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出版者:化学工业

作者:章高建

出品人:

页数:359

译者:

出版时间:1991-11

价格:18.00元

装帧:

isbn号码:9787502509378

丛书系列:

图书标签:

• 过程控制
• 自动控制
• 化工控制
• 工业自动化
• 控制理论
• 系统工程
• 仪表技术
• 反馈控制
• 过程仪表
• 控制系统

《工业自动化基础：传感器、执行器与控制器》 本书旨在为读者构建一个扎实的工业自动化知识体系，深入浅出地剖析自动化系统的核心组成部分及其相互作用。从最基础的信号感知，到最终的动作执行，再到整个过程的智能决策，本书将带领读者逐步解锁现代工业生产的奥秘。 第一部分：工业自动化概览与基本概念 在信息爆炸的时代，工业自动化的重要性日益凸显。本书开篇将为读者勾勒出工业自动化的宏大图景，阐述其发展历程、核心目标以及在现代制造业中的关键作用。我们将介绍自动化系统的基本构成要素，包括感知层、决策层和执行层，并对这些层级的功能进行初步的界定。同时，本书将引入一些基础的工程概念，如信号、参数、变量、状态等，为后续内容的深入理解奠定坚实的基础。读者将了解到，工业自动化并非遥不可及的技术，而是由一系列相互关联、精密协作的子系统共同构成的有机整体。 第二部分：传感器的世界：洞察生产现场的眼睛 传感器是工业自动化的“眼睛”，它们负责将物理世界的各种信息转化为可供控制器读取的电信号。本部分将对各种主流的工业传感器进行详尽的介绍，包括其工作原理、技术特点、选型依据和应用场景。 温度传感器： 从热电偶、热电阻到红外测温仪，我们将详细讲解不同类型温度传感器的物理原理，以及它们在高温、低温、非接触等特殊环境下的应用。 压力传感器： 涵盖绝压、表压、差压等概念，介绍压阻式、电容式、应变片式等主流压力传感器的结构与性能，以及在流体控制、液位测量等方面的应用。 流量传感器： 深入解析电磁流量计、涡轮流量计、超声波流量计、质量流量计等原理，探讨不同流量计在测量气体、液体、蒸汽等介质时的优劣势。 液位传感器： 介绍浮球式、静压式、雷达式、超声波式等液位传感器的测量方法，以及它们在储罐、反应釜等容器中的应用。 位置和位移传感器： 重点讲解编码器（增量式、绝对式）、线性位移传感器（LVDT、RVDT）、光电开关、接近开关等，理解它们如何精确地捕捉物体的位置和运动。 物料检测传感器： 包括视觉传感器、颜色传感器、二维码/条形码扫描器等，探讨它们在产品识别、缺陷检测、分拣等方面的应用。 其他传感器： 简要介绍气体传感器、加速度传感器、力传感器等，展示传感器技术的多样性。 本书不仅会介绍传感器的基本原理，更会强调实际应用中的注意事项，例如环境适应性、精度要求、响应速度、接口类型等，帮助读者做出最合适的传感器选型。 第三部分：执行器的力量：驱动生产进程的双手 执行器是工业自动化的“双手”，它们接收控制器的指令，将电信号转化为物理动作，从而实现对生产过程的控制。本部分将重点介绍各种工业执行器的工作原理、技术特性和应用。 电机与驱动技术： 深入讲解直流电机、交流电机（同步、异步）的基本原理，以及伺服电机、步进电机在精密运动控制中的应用。同时，介绍变频器、伺服驱动器等核心驱动设备，理解它们如何实现电机的调速和精确控制。 阀门与执行机构： 详细介绍各种类型的控制阀门，如球阀、蝶阀、截止阀、调节阀等，以及其驱动方式，包括气动、电动、液动执行机构。重点讲解阀门在流体流量、压力、温度控制中的作用。 泵与压缩机： 介绍离心泵、容积泵等不同类型泵的工作原理，以及压缩机的基本概念，探讨它们在流体输送和压力提升中的应用。 执行机构的集成： 讨论如何将电机、阀门等执行器与传感器、控制器进行有效集成，实现闭环控制。 本部分还将关注执行器的选型原则，例如响应速度、力矩/功率需求、精度要求、耐用性以及与控制系统的兼容性。 第四部分：控制器：自动化系统的“大脑” 控制器是工业自动化系统的“大脑”，它负责接收传感器信息，进行逻辑判断和计算，并向执行器发出指令，以实现预期的控制目标。本部分将重点介绍工业控制器及其相关的技术。 PLC（可编程逻辑控制器）： 作为现代工业自动化领域最核心的控制设备，我们将深入剖析PLC的硬件结构、基本指令集（如梯形图、指令表、功能块图）、编程软件以及常见的应用场景。读者将学习如何使用PLC实现逻辑控制、顺序控制和简单的数据处理。 DCS（分布式控制系统）： 介绍DCS的系统架构、功能特点以及在大型复杂过程控制中的优势，理解其如何实现对整个生产过程的集中监控和管理。 IPC（工业PC）与嵌入式系统： 探讨工业PC在自动化系统中的应用，以及嵌入式系统在特定设备或模块化控制中的作用。 控制策略与算法： 简要介绍基本的控制策略，如开关量控制、PID控制等，为读者理解控制器如何实现对过程变量的调节提供基础。 本书将侧重于PLC的实际应用，通过案例分析，帮助读者理解PLC的编程方法和调试技巧。 第五部分：工业通信与网络：连接自动化世界的脉络 在现代工业自动化中，不同设备和系统之间的数据交换至关重要。本部分将介绍工业通信协议和网络技术。 串行通信： 介绍RS-232、RS-485等经典串行通信接口及其在设备间通信中的应用。 工业以太网： 重点讲解Ethernet/IP、Profinet、Modbus TCP等主流的工业以太网协议，理解它们如何在工业环境中实现高速、可靠的数据传输。 现场总线： 介绍Profibus、CANopen等现场总线技术，探讨它们在连接传感器、执行器和控制器方面的优势。 无线通信： 简要介绍Wi-Fi、LoRa等在工业自动化中的应用前景。 理解这些通信技术，有助于读者构建一个互联互通的自动化生产系统。 第六部分：实践应用与案例分析 理论结合实践是学习工程技术的关键。本书的最后一部分将通过具体的工业应用案例，巩固读者对前面所学知识的理解。 流程控制系统： 以一个简单的化工过程为例，讲解如何选择合适的传感器、执行器和控制器，并设计一个基本的控制方案。 机械制造自动化： 分析一个生产线上的自动化单元，例如数控机床、机器人协同工作等，展示自动化技术在提高生产效率和产品质量方面的作用。 能源与环境监测： 探讨自动化技术在水处理、电力调度、空气质量监测等领域的应用。 通过这些案例，读者将有机会看到各种技术如何在实际生产环境中协同工作，解决现实问题。 总结 《工业自动化基础：传感器、执行器与控制器》并非一本包罗万象的技术大全，而是致力于为有志于深入了解工业自动化领域的读者提供一个清晰、系统、实用的入门指南。本书通过对自动化系统核心要素的逐一剖析，并结合丰富的实例，旨在帮助读者建立起扎实的理论基础和初步的实践能力，为他们未来在工业自动化领域的学习和工作打下坚实的地基。

