具体描述
本书为普通高等教育“十一五”规划教材。 本书共分七章，主要内容包括：PLC应用基础，PLC的机构及特点，PLC的 基本指令及编程，PLC功能指令及其应用，PLC联网与通信，PLC应用系统设计、 安装及维护，电气及PLC实验。本书力求体系完整、通俗易懂，结合新技术的发 展，结合实验，使读者更深入地了解PLC的使用方法和技巧。 本书可作为电气信息类、自动化类、机械类等工科专业的本科教材，也可供从事相关领域技术工作的工程技术人员参考使用。
《现代工业控制系统概论》 书籍简介 本书旨在为读者提供一个全面而深入的现代工业控制系统概览，内容涵盖了从基本概念到前沿技术的广泛领域。我们致力于剥离具体工具的局限性，聚焦于工业控制系统核心的原理、架构、设计理念与发展趋势，帮助读者建立起系统性的认知框架，从而能够理解、分析并适应不断变化的工业自动化领域。 第一章：工业控制系统概述 本章首先界定了工业控制系统的基本概念，阐述其在现代工业生产中的核心作用。我们将深入探讨工业控制系统的功能组成，包括感知层（传感器、变送器）、决策层（控制器、逻辑单元）和执行层（执行机构、驱动器）的相互协作机制。此外，本章还将对工业控制系统的发展历程进行梳理，从最初的继电器控制到现代的分布式控制系统（DCS）和可编程逻辑控制器（PLC），揭示技术演进背后的驱动力。我们将重点分析不同类型工业控制系统（如批次控制、连续控制、顺序控制）的应用场景，并初步介绍工业控制系统设计的关键考虑因素，例如可靠性、实时性、安全性与可维护性。 第二章：过程控制原理与方法 本章将专注于工业生产中常见的“过程控制”这一核心领域。我们将详细讲解过程控制的基本任务，包括测量、比较、控制和执行。核心内容将围绕着各种基本的控制算法展开，例如比例（P）控制、积分（I）控制、微分（D）控制，以及它们经典的组合——PID控制。我们将深入剖析PID控制器的原理、参数整定方法（如Ziegler-Nichols法、临界比例法、手动整定法），并讨论在实际应用中可能遇到的问题，如超调、振荡、稳态误差等，以及相应的解决方案。此外，本章还将介绍更先进的控制策略，如模糊控制、自适应控制、模型预测控制（MPC）等，并阐述它们在特定复杂过程控制中的优势与适用性。通过本章的学习，读者将能深刻理解如何有效地控制各种工业生产过程，确保产品质量和生产效率。 第三章：顺序控制与状态机设计 与过程控制不同，顺序控制关注的是一系列离散事件的先后顺序和条件触发。本章将深入探讨顺序控制的原理与设计方法。我们将介绍状态机（Finite State Machine, FSM）作为描述和实现顺序控制的强大工具，详细讲解状态、转换、事件和动作的概念。通过丰富的图示和案例，读者将学习如何构建和分析状态机模型，并将其转化为实际的控制逻辑。本章还将介绍用于实现顺序控制的常用技术，如梯形图（Ladder Diagram, LD）的逻辑结构、顺序功能图（Sequential Function Chart, SFC）的应用，以及如何利用指令集进行复杂顺序流程的设计。我们将通过多个实际工业场景（如装配线控制、物料搬运系统、化工反应釜的启停流程）来演示顺序控制的设计与实现过程，帮助读者掌握构建高效可靠顺序控制系统的能力。 第四章：工业网络通信与数据交换 现代工业控制系统高度依赖于网络通信，以实现设备之间的数据交换和信息共享。本章将对工业网络通信进行全面而深入的介绍。我们将从网络拓扑结构（如星型、总线型、环型）和通信介质（如铜缆、光纤、无线）开始，逐步深入到各种主流的工业现场总线（Fieldbus）技术，包括但不限于Modbus、Profibus、CANopen、EtherNet/IP等。我们将详细分析这些总线的通信协议、数据传输方式、实时性特点以及各自的优缺点和适用范围。