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出版者:中国电力

作者:王月志

出品人:

页数:224

译者:

出版时间:2007-9

价格:23.00元

装帧:

isbn号码:9787508355344

丛书系列:

图书标签:

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现代工业控制系统设计与应用 图书简介 本书全面深入地探讨了现代工业控制系统的设计、开发、实施与维护，旨在为工程技术人员、系统集成商以及相关专业的师生提供一本既具理论深度又富于实践指导价值的专业参考手册。随着工业自动化和智能制造的迅猛发展，对高效、可靠、灵活的控制系统的需求日益迫切。本书正是基于这一时代背景，系统梳理了当前主流控制技术的核心原理、前沿趋势及其在复杂工业场景中的具体应用。 第一部分：控制系统基础理论与架构 本部分首先构建了读者对现代工业控制系统的宏观认知。详细阐述了控制系统的基本概念、发展历程及其在不同工业领域的应用范畴。重点解析了集散控制系统（DCS）、可编程逻辑控制器（PLC）和计算机控制系统（CCS）这三大核心架构的本质区别、技术特点以及在不同规模和复杂度的生产过程中的适用性分析。 深入探讨了控制系统的分层结构模型，从现场设备层（传感器、执行器）到控制层（PLC/DCS控制器），再到监控与管理层（HMI/SCADA），直至更高级的制造执行系统（MES）和企业资源规划（ERP）系统的集成。对实时性要求、可靠性设计和系统冗余策略进行了详尽的数学和工程学论证。特别关注了工业通信网络的演变，系统对比了现场总线（如Profibus, Foundation Fieldbus）、工业以太网（如Profinet, EtherNet/IP）的协议栈、性能指标和互操作性挑战。 第二部分：核心控制技术与算法实现 本部分聚焦于实现精确、稳定控制的“大脑”——控制算法与软件工程。 经典控制理论回顾与高级拓展： 详述了经典的PID控制器的原理、参数整定方法（如Ziegler-Nichols法、IMC法）及其在实际工程中的局限性。随后，系统引入了先进过程控制（APC）技术，如模型预测控制（MPC）的数学模型建立、约束处理和求解优化算法。对非线性系统、大延迟系统和多变量耦合系统的控制策略进行了深入剖析。 PLC/DCS 编程与应用开发： 详细介绍了遵循IEC 61131-3标准的五种主要编程语言：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）。通过大量真实案例，演示了如何利用这些语言实现复杂的逻辑控制、数据处理和安全联锁逻辑。特别强调了在冗余控制器配置、故障诊断和热备份切换中的编程技巧和注意事项。 人机界面（HMI）与监控系统（SCADA）： 深入讲解了现代SCADA系统的架构设计，包括数据采集、历史数据库管理、报警管理和趋势分析模块。HMI设计遵循以人为本的原则，探讨了认知负荷理论在界面布局中的应用，如何通过直观的图形化表示、色彩编码和信息分层，提高操作员的反应速度和决策质量。 第三部分：工业网络安全与系统集成 在“工业4.0”和数字化转型的背景下，网络安全已成为控制系统可靠运行的生命线。本部分专门开辟章节探讨工业控制系统（ICS）安全问题。 OT/IT融合的安全挑战： 分析了传统“气隙”概念的瓦解，以及如何将企业信息技术（IT）的安全标准和实践引入操作技术（OT）环境。内容涵盖了IEC 62443系列标准的核心要求，包括风险评估、安全区域划分（Conduits and Zones）、访问控制策略的实施。 网络安全技术在控制系统中的应用： 讲解了工业防火墙、入侵检测系统（IDS）在OT网络中的部署原则。重点剖析了安全协议的集成（如TLS/SSL在工业通信中的应用），以及如何实现对现场设备的固件完整性校验和安全配置管理。 系统集成与数据贯通： 阐述了如何利用OPC UA等现代数据交换标准，实现控制层数据向MES和ERP系统的无缝集成。讨论了数据模型标准化（如ISA-95模型）在确保跨平台、跨供应商数据语义一致性方面的重要性。 第四部分：新兴技术与未来趋势 本部分展望了控制系统领域的前沿研究和技术落地。 工业物联网（IIoT）与边缘计算： 探讨了IIoT如何通过低功耗传感器和无线技术扩展控制系统的感知边界。详细介绍了边缘计算在分布式控制架构中的作用，它如何通过就近处理能力，降低云端带宽压力，并提升对快速变化的现场数据的响应速度。 人工智能在过程控制中的应用： 重点研究了机器学习（ML）和深度学习（DL）在状态监测、故障预警和过程优化中的实际案例。例如，如何利用神经网络模型进行设备健康状态评估（PHM），以及如何利用强化学习技术探索传统方法难以发现的最优控制策略。 数字化孪生（Digital Twin）技术： 阐述了数字化孪生体在控制系统设计验证、操作员培训和实时生产优化中的构建方法。从数据采集、模型校准到实时同步，提供了完整的技术路线图。 全书配有大量的工程实例、系统配置图和程序代码片段，确保读者能够将理论知识直接转化为解决实际工程问题的能力。本书旨在成为控制工程师从设计蓝图到系统投运的全周期技术指南。

