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出版者:中國鐵道齣版社

作者:

出品人:

頁數:270

译者:

出版時間:1999-01

價格:30.00

裝幀:平裝

isbn號碼:9787113033668

叢書系列:

圖書標籤:

• 電氣工程
• 電路分析
• 電力係統
• 電機學
• 電磁場
• 高頻電路
• 電子技術
• 電工基礎
• 復習指南
• 考試用書

《工業自動化控製係統設計與實踐》 內容提要 本書深入探討瞭現代工業自動化控製係統的設計、實現與應用。全書係統地闡述瞭從係統規劃、硬件選型、軟件開發到現場調試與維護的全過程，旨在為讀者提供一套全麵、實用的工程實踐指導。本書不僅涵蓋瞭傳統的繼電器控製原理，更側重於當前主流的PLC（可編程邏輯控製器）、SCADA（數據采集與監視控製係統）以及工業網絡技術。通過大量的工程案例和詳細的步驟解析，讀者將能夠掌握構建高效、可靠自動化係統的核心技術。 第一部分：工業自動化基礎與係統架構 第一章：工業控製係統的演進與基本概念 本章首先迴顧瞭工業控製技術的發展曆程，從早期的機電控製到現代的數字化、網絡化控製係統。重點闡述瞭自動化係統的基本構成要素，包括傳感器、執行器、控製器和人機界麵（HMI）。通過對比不同控製層次的特點，如現場層、控製層和管理層，為後續深入學習打下堅實的理論基礎。內容涵蓋瞭工業控製的可靠性、實時性與安全性等關鍵指標的定義與評估方法。 第二章：傳感器與執行器技術詳解 傳感器是工業係統的“眼睛”，執行器則是“手腳”。本章詳細分析瞭各類主流傳感器的選型、工作原理及安裝注意事項，包括溫度、壓力、流量、液位、位置和光電傳感器。特彆強調瞭智能傳感器和現場總綫傳感器的集成應用。在執行器部分，深入講解瞭各類電機（步進電機、伺服電機、變頻電機）的驅動原理、電磁閥、調節閥等關鍵部件的選型與維護。章節中包含大量關於傳感器信號調理和抗乾擾措施的實用技術。 第三章：自動化係統架構與拓撲結構 本章聚焦於自動化係統的宏觀設計。詳細介紹瞭集中式、分布式、分層分布式等主流控製係統架構的優缺點及適用場景。重點講解瞭數據流和控製流在係統中的組織方式。深入剖析瞭冗餘設計在關鍵係統中的重要性，包括電源冗餘、控製器冗餘和網絡冗餘的實現方案。本章旨在幫助工程師建立正確的係統設計思維框架。 第二部分：核心控製器技術與編程實現 第四章：可編程邏輯控製器（PLC）原理與選型 本章是全書的核心之一。詳細介紹瞭主流PLC的硬件結構、指令集（如梯形圖、指令錶、功能塊圖等）以及程序掃描周期的工作機製。針對不同應用需求（如高速運動控製、大數據處理）的PLC選型標準進行瞭係統梳理，並對比瞭西門子、羅剋韋爾、三菱等主流品牌的特點。 第五章：PLC高級編程技術與應用 超越基礎的邏輯控製，本章深入講解瞭PLC的高級應用。內容包括：PID閉環控製算法在PLC中的實現、定時器與計數器的精確應用、數據處理與數學運算指令的實戰技巧。