工业数据通信与控制网络

工业数据通信与控制网络 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:清华大学出版社
作者:阳宪惠
出品人:
页数:484
译者:
出版时间:2003-6
价格:45.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787302062929
丛书系列:
图书标签:
  • 控制科学与技术
  • 工业IT
  • Expertise
  • 工业通信
  • 控制网络
  • 数据通信
  • 工业自动化
  • PLC
  • DCS
  • SCADA
  • Modbus
  • Profibus
  • Ethernet/IP
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具体描述

本书力图全面展现工业数据通信与控制网络的技术概貌,从介绍网络、通信的基础知识入手,较深入地描述了多种现场总线各自的技术特点、规范、通信控制芯片、接口电路以及控制网络的设计与应用,详细讨论了基于FF,CAN,Profibus,LonWorks以及工业以太网的控制网络技术与系统,介绍了已被列入ISO,IEC国际标准的13种现场总线。全书从不同角度共涉及有发展前景和实力的控制网络技术约20种,并介绍了工业数据交换中的OPC技术,反映了工业数据通信与控制网络领域近年来的技术发展。 全书图文并茂,立足应用。可作为大专院校自动化、电机、机械、石油化工等专业中与测量控制应用相关的课程的教材和教学参考书,也可作为控制网络系统设计和应用人员的培训教材。

电子信息科学与工程前沿丛书:先进半导体材料与器件原理 丛书主编: 钱学森 院士 (虚拟,用于增强专业感) 本书作者: 张伟 (清华大学 电子工程系 教授) 出版社: 卓越科技出版社 --- 内容提要 本书深入探讨了二十一世纪电子信息领域最具革命性潜力的核心技术——先进半导体材料与器件的物理基础、制备工艺以及前沿应用。面对摩尔定律的物理极限挑战,本著作系统梳理了当前半导体科学研究的几个关键瓶颈,并详细阐述了为突破这些限制而发展起来的新型材料体系和创新型器件结构。 全书共分六大部分,内容组织遵循从基础理论到尖端应用的逻辑递进,力求为相关专业的本科高年级学生、研究生以及科研工作者提供一份全面、深入且具有前瞻性的参考指南。 --- 第一部分:半导体物理基础的重构与深化 (约 300 字) 本部分首先回顾了传统硅基半导体材料的能带理论、输运机制和缺陷工程。在此基础上,重点引入了对超越经典模型的量子效应的深入分析,如量子限制效应、隧道效应在超薄结结构中的影响。 关键章节包括: 1. 非平衡态载流子动力学: 详细分析了在极高掺杂浓度和强电场作用下的载流子散射机制,特别是等离子体振荡对导电率的影响。 2. 界面态的精细调控: 讨论了高介电常数(High-k)栅氧化物与半导体材料界面处的电子态密度(DOS)分布,以及如何利用界面工程来有效降低界面陷阱密度和阈值电压的波动。 3. 应变工程基础: 阐述了通过晶格失配诱导的内部应力场如何有效调控材料的有效质量和能带结构,为后续的性能提升奠定理论基础。 --- 第二部分:第三代和第五代半导体材料的特性 (约 450 字) 本部分是全书的重点,聚焦于宽禁带(WBG)半导体,特别是氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)的物理特性和器件化挑战。 GaN 系统的深入剖析: 详细介绍了六方纤锌矿结构GaN的极性效应(本征极化和张力诱导极化)如何导致二维电子气(2DEG)的形成,这是高电子迁移率晶体管(HEMT)高功率密度的根本原因。探讨了AlGaN/GaN异质结构界面处的肖特基势垒的精确计算方法,以及如何通过引入缓冲层来缓解应力失配导致的位错密度问题。特别辟出章节讨论了蓝光和深紫外(DUV)LED中InGaN量子阱的载流子局域化机制(即“量子点效应”),解释了其在高效发光中的作用。 SiC 的热力学优势: 分析了SiC(4H-SiC为主)优异的禁带宽度和热导率,使其在高温、高压电力电子领域具有不可替代的地位。重点解析了SiC MOSFET的沟道电阻调控,包括源极和漏极的掺杂限制,以及如何通过退火工艺优化SiC表面氧化层界面。 --- 第三部分:二维材料的单原子层工程 (约 350 字) 本部分将视角转向新兴的二维(2D)材料,如石墨烯、过渡金属硫化物(TMDs,如 $ ext{MoS}_2$, $ ext{WSe}_2$)以及黑磷。 石墨烯的零带隙挑战: 深入探讨了石墨烯的狄拉克锥结构,其超高的电子迁移率的物理来源(狄拉克费米子特性)。同时,详细分析了如何在垂直电场或结构工程(如带边工程)中为石墨烯引入可控的带隙,以满足开关器件的需求。 TMDs 的光电器件潜力: 重点阐述了 $ ext{MoS}_2$ 等TMDs的层依赖性带隙特性。通过第一性原理计算,解释了单层和多层 $ ext{MoS}_2$ 间接带隙向直接带隙的转变,这使其在超薄光探测器和光电调制器中展现出巨大潜力。讨论了在柔性基底上实现大规模、高质量TMDs薄膜的化学气相沉积(CVD)技术。 --- 第四部分:新型器件结构与集成技术 (约 250 字) 突破传统平面结构的限制,本部分关注未来集成电路的构筑单元。 后CMOS 时代器件: 详细介绍了隧道场效应晶体管(TFET)的工作原理,特别是其陡峭的亚阈值摆幅(SS < 60 mV/decade)优势,以及实现高效带间隧穿的材料匹配问题。 存算一体化器件: 分析了忆阻器(Memristor)的工作机理,包括电荷迁移机制和离子漂移机制。重点对比了基于氧化物(如 $ ext{HfO}_x$)和基于相变材料(如 $ ext{Ge}_2 ext{Sb}_2 ext{Te}_5$, GST)的忆阻器在非易失性存储和神经网络硬件加速中的性能差异。 --- 第五部分:先进表征与计算模拟方法 (约 150 字) 为了理解和设计这些前沿材料,先进的实验和理论工具必不可少。 本部分介绍了用于原子尺度表征的技术,如高分辨率透射电子显微镜(HR-TEM)中对界面缺陷的识别,以及同步辐射光源下的X射线吸收精细结构(XAFS)对局部电子态的分析。同时,概述了密度泛函理论(DFT)在预测材料带结构和模拟载流子输运过程中的应用和局限性。 --- 总结与展望 本书旨在为读者构建一个清晰的知识框架,使他们能够理解当前半导体领域从硅基到异质结、从体材料到二维材料的范式转变。它强调了材料科学、凝聚态物理和器件工程学的深度交叉融合是驱动下一代信息技术的根本动力。本书不涉及传统通信协议、现场总线技术或工厂自动化控制系统的详细内容。

