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出版者:

作者:陈林山

出品人:

页数:140

译者:

出版时间:2008-4

价格:16.00元

装帧:

isbn号码:9787504568281

丛书系列:

图书标签:

• 汽车电工
• 汽车维修
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• 故障诊断
• 电气系统
• 汽车电器
• 维修手册
• 实操指南

工业自动化与过程控制技术导论 第一章：自动化与控制系统的基础概念 本章旨在为读者构建一个坚实的工业自动化与过程控制的理论基础。我们将从自动化技术的发展历程入手，探讨其如何深刻地改变了现代制造业和服务业的格局。通过对比传统的手动操作与现代自动化系统的优势，重点阐述提高生产效率、保证产品质量一致性以及保障操作人员安全的重要性。 核心内容将聚焦于控制系统的基本组成。我们将详细剖析输入/输出（I/O）设备、传感器、执行器、控制器（PLC/DCS）以及人机界面（HMI）在整个控制回路中的作用和相互关系。我们将深入探讨反馈控制理论的基石，如开环系统与闭环系统的区别，以及反馈在实现精确控制中的关键地位。此外，本章还将介绍几种基本的控制策略，包括比例（P）、积分（I）、微分（D）控制的基本原理及其在简单过程控制中的应用前景。读者将通过本章对“自动化”这一宏大概念有一个清晰、系统的认识，理解其在现代工业生产中的不可替代性。 第二章：工业现场传感器的原理与应用 传感器是实现自动化的“眼睛”和“耳朵”。本章将全面、深入地介绍工业现场常用的各类传感器的工作原理、选型标准和安装注意事项。 我们将详细讲解温度测量技术，包括热电偶、热电阻（RTD）的测温原理、冷端补偿技术以及在高温、高压环境下的应用挑战。在压力测量方面，我们将探讨各种压力变送器的结构，如应变片式、压电式和电容式压力传感器的区别，以及如何根据介质特性（腐蚀性、粘性）选择合适的量程和材质。 液位测量是流体过程控制的关键环节，本章会系统介绍浮子法、差压法、雷达液位计和超声波液位计的优缺点和适用场景。此外，还将覆盖流量测量技术，深入分析孔板流量计、涡街流量计、电磁流量计和科里奥利质量流量计的工作机制，强调其在质量平衡和过程优化中的作用。最后，本章还将触及一些专业传感器，如气体成分分析仪、粘度计和PH计，指导读者如何正确地进行现场校准和维护，以确保数据采集的准确性和可靠性。 第三章：可编程逻辑控制器（PLC）的结构与编程 可编程逻辑控制器（PLC）是现代工业控制系统的“大脑”。本章将把读者的注意力集中于PLC的硬件架构、软件平台和核心编程技术。 首先，我们将拆解PLC的内部结构，包括CPU模块、电源模块、通信模块以及各种数字量和模拟量的I/O卡件的电气连接和功能。随后，重点转向PLC编程语言。我们将基于国际标准IEC 61131-3，详细介绍梯形图（LD）、指令表（STL）以及功能块图（FBD）的编程逻辑。对于初学者，我们将以大量实例演示如何使用梯形图实现基本的逻辑控制、定时器（TON/TOF）和计数器（CTU/CTD）的应用。 本章还将介绍数据处理和通信协议。读者将学习如何处理和缩放模拟量信号（如4-20mA和0-10V），理解模数转换（A/D）和数模转换（D/A）的过程。同时，我们将介绍工业通信领域的主流协议，如Modbus RTU/TCP和Profibus/Profinet的基础概念，为后续章节中更复杂的网络集成打下基础。 第四章：过程控制回路与调节器 本章是连接“采集”与“执行”的关键桥梁，专注于如何使用调节器实现对连续变量的精确控制。 