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页数:417

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出版时间:2006-7

价格:38.00元

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isbn号码:9787504556127

丛书系列:

图书标签:

• 维修电工
• 电工技能
• 电气维修
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• 技能培训
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• 电路维修
• 家用电器维修
• 电力知识

工业自动化系统集成与维护实践 图书名称：工业自动化系统集成与维护实践 图书简介： 随着“中国制造2025”战略的深入推进，工业自动化和智能制造已成为推动产业升级的核心驱动力。本手册专注于现代工业环境中广泛应用的自动化系统，旨在为一线工程技术人员、系统集成商以及设备维护人员提供一套全面、深入且极具实操性的技术指南。本书内容涵盖了从系统规划设计、核心部件选型、集成调试到长期运行维护的全生命周期管理，强调理论与实践的紧密结合。 第一部分：自动化系统基础架构与设计原理 本部分首先系统性地梳理了现代工业控制体系的演进历程，重点阐述了分布式控制系统（DCS）、可编程逻辑控制器（PLC）与工业个人计算机（IPC）在不同应用场景下的适用性与架构特点。 1.1 工业控制系统的层次结构 详细解析了自动化系统的金字塔模型，包括现场执行层（传感器、执行器）、控制层（PLC/PAC）、监控层（HMI/SCADA）以及信息管理层（MES/ERP）之间的信息流和控制流。特别引入了对现代基于现场总线的控制架构的深入分析，如PROFIBUS DP/PA、Foundation Fieldbus以及EtherCAT等工业以太网技术的原理和优势对比。 1.2 传感器与执行器技术选型 聚焦于过程控制中关键的检测元件与驱动元件。在传感器方面，深入探讨了压力、流量、温度、物位等经典参数的测量原理，并着重介绍了智能型传感器的数字输出特性、总线集成能力和自诊断功能。在执行器方面，详尽比较了气动、液压和伺服驱动系统的动态响应特性、能耗效率及维护需求。针对特殊工况（如高温、高压、易爆环境）下的选型标准和安全规范进行了专门论述。 1.3 控制系统硬件选型与冗余设计 针对不同规模和可靠性要求的生产线，提供了PLC/PAC的选型决策树。内容包括CPU处理速度的评估、I/O点卡的配置原则、模拟量信号的精度要求。重点剖析了关键任务系统中的冗余设计，包括电源冗余、CPU热备份（Hot Standby）和I/O模块冗余的配置方法与切换测试流程，确保系统在单点故障时仍能保持基本运行。 第二部分：核心控制算法与软件工程 本部分是本书的核心内容之一，详细讲解了实现复杂工业过程控制所需的软件编程方法和控制策略的构建。 2.1 PLC/PAC编程标准与规范 严格遵循IEC 61131-3标准，系统介绍五种主要编程语言——梯形图（LD）、指令表（ST）、结构化文本（SCL）、功能块图（FBD）和顺序功能图（SFC）——的适用场景和编程技巧。强调了编写高质量、可读性强、易于维护的标准化代码的重要性，包括命名约定、注释规范及模块化设计原则。 2.2 经典过程控制算法详解 不仅停留在PID控制器的基本原理层面，更深入探讨了先进控制技术在实际应用中的优化。包括： 级联控制与前馈控制： 如何通过复合控制策略应对具有较大时间滞后的系统。 比率控制与自动倍率调整： 在混合、稀释等工艺中的精确应用。 解耦控制： 针对多变量耦合过程的控制回路设计方法。 书中提供了大量基于常见品牌（如西门子TIA Portal, 罗克韦尔Studio 5000）的实际代码示例和调试技巧。 2.3 人机界面（HMI）设计与SCADA系统构建 阐述了有效HMI界面的设计原则，遵循认知心理学原理，确保操作员在紧急情况下能够快速准确地获取信息并执行操作。内容覆盖报警管理、趋势分析、历史数据记录与追溯。在SCADA层面，讲解了数据采集策略、网络拓扑结构、历史数据库（Historian）的部署与优化，以及与上层制造执行系统（MES）的数据接口协议（如OPC UA）。 第三部分：系统集成、调试与测试 系统集成是连接设计蓝图与实际运行之间的关键桥梁。本部分侧重于集成过程中的风险控制与高效调试方法。 3.1 软硬件集成与联调 详述了从工厂接收到现场安装、从I/O点位核对到通信网络建立的全过程。重点介绍了“分层联调”策略：先进行底层I/O信号的模拟测试，再进行单回路控制测试，最后进行联锁和全自动流程测试。强调了对EMC（电磁兼容性）的关注，确保控制柜内布线符合抗干扰要求。 3.2 调试方法论与故障排查 介绍了一套系统的、基于逻辑分析的调试流程，避免盲目试错。重点讲解了如何利用PLC的在线监视工具、诊断缓冲区信息以及示波器等工具，快速定位硬故障和软逻辑错误。内容覆盖了驱动器参数化、伺服系统（如定位模式、电子凸轮）的运动轨迹调试等高难度环节。 3.3 验收标准与文件归档 明确了系统投入运行前必须完成的工厂验收测试（FAT）和现场验收测试（SAT）的关键检查点。详细列出了竣工文档的要求，包括最终版硬件清单、接线图、软件源代码备份、操作员手册和维护手册的完整性要求。 第四部分：自动化系统的运行、维护与安全 本部分关注系统的长期健康运行和面向未来的安全挑战。 4.1 设备预防性维护与状态监测 构建了一套基于运行时间的、基于事件的、基于状态的（CBM）维护策略。阐述了如何利用PLC或SCADA系统内置的诊断功能，结合外部振动、功耗监测等物联网（IoT）技术，实现对关键设备（如电机、泵、变频器）的早期故障预警。 4.2 变频器与伺服驱动器的维护 专门针对工业驱动系统的常见问题，如输出谐波、直流环节电压不稳、过流/过压保护的触发原因进行深入分析。提供了驱动器参数的备份与恢复流程，以及针对不同电机（异步电机、永磁同步电机）的参数化步骤。 4.3 工业网络安全基础与实践 随着OT（操作技术）与IT（信息技术）的融合加深，网络安全成为维护工作的重中之重。本章介绍了ISA/IEC 62443标准的基本框架，讲解了如何对控制网络进行分段隔离（VLAN）、配置访问控制列表（ACL），以及定期进行固件更新和安全漏洞扫描，以防范勒索软件和未经授权的远程访问对生产过程造成破坏。 本书特色： 高度实战性： 每一个章节都配有丰富的工程案例、实际的故障诊断流程图和关键参数设置参考表。 跨平台视野： 理论讲解不局限于某一特定品牌，强调通用控制原理，同时兼顾主流自动化平台的技术细节。 面向未来： 融入了工业物联网（IIoT）、边缘计算在控制系统中的初步应用场景。 本书是提升自动化工程师解决实际生产问题能力的理想参考书。

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