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页数:374

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出版时间:2009-1

价格:42.00元

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isbn号码:9787030231895

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《工业自动化控制系统原理与应用》 一、 本书核心聚焦：现代工业的心脏与神经 《工业自动化控制系统原理与应用》是一本系统阐述现代工业生产过程中，如何利用先进技术实现流程优化、质量提升与安全保障的专业教材与参考手册。本书深度剖析了构成工业自动化系统的四大核心要素：传感器与执行器、可编程逻辑控制器（PLC）、分布式控制系统（DCS）以及工业网络通信技术，并辅以大量的工程实例，力求将复杂的理论知识转化为实际可操作的工程技能。 本书并非关注光、电、像等光学现象在信息获取或传输中的特定应用（如光通信、激光加工或光电传感器的细节原理），而是将视角完全置于整个生产流程的“控制”层面。我们探讨的是“如何让机器按照既定程序精确、可靠地运行”，而非“机器如何感知世界”或“信息如何以光速传播”。 二、 内容深度解析：从基础逻辑到复杂集成 本书的结构设计遵循从基础理论到系统集成的逻辑递进路线： 第一部分：自动化基础与元件选型（控制的执行层面） 1. 工业传感器基础： 重点介绍压力、温度、流量、液位等过程变量的采集原理，强调其在数据准确性、抗干扰能力及现场适应性方面的要求。此部分着重于电信号的产生与初步调理，而非光的物理特性。 2. 执行机构原理： 详细阐述各类电机（步进电机、伺服电机、交流电机）的驱动原理、变频器（VFD）的调速控制，以及调节阀、接触器等执行元件的工作机制。关注的是力、位移、速度的精确控制。 3. 信号处理与人机界面（HMI）： 讲解模拟信号（4-20mA, 0-10V）与数字信号的隔离、滤波和转换技术。HMI的设计原则侧重于信息的可视化、操作的便捷性与故障诊断的直观性。 第二部分：可编程逻辑控制器（PLC）深度研习（控制的核心逻辑） 这是本书的核心章节。我们深入研究PLC的硬件架构、扫描周期、I/O分配机制以及指令集。 1. 编程语言与逻辑构建： 详细教授基于IEC 61131-3标准的五种编程语言，重点教授梯形图（LD）、指令表（STL）和结构化文本（ST）在实现顺序控制、步进控制、定时与计数功能中的应用。内容集中于布尔代数逻辑在工业控制中的映射。 2. 中断与高速处理： 探讨如何利用外部中断和周期中断来处理对时间要求极高的快速响应任务，例如高速定位或紧急停车逻辑的实现。 3. PLC的故障诊断与维护： 提供一套系统的PLC运行状态监测、诊断代码解析及常见硬件/软件故障的排除流程。 第三部分：分布式控制系统（DCS）与过程控制（大规模系统的集成） 针对石油化工、电力、冶金等流程工业，本书系统介绍了DCS的架构优势。 1. DCS的系统架构： 比较DCS与PLC在系统冗余性、控制规模、操作员站配置上的差异。强调DCS如何通过中央数据库实现全厂信息的高度集成。 2. 经典过程控制算法： 详细剖析PID（比例-积分-微分）控制器的数学模型、参数整定方法（如Ziegler-Nichols法、衰减法），以及在温度、压力等环节的实际应用。同时，介绍如串级控制、前馈控制等高级控制策略的构建。 3. 安全仪表系统（SIS）： 独立章节讨论安全仪表系统的设计规范（如IEC 61508/61511），包括安全完整性等级（SIL）的确定、安全回路的冗余设计与定期测试要求。 第四部分：工业通信与网络集成（信息流动的骨架） 现代控制系统依赖于可靠的通信网络。本书聚焦于工业现场总线和以太网技术。 1. 现场总线技术对比： 深入分析PROFIBUS DP/PA、Foundation Fieldbus、CANopen等不同现场总线的物理层特性、数据帧结构及应用场景。重点探讨如何解决多主机冲突和数据实时性问题。 2. 工业以太网应用： 阐述PROFINET、EtherNet/IP在实现高带宽、灵活拓扑结构中的优势，以及实时以太网（如时间敏感网络TSN）在未来工厂中的作用。 3. 数据集成与SCADA： 讲解监控与数据采集（SCADA）系统的功能，以及如何通过OPC等标准接口将现场控制数据提升至制造执行系统（MES）层面，实现生产管理的数字化。 三、 本书的独特价值与目标读者 本书的编写严格遵循工程实践的需求，每一个理论推导后都紧跟着至少一个详尽的工程案例分析。我们致力于培养读者“系统思维”——即不将传感器、控制器、执行器视为孤立部件，而是将其整合入一个相互反馈、持续优化的闭环系统中。 目标读者包括： 工业工程、自动化、电气工程等专业的本科及研究生。 从事过程控制、设备维护、工厂电气系统设计的工程师与技术人员。 希望系统掌握现代工业控制技术，以期向DCS/PLC高级集成工程师发展的技术人员。 本书旨在提供一个全面、深入且不偏离核心控制逻辑的知识体系，是理解和驾驭现代智能制造基石——工业自动化控制系统的必备参考资料。我们专注于“运动与逻辑”，而非“感知与成像”。

