电机与电力拖动 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:246

译者:

出版时间:2010-6

价格:27.00元

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isbn号码:9787121110221

丛书系列:

图书标签:

• 电机
• 电力拖动
• 电气工程
• 电力系统
• 驱动控制
• 工业自动化
• 电机学
• 电力电子
• 变频器
• 伺服系统

现代工业控制系统设计与应用 本书深入探讨了现代工业控制系统的核心原理、关键技术以及实际应用。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）的架构与编程。我们致力于为读者构建一个全面且实用的知识框架，使其能够理解、设计和部署高效可靠的自动化解决方案。 第一部分：工业自动化基础理论与元件 第一章：工业信号采集与处理 本章首先从物理世界到数字世界的转换这一核心环节入手。详细介绍了各类工业传感器的工作原理，包括电阻式、电容式、电感式、光电式、超声波以及各类热电偶和热敏电阻。重点分析了这些传感器的线性度、灵敏度、响应时间及其在不同工业环境下的适用性。 随后，深入讲解了信号调理技术。这包括放大、滤波（低通、高通、带通）、线性化处理以及隔离技术。针对工业现场常见的噪声干扰问题，我们详细阐述了如何设计有效的抗干扰电路和屏蔽方案，确保信号的准确传输。模数转换器（ADC）和数模转换器（DDC）的选型与应用是本章的重点，涵盖了逐次逼近式、双积分式等主流转换架构的优缺点对比。 第二章：执行机构与驱动技术 本章聚焦于控制指令如何转化为实际物理动作。详细剖析了气动、液压和电动执行机构的内部结构、工作特性及选型原则。 在电动执行器方面，系统介绍了直流电机（有刷与无刷）、步进电机和伺服电机的基本原理和动态特性。重点放在伺服驱动系统的原理，包括位置环、速度环和电流环的级联控制结构。针对不同负载的惯量和刚度要求，提供了驱动器参数的初步整定方法。此外，对功率半导体器件在驱动电路中的应用，如IGBT和MOSFET的开关特性进行了深入分析。 第三章：工业网络与通信协议 现代控制系统高度依赖可靠的通信网络。本章系统梳理了工业通信的发展历程和现状。详细解析了现场总线（Fieldbus）技术，如PROFIBUS、CANopen和DeviceNet的通信机制、数据帧结构和网络拓扑结构。 重点篇幅用于介绍现代工业以太网技术，如PROFINET和EtherNet/IP。分析了这些协议在实时性、带宽和确定性方面的优化策略，包括时间敏感网络（TSN）的应用前景。最后，探讨了OPC UA在构建跨平台、安全、互操作性高的工业物联网（IIoT）架构中的关键作用。 第二部分：核心控制系统架构与编程 第四章：可编程逻辑控制器（PLC）深度解析 本章将PLC作为工业控制的核心单元进行全面剖析。从硬件结构入手，详细介绍CPU模块、I/O模块（数字与模拟）、通信模块及电源模块的设计与功能。探讨了PLC的扫描周期、程序执行流程（如中断处理机制）。 在软件和编程方面，本书严格遵循IEC 61131-3标准。详尽介绍了五种主流编程语言：指令表（IL）、梯形图（LD）、结构化文本（ST）、功能块图（FBD）和顺序功能图（SFC）。通过大量的实际案例，指导读者如何利用ST语言实现复杂的数学运算和算法，并使用SFC有效地管理复杂的生产批次流程。 第五章：分布式控制系统（DCS）原理与实践 DCS是大型、流程工业自动化的基石。本章详细阐述了DCS的系统架构，包括控制层、监控层和操作员站。重点分析了DCS的冗余设计哲学，涵盖了处理器冗余、通信冗余和电源冗余的实现方式，以确保系统的高可用性。 着重讲解了DCS中先进的过程控制算法，如级联控制、前馈控制和模型预测控制（MPC）的基本思想。通过对特定DCS平台的仿真环境应用，展示如何配置控制回路、生成操作界面（HMI）以及进行报警管理和历史数据分析。 第六章：人机界面（HMI）与操作员站设计 HMI是人与机器交互的桥梁。本章强调“以人为中心”的设计理念。从视觉设计规范（如色彩学、布局原则）出发，指导读者设计清晰、高效的操作界面。 内容覆盖了数据可视化技术，如何有效地展示实时数据、趋势图和系统状态。详细介绍了报警系统的设计标准，包括报警分级、抑制策略和确认流程，以避免操作员的“报警疲劳”。同时，探讨了安全信息的可视化，确保操作员能够快速识别并响应潜在的危险状态。 第三部分：高级控制策略与系统集成 第七章：过程控制算法优化与PID改进 PID控制器作为最普遍的反馈控制形式，是本章的基石。不仅回顾了经典的PID公式，更深入探讨了参数整定方法，如Ziegler-Nichols法、Cohen-Coon法以及基于模型的自整定技术。 本章的创新点在于对传统PID的改进。详细介绍了串级PID、比值控制、设定值跟踪（Set-Point Tracking）技术，以及如何处理饱和和积分抗锁死问题。此外，引入了模糊PID控制和自适应PID控制的基本概念，为处理非线性或时变过程提供了新的思路。 第八章：安全仪表系统（SIS）与功能安全 在现代工业中，安全是最高优先级。本章系统讲解了安全仪表系统（SIS）的架构和设计标准。详细阐述了IEC 61508和IEC 61511标准，特别是关于安全完整性等级（SIL）的概念、计算和验证过程。 分析了SIS与基本过程控制系统（BPCS）的隔离要求，包括物理隔离和逻辑隔离的实现。重点介绍了安全联锁（Interlock）的设计流程，从危险与可操作性分析（HAZOP）到安全需求规格书（SRS）的编写，再到最终的验证与确认（V&V）。 第九章：工业物联网（IIoT）与边缘计算在控制中的融合 本章展望了控制系统的未来趋势。探讨了如何利用现代通信技术（如5G、LoRaWAN）将控制设备连接到云端。重点讲解了边缘计算（Edge Computing）在实时数据预处理、本地决策支持和降低网络延迟方面的优势。 分析了面向IIoT的数据模型和数据治理策略。讨论了如何利用先进的分析工具（如机器学习模型）对设备运行数据进行健康监测（Condition Monitoring）和故障预测，从而实现更主动、更智能的维护策略。本书旨在提供一个全面的视角，使读者能够驾驭从传统自动化到智能制造的转型浪潮。

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