我理解了在实际应用中如何根据具体的项目需求来选择最合适的现场总线。这种“知其然,更知其所以然”的讲解方式,极大地提升了我对现场总线控制系统的认知深度。

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在信息爆炸的时代,能够深入浅出地讲解复杂技术体系的书籍实属难得。《现场总线控制系统原理及应用》这本书,正如其名,为我打开了工业自动化领域的一扇新视界。它不仅仅是关于“现场总线”这几个字的技术堆砌,而是真正将这个概念的“原理”与“应用”紧密地结合起来,形成了一个浑然一体的知识网络。阅读过程中,我深切体会到作者在梳理和讲解过程中所付出的心血。首先,它并没有一上来就抛出晦涩难懂的专业术语,而是从工业控制的基本逻辑出发,层层递进,仿佛一位循循善诱的老师,引导着我逐步理解为何需要现场总线,现场总线解决了什么痛点,以及它又是如何通过其独特的设计理念来优化传统的控制架构。

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书中对“故障诊断与排除”这一实用技能的讲解,更是让我受益匪浅。工业生产的连续性和稳定性要求极高,任何一个环节的故障都可能导致巨大的损失。本书详细介绍了如何利用现场总线系统的诊断功能,快速定位故障点,并提供了多种有效的故障排除方法。通过分析书中提供的典型故障案例,我学习到了如何根据现场总线通信的异常信号来判断问题的根源,以及如何通过软件工具进行远程诊断和维护。这种实操性的指导,无疑会大大提升我在实际工作中处理现场问题的能力。

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