此外，本章还将介绍工业以太网（Industrial Ethernet）的发展及其在自动化领域日益增长的重要性，并探讨OPC（OLE for Process Control）技术在不同控制系统之间实现互联互通方面的作用。理解工业网络通信是构建高效、集成化工业控制系统的关键，本章将为读者打下坚实的网络基础。 第五章：人机界面（HMI）设计与操作 人机界面（Human-Machine Interface, HMI）是连接操作人员与自动化控制系统之间的桥梁。本章将聚焦于HMI的设计原则、功能实现与用户体验。我们将探讨HMI的基本组成部分，包括显示屏、输入设备、图形元素和用户交互逻辑。设计原则方面，我们将强调界面的直观性、易用性、信息清晰度和一致性，并介绍如何根据不同的操作需求（如监控、操作、诊断、报警）设计相应的界面布局和功能模块。本章还将介绍HMI在图形化表示（如仪表盘、趋势图、报警列表）方面的最佳实践，以及如何有效地利用动画和颜色来传达关键信息。此外，我们还将探讨HMI与上位机系统（如SCADA）的集成，以及安全操作规程在HMI设计中的体现。通过本章的学习，读者将能设计出高效、友好且安全可靠的人机交互界面。 第六章：工业控制系统的集成与应用 在掌握了各个子系统的基本原理和技术后，本章将重点探讨如何将这些分散的组件进行有效的集成，并应用于实际的工业生产场景。我们将深入分析不同类型的工业控制系统架构，如集中式控制、分布式控制（DCS）、以及基于PLC的集成系统。本章将详细介绍系统集成的关键环节，包括设备选型、系统规划、通信协议的协调、软件模块的开发与集成、以及数据库的构建与管理。我们将通过多个跨领域（如电力、石化、汽车制造、食品饮料）的典型应用案例，展示不同控制系统在实际生产环境中是如何协同工作的。案例分析将涵盖从简单的自动化生产线到复杂的生产过程监控与优化，帮助读者理解系统集成的挑战与解决方案。此外，本章还将初步涉及系统调试、性能评估和故障排除等实际操作层面的内容。 第七章：工业控制系统的发展趋势与挑战 工业控制系统正处于快速发展和变革之中。本章将展望未来的发展趋势，并探讨当前面临的主要挑战。我们将重点关注工业4.0、物联网（IoT）、人工智能（AI）与机器学习（ML）等新兴技术如何深刻地改变工业控制系统的形态和能力。内容将涵盖智能工厂、数字孪生、预测性维护、边缘计算在控制系统中的应用，以及如何利用大数据分析来优化生产过程。同时，本章还将深入探讨工业控制系统面临的安全挑战，包括网络攻击、数据泄露和系统脆弱性，并介绍相应的安全防护策略和标准。此外，我们还将讨论系统集成复杂性、技术人才短缺、以及标准化与互操作性等行业普遍关注的问题。通过本章的学习，读者将能够对工业控制系统的未来发展有一个清晰的认识，并为迎接未来的技术变革做好准备。 本书特色： 原理至上： 本书不侧重于介绍某一个具体的控制产品或品牌，而是深入剖析工业控制系统的核心原理、通用技术和设计方法，使读者能够触类旁通，理解和掌握各种控制系统的共性与特性。 系统性强： 从工业控制系统的宏观概述到具体的技术细节，再到未来的发展趋势，本书构建了一个完整的知识体系，帮助读者建立起全面、深入的认知。 案例丰富： 结合大量实际工业生产场景的案例分析，将理论知识与实践经验相结合，加深读者的理解，并提供解决实际问题的思路。 面向未来： 关注行业前沿技术和发展趋势，帮助读者了解工业自动化领域的未来走向，为职业发展和技术创新提供指引。 目标读者： 本书适合所有希望深入了解工业控制系统的工程技术人员、自动化专业学生、以及对工业自动化感兴趣的各界人士。无论是初学者希望系统学习工业控制的基础知识，还是有经验的工程师希望拓展视野，本书都将是您宝贵的参考。
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