可编程控制器原理及应用

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出版者:中国计量
作者:袁建国等编著
出品人:
页数:193
译者:
出版时间:2006-5
价格:24.00元
装帧:
isbn号码:9787502619398
丛书系列:
图书标签:
  • PLC
  • 可编程控制器
  • 工业自动化
  • 电气控制
  • 单片机
  • 传感器
  • 执行器
  • 编程
  • 技术
  • 应用
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具体描述

本书以西门子S7-300/400大中型可编控制器为背景机型,重点介绍了可编程控制器的工作原理、系统硬件、指令系统、编程软件、设计方法等内容。

《智能制造基石:现代工业自动化系统解析》 本书深入剖析了现代工业自动化系统构建的核心要素,旨在为读者提供一个全面而系统的视角,理解驱动当今智能制造蓬勃发展的底层技术与运作逻辑。本书不涉及具体可编程控制器(PLC)的原理和应用细节,而是聚焦于更宏观的自动化系统设计、集成与管理层面,为读者构建起一座理解自动化“大厦”的坚实基础。 第一部分:自动化系统的基石——数据采集与处理 在任何自动化系统中,信息的获取与有效利用是首要任务。本部分将详细阐述各类传感器技术及其在工业环境下的应用。我们将探讨温度、压力、流量、位置、视觉等关键物理量的检测原理,分析不同传感器类型(如电阻式、电容式、压电式、光学式、超声波式等)的特性、精度、响应速度以及在恶劣工业环境下的选择与部署策略。 在此基础上,我们将深入讲解数据采集的过程和方法。从模拟信号的数字化转换(ADC)到数字信号的接口标准(如Modbus、Profinet、Ethernet/IP等),本书将一一剖析数据如何在传感器端被捕获,并通过各种通信协议被传输至系统的核心。此外,我们将介绍数据预处理技术,包括滤波(如移动平均滤波、中值滤波)、去噪、归一化等,以确保数据的准确性和可靠性,为后续的分析和控制奠定基础。 第二部分:智能决策的核心——信息处理与分析 一旦数据被有效采集,如何从中提取有价值的信息并做出智能决策便成为自动化系统的关键。本部分将聚焦于信息处理与分析的技术。我们将探讨实时数据处理框架,讲解如何对海量数据进行高速、准确的计算和分析。 其中,数据建模与分析将是重点。本书将介绍不同类型的数据模型,包括统计模型(如回归分析、时间序列分析)、机器学习模型(如神经网络、支持向量机、决策树、聚类算法)以及基于规则的专家系统。我们将阐述如何利用这些模型来识别异常、预测故障、优化参数、实现自适应控制等。 此外,我们将深入研究工业大数据在自动化系统中的应用。这包括如何构建数据湖、数据仓库,如何利用数据挖掘技术发现隐藏的模式和关联,以及如何通过数据可视化工具(如仪表盘、趋势图)来直观地展示系统状态和性能。目标是让读者理解如何从原始数据转化为驱动智能决策的洞察力。 第三部分:协同运作的引擎——系统集成与通信 现代工业自动化系统绝非孤立的单元,而是由众多不同功能的设备、子系统通过高效的通信网络协同运作。本部分将聚焦于自动化系统的集成与通信技术。 首先,我们将详细解析工业通信网络。从传统的串行通信(如RS-232, RS-485)到现代的工业以太网(如Ethernet/IP, Profinet, EtherCAT, CC-Link IE),我们将深入探讨它们的拓扑结构、通信协议、带宽、实时性、可靠性以及在不同应用场景下的优劣势。特别地,我们将强调确定性网络在实时控制中的重要性,以及网络安全在互联互通时代的必要性。 接着,我们将探讨系统集成的方法论。这包括如何将来自不同厂商、不同类型的设备(如机器人、伺服系统、视觉系统、HMI)无缝集成到统一的自动化平台中。我们将介绍标准化的接口和协议(如OPC UA)在实现互操作性方面的作用,以及如何在集成过程中考虑系统的可扩展性、灵活性和维护性。 第四部分:智能调控的脉搏——先进控制策略与优化 在信息处理与数据分析的基础上,自动化系统需要实现对生产过程的精确、高效调控。本部分将介绍各种先进的控制策略与优化方法。 我们将从基础的反馈控制原理出发,回顾PID控制及其在工业中的广泛应用,并讨论其局限性。随后,我们将深入探讨更先进的控制技术,包括: 模型预测控制(MPC):介绍如何利用被控对象的数学模型来预测未来系统的行为,并根据预测结果优化控制信号,以应对多变量、强耦合和约束条件下的复杂控制问题。 自适应控制:讲解系统如何根据环境或自身参数的变化自动调整控制策略,以维持最佳性能。 模糊逻辑控制:探讨如何利用模糊逻辑推理机制,将人的经验和直觉转化为控制规则,实现对非线性、难以建模系统的有效控制。 神经网络控制:介绍如何利用神经网络的强大学习能力来设计和实现复杂的控制律。 除了控制策略本身,我们还将关注系统的优化。这包括如何利用优化算法(如遗传算法、粒子群算法)来寻找最优的系统参数设置,如何实现生产过程的实时调度与资源分配,以及如何通过仿真与模型验证来不断改进控制性能。 第五部分:自动化系统的未来——数字化转型与智能工厂 最后,本部分将展望自动化系统在数字化转型浪潮中的角色,以及向智能工厂演进的趋势。我们将探讨以下关键概念: 工业物联网(IIoT):分析IIoT如何将传感器、设备、平台连接起来,实现设备间的互联互通和数据的全方位采集与共享。 数字孪生(Digital Twin):讲解如何构建物理实体的虚拟模型,通过实时数据驱动虚拟模型的运行,实现对实际系统的监控、预测、诊断与优化。 边缘计算与云计算:讨论计算能力在数据源附近(边缘)和集中式数据中心(云)的协同应用,以及它们如何共同支撑复杂自动化任务。 人机协作(Cobots):介绍协作机器人如何安全地与人类工人协同工作,提升生产效率和工作灵活性。 通过对这些前沿技术的解读,本书旨在帮助读者理解自动化系统如何支撑智能制造的实现,以及在未来的工业4.0时代,自动化系统将如何进一步演化,驱动更高效、更灵活、更智能的生产模式。本书将引导读者从宏观视角理解现代工业自动化的“骨架”和“神经网络”,为深入研究更具体的技术应用(如PLC)或开发更高级的自动化解决方案打下坚实的基础。