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这本书的配套资源支持，是让我感到惊喜的另一大亮点。通常工具书只提供文字内容，但这本书的作者团队似乎意识到现代学习的多元化需求，提供了一系列辅助学习材料。比如在线论坛的活跃度，以及作者偶尔会在上面对读者提出的具体技术疑问进行专业解答，这种及时的反馈机制极大地提升了学习体验。更重要的是，书后附带的若干章节的仿真代码示例（虽然没有直接提供光盘，但网站上有链接和指导），对于我们这些习惯于动手验证理论的人来说，简直是无价之宝。我曾尝试运行其中关于PID参数自整定的那段代码，发现它不仅能成功运行，而且代码注释写得异常详尽，这让理论学习和编程实践的结合变得异常顺畅，极大地巩固了对动态系统响应的直观理解。

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这本书在案例分析的选择上，展现了极高的专业性和前瞻性。它并没有过多地纠结于已经被技术迭代淘汰的过时工业场景，而是巧妙地将理论知识嵌入到当代高精尖制造流程中，比如对新型传感器数据融合的讨论，以及在能源优化管理系统中的应用实例。每一个案例都配有详尽的流程图和参数设置说明，这使得抽象的数学模型瞬间变得具体可感。我特别喜欢其中关于“鲁棒性设计”的那一章，作者用一个跨度很大的水处理系统实例，清晰地阐释了如何通过控制策略的冗余设计来应对外部干扰，这种理论与实践的无缝对接，极大地拓宽了我对实际工程问题的认知边界。它不仅仅是在“教”你怎么做，更是在“启发”你如何思考未来的控制挑战。

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这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，那种沉稳中带着一丝现代感的封面处理，让人在书架上第一眼就能被它吸引。内页的纸张质感也非常出色，厚实且微微泛黄，长时间阅读下来眼睛也不会感到疲劳。我尤其欣赏排版上的用心，字体大小适中，行距和段落间距都把握得恰到好处，即便是面对那些密集的公式和图表，也能保持清晰的逻辑脉络。装订方式也极其牢固，翻阅时能感觉到它经久耐用的品质，显然不是那种随便翻几页就会散架的“快消品”。它给人的感觉，就像是作者和出版方对内容尊重的一种体现，让读者在获取知识的同时，也能享受到一种阅读的仪式感。我记得有一次带着它去咖啡馆，邻桌的读者还特意问了书名，可见其外在形象的成功塑造，已经超越了单纯的工具书范畴，具备了一定的收藏价值。

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语言风格方面，这本书的作者无疑是一位资深的教育家，其文字功底达到了教科书所罕见的清晰和精确。他极少使用晦涩难懂的术语来炫耀学识，而是倾向于用最直白、最精确的语言来描述复杂的物理现象和数学关系。即便是那些涉及高阶微分方程和状态空间分析的内容，在作者的笔下也显得条理分明，逻辑链条清晰可见。不过，这种严谨性偶尔也会带来一点小小的挑战——当遇到需要大量背景知识才能完全消化的段落时，读者可能会需要频繁地查阅前几章的回顾或者查阅外部资料进行补充，这稍微打断了一点点阅读的流畅性。但总的来说，这种对准确性的极致追求，保证了本书作为参考手册的权威地位，绝对不会在关键定义上产生歧义。

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坦白说，这本书的叙事节奏把握得有些出人意料，它并非那种急于抛出所有结论的教材式写作，而是采取了一种非常温和、甚至可以说是“慢热”的引导方式。初读时，你会感觉作者似乎在铺垫太多背景信息，对于一些核心概念的引入显得颇为谨慎，这在追求效率的今天，可能会让一些心急的读者感到一丝不耐烦。然而，一旦你沉下心来跟随它的步伐，就会发现这种“慢”其实是一种深思熟虑的策略。它致力于打磨读者的基础认知，确保每一个后续步骤都有坚实的理论支撑，而不是囫囵吞枣地接受结论。这种由浅入深、层层递进的结构，极大地增强了知识的内化过程，让那些复杂的系统原理不再是孤立的公式堆砌，而是形成了一个有机的、可以理解的整体框架。

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