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出版者:化学工业出版社

作者:张桂香

出品人:

页数:276

译者:

出版时间:2011-1

价格:28.00元

装帧:

isbn号码:9787502584108

丛书系列:

图书标签:

• 电气控制
• PLC
• 自动化
• 工业控制
• 继电器控制
• 可编程逻辑控制器
• 电路
• 电机控制
• 传感器
• 控制系统

《工业自动化系统设计与实施》 内容简介： 本书旨在为读者提供一个全面而深入的工业自动化系统设计与实施的理论框架与实践指南。在日益智能化、信息化的现代工业生产环境中，高效、可靠的自动化系统已成为企业提升生产力、降低成本、保证产品质量的关键。本书将系统地阐述从项目启动到系统验收的整个生命周期，涵盖系统需求分析、硬件选型、软件开发、集成调试、现场部署以及后期维护等各个环节，帮助读者掌握构建稳定、高效、可扩展工业自动化系统的核心技能。 第一部分：工业自动化系统概述与规划 工业自动化发展趋势与挑战： 本章将首先回顾工业自动化的发展历程，并重点分析当前制造业面临的主要挑战，如柔性化生产需求、数据集成、能源效率提升、以及物联网（IoT）和人工智能（AI）等新兴技术在自动化领域的应用前景。我们将探讨如何通过引入先进的自动化解决方案来应对这些挑战，从而实现企业的可持续发展。 项目生命周期与管理： 详细介绍工业自动化项目的典型生命周期，包括概念设计、详细设计、采购、制造、集成、现场安装、调试、培训、试运行和项目收尾等阶段。强调项目管理在自动化项目中的重要性，包括进度控制、成本管理、风险评估与规避、质量保证以及合同管理等关键要素。 需求分析与系统架构设计： 深入讲解如何进行严谨的自动化系统需求分析，包括对工艺流程、生产设备、控制对象、操作人员、安全要求、环保标准以及企业信息系统（如MES、ERP）的集成需求进行全面调研和梳理。在此基础上，本书将引导读者学习如何根据需求设计合理的系统架构，包括分层控制模型（如现场层、控制层、管理层）、功能模块划分、通信网络拓扑选择、以及冗余与容错策略的制定。 标准化与规范： 介绍国内外与工业自动化相关的通用标准和行业规范，如IEC 61131-3（可编程控制器编程语言）、ISA-95（企业-控制系统集成）、OPC UA（开放平台通信统一架构）等。理解并遵循这些标准是确保系统互操作性、可维护性和长期稳定运行的基础。 第二部分：工业自动化核心组件选型与应用 传感器与执行器技术： 全面介绍各类工业传感器的原理、选型原则及其在不同应用场景下的部署，涵盖温度、压力、流量、液位、位置、速度、视觉、力等传感器。同时，详述各种执行器（如电机、阀门、气缸、伺服驱动器）的选型与控制方法，重点关注其性能参数、接口类型、防护等级以及节能特性。 工业计算机与嵌入式系统： 探讨工业计算机（IPC）在自动化系统中的作用，包括其硬件特性（如高可靠性、宽温工作范围、抗震动）、操作系统选择、以及与现场设备的连接方式。介绍嵌入式系统在小型或专用自动化设备中的应用，以及开发和部署的要点。 工业通信网络： 详细讲解当前主流的工业通信网络技术，包括现场总线（如PROFIBUS, CANopen, DeviceNet）和工业以太网（如PROFINET, EtherNet/IP, EtherCAT, Modbus TCP）。分析不同网络的特点、性能优势、适用范围，以及在网络设计中需要考虑的带宽、实时性、可靠性、安全性等因素。 数据采集与处理： 介绍数据采集系统（DAS）的组成、工作原理，以及数据预处理、滤波、变换等关键技术。探讨如何实现对生产过程数据的实时采集、存储、分析与可视化，为过程优化和故障诊断提供依据。 人机界面（HMI）与监控系统（SCADA）： 深入讲解HMI的设计原则，包括界面布局、操作逻辑、报警管理、趋势显示等。介绍SCADA系统的功能，如数据采集、可视化监控、报警处理、报表生成、历史数据分析等，以及其在生产过程监控与调度中的核心作用。 第三部分：自动化系统软件开发与集成 PLC（可编程逻辑控制器）系统基础与编程（针对特定应用场景）： 虽然本书不以PLC为核心，但考虑到其在工业自动化领域的广泛应用，将提供PLC系统基础知识和典型应用案例的介绍。重点讲解PLC的硬件组成、I/O原理、通信接口，以及基于梯形图（LD）、指令表（IL）、结构化文本（ST）、功能块图（FBD）和顺序功能图（SFC）等编程语言的通用应用逻辑设计思路，侧重于其在复杂控制策略中的集成应用，而非其独立编程技术。 高级控制算法与策略： 介绍PID控制、模糊控制、自适应控制、预测控制等常用高级控制算法的原理及其在不同工业过程中的应用。探讨如何根据工艺特性选择和整定合适的控制策略，以实现更精确、更稳定的过程控制。 运动控制与伺服系统集成： 详细阐述伺服驱动器、步进电机、编码器等运动控制组件的选型与配置。介绍点位控制、速度控制、位置控制、轨迹规划等运动控制模式，以及其在机器人、自动化生产线、包装机械等领域的应用。 机器人技术与自动化集成： 介绍工业机器人的基本类型、运动学与动力学原理。重点讲解机器人与PLC、HMI、视觉系统等其他自动化设备的集成方法，实现自动化生产线的柔性化与智能化。 系统集成与软件协同： 探讨不同自动化设备和软件模块之间的集成挑战与解决方案。强调建立统一的数据模型、通信接口和控制协议的重要性，以实现硬件与软件的无缝协同工作。 第四部分：工业自动化系统的实施与维护 系统安装与布线规范： 强调现场安装的规范性与安全性，包括电气柜的布局设计、线缆敷设、接地措施、电磁兼容性（EMC）防护等。介绍现场设备安装时的注意事项，以及如何保证安装质量。 调试方法与故障诊断： 系统介绍自动化系统调试的流程和方法，包括单元调试、联调、系统集成调试等。提供系统性故障诊断的思路和技巧，如通过HMI、日志文件、诊断工具等进行分析，并给出常见故障的排除方案。 性能优化与系统升级： 探讨如何通过数据分析、过程建模等手段对已运行的自动化系统进行性能评估和优化，以提高生产效率、降低能耗、减少故障。介绍系统升级的策略，包括硬件升级、软件更新、功能扩展等，以及如何最大程度地降低对生产的影响。 安全生产与网络安全： 强调工业自动化系统在安全生产中的关键作用，包括过程安全、人身安全和环境保护。介绍功能安全（Functional Safety）的概念与标准，如IEC 61508、ISO 13849等，以及安全相关控制系统的设计与验证。同时，关注工业控制系统（ICS）的网络安全问题，如威胁识别、风险评估、防护措施（防火墙、入侵检测、访问控制）以及安全策略的制定与实施。 全生命周期维护与服务： 讲解工业自动化系统的全生命周期维护策略，包括预防性维护、预测性维护、纠正性维护等。介绍备品备件管理、技术文档维护、用户培训以及远程支持等服务内容，以确保系统的长期稳定运行。 本书特色： 系统性与全面性： 涵盖工业自动化项目的全过程，从概念到实践，从硬件到软件，从理论到应用。 实践导向： 结合大量工业实际案例，深入剖析问题，提供切实可行的解决方案。 前沿性： 关注工业4.0、物联网、人工智能等新兴技术在自动化领域的融合应用。 条理性与易读性： 结构清晰，逻辑严谨，语言通俗易懂，适合不同层次的读者。 面向未来： 引导读者掌握构建面向未来的智能、柔性、高效工业自动化系统的能力。 本书适合工业自动化领域的工程师、技术人员、项目经理、以及相关专业的在校学生和研究生阅读。通过本书的学习，读者将能够独立或协同完成复杂的工业自动化系统项目的设计、实施与维护工作，为推动工业现代化进程贡献力量。

