西门子TDC编程及应用指南(附光盘) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:北京航空航天大学出版社

作者:王世宁

出品人:

页数:447 页

译者:

出版时间:2007年

价格:48.0

装帧:其他

isbn号码:9787810779203

丛书系列:

图书标签:

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现代工业自动化系统：基于PLC与HMI的集成控制策略深度解析 书籍简介 本书全面、深入地探讨了现代工业自动化领域中，以可编程逻辑控制器（PLC）和人机界面（HMI）为核心的集成控制系统的设计、编程、调试与应用。本书旨在为自动化工程师、系统集成商、高年级工科学生以及希望提升现场操作技能的技术人员，提供一个从理论基础到高级实践的完整知识框架。 第一章：工业自动化基础与系统架构 本章首先回顾了工业自动化的发展历程及其在现代制造业中的战略地位。详细阐述了自动化系统的基本构成要素，包括现场检测元件（传感器、变送器）、执行机构（电机、阀门、变频器）、控制核心（PLC/PAC）以及操作与监控层（HMI/SCADA）。重点剖析了典型的三层或四层自动化金字塔结构，清晰界定各层级的职责和信息流向。 随后，深入讲解了不同类型传感器的选型原则、安装要求及其信号处理基础，如模拟量信号的线性化与滤波技术。执行器的选型则侧重于伺服驱动、步进电机与变频调速（VFD）系统的匹配性分析。为后续的编程工作奠定坚实的硬件基础认知。 第二章：PLC核心技术与编程语言标准 本章聚焦于现代工业控制器的核心技术。首先对主流PLC/PAC的硬件平台进行了横向比较，包括模块化、机架式、分布式I/O的架构特点。详细介绍了CPU模块的功能、存储器组织方式（程序区、数据区、I/O映像区）以及扫描周期的工作原理。 在编程语言方面，本书严格遵循国际电工委员会（IEC 61131-3）标准，系统地讲解了五种标准编程语言的特性与适用场景： 1. 梯形图（LD/LAD）： 侧重于继电器逻辑的直接映射，详细解析了基本逻辑指令（AND, OR, NOT, XOR）、定时器（TON, TOF, TP）和计数器（CTU, CTD, CTUD）的高级应用技巧，包括级联应用和自保持电路的优化。 2. 指令表（IL/STL）： 分析了汇编式指令的执行效率，适用于对执行速度有极高要求的关键控制段。 3. 结构化文本（ST/SCL）： 重点演示如何使用高级语言结构（IF-THEN-ELSE, CASE, FOR/WHILE 循环）实现复杂的数学运算、数据处理和算法模型。 4. 功能块图（FBD）： 阐释了如何通过连接预定义或自定义功能块实现流程导向的控制逻辑。 5. 顺序功能图（SFC）： 详述了SFC在描述复杂分步操作、状态机管理和故障恢复流程中的强大能力。 第三章：数据管理、通信协议与网络集成 高效的数据管理和可靠的通信是现代自动化的生命线。本章首先深入探讨了PLC内部的数据组织结构，包括数据块（DB）的创建、变量声明的规范化，以及数据类型（位、字节、字、双字、浮点数）的转换与操作。 通信部分是本章的重点： 串行通信： 解析RS-232/RS-485的物理层特性与底层协议帧结构，特别是用于设备间点对点通信的应用。 