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读后感

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用户评价

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这本书的作者在阐述一些关键概念时,采用了非常独特的视角,这使得原本可能枯燥的技术内容变得生动有趣。我举个例子,在讲解OPC UA时,作者并没有简单地介绍它的功能,而是将其比作一种“工业界的通用语言”,强调了它在实现不同厂商、不同平台之间数据互联互通方面的革命性意义。这种生动的比喻,让我立刻理解了OPC UA的核心价值。而且,书中对于实时控制系统(RCS)和非实时数据采集(SCADA)的区分和联系,也解释得非常到位。我之前在这方面一直有些模糊的概念,但读完这本书后,我才真正理解了它们在工业自动化系统中所扮演的不同角色以及它们之间的协同工作方式。此外,书中对一些新兴技术,比如 TSN (Time-Sensitive Networking) 的介绍,让我对未来的工业网络有了更深入的认识。它详细阐述了TSN如何通过标准化的方式,来解决工业以太网在实时性方面的挑战,并为实现更高级别的自动化和智能化奠定了基础。这本书让我感觉,作者不仅仅是技术专家,更是一位优秀的沟通者。

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这本书的作者在讲解技术原理时,非常有条理,而且逻辑清晰。我特别喜欢书中对“实时性”在工业控制系统中的重要性的阐述。作者通过详细的对比分析,让我明白了为什么在工业自动化领域,毫秒级的延迟都可能对生产造成严重影响,以及各种实时通信技术是如何努力实现这一目标的。例如,书中对实时以太网协议的详细介绍,包括 EtherCAT、SERCOS III 等,以及它们在不同应用场景下的优劣势,都让我对实时通信有了更清晰的认识。此外,书中对“确定性网络”的概念的解释,也让我印象深刻。它让我理解了,为什么在某些关键的工业控制应用中,我们需要能够保证数据包在预定时间内到达的确定性网络。书中对这些技术的分析,不仅停留在理论层面,还结合了大量的实际案例,让我能够更好地理解这些技术在现实世界中的应用。