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这本书的排版和插图质量非常高，这一点在技术书籍中常常被忽视，但它对阅读体验影响很大。图示清晰，线条精准，这对于理解复杂的电气原理图至关重要。我最欣赏的是作者对于安全操作规范的强调，这不是例行公事的提醒，而是贯穿在每一个案例分析中的重要组成部分。这种严谨的态度让我印象深刻。通过这本书，我不仅学会了控制，更学会了如何安全、规范地进行电气操作。它不仅仅是一本技术手册，更是一本行业规范的入门指南。

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我是一名经验稍丰富的技术人员，想找一本能查漏补缺的书籍来巩固自己的知识体系。这本书在高级应用方面的深度也相当令人满意。它对变频器和伺服系统的集成应用分析得非常透彻，尤其是在解决工业现场的疑难杂症方面，提供了很多实用的思路。书中对故障诊断的章节，我看了好几遍，里面列举的典型故障场景和排查步骤，确实是在实际工作中经常遇到的难题。这本书的价值不在于教你入门，而在于帮你建立起一个系统、全面的自动化控制知识框架，非常适合想要进阶的人士。

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这本书简直是为我量身定做的！我一直对电路原理和继电器控制有点迷茫，但读完这本后，感觉豁然开朗。作者的讲解方式非常接地气，不是那种枯燥的理论堆砌，而是结合实际案例，一步步引导你理解复杂的概念。特别是关于电机启动和制动那一章，图文并茂，让我这个新手也能轻松掌握。我特别喜欢它对各种电气元件工作原理的细致剖析，让你不仅仅知道“怎么做”，更明白“为什么”。读完感觉自己的动手能力和理论基础都得到了质的飞跃，强烈推荐给所有刚入门的朋友！

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我主要对编程逻辑和软件仿真比较感兴趣。这本书在阐述梯形图逻辑时，运用了大量的“流程化”思维导图，将原本抽象的指令转换成了直观的动作序列。这对于理解程序是如何一步步实现控制目标非常有帮助。书中的仿真练习部分设计得非常巧妙，让你在不接触真实设备的情况下，就能提前预判程序的运行结果和可能出现的错误。虽然书本篇幅不薄，但翻起来毫不费力，节奏把握得恰到好处，让人有读下去的动力，感觉知识点被巧妙地“包装”起来了。

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说实话，刚拿到这本书的时候，我还有点担心内容会不会太深奥，毕竟自动化控制对我来说是个全新的领域。然而，这本书的编排结构非常合理，从基础的电气符号开始，逐步过渡到复杂的系统控制，每一步的衔接都非常自然。作者在阐述逻辑控制器的编程部分，用了很多口诀和技巧性的描述，这比那些生硬的代码说明有效多了。我尝试跟着书上的例子编写了几段程序，不仅成功运行，而且还自己琢磨出了优化方案。这本书的实践性太强了，简直就像一位耐心的老师在旁边手把手地教你。

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