工业以太网协议栈： 详尽对比和分析了当前主流的工业以太网标准，如EtherNet/IP, PROFINET, Modbus TCP/IP。重点解析了其报文结构、I/O数据交换机制以及时间同步（如 TSN）技术在实时控制中的重要性。 现场总线技术： 涵盖了PROFIBUS DP/PA、CANopen等总线的网络拓扑设计、站地址分配、周期性与非周期性数据交换的管理。 系统集成： 讲解了如何实现PLC与上位机（SCADA）、数据库（SQL Server, Oracle）之间的数据采集与远程控制，包括OPC UA作为跨平台数据桥接技术的应用。 第四章：人机界面（HMI）设计与交互工程 HMI是人与机器交互的关键界面。本章从用户体验（UX）和功能性角度，指导读者构建高效、直观的监控界面。 1. HMI硬件选型与连接： 讨论了不同尺寸、防护等级（IP等级）的触摸屏选择，以及与PLC的网络连接配置。 2. 图形化设计原则： 遵循人机工程学，讲解了色彩管理（报警颜色标准）、信息分层显示（主界面、趋势界面、报警界面）的布局策略。 3. 数据绑定与动画： 教授如何将PLC中的变量实时映射到HMI的数值显示、进度条、动画对象上，实现动态反馈。 4. 报警管理系统（Alarm Handling）： 设计系统化的报警层次结构（一级/二级/三级报警），实现报警的记录、确认、历史追溯功能，并结合时间戳确保故障分析的准确性。 5. 配方与数据记录： 实现复杂配方的存储、调用与修改功能，以及趋势图（Trend Chart）的实时采集与历史回放功能，用于过程优化和质量追溯。 第五章：高级控制算法与系统调试 本章超越基础的开关量控制，进入到过程控制领域。 PID控制原理： 深入剖析比例、积分、微分三个环节的作用机理，详细讲解了Ziegler-Nichols等经典整定方法，并介绍了基于软件的自整定（Auto-tuning）功能应用。 运动控制基础： 阐述了点位控制、插补运动的基本概念，以及如何通过PLC运动控制模块实现多轴同步、电子凸轮和飞锯功能。 故障诊断与安全集成： 强调了冗余系统（CPU、电源、网络）的配置与切换机制。详细介绍了如何利用PLC的诊断功能和HMI的故障信息窗口快速定位硬件和软件错误。讲解了安全控制系统（Safety PLC）的基本架构与功能安全等级（SIL/PL）的概念。 第六章：项目实施、仿真与维护实践 本书的最后一部分聚焦于实际工程项目的全生命周期管理。 1. 需求分析与规范制定： 如何将工艺流程图（PFD）和管道及仪表流程图（P&ID）转化为可执行的控制方案。 2. 离线仿真与调试： 利用软件仿真工具对程序逻辑进行预先验证，减少现场联调时间，特别是针对复杂运动控制和SFC逻辑。 3. 现场投运与优化： 详细记录了现场上电、I/O点位核对、网络连通性测试的标准化步骤。讨论了运行中参数微调和性能优化（如降低控制回路的延迟）的实战经验。 4. 系统文档化与生命周期维护： 强调了控制程序版本管理、操作手册编写、以及如何规划系统的远程维护和升级策略，确保系统的长期稳定运行。 本书的编写风格严谨、注重工程实践，所有示例均贴近真实工业场景，旨在构建一个全面、实用、可操作的集成自动化控制知识体系。