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读后感

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用户评价

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最近在网上淘到一本《可编程控制器原理及应用》,说实话,当初买它纯粹是抱着试试看的心态,想着里面的内容或许能给我一点点启发,没想到,这书的厚度和内容量简直超出了我的预期,甚至可以说是“惊吓”有余。首先,它在“原理”部分就深入得有些可怕,基本上把PLC的硬件架构、CPU的工作原理、内存管理、指令集的设计思路等都剖析了个遍。我本来以为就是简单讲讲输入输出模块怎么接线,程序怎么写,结果人家上来就给你聊数字逻辑、中断机制、扫描周期,甚至还牵扯到微处理器的工作流程。读的时候,我感觉自己像是回到了大学的数字电路和微机原理课堂,每翻几页就要停下来,拿出纸笔计算一番,生怕漏掉一个关键的逻辑门或者时序图。书里大量的图示和表格,虽然有助于理解,但密集程度也着实让人头疼,有时候感觉眼睛都要被那些密密麻麻的引脚和信号波形给“洗礼”了。而且,很多概念的引入都带着学术性的严谨,比如关于实时操作系统在PLC中的应用,就详细讲解了任务调度、信号量、互斥锁等概念,这对于刚接触PLC的我来说,简直是“天书”。我承认,这本书在基础原理的讲解上做到了极致,但对于我这种只想快速上手实践的人来说,这部分内容的学习曲线未免太陡峭了。我甚至开始怀疑,是不是我当初买错了书,应该去买一本更偏向于“快速入门”、“案例教学”之类的读物。不过,既然已经买到手了,硬着头皮也得看下去,希望后面“应用”的部分能稍微“友好”一些。

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我拿到这本书后,最直观的感受就是它的“严谨”。无论是原理讲解还是应用介绍,都力求做到滴水不漏。比如,在介绍PLC的指令执行顺序时,它会详细分析扫描周期中的每个阶段,包括输入扫描、程序执行、输出刷新、通信处理等,并且会说明在不同条件下,这些阶段可能发生的细微变化。这种细致入微的讲解,对于追求极致性能和稳定性的工程师来说,无疑是非常宝贵的。但是,对于我这样只是想快速掌握一些基本技能的读者来说,有时候会觉得过于“锱铢必较”。我更希望能够看到一些“快速上手”的技巧,或者一些“常见问题解答”,能够让我更快地解决实际问题。书中大量的公式推导和数学模型,虽然保证了理论的正确性,但对我来说,更像是“高山仰止”。我有时候会想,是不是可以直接给我一个现成的解决方案,然后告诉我如何去修改和适配,而不是让我去理解背后的所有数学原理。不过,我也承认,这种严谨的态度正是这本书的价值所在,它能够帮助读者建立起扎实的理论基础,避免在实际应用中出现一些难以预料的错误。