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一直以来，我对生物医学领域的光学应用充满好奇，这本书为我打开了一扇新的大门。书中关于生物组织的光学特性，如散射、吸收、透射等，都有详细的介绍，这让我理解了光在生物体内的传播规律。作者在讲解生物成像技术时，不仅仅介绍了原理，还重点阐述了它们在疾病诊断和治疗中的应用。例如，书中关于荧光成像的章节，详细介绍了不同类型的荧光染料，以及如何利用它们来标记和可视化生物分子，从而实现对细胞结构和生理过程的观察。我特别关注了书中关于光学相干断层扫描（OCT）的内容，它利用光的干涉原理，实现对生物组织的无损、高分辨率成像，这在眼科、皮肤科等领域有着广泛的应用。此外，书中还介绍了光动力疗法（PDT），它利用光敏剂和特定波长的光来杀死癌细胞，这是一种非常有前景的癌症治疗方法。这本书让我看到了光学技术在改善人类健康方面巨大的潜力，也让我对这个交叉学科领域产生了浓厚的兴趣。

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这本书真是让我大开眼界，虽然我并非专业人士，但作者用一种非常易懂的方式，将复杂的光学和电子学原理娓娓道来。阅读的过程就像是在一位经验丰富的向导的带领下，探索一个充满奇妙现象的领域。从光的基本性质，到各种新型光源的原理，再到探测器的灵敏度与响应速度，书中都有深入浅出的讲解。特别是关于激光的部分，作者不仅解释了其独特的工作机制，还列举了其在科研、工业、医疗等各个领域的广泛应用，让我对这个“神奇的光束”有了全新的认识。我尤其喜欢书中关于光学成像的章节，它详细阐述了从CCD到CMOS传感器的演进过程，以及它们如何捕捉和处理光信号，形成我们所见的图像。书中对光学元件的介绍也十分详尽，比如透镜、反射镜、棱镜等，它们在构建复杂光学系统中的作用被描绘得淋漓尽致。虽然我还没有深入研究到书中的所有技术细节，但仅仅是浏览，就已经让我对这个领域充满了敬畏和好奇，迫不及待地想继续探索下去。

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我一直对微纳光学及其在信息技术中的应用非常感兴趣，而这本书恰好满足了我的求知欲。书中关于光子晶体、超表面等新兴光学材料的介绍，让我看到了未来光学器件发展的无限可能。作者用生动的语言和丰富的图示，解释了这些材料如何调控光的传播，从而实现前所未有的光学功能，例如完美透镜、隐身斗篷等。书中对纳米光子学器件的设计与制备技术也进行了介绍，包括光刻、电子束刻蚀等方法，以及如何将这些器件集成到更复杂的系统中。我特别关注了书中关于光通信的部分，它详细介绍了光纤通信的原理，包括光信号的产生、传输和接收，以及如何通过多路复用技术来提高通信容量。书中对光集成芯片的介绍也让我印象深刻，它展示了如何将大量的光学元件集成到一块芯片上，实现更小巧、更高效的光学系统。这本书让我对微纳光学领域有了更宏观的认识，也激发了我对相关前沿技术进行深入研究的兴趣。

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作为一名曾经的实验室工作人员，我对光学仪器的设计与制造一直有着浓厚的兴趣，这本书给我带来了许多启发。书中关于光学系统的设计原则，比如像差的校正、视场的优化、焦距的确定等，都有非常详细的讲解。作者在介绍不同类型光学仪器时，不仅仅是罗列结构，更重要的是分析了它们的设计思路和关键技术。例如，在讲解显微镜的成像原理时，书中深入分析了不同物镜和目镜的组合方式，以及如何通过调整焦距和光圈来获得高分辨率和高对比度的图像。书中对光谱仪的设计也进行了详细阐述，包括对色散元件（如光栅、棱镜）的选择，以及如何优化狭缝和探测器来提高光谱分辨率和灵敏度。我特别喜欢书中关于光学元件的加工和检测技术的部分，它介绍了超精密加工技术，如离子束抛光、钻石车削等，以及各种检测方法，如干涉仪、点扫描仪等，这些技术是实现高性能光学器件的关键。这本书让我对精密光学制造有了更深刻的认识，也为我未来的研究工作提供了宝贵的参考。

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对于一个对光学测量技术充满兴趣的工程师来说，这本书简直是一本宝藏。作者在介绍各种测量原理时，不仅仅停留在理论层面，而是结合了大量实际应用案例，这对于我来说非常有价值。例如，在谈到干涉测量时，书中详细讲解了迈克尔逊干涉仪、萨尼亚干涉仪等不同类型干涉仪的工作原理，以及它们在表面形貌测量、折射率测定等方面的应用。书中对于衍射测量方法的论述也十分透彻，特别是对光栅衍射和夫琅禾费衍射的解释，清晰明了，让我对如何利用光的波动性进行精确测量有了更深的理解。此外，书中还花费了大量篇幅介绍不同类型的传感器，比如CCD、CMOS、光电二极管、光电倍增管等，并对它们的性能参数，如灵敏度、动态范围、响应时间等进行了详细比较，这对于我选择合适的测量设备至关重要。书中甚至还提到了如何通过信号处理技术来提高测量精度，这些内容都极大地拓宽了我的技术视野，让我受益匪浅。

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