重點闡述瞭如何利用結構化編程、子程序和函數塊來提高程序的可讀性和可維護性，並提供瞭復雜工藝流程的編程範例。 第六章：運動控製基礎與變頻器應用 運動控製是現代製造業的關鍵。本章係統介紹瞭伺服驅動係統的工作原理、電子齒輪、插補運動的實現方法。詳細解析瞭變頻器（VFD）的選型、參數設置、電機匹配以及故障診斷，特彆是關於轉矩控製、速度控製和位置控製模式的切換與應用。 第三部分：工業網絡與數據管理 第七章：工業通信網絡技術深度解析 工業網絡的可靠性直接決定瞭自動化係統的性能。本章全麵介紹瞭工業通信的五大主流標準：Modbus（RTU/TCP）、Profibus、Profinet、EtherNet/IP和DeviceNet。詳細對比瞭它們在傳輸速率、網絡拓撲、實時性方麵的差異。本章提供瞭詳細的網絡規劃步驟，包括波特率計算、站地址分配和網絡負載評估。 第八章：SCADA係統設計與組態軟件實踐 SCADA係統是實現生産過程監控與管理的重要平颱。本章從係統構建角度，講解瞭SCADA服務器、客戶端的部署。重點教授瞭主流組態軟件（如WinCC、iFIX）的界麵設計規範、報警管理策略、曆史數據趨勢分析與報錶生成功能。通過一個完整的SCADA項目流程，展示如何實現數據的實時采集、圖形化展示和遠程操作功能。 第九章：數據采集與數據庫集成 本章關注數據如何從控製層安全、高效地上傳至管理層。講解瞭OPC（OLE for Process Control）技術的工作機製，作為不同係統間數據交互的橋梁。探討瞭時間序列數據庫（TSDB）與關係型數據庫在存儲工業過程數據時的優劣，並提供瞭數據清洗、存儲和初步分析的實踐方法。 第四部分：係統集成、調試與安全 第十章：自動化係統集成與工程實施 本章側重於工程實踐。詳細介紹瞭自動化項目從設計輸入到現場安裝、電氣櫃製作的規範要求。深入講解瞭係統的調試流程，包括I/O點測試、邏輯聯調、迴路調試和全係統聯動測試的步驟與方法。強調瞭遵循電氣安全規範和EMC（電磁兼容性）設計的重要性。 第十一章：自動化係統的故障診斷與維護策略 有效的維護是保障生産連續性的關鍵。本章提供瞭基於經驗和工具的係統化故障診斷流程圖。針對PLC、變頻器、傳感器和通信網絡的常見故障，給齣瞭具體的排查步驟和維修建議。討論瞭預測性維護（PdM）的概念，以及如何利用曆史數據優化維護周期。 第十二章：工業信息安全與係統防護 隨著工業4.0的推進，信息安全成為自動化係統的生命綫。本章係統闡述瞭工控係統（ICS）麵臨的安全威脅，如DDoS攻擊、惡意代碼植入等。內容涵蓋瞭物理隔離、網絡分段（DMZ）、訪問控製列錶（ACL）的配置，以及安全補丁管理和定期安全審計的最佳實踐。 附錄 附錄部分提供瞭常用的電氣原理圖符號標準、PLC編程指令速查錶、工業常用單位換算錶以及一份完整的自動化項目實施檢查清單（Checklist）。 目標讀者 本書麵嚮在校的高年級本科生、研究生，以及從事電氣、自動化、機械、化工等領域的初、中級工程師和技術人員。通過係統學習，讀者將能夠獨立完成中小型工業自動化項目的係統設計、編程實現和現場調試工作。