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这本书的“应用”部分,如果用一个词来形容,那就是“浩瀚”。它并没有像我预期的那样,一上来就给你一堆实际的工业自动化案例,比如如何控制一个流水线,如何实现一个简单的恒温系统。相反,它从最基本的指令系统入手,然后逐步讲解了各种逻辑指令、定时器、计数器、数据传送指令、比较指令等等。每一条指令都配有详细的解释,甚至连指令的执行过程、占用资源、应用场景都分析得一清二楚。我感觉自己像是在学习一门新的编程语言,只不过这种语言是专门为工业控制设计的。书里举例的程序段,动辄就是几十行甚至上百行,涉及到各种跳转、子程序调用、位操作、字操作。更让我感到“压力山大”的是,它还深入讲解了不同品牌PLC的编程风格和指令集差异,虽然这很实用,但对于初学者来说,一下子要消化这么多信息,真的有点应接不暇。我原本以为PLC编程就是搭积木,把现成的功能块拖拽一下,连接一下即可,但这本书彻底颠覆了我的认知。它让你明白,即使是看似简单的控制逻辑,背后也蕴含着精密的计算和严谨的设计。比如,在讲解PID控制算法时,它不仅仅给出了公式,还详细分析了比例、积分、微分参数的调整方法,以及可能出现的超调、震荡等问题,这部分内容读起来,我感觉自己都快要变成一个初级自动化工程师了。

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拿到这本《可编程控制器原理及应用》后,我最深的体会就是它对“原理”二字的重视程度。它并没有急于让你去写程序、去接线,而是花了大篇幅来讲解PLC的内部结构、工作方式,甚至追溯到计算机底层的工作原理。例如,在讲解PLC的扫描周期时,它会详细分析CPU如何读取输入、执行程序、更新输出,并且会涉及到中断和异常处理。这让我意识到,PLC并非一个简单的“黑盒子”,它的每一个动作背后都有其内在的逻辑和机制。书里关于PLC指令集的讲解,也极其细致,不仅列举了各种指令的功能,还分析了它们的执行效率和资源占用。我甚至在书中看到了关于PLC在不同运行模式下的状态转换,以及这些状态如何影响程序的执行。这部分内容对于我来说,是非常有挑战性的,因为我原本以为PLC的编程就是“输入-输出”的简单逻辑,没想到背后竟然有如此复杂的运行机制。这本书无疑为我打开了一个全新的视角,让我认识到PLC技术的深度和复杂性。

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这本书的语言风格,我用“朴实严谨”来形容。它没有花哨的辞藻,也没有故弄玄虚的表达,就是用最直接、最准确的语言来阐述技术概念。这对于工程师来说,是优点,因为能够避免误解。但是,对于我这样的非专业读者来说,有时候会觉得过于“硬核”,缺乏一些人情味。我希望能够看到一些作者的个人经验分享,或者一些在实际工作中遇到的趣事,这样能够让阅读过程更加轻松有趣。书里关于PLC的编程调试技巧,虽然非常实用,但描述方式也比较直接,没有太多引导性的说明。我有时候会遇到一些困惑,不知道从何下手,这个时候,如果能够有一些“提示”或者“建议”,可能会让我少走弯路。总的来说,这本书更适合已经具备一定基础,并且希望深入学习PLC技术的读者。它提供了非常扎实的内容,但可能需要读者自己去消化和吸收。

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这本书在章节的安排上,给我的感觉是循序渐进,但节奏稍显缓慢。它从最基础的PLC的定义和发展历程开始,逐步深入到硬件组成、指令系统、编程语言,然后再到应用案例。这种结构非常符合教学的逻辑,能够让读者一步步地建立起知识体系。然而,对于我这样希望能够快速找到自己想要的信息,并且进行实践的读者来说,有时候会觉得前期的铺垫有些冗长。我更希望能够直接跳到我感兴趣的应用部分,然后根据实际需求再回头查阅相关的原理。书里很多关于PLC工作原理的讲解,虽然非常详细,但如果能够用更直观的类比或者更简化的图示来辅助说明,可能会更容易被大众读者理解。例如,在讲解PLC的存储器组织时,它详细列出了各种存储区域的功能和地址范围,但如果能用一个更形象的比喻,比如将存储器想象成一个大型的图书馆,不同的区域就是不同的书架,这样可能更容易理解。不过,总体来说,这种扎实的教学结构,对于希望系统学习PLC的读者来说,是很有帮助的。

