可编程计算机控制器原理及应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:西北工业大学出版社

作者:齐蓉编

出品人:

页数:299

译者:

出版时间:2002-7

价格:24.00元

装帧:平装

isbn号码:9787561214473

丛书系列:

图书标签:

• 1111
• PLC
• 可编程控制器
• 工业控制
• 自动化
• 原理
• 应用
• 单片机
• 嵌入式系统
• 电气工程
• 控制工程

《工业自动化系统设计与实践》 一、本书概述与定位 《工业自动化系统设计与实践》是一本面向现代工业生产现场、侧重于系统集成与实际应用的高级技术参考书。本书旨在填补理论教材与工程实践之间的鸿沟，为电气工程师、自动化工程师、系统集成商以及相关领域的研究人员提供一套全面、深入、可操作的自动化系统设计、实施与维护指南。 本书不专注于某一特定品牌或单一技术（如可编程逻辑控制器本身的工作原理），而是着眼于整个自动化解决方案的构建。内容涵盖从需求分析、系统架构选择、硬件选型、软件集成、网络通信到最终的调试优化与安全防护等全生命周期管理。 二、内容结构与核心模块 本书共分为七大部分，力求覆盖现代工业自动化系统的主要构成要素和关键技术挑战： 第一部分：自动化系统需求分析与总体规划 (约 200 字) 本部分深入探讨了如何将复杂的生产工艺转化为清晰的自动化需求文档（URS）。重点分析了不同行业（如流程工业、离散制造业、能源电力）对自动化系统的特殊要求，包括可靠性等级、实时性指标、数据处理能力和柔性制造需求。内容包括： 工艺流程图（PFD）与管道和仪表图（P&ID）的阅读与解读。 建立多级控制架构（如ISA-95/Purdue模型）的初步框架。 关键性能指标（KPIs）与风险评估在系统设计初期的应用。 第二部分：传感器与执行器技术精选 (约 250 字) 本部分侧重于工业现场的“感知”与“执行”层技术，强调先进传感器和驱动技术在提升系统性能中的作用。内容详实，包含大量选型标准和安装注意事项： 先进传感技术： 聚焦于高精度测量（如激光位移、超声波测距）、高可靠性环境监测（如本安防爆传感器）以及过程变量的智能采集（如基于总线的压力、温度变送器）。 驱动与执行： 详细对比伺服驱动系统、变频驱动系统（VFD）在不同负载场景下的特性与参数设置。探讨直线电机、气动执行机构的选型原则。 现场布线与防护： 讨论电磁兼容性（EMC）、屏蔽层的正确使用、本质安全电路的设计规范，确保信号传输的完整性。 第三部分：工业网络与通信协议集成 (约 350 字) 这是本书技术深度最集中的部分之一，重点不在于单一控制器的编程语言，而在于异构设备之间如何高效、可靠地互联互通。 控制层网络： 深入解析主流实时工业以太网协议（如EtherCAT, PROFINET IRT, Powerlink）的帧结构、同步机制和时间调度策略。对比其在周期性数据交换中的优劣。 现场总线技术： 对比CANopen, DeviceNet, AS-Interface等经典现场总线的应用场景、带宽限制与故障诊断方法。 信息集成与数据交换： 详细讲解OPC UA（Unified Architecture）在OT/IT融合中的作用，包括数据模型定义、安全证书管理和历史数据采集。阐述MQTT在轻量级物联网数据上报中的配置与优化。 网络冗余与高可用性： 探讨环网冗余协议（如MRP, PRP）的部署与切换时间测试。 第四部分：人机界面（HMI）与监控系统（SCADA）设计 (约 300 字) 本部分关注系统的操作性和可视化，确保操作员能够直观、高效地管理复杂的生产过程。 人机工程学与界面设计： 遵循行业标准（如ANSI/ISA-101的“高可见性”原则），讨论颜色、布局、报警分组的科学方法，避免“信息过载”。 SCADA系统架构选择： 分析集中式、分布式和客户端/服务器架构的适用性，以及数据服务器的性能瓶颈排查。 报警管理系统： 重点介绍基于优先级的报警分级、报警抑制（Suppression）与报警消音（Acknowledge）的正确流程，以及报警历史的有效追溯与分析。 第五部分：系统集成与工程实施 (约 200 字) 强调从设计蓝图到实际投产的关键步骤，侧重于多专业协调和集成测试。 控制柜设计与规范： 探讨符合IEC 61439标准的电气柜布局，包括散热设计、电缆管理和接地/等电位连接的设计要点。 集成测试方法论： 详细介绍硬件在环（HIL）测试、软件单元测试与系统联调（FAT/SAT）的SOP（标准操作程序）模板。 项目文档管理： 建立完整的工程文档体系，包括设计变更记录、最终接线图与操作维护手册的归档要求。 第六部分：工业信息安全与系统可靠性 (约 150 字) 在日益互联的工厂环境中，信息安全和系统冗余是保障生产连续性的基石。 基础安全防护： 介绍网络分段（DMZ）、防火墙规则配置，以及端点安全加固策略。 系统冗余设计： 对比热备用（Hot Standby）、冷备用（Cold Standby）在不同控制层级的应用，以及数据同步机制的选型。 第七部分：高级控制与优化策略 (约 100 字) 本部分作为对基础控制的延伸，简要介绍如何运用更复杂的算法来提升过程效率。 先进过程控制（APC）： 概述模型预测控制（MPC）的基本原理及其在复杂耦合系统中的应用潜力。 系统性能调优： 分享基于系统反馈数据的PID参数在线整定方法，以及如何使用频率响应分析工具辅助故障诊断。 三、本书的独特价值 本书的价值在于其跨平台、跨协议的集成视角。它不局限于介绍特定厂商的“如何编程”，而是教授读者“如何设计一个可持续运行、易于维护、安全可靠的完整自动化解决方案”。通过大量的工程案例分析和选型对比，读者将掌握从概念设计到最终交付的全过程工程思维，是现场工程师向系统架构师迈进的必备参考工具书。

