电工技术基础与技能 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:174

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出版时间:2010-7

价格:22.00元

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isbn号码:9787111299219

丛书系列:

图书标签:

• 电工技术
• 基础知识
• 技能培训
• 电路原理
• 电工实训
• 电气安全
• 电子技术
• 职业教育
• 实操指南
• 电力基础

现代工业控制系统设计与实践 内容提要： 本书全面深入地探讨了现代工业自动化领域的核心技术与应用实践。全书结构严谨，内容涵盖了从基础的传感器与执行器原理，到复杂的分布式控制系统（DCS）和可编程逻辑控制器（PLC）的编程与集成，再到面向工业物联网（IIoT）的高级数据处理与云端集成。特别强调了安全、可靠性、高效能的系统设计方法，并结合大量实际工程案例，指导读者掌握从系统规划、硬件选型、软件开发到现场调试和维护的全流程技能。 第一部分：工业自动化基础与核心元件 本部分为构建复杂控制系统的基石，详细阐述了驱动自动化流程的物理基础和核心电子元件。 第一章：传感器与执行器技术 本章聚焦于工业环境中数据采集与物理动作实现的关键技术。首先，系统介绍各类工业传感器的工作原理，包括电阻式、电容式、电感式、光学、声学及化学传感器。深入剖析了它们在线性度、分辨率、响应时间及环境适应性方面的特性差异，并探讨了智能传感器如何集成微处理器实现信号预处理和自诊断功能。随后，重点讲解了各类执行器，如伺服电机、步进电机、液压与气动执行机构。详细分析了伺服系统的闭环控制原理、功率放大器的选型标准，以及如何根据负载特性选择合适的减速比和驱动模式，确保运动控制的精确性与动态响应速度。 第二章：工业供电、滤波与电磁兼容性（EMC） 电力供应是工业控制系统的生命线。本章首先梳理了工业现场的常用电源标准和不间断电源（UPS）的选择原则，特别关注了浪涌保护和电能质量问题。继而深入讨论了信号完整性在强电磁干扰环境下的挑战。内容包括：如何有效设计屏蔽层、接地系统（单点接地与多点接地比较）、滤波器的设计（共模与差模抑制）以及电缆的敷设规范，以确保控制信号在高频噪声环境下的可靠传输。 第三章：工业网络通信基础 本章是构建分布式系统的基础框架。详细介绍了工业通信网络的演进历程，从早期的串行通信（如RS-485）到现代现场总线技术。重点解析了主流工业以太网协议的架构，如EtherNet/IP、PROFINET和Modbus TCP/IP的协议栈结构、报文帧格式和实时性保证机制。此外，还对比了现场总线如CANopen和PROFIBUS DP/PA在不同应用场景下的适用性，为系统集成打下坚实的网络基础。 第二部分：可编程逻辑控制器（PLC）与人机界面（HMI） 本部分是现代离散控制系统的核心。 第四章：PLC硬件架构与编程范式 本章系统介绍了PLC的模块化结构，包括中央处理器（CPU）、输入/输出（I/O）模块的隔离与扩展原理。重点阐述了不同类型的I/O模块（如高速计数、模拟量采集与输出）的配置要点。在编程方面，本书严格遵循IEC 61131-3标准，详细讲解了梯形图（LD）、指令表（IL）、结构化文本（ST）、功能块图（FBD）和顺序功能图（SFC）五种语言的适用场景和高级编程技巧，特别是面向状态机的SFC在复杂批处理流程中的应用。 第五章：PLC高级功能与控制算法实现 本章超越了基本的逻辑控制，深入到过程控制和运动控制层面。详细解析了PID（比例-积分-微分）控制器的原理、参数整定方法（如Ziegler-Nichols法、一步法）及在PLC中的软件实现。同时，探讨了PLC在高速运动控制中的应用，包括点位控制、插补运动的同步性要求，以及如何利用高速计数器和限位开关实现安全连锁。 第六章：人机界面（HMI）设计与SCADA系统集成 本章关注操作层面的交互设计与监控。HMI的设计遵循“少即是多”的原则，探讨了信息可视化、报警管理和趋势分析的最佳实践。在系统集成方面，详细描述了如何通过OPC UA等标准协议将HMI/SCADA服务器与上层制造执行系统（MES）进行数据交换和任务调度，实现从现场设备到企业资源规划（ERP）的垂直集成。 第三部分：过程控制与分布式系统（DCS） 本部分面向连续性生产过程的自动化需求。 第七章：过程控制系统设计原理 本章阐述了过程控制系统（PCS）与离散控制系统的根本区别，强调了基于反馈回路的连续性调节。系统讲解了控制回路的结构（串级控制、前馈控制、比值控制等），并分析了不同控制策略在应对大延迟、强耦合系统时的有效性。本章还包含过程数据采集与历史数据库（Historian）的构建，以支持离散事件分析和长期过程优化。 第八章：分布式控制系统（DCS）架构与组态 DCS作为大型、复杂、高可靠性系统的首选，本章详细剖析了其多层网络架构，包括控制层、监控层和管理层。重点讲解了DCS中控制站（Controller）的冗余配置（热备用与冷备用）、故障转移机制以及系统级的安全隔离设计。在软件组态方面，详细描述了功能块的复用、控制策略的在线修改（On-the-fly Modification）和系统升级对现场运行影响的最小化策略。 第四部分：工业物联网（IIoT）与系统安全 本部分着眼于面向未来的智能制造和工业信息安全。 第九章：IIoT架构与边缘计算 本章介绍IIoT的三层或五层参考架构模型，重点分析了工业边缘计算（Edge Computing）的作用。探讨了如何在现场层部署轻量级数据处理单元，实现数据预聚合、协议转换和本地快速决策，从而减轻云端压力并降低网络延迟。内容包括时间序列数据库（TSDB）在工业数据存储中的应用。 第十章：工业信息安全（OT Security） 针对工控系统的特殊性，本章全面阐述了OT安全框架。内容涵盖了基于ISA/IEC 62443标准的风险评估方法，从资产识别到安全区域划分（Conduits and Zones）。详细讲解了物理安全、网络安全（如白名单机制、深度包检测）、固件完整性验证及访问控制策略的实施，以应对日益严峻的网络攻击威胁。 结语：系统维护、故障诊断与生命周期管理 本书最后一部分强调了系统运行的持续性和可靠性。涵盖了基于状态的预测性维护（PdM）技术，如何利用传感器数据分析设备运行的健康指数。同时，提供了详细的系统故障诊断流程图和排故手册的编写规范，指导工程师如何快速定位硬件故障、软件逻辑错误和通信中断问题，确保工业生产的平稳运行。本书旨在培养具备系统集成、高级编程和现代安全意识的复合型自动化工程师。

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