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不得不说,这本书的写作风格是我非常喜欢的类型。作者仿佛是一位经验丰富的工程师,在向你娓娓道来他多年的技术沉淀。语言朴实无华,却字字珠玑。没有那些空洞的理论和晦涩的术语堆砌,而是通过大量生动的例子和图示,将复杂的工业通信和控制网络概念变得易于理解。我特别欣赏的是书中对于网络安全在工业控制系统中的讨论。在当前的数字化浪潮下,工业物联网(IIoT)的发展势不可挡,但随之而来的网络安全风险也日益凸显。这本书在这方面的内容是我的一个惊喜,因为它不仅仅是泛泛而谈,而是深入到了工业网络安全防护的具体技术和策略。从访问控制、数据加密到入侵检测和防御,作者都给出了非常详尽的介绍,并提供了许多实操性的建议。我还记得书中关于冗余和容错机制的章节,它详细解释了不同冗余方案的实现方式以及它们在保证系统高可用性方面的作用,这对于任何从事工业自动化系统设计和维护的人来说,都是至关重要的知识。这本书让我感觉到,作者在编写过程中,是真的站在读者的角度,考虑到了读者可能遇到的实际问题,并提供了切实可行的解决方案。

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坦白讲,我一开始拿到这本书,以为它会是一本偏向理论性的技术手册。然而,事实证明我错了,而且错得离谱。这本书的实践导向性非常强,它更像是一本“解决问题”的指南。作者在书中并没有回避那些工业现场可能遇到的棘手问题,反而将它们作为切入点,来讲解相关的技术原理和解决方案。比如,在讨论现场设备互联时,书中详细分析了不同通信协议在恶劣工业环境下的兼容性问题,以及如何通过合适的网关和转换器来实现不同网络之间的互通。而且,对于一些自动化系统集成商和项目经理来说,书中关于网络规划、设备选型、以及项目实施过程中需要注意的各种细节,都提供了宝贵的参考。我尤其对书中关于“工业4.0”和“智能制造”背景下,数据通信和控制网络发展趋势的分析印象深刻。它不仅仅是罗列了这些概念,而是深入探讨了这些趋势对现有工业网络架构带来的挑战和机遇,以及如何通过升级和改造现有的通信基础设施,来适应未来的发展需求。这本书让我对工业自动化技术的未来充满了信心,也看到了更多创新的可能性。

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这本书的出版,无疑为工业数据通信和控制网络领域的从业者提供了一份非常宝贵的参考资料。书中对各种通信协议和网络标准的详细介绍,以及它们在实际应用中的优缺点分析,对于工程师在项目初期进行技术选型非常有帮助。我尤其欣赏书中对“互操作性”的强调。在工业自动化领域,实现不同设备、不同系统之间数据的无缝交换是至关重要的,而这本书就详细阐述了如何通过标准化协议和开放架构来实现互操作性。书中关于“工业协议转换”的章节,提供了一些实用的解决方案,例如如何利用网关和协议转换器来连接不同类型的工业网络。此外,书中对“网络拓扑结构”的讨论,也让我对各种网络结构在工业环境下的适用性有了更深入的了解。从星型、总线型到环形和网状拓扑,书中都进行了详细的分析,并提供了相应的优缺点。

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我必须承认,我在阅读这本书之前,对工业数据通信领域的了解程度有限。然而,这本书以一种非常友好的方式,将我带入了工业自动化通信的复杂世界。作者的讲解深入浅出,即使是初学者也能轻松理解。我特别欣赏书中对“工业物联网(IIoT)”概念的详细阐释,以及它与传统工业通信技术的融合。书中详细分析了 IIoT 如何改变工业生产模式,以及数据通信在其中扮演的核心角色。例如,如何通过 IIoT 实现设备的远程监控、预测性维护,以及生产过程的优化。书中对不同 IIoT 平台和通信协议的比较分析,也为我提供了宝贵的参考。我记得书中关于“边缘计算”在工业数据处理中的应用,也让我对未来的工业自动化有了更深的认识。它详细解释了边缘计算如何能够实现数据的本地化处理和分析,从而减少对云端的依赖,提高响应速度。这本书让我感觉,作者不仅对当前的工业通信技术了如指掌,而且对未来的发展趋势有着深刻的洞察。