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这本书的封面设计得非常朴实，淡蓝色的背景，上面印着一些简洁的电路图符号，整体感觉很专业，但又不失亲和力。我最初翻开它的时候，是抱着学习新技能的目的，毕竟在这个能源日益重要的时代，了解电能计量的技术细节是很有必要的。这本书的开篇部分，作者非常细致地梳理了电能计量发展的历史脉络，从最原始的机械式电能表讲起，一直讲到当前主流的电子式电表和智能电表。这种循序渐进的叙述方式，让我这个非科班出身的读者也能比较轻松地跟上节奏。书中对于电能计量的基本原理，比如功率、电能的定义，以及测量方法，都有深入浅出的讲解，大量的图示和案例分析，使得抽象的物理概念变得具体可见。特别是对误差分析的部分，作者的处理方式非常到位，既指出了现有技术的局限性，也探讨了未来改进的方向，让我对这个领域的复杂性和挑战性有了更直观的认识。阅读过程中，我感觉自己不仅仅是在学习技术，更是在理解现代社会赖以运转的基石之一。

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我花了近一个月的时间才仔细读完这本书，最大的感受是它在构建知识体系方面的强大逻辑性。全书的章节过渡非常自然流畅，每一个新的概念都是建立在前面章节已经奠定的坚实基础之上。特别是它对电磁兼容性（EMC）在精密计量设备设计中的重要性分析，处理得极其到位。作者没有回避这个常常被初学者忽略的环节，而是将其提升到了与测量精度同等重要的地位，并详细阐述了如何通过设计优化来规避干扰源。这种全方位的技术考量，体现了作者对行业规范的深刻理解。读完这本书，我感觉自己对电能计量系统的认知不再是零散的点状知识，而是一张结构完整、逻辑自洽的知识网络，能够指导我更系统、更全面地去分析和解决实际问题。

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这本书的排版和印刷质量简直是一流的，纸张的触感很好，字体清晰锐利，即便是长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。更让我赞赏的是，作者在内容编排上的匠心独属。它不像某些技术书籍那样堆砌晦涩难懂的公式和术语，而是巧妙地将理论知识融入到实际应用场景中去。例如，书中用很大篇幅详细介绍了智能电网背景下，电能计量数据采集与处理的流程，从现场设备的通信协议到后台管理系统的数据库构建，描绘了一幅完整的数字化计量图景。我特别喜欢其中关于电能质量监测那一章，它不仅仅停留在理论层面，还提供了很多实用的故障排查思路和案例，对于现场工程师来说，这简直是宝典级别的参考资料。每一次我遇到工作中的小困惑，翻开这本书，总能找到与之对应的、逻辑清晰的解答，它的实用价值远超一本纯理论教材的范畴。

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这本书给我的感觉是“严谨而不失温度”。作者的文风非常平实，没有那种高高在上的专家腔调，而是像一位经验丰富的前辈在耐心地为你答疑解惑。在讲解一些复杂的数学模型和计量标准时，作者会适时地插入一些“小贴士”或者“作者感悟”，这些小插曲有效地缓解了阅读的枯燥感，使得技术学习过程变得更加人性化。比如，在讨论到国际计量标准（如IEC标准）的差异时，作者没有简单地罗列条文，而是结合了不同国家和地区的电力系统特点进行对比分析，使得我们能理解这些标准背后的社会和经济考量。这种充满人文关怀的叙述方式，让这本书不仅仅是一本工具书，更像是一份用心制作的行业考察报告，让我感受到了作者对这个领域的深厚情感和责任感。

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说实话，这本书的深度和广度都让我感到惊喜。我原以为这会是一本偏向于硬件操作手册类的书籍，但它展现出的技术视野更加宏大。作者对前沿技术的关注度非常高，书中花了相当的篇幅来探讨诸如时间复杂度理论在计量算法优化中的应用，以及区块链技术在电能交易安全认证中的潜力。这些内容的引入，让整本书的学术价值得到了极大的提升，使得它不仅仅服务于基础操作层面的人员，对于从事研究和系统架构设计的同行来说，也具有不可替代的参考价值。阅读这些章节时，我需要反复琢磨，甚至需要结合其他领域的知识进行交叉对比学习，这恰恰体现了作者在内容深度上的不妥协。这种既扎实又具前瞻性的内容结构，极大地拓宽了我对未来能源计量形态的想象空间。

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