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坦白说,这本书给我的感受是“厚重”。它不仅仅是一本书,更像是一本“工具书”,里面包含了大量的信息和知识点,需要反复查阅和钻研。我注意到,书中对于PLC在不同行业、不同领域的应用都有所涉及,例如在制造业、能源、交通、建筑等领域,都给出了相应的技术解决方案和应用案例。这让我看到了PLC技术的广泛性和多样性。然而,这本书在案例的呈现方式上,并没有过多地强调“故事性”或者“趣味性”。它更像是工程师之间的技术交流,直接给出解决方案和参数设置,而缺乏一些背景介绍和场景描述。我有时候会想,如果能够将这些案例设计成一个个的小故事,或者通过更生动的语言来描述实际应用中的挑战和解决方案,可能会让读者更容易产生共鸣。而且,书中的很多案例,都涉及到具体的设备型号和参数,这对于初学者来说,可能不太容易理解。我更希望能够看到一些通用的方法论,或者一些解决问题的思路,而不是仅仅局限于某个具体的设备。

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这本书的排版和风格,坦白说,并不是我个人最喜欢的类型。它更偏向于传统的教材风格,内容密度非常高,每页纸上几乎都是密密麻麻的文字和图表,很少有留白。虽然这保证了信息的充分传达,但阅读起来会让人感到有些疲惫。我更习惯于那种排版疏朗、图文并茂、段落分明,并且有大量案例穿插其中的书籍,这样更容易保持阅读的兴趣和专注度。这本书在这方面就显得有些“朴实无华”了,它更像是工程师的参考手册,而不是一本轻松易读的科普读物。而且,书中的图表,虽然内容精确,但有时不够直观,很多时候需要反复对照文字才能理解图中的含义。我甚至觉得,如果能够增加一些生动形象的插画,或者更贴近实际应用的彩色示意图,可能会让读者更容易理解那些复杂的原理和操作。此外,这本书在语言风格上,也比较偏向于技术术语的直接堆砌,虽然清晰明确,但缺乏一些引人入胜的描述,读起来可能显得有些枯燥。我有时候会幻想,如果作者能用更生活化的比喻,或者更接地气的语言来解释那些抽象的概念,我的学习过程可能会轻松很多。

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我当初购买这本书,是希望能对PLC有一个大概的了解,能够掌握一些基础的应用技巧,足以应对一些简单的自动化任务。然而,这本书的深度和广度,显然远远超出了我最初的设想。它对于PLC的系统设计、硬件选型、通信协议、故障诊断等方面都有非常深入的探讨。例如,在讲解PLC的通信网络时,它详细介绍了RS-232、RS-485、Ethernet/IP、PROFINET等各种协议的原理、优缺点以及在不同场景下的应用。我原本以为PLC就是个独立的控制器,没想到它竟然是一个庞大通信网络中的一个节点,需要与其他设备进行各种信息的交互。书里关于PLC的扩展性、冗余备份、安全防护等内容的讲解,也让我看到了工业自动化领域所面临的复杂性和挑战。我甚至在书中看到了关于PLC在实时仿真、运动控制、安全控制等高级应用方面的介绍,这让我感觉,PLC的技术发展已经非常成熟,并且还在不断地向更高级的领域拓展。对于我这样一个只想了解基础应用的人来说,这些内容显得有些“超纲”了,但也确实让我对PLC技术有了更全面的认识。

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这本书在“应用”方面的呈现方式,让我感受到一种“脚踏实地”的风格。它并没有过多地描述一些宏大或者虚幻的应用场景,而是从最基础的逻辑控制入手,逐步深入到更复杂的应用。例如,它详细讲解了如何利用PLC实现基本的逻辑门电路、定时器控制、计数器控制等,并且给出了大量的实际编程示例。我注意到,书中对于不同类型PLC的编程软件和硬件接口都有所介绍,这让我对实际操作有了更具体的认识。此外,它还涉及到PLC在一些常见自动化设备中的应用,例如电机控制、液位控制、温度控制等,并且给出了相应的控制策略和参数设置。这部分内容对于我这样希望能够快速上手实践的读者来说,是非常有价值的。我甚至在书中看到了关于PLC在PLC网络通信、分布式控制等方面的介绍,这让我对PLC技术的应用前景有了更深的了解。这本书的优点在于其内容的实用性和针对性,能够帮助读者解决实际工作中的问题。

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