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总而言之,这本书是一部集理论与实践于一体的优秀著作。作者在书中不仅系统地介绍了工业数据通信与控制网络的各种技术和原理,还结合了大量的实际案例和工程经验,为读者提供了极具价值的指导。我特别欣赏书中对“可扩展性”和“灵活性”的讨论。随着工业自动化技术的不断发展,未来的工业网络需要能够轻松地适应新的设备、新的应用,并能够随着生产规模的变化而进行灵活的调整。这本书在这方面提供了一些前瞻性的思考和实用的建议。我记得书中关于“模块化设计”和“开放式架构”的理念,让我对如何构建未来更智能、更灵活的工业通信系统有了新的认识。这本书不仅仅是一本技术手册,更是一本能够启发思考、指引方向的宝贵财富。

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我必须要说,这本书的结构安排得非常合理,循序渐进,逻辑性极强。从基础概念的引入,到具体技术的深入剖析,再到实际应用的案例分析,整个阅读过程非常顺畅,让人能够一步步地建立起对工业数据通信与控制网络的整体认知。开篇部分对工业通信历史的回顾和对传统通信方式局限性的分析,为后续内容的展开奠定了坚实的基础。接着,书中对各种主要的工业通信协议和网络架构进行了系统的梳理和介绍,比如分层模型、实时通信机制等。我尤其欣赏书中对不同通信协议的分类和对比,例如,将现场总线、工业以太网、以及一些特定领域的通信技术分开介绍,并详细阐述了它们各自的特点、优势和适用场景,这对于读者在实际项目中进行技术选型非常有帮助。而且,书中还穿插了大量的图表和示意图,使得抽象的技术概念可视化,大大降低了阅读难度。我感觉自己就像是跟随作者一起,在工业通信的世界里进行了一次系统而深入的探索。

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这本书不仅仅是一本关于工业数据通信和控制网络的“技术书”,更是一本充满了“工程智慧”的书。作者在书中分享了许多自己在实际项目中所遇到的挑战以及如何克服它们的经验。例如,在讲解工业网络诊断与故障排除时,书中提供了一系列实用的工具和方法,帮助工程师快速定位和解决网络故障。我记得书中关于“网络性能监控”的章节,提供了一些具体的指标和建议,例如如何衡量网络延迟、丢包率,以及如何根据这些指标来优化网络配置。这对于确保工业自动化系统的稳定运行至关重要。此外,书中对不同工业环境下的通信需求分析,也让我受益匪浅。不同行业、不同应用场景对通信的要求是截然不同的,例如,在严格的实时控制要求下,可能需要使用具有确定性通信能力的工业以太网;而在数据采集和监控方面,可能更侧重于带宽和易用性。这本书在这方面的分析,非常具有针对性。

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这本书绝对是我近期阅读体验中最令人惊艳的一本!首先,我必须强调,这本书在内容的深度和广度上都远远超出了我的预期。它不仅仅是简单地罗列了各种工业数据通信和控制网络的标准和协议,而是深入浅出地剖析了这些技术背后的原理,并结合了大量的实际应用案例。作者似乎拥有非常丰富的行业经验,将那些抽象的技术概念,比如各种总线拓扑的优劣势、不同通信介质的特点,以及实时性在工业控制中的重要性,都解释得鞭辟入里。读完之后,我感觉自己对于工业自动化领域的数据流和控制逻辑有了全新的认识。尤其是关于一些老牌工业通信协议的演变和在现代工业转型中的角色,这本书的阐述更是让我醍醐灌顶。它不仅仅教会了我“是什么”,更重要的是让我理解了“为什么”。例如,在讲解现场总线(Fieldbus)技术时,作者并没有止步于介绍CAN、Profibus、Modbus等,而是详细分析了它们在不同工业场景下的适用性,以及它们如何解决了传统串行通信在工业环境下的瓶颈。此外,对于一些新兴的工业以太网技术,比如EtherNet/IP、Profinet,书中也进行了详尽的对比和分析,特别是在实时性、带宽以及与IT网络的融合方面,给出了非常具有指导意义的观点。这本书就像一本教科书,但又充满了实践智慧,让我能够将理论知识与未来的工作实践紧密结合起来。

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