我们将深入剖析比例-积分-微分（PID）控制器的工作原理。详细解析P、I、D三个参数分别对控制系统性能（如响应速度、超调量、稳态误差）的影响。本章的核心内容是PID参数整定方法，我们将系统介绍经验法（如经验法则），并重点讲解基于系统辨识的工程方法，如Ziegler-Nichols（齐格勒-尼科尔斯）整定法及其局限性。 此外，本章将探讨在复杂工业场景中遇到的挑战及应对策略。例如，如何处理大纯延迟过程、负载变化对控制效果的影响，以及串级控制、前馈控制等先进控制策略的原理与应用，以实现更平稳、更经济的生产过程。本章将通过仿真案例，帮助读者直观理解参数调整对实际过程带来的动态变化。 第五章：工业网络与分布式控制系统（DCS） 随着工厂规模的扩大，单点PLC已不能满足集中监控和信息集成的需求。本章将转向更高层次的控制架构——DCS和工业以太网。 我们将首先对比PLC、PC-Based控制系统与DCS的架构异同，明确DCS在大型、关键过程控制系统（如化工、电力）中的优势。DCS的系统层次结构将被详细阐述，包括现场层、控制层、监视层和信息层。 在网络通信方面，本章将深入探讨工业以太网的特点，例如对实时性、确定性的要求。我们将比较和分析主流的现场总线技术，如CANopen、DeviceNet，并重点介绍现代制造环境中不可或缺的以太网通信标准，如EtherCAT和Profinet IO，解释它们如何实现高速、同步的数据交换。本章还将涉及信息安全在工业控制网络中的重要性，介绍基本的网络隔离和访问控制概念。 第六章：人机界面（HMI）与数据可视化 人机界面（HMI）是操作员与自动化系统交互的窗口。本章专注于设计高效、清晰、易于理解的可视化界面。 我们将探讨HMI/SCADA系统的基本架构，包括服务器/客户端模式、数据历史记录（Historian）和报警管理系统。设计原则是本章的重点：如何利用颜色、布局、动画等视觉元素来有效地传达系统状态，避免信息过载和误操作。我们将遵循人机工程学原理，讲解关键性能指标（KPI）的展示方式、趋势图的有效应用，以及报警信息的优先级划分和确认流程。本章旨在教会读者构建一个不仅能“显示”信息，更能帮助操作员“理解”并“快速响应”的控制界面。 第七章：电气驱动与运动控制基础 本章将从机电一体化的角度，介绍驱动电机、变频器及其在运动控制中的应用。 我们将从电机基础理论出发，区分三相交流异步电机、直流电机和伺服电机的基本特性。核心内容是变频器（VFD）的工作原理，包括整流、直流环节和逆变过程，以及VFD如何实现对电机转速和转矩的精确控制。我们将详细讨论VFD的参数设置，如载波频率、加速/减速时间常数和载波模式。 在运动控制部分，本章将介绍伺服系统的工作闭环原理，包括位置、速度和力矩环的嵌套控制。我们将讨论步进电机与伺服电机的应用选择，并介绍如何通过运动控制器（MCU）实现简单的点位控制和插补运动，这对于包装、机床等需要精确轨迹跟踪的设备至关重要。 第八章：自动化系统的安全与维护 本章强调了自动化系统在长期稳定运行中的可靠性和安全性。 首先是系统维护策略。我们将对比预防性维护、预测性维护和基于状态的维护（CBM）的优劣。重点介绍如何利用历史趋势数据和诊断信息，对传感器漂移、执行器性能下降进行早期预警。 其次，功能安全（Functional Safety）是工业控制的生命线。本章将介绍相关的国际标准，如IEC 61508和IEC 61511。我们将解释安全完整性等级（SIL）的概念，以及如何通过设计冗余系统、使用安全仪表系统（SIS）来降低特定风险。本章将指导读者理解，安全设计并非事后补救，而是贯穿整个系统生命周期的核心要素。

