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出版者:中國財政經濟齣版社

作者:全國注冊資産評估師考試輔導教材組

出品人:

頁數:0

译者:

出版時間:2003-01-01

價格:22.0

裝幀:

isbn號碼:9787500564317

叢書系列:

圖書標籤:

• 機電設備
• 評估
• 基礎
• 電氣工程
• 機械工程
• 設備管理
• 技術經濟
• 可靠性
• 維護保養
• 工業設備
• 資産評估

現代工業控製係統：原理、設計與應用 本書聚焦於現代工業自動化領域的核心技術——工業控製係統（Industrial Control Systems, ICS）。 旨在為讀者提供一套全麵、深入且實用的知識體係，涵蓋從基礎理論到復雜係統集成的各個層麵。本書內容結構嚴謹，邏輯清晰，側重於工程實踐中的問題分析與解決方案的構建。 --- 第一部分：工業控製係統的基礎理論與架構 本部分旨在奠定讀者對現代工業控製係統的宏觀理解和基本技術框架的認知。 第一章：工業控製係統的演進與分類 工業控製係統並非一成不變的概念，其發展是伴隨電子技術、計算機技術和通信技術進步的必然結果。本章將追溯控製係統從繼電器邏輯到分布式控製係統（DCS）、再到基於網絡和信息技術的集成係統的曆史脈絡。我們將詳細探討當前主流的控製係統分類標準，包括集中式、分散式、網絡化架構的特點，以及它們在不同行業（如電力、化工、汽車製造）中的適用性差異。重點分析實時性要求、可靠性標準和安全等級在係統選型中的決定性作用。 第二章：傳感器與執行器的信號調理與接口技術 工業現場是信息采集和指令執行的源頭，傳感器和執行器構成瞭控製係統的“感覺”與“肢體”。本章深入剖析工業信號的物理特性與電氣錶示。內容涵蓋： 1. 信號標準： 4-20mA電流環、0-10V電壓信號、數字量（乾接點與有源輸齣）的原理、抗乾擾措施和標準規範。 2. 信號調理電路： 隔離、濾波、放大、綫性化處理的技術細節與電路設計考量。 3. 執行器驅動： 分析電磁閥、伺服電機、變頻器等常用執行器的電氣特性、驅動方式（如H橋、三相逆變器）以及故障診斷的初步方法。 第三章：數據通信協議的深度解析 現代控製係統的高度集成依賴於可靠、高效的現場總綫和工業以太網。本章將側重於協議層麵的技術細節，而非僅僅停留在概念介紹。 1. 現場總綫技術： 詳細對比分析PROFIBUS DP/PA、CANopen、DeviceNet等技術在數據幀結構、仲裁機製和網絡拓撲上的差異及其在特定應用場景下的優劣。 2. 工業以太網： 重點研究基於標準以太網的實時擴展技術，如PROFINET IO、EtherNet/IP（CIP協議棧）、EtherCAT的工作原理。著重闡述時間確定性（Time Determinism）是如何通過幀結構優化和同步機製（如IEEE 1588 PTP）實現的。 3. 協議轉換與集成： 討論網關（Gateway）在異構協議網絡集成中的作用和實現方法。 --- 第二部分：可編程邏輯控製器（PLC）的核心應用與編程實踐 PLC是現代離散和流程控製係統的基石。本部分將全麵覆蓋PLC的硬件選型、軟件開發和高級功能實現。 第四章：PLC硬件選型、配置與診斷 本章提供瞭一個係統化的硬件選型流程，幫助工程師根據項目需求（I/O點數、處理速度、通訊需求、環境要求）準確選擇閤適的PLC係列（如緊湊型、模塊化型、冗餘係統）。重點內容包括： 1. CPU模塊與存儲器： 不同處理器架構對運算速度和指令集的影響。 2. I/O模塊的選型與接地： 深入討論隔離技術、共模抑製、接地迴路對係統穩定性的影響，以及高速計數和模擬量模塊的精度校準。 3. 