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这本书最让我欣赏的一点，是它对“应用”二字的深刻理解。许多技术书籍要么过于偏重理论的晦涩推导，要么过度聚焦于某个特定软件工具的操作指南，难以形成举一反三的能力。而这本书巧妙地找到了一个平衡点。它提供了足够多的、不同工业场景下的案例研究——从精密的机床控制到复杂的环境监测系统，案例的多样性极大地拓宽了读者的应用视野。更重要的是，在每个案例分析之后，作者都会提炼出一个“可迁移的解决方案模式”，而不是仅仅展示一个封闭的成品。这种“授人以渔”的教育理念贯穿始终。这使得读者在学完基础理论后，面对一个全新的、从未接触过的控制需求时，能够迅速地套用书中的方法论，构建出合理的解决方案架构。这对于培养独立解决复杂工程问题的能力，起到了无可替代的催化作用。总而言之，这本书不仅是知识的载体，更是一套思维训练的范本。

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这本书的排版和印刷质量也令人赞叹，这在技术书籍中并不常见。清晰的图表、规范的符号标记，以及恰到好处的留白，极大地提升了阅读的舒适度，长时间研读也不会感到视觉疲劳。更让我感到惊喜的是，作者在书中穿插了大量的历史背景介绍，这绝非简单的“注水”，而是对技术演进脉络的梳理。例如，在讲解早期计算模型时，他对图灵机和冯·诺依曼架构的描述，不仅清晰解释了它们的核心机制，还简要介绍了它们诞生的时代背景和社会需求，这使得理解这些基础概念不再是孤立的知识点，而是融入了人类科技发展史的宏大叙事之中。这种“大历史观”的引入，让原本可能显得冰冷的机器原理，增添了人文的温度和深邃的思考价值。我感觉我不是在学习一本纯粹的技术手册，而是在和一位经验丰富的导师进行一次跨越时空的对话，探讨智能的本质和实现的路径。

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作为一名长期从事相关领域研究的人员，我习惯于在阅读技术著作时保持一种批判性的眼光，寻找其中可能存在的思维定式或知识盲区。然而，在研读这本书时，我发现作者的视角非常开阔，他似乎对当前工业界和学术界的热点趋势都有着敏锐的洞察力。例如，书中对“边缘计算”和“实时操作系统”结合的讨论，已经超越了传统控制理论的范畴，开始触及云计算与物联网交汇的前沿。作者并没有停留在理论推导，而是给出了几个基于最新架构的伪代码示例，虽然代码本身并不复杂，但其背后的设计哲学却值得细细品味。这种前瞻性的视野，让这本书不仅仅是一本回顾过去和立足现在的工具书，更像是一张指引未来技术方向的航海图。对我而言，它提供了一个很好的框架，来审视我自身工作中的一些瓶颈问题，并尝试用更现代、更优化的思路去重构解决方案。

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拿到这本书后，我最直观的感受是它的内容密度非常高，几乎每一页都塞满了信息，但奇怪的是，阅读起来却并不感到枯燥或吃力。这很大程度上归功于作者精妙的行文节奏感。它时常会在一段深入的技术论述之后，插入一个精心设计的“思考题”或者“项目实践提示”，有效地将读者的注意力从被动的接受信息转变为主动的思考和探索。这种互动式的编排，让学习过程充满了探索的乐趣。特别是在讨论到硬件接口设计的那一章节，作者的描述极具画面感，仿佛能让人亲手触摸到那些精密复杂的电路板和元件。他不仅罗列了标准化的通信协议，还深入探讨了在资源受限环境下，如何通过软件算法巧妙地绕过物理限制，实现高效的数据交换。这显示出作者在理论功底之外，还具备极强的工程实践能力。这种理论与实践的无缝衔接，是很多教科书所欠缺的。对于想要从零开始搭建一个小型自动化系统的工程师来说，这本书无疑提供了一份详尽且可靠的蓝图。

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这本书的封面设计着实抓人眼球，色彩搭配和排版都透露着一种专业与严谨，让人对即将翻开的内容充满了期待。从目录上看，它似乎在试图构建一个非常完整的知识体系，从基础概念的梳理，到具体的技术实现，再到实际应用案例的剖析，层次分明，脉络清晰。我尤其欣赏作者在引入新概念时所采用的类比方式，对于初学者来说，这无疑是一座友好的桥梁。比如，关于反馈控制系统的介绍，作者没有直接堆砌复杂的数学公式，而是通过一个日常生活中常见的例子来阐释其工作原理，使得抽象的理论变得生动起来。更值得称道的是，书中对不同类型控制器的比较分析做得相当到位，它不仅仅告诉你“是什么”，更深入地探讨了“为什么是这样”，以及在特定场景下选择特定控制器的决策逻辑。这种深入浅出的讲解方式，对于希望构建扎实理论基础并能灵活应用于实践的读者来说，无疑是极具价值的。我翻阅了几页关于时间序列分析的部分，发现其对不同算法的优劣势分析非常客观，没有盲目推崇某一技术，而是强调了适用性的重要性，这体现了作者深厚的行业经验。

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