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提到随附的光盘资料，那绝对是这本书的点睛之笔，它的价值几乎可以与书本内容并驾齐驱。光盘中的资源包远不止是书本内容的简单电子版备份，而是提供了一整套可直接导入工程环境的模板文件和功能块库。我尝试着导入了书中提到的某个高级报警管理模块，发现所有的参数设置和通讯映射都已经预设完毕，只需要根据我的设备地址稍作修改，就能投入测试，极大地缩短了从理论学习到实际部署的转化周期。这种“交钥匙”式的支持，对于时间紧张的工程师来说，简直是雪中送炭。此外，光盘中还收录了一些专门针对特定版本TDC软件的补丁说明和配置脚本，这使得这本书的“生命力”得以延长，不会因为软件的小版本更新而迅速过时。总而言之，这本书的价值是双重的：书本提供“怎么做”的原理和方法论，而光盘则提供了“立刻能用”的实践工具集，两者结合，形成了一个非常完整的学习和应用闭环。

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这本书的装帧和排版设计着实让人眼前一亮，那种沉稳的工业蓝调调子，配合着清晰的字体和合理的留白，阅读起来非常舒适。我翻阅了一些其他同行业的参考资料，它们往往因为内容过于密集而显得压抑，但这本《西门子TDC编程及应用指南》在视觉上就给人一种“可以慢慢啃”的友好感。尤其是书中那些流程图和代码块的对齐方式，体现了编者对读者体验的重视。我特别欣赏它在关键概念引入时的插图质量，那些硬件结构图和软件逻辑图不仅准确，而且线条流畅，即便是初学者也能迅速抓住核心的控制结构。虽然我主要关注的是实际操作层面的东西，但这本书在理论基础部分的讲解，也采用了循序渐进的方式，没有上来就抛出复杂的术语，而是先用贴近实际的例子来解释TDC系统的基本工作原理，这点对于我这种需要快速上手项目的人来说，节省了大量时间去适应晦涩的教材。整体而言，这本书在“阅读体验”这个维度上，做到了行业内的一流水准，让人愿意拿起它，而不是束之高阁。

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从语言风格来看，作者采用了非常严谨但又充满洞察力的叙述方式，这使得内容的权威性毋庸置疑。我发现它在解释一些底层机制，比如扫描周期对实时性的影响，或者内存分配策略时，讲解得非常透彻，没有含糊其辞的表达。这对于我这种追求技术深度的用户来说，是极大的满足。例如，书中对于中断服务程序（ISR）的编写规范和时序要求，给出了行业内推荐的最佳实践，而不是仅仅满足于编译通过的最低要求。这反映出作者不仅掌握了技术本身，更理解“工程化”的含义，即代码不仅要能跑，更要易于维护和扩展。阅读过程中，我经常会停下来，对照自己目前正在做的项目，思考为什么当初没有采用书中提到的那种更优雅的实现方式。这种自我审视和知识升级的过程，正是优秀技术书籍所能提供的最大价值，它不仅仅是知识的传递，更是思维方式的重塑。

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与市面上一些偏重于软件功能罗列的指南不同，这本指南在系统集成和故障诊断这块的论述显得尤为深刻和具有前瞻性。它没有仅仅停留在TDC编程语言本身，而是将编程置于整个自动化生态系统中进行考量。例如，在涉及与上位HMI或MES系统数据交换的部分，作者提供了非常实用的数据结构设计建议，这对于保证数据流的稳定性和一致性至关重要，这往往是初级项目中最容易被忽视的“陷阱”。另外，关于系统冗余和故障切换的章节，内容非常扎实，它不仅仅是描述了软件层面的冗余逻辑，还结合了硬件层的I/O冗余配置，这使得读者能够构建出更健壮的控制系统。我过去处理过的几次生产中断事件，根源都在于对异常情况处理的预见性不足，而这本书在这方面给予了足够的警示和解决方案的思路框架，这对于提升系统的可靠性，价值是无可估量的。

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这本书的实战案例丰富程度简直超乎我的预期，很多教科书上只停留在理论层面或者只给出简单“Hello World”级别的示例，但这本书不一样，它深入到了多个典型工业场景的剖析中。比如，在描述PID算法在温度控制回路中的应用时，它不仅给出了标准的SCL代码片段，还详细对比了不同参数整定方法在实际反应曲线上的差异，这种“知其然，更知其所以然”的讲解方式，对我解决项目中遇到的震荡问题大有裨益。更值得称赞的是，它对一些复杂运动控制模块的配置步骤进行了详尽的图文并茂的说明，每一步的输入参数和预期结果都标注得清清楚楚，这在实际调试现场，比面对着厚厚的官方手册翻找要高效得多。我曾经花了好几天时间才搞明白的某个通信协议的配置细节，在这本书里，仅用一章的篇幅就清晰地梳理出来了，不得不说，这是真正从一线工程师的角度出发编写的实用手册，它避免了过度理论化，把精力集中在了“如何让设备动起来并稳定运行”这个核心目标上。

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