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這本書在處理一些容易引起爭議或理解偏差的知識點時，錶現齣瞭驚人的嚴謹和客觀性。例如，在介紹幾種不同測量儀器的工作原理時，作者沒有武斷地下結論說哪一種絕對優越，而是詳細列舉瞭各自的適用範圍、優缺點以及在特定環境下的局限性。書中有一段關於電磁兼容性（EMC）的討論，作者坦誠地指齣瞭當前行業內存在的某些標準灰色地帶和實踐中的妥協，這讓我深感震撼——一本技術書籍敢於承認學科的“不完美”，反而更能贏得讀者的信任。它沒有給我們一個完美無缺的知識偶像，而是提供瞭一套能應對復雜現實的工具箱。閱讀過程中，我明顯感覺到作者是在邀請我們參與到知識的探索中，而不是強行灌輸既定結論。這種平等對話式的寫作風格，極大地激發瞭我對這門學科更深層次的好奇心和探索欲，讓我意識到電氣工程遠不止是枯燥的定律和元件，而是一門充滿變數和挑戰的藝術。這本書，更像是一位經驗豐富的同行給我的深度建議，而非冰冷的教條。

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這本書的裝幀設計實在是太考究瞭，那種帶著復古感的深藍色封皮，拿在手裏沉甸甸的，就讓人覺得這不是一本普通的教科書。內頁的紙張質感也處理得很好，不是那種廉價的反光紙，讀起來眼睛很舒服，即便長時間對著那些復雜的電路圖和公式，也不會有太強的疲勞感。我尤其欣賞它在章節布局上的用心，從最基礎的電學原理到後期的復雜係統分析，過渡得非常自然，像是帶著一個新手一步步攀登知識高峰。每開始一個新章節，前麵總會有一段非常精煉的導讀，用一種近乎文學性的語言概括瞭本章的核心思想，讓人還沒進入技術細節前，就對整體框架有瞭宏觀的認識。而且，書中的插圖和示意圖清晰度極高，那些原本抽象的電磁場概念，通過那些手繪的剖麵圖，變得直觀易懂，這對於我這種偏嚮視覺學習的人來說，簡直是福音。更不用提那些隨處可見的“知識點提煉”小方框，用不同顔色的字體標注齣來，關鍵信息一目瞭然，這比埋在厚厚文字裏的知識點高效太多瞭。總的來說，光是作為一本工具書放在書架上，它都散發著一種專業和嚴謹的氣質，讓人願意去翻閱和學習。

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這本書的行文風格非常獨特，它不像傳統教材那樣闆著麵孔，反而帶有一種老派工程師的沉穩和幽默感。語言簡潔有力，很少使用那些故作高深的晦澀詞匯，即便是講解非常尖端和復雜的理論，作者也傾嚮於用最樸素的語言進行解釋，仿佛是一位經驗豐富的師傅在手把手地教導徒弟。我特彆欣賞它在某些關鍵概念的闡述上展現齣的洞察力。比如在討論功率因數校正時，書中用瞭一個非常精妙的比喻——把無功功率比作“湊熱鬧”的旁觀者，而有功功率纔是“真正乾活的工人”，隻有讓工人多乾活，整個生産效率纔會提高。這種生動的比喻，一下子就把抽象的電學概念拉到瞭我們日常能理解的範疇內，讓人過目不忘。此外，書中的“曆史沿革”小節也做得非常到位，它簡要介紹瞭某項技術的發展脈絡和關鍵人物的貢獻，這使得學習過程不僅僅是技術的學習，更像是一場與人類智慧進步的對話，極大地豐富瞭閱讀體驗，讓人感受到這門學科背後的人文溫度。

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這本書在輔助學習資源的整閤上做得堪稱完美，完全體現瞭新時代教育理念的精髓。我留意到，在每一個重要的章節末尾，都清晰地標注瞭推薦閱讀的經典文獻和相關的標準規範編號。這對於想要深入研究某一特定領域的讀者來說，簡直是打開瞭一扇門，省去瞭我們自己去文獻庫大海撈針的麻煩。更重要的是，它提供的在綫資源鏈接（雖然我還沒來得及全部訪問）似乎是經過嚴格篩選和維護的，不像有些書籍提供的鏈接早已失效。這種對學習閉環的完整考慮，體現瞭編者對讀者需求的深刻理解——學習不應該止於書本本身。另外，書中的習題設計也極富層次感。基礎題確保瞭概念的鞏固，中等難度的應用題則要求讀者進行綜閤運用，而最後的幾道“開放式挑戰題”，往往需要結閤跨學科知識纔能解答，這很好地鍛煉瞭我們的批判性思維和係統集成能力。這種從基礎夯實到高階思維培養的全方位設計，讓這本書的使用價值遠超一本單純的教材範疇。

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我得說，這本書的編排邏輯簡直是工程學思維的典範。它沒有一味地堆砌公式，而是非常注重“為什麼”和“如何應用”的結閤。舉個例子，在講解變壓器的特性時，作者並沒有直接拋齣計算公式，而是先用瞭一個關於電網能效的實際案例作為引子，解釋瞭為什麼我們需要變壓器這種設備，它的存在解決瞭什麼現實問題。然後，纔循序漸進地引入匝數比、漏磁通等概念，讓每一個公式的齣現都有其堅實的現實基礎和理論支撐。我以前看過的很多教材，讀完後感覺知識點是零散的，但這本書的結構像一張嚴密的網，每個知識點都與其他部分緊密相連。特彆是在涉及故障分析的部分，它提供瞭一套清晰的排查流程，從最簡單的電阻測量到復雜的波形分析，步驟清晰到可以直接應用到實際的工業現場。這種“理論指導實踐，實踐反哺理論”的編寫方式，極大地提升瞭學習的效率和興趣，讓我感覺自己學的不是空中樓閣，而是解決實際工程難題的利器。這種對實用性的極緻追求，是很多學術著作所欠缺的。

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