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说实话，我关注这本书很久了，主要是因为作者在圈子里的口碑极佳，据说他不仅是理论大师，实战经验也丰富得吓人。拿到手后，果然名不虚传。这本书最让我惊喜的一点是它对“老问题新解”的处理方式。很多传统的电工书籍在讨论起一些经典故障时，处理方法还是停留在上个世纪的经验层面，但这本书里，作者巧妙地结合了现代的诊断工具和CAN总线、LIN总线这些新技术背景来重新审视这些问题。比如，针对某特定传感器的信号漂移，书中不仅分析了机械层面的可能原因，更深入探讨了ECU数据逻辑层面的干扰因素，这一点是很多只关注硬件连接的书籍所欠缺的。我立刻拿我最近手头的一个项目去对照验证，书中提到的一个关于接地回路阻抗的判断技巧，让我用最简单的方式排除了一个困扰我三天的间歇性故障。这种“站在巨人肩膀上，看得更远”的感觉，只有真正优秀的工具书才能提供。它不是在教你“怎么做”，而是在帮你理解“为什么这么做”，这种底层逻辑的灌输，才是真正有价值的。

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我对技术书籍的耐受度其实挺低的，如果内容不够“活泼”，很容易就弃读。这本书的叙述风格，可以说是完全出乎我的意料。它没有采用那种高高在上、不容置疑的专家口吻，反而更像是一个经验丰富的师傅在车间里，一边喝着咖啡，一边跟你耐心掰扯原理。语言上，它做到了专业性与可读性的完美平衡。比如，在解释复杂的PWM信号调制原理时，作者会突然插入一段关于“信号波形与发动机性能的微妙关系”的小插曲，瞬间拉回了读者的注意力。而且，这本书在细节考据上也做得非常到位，我注意到它引用了一些国外最新的行业标准和测试规范，这在市面上同类书籍中是极为罕见的。这表明作者在编写过程中投入了巨大的心血去追踪行业前沿动态，而不是简单地复述既有知识。读这本书的过程，与其说是学习，不如说是一种享受，它让枯燥的技术内容充满了人情味和探索的乐趣。

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这本书的结构编排，简直是一部教科书级的“故障排除地图”。我通常看技术书会从头读到尾，但这本书的设计让我可以非常高效地进行“点对点”查找。它的章节划分极其精细，索引做得比我期望的还要好用，基本上你遇到什么具体问题，翻开目录或索引，几秒钟就能定位到最相关的理论阐述和实操步骤。特别值得称赞的是，作者为每一个核心系统都设计了一套“分步自检流程图”，这个流程图不是简单的“A-B-C”线性逻辑，而是充分考虑了现代汽车系统的高度集成性，将电气信号流、动力传递流和控制逻辑流融为一体进行分析。我最近参与了一个老旧车型的线束重建工作，光是按照书中的指导步骤走下来，就避免了至少五处可能因为信息不对称导致的接线错误。这本书的价值，在于它极大地压缩了试错成本，是每一个追求效率和准确性的从业者案头必备的“速查与精读”两相宜的利器。

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从知识体系的广度来看，这本书展现出了令人惊叹的包容性。它没有局限于某一个品牌或某一代技术路线，而是非常全面地覆盖了从传统的机械点火系统（虽然篇幅不多，但作为对比非常必要）到最新的车身域控制器（BDC/Zonal Architecture）的演进脉络。尤其是关于车载网络（如Ethernet在汽车中的应用前瞻）的章节，讲解得非常到位，对于那些希望从传统维修技师向高级汽车电子工程师转型的读者来说，这简直就是一座金矿。很多书籍在讲到高级内容时往往一带而过，但这本书敢于深入剖析底层协议和数据包结构，让读者可以真正理解信息是如何在各个控制单元之间流转的。这种对深度和广度双重追求的平衡感，让这本书不仅仅是一本工具手册，更像是一部完整的汽车电子技术发展史和未来展望录。对于我这种对技术演进脉络有强烈好奇心的人来说，阅读体验简直是酣畅淋漓，它解答了“我们是怎么走到今天”以及“未来将去往何方”的核心疑问。

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这本书的装帧设计真是让人眼前一亮，封面那种哑光的质感，配上那个略带复古风格的字体，拿在手里沉甸甸的，一看就是那种能沉下心来读的专业书籍。我本来还担心内容会不会过于晦涩难懂，毕竟涉及那么多复杂的电路图和专业术语，但翻开内页后，心里的石头算是落了地。排版非常清晰，每一章的逻辑过渡都处理得非常自然流畅，像是带着你一步步走过一条蜿蜒但清晰的隧道。尤其是那些图例和实物照片的对比，简直是神来之笔，很多我过去百思不得其解的概念，通过这些直观的视觉辅助一下子就打通了任督二脉。我记得有一章专门讲新能源车电池管理系统的故障诊断流程，作者居然能用近乎讲故事的方式把枯燥的流程讲得引人入胜，完全没有那种“教科书式”的僵硬感。光是看着这本书，就能感受到作者在知识体系构建上的深厚功力，不是东拼西凑的资料汇编，而是一个经过千锤百炼、系统梳理后的知识结晶。我甚至会特意把它放在书架最显眼的位置，偶尔拿出来翻阅一下，那种厚重感和专业气息，本身就是一种无声的鼓励，提醒我要持续精进。

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