電源係統： DC/DC轉換、冗餘電源的配置以及瞬態乾擾防護。 4. 故障診斷與排除： 基於硬件指示燈、診斷寄存器和在綫監控工具的係統級故障定位方法。 第五章：結構化程序設計與高級邏輯實現 遵循IEC 61131-3標準，本章強調結構化編程思想在PLC開發中的應用，超越簡單的梯形圖（LD）描述。 1. 編程語言的應用場景： 結構化文本（ST）在復雜算法、數據處理中的優勢；功能塊圖（FBD）在控製迴路設計中的直觀性。 2. 數據結構與內存管理： 用戶自定義數據類型（UDT）的創建、數組和結構體的應用，以及如何優化數據訪問以提高掃描時間效率。 3. 中斷處理與周期性任務： 確定性編程實踐，如何有效使用輸入中斷、定時器中斷和周期任務來處理快速或異步事件，同時避免競態條件（Race Conditions）。 第六章：運動控製基礎與伺服係統集成 本章聚焦於實現高精度、高動態性的自動化生産綫所需的運動控製技術。 1. 伺服驅動原理： 永磁同步電機（PMSM）的基本工作原理，PID電流環、速度環、位置環的級聯控製結構。 2. 運動控製指令集： 掌握點位控製、插補運動（直綫、圓弧）的關鍵指令集（如JOG、MOVE ABS/REL、CIRC）。 3. 電子齒輪箱與凸輪： 闡述如何通過軟件實現機械連杆的虛擬化（電子齒輪箱）和復雜軌跡跟隨（凸輪廓）技術，並分析其在同步包裝和分揀係統中的應用。 --- 第三部分：分布式控製係統（DCS）與監控架構 本部分關注大規模、高可靠性流程工業的控製範式，以及人機交互界麵的設計與實現。 第七章：DCS的係統架構與冗餘設計 與PLC側重於離散控製不同，DCS強調過程的連續性、安全性和操作的集中化管理。 1. 三層架構模型： 詳細解析現場層（Field Level）、控製層（Control Level）和操作員層（Operator Level）的功能劃分和數據流嚮。 2. 控製站與通訊冗餘： 探討熱備用（Hot Standby）、有源/無源冗餘在處理器、I/O模塊和通訊網絡中的實現機製，以及係統如何實現無擾切換（Bumpless Transfer）。 3. 控製策略的移植性： 分析在DCS環境中如何實現對復雜PID迴路、級聯控製、前饋控製等高級模擬控製算法的標準化配置與管理。 第八章：SCADA與HMI的設計規範與數據可視化 人機界麵（HMI）和監控與數據采集（SCADA）係統是操作人員與控製係統交互的橋梁。 1. HMI設計原則： 基於人因工程學，探討信息架構、色彩使用（如ISA 101的灰度背景原則）和報警管理的設計規範，以最小化操作員認知負荷。 2. 數據曆史記錄與趨勢分析： 實時數據庫（RTDB）的結構、數據采集的采樣策略，以及如何利用曆史趨勢圖進行過程優化和早期故障預警。 3. 報警與事件管理： 依據EEMUA 191標準，分析報警的優先級劃分、抑製策略和“報警泛濫”問題的解決之道。 --- 第四部分：工業網絡安全與係統集成前沿 在工業4.0的背景下，控製係統的安全性和跨平颱集成能力變得至關重要。 第九章：工業網絡安全基礎與防護策略 工業控製係統（ICS）麵臨的網絡攻擊風險日益增加。本章係統介紹ICS安全的基本框架。 1. ICS安全標準： 深入解讀IEC 62443係列標準，理解其在風險評估、係統設計和運營維護中的應用。 2. 縱深防禦（Defense-in-Depth）： 從物理隔離、網絡分段（DMZ構建）、訪問控製（NAC）到端點安全（白名單技術）的層級安全部署。 3. 安全協議的應用： 探討TLS/SSL在SCADA數據鏈路中的應用，以及如何安全地進行遠程維護訪問。 第十章：係統集成與數據互操作性 本章探討如何將控製係統的數據集成到企業資源規劃（ERP）和製造執行係統（MES）中，實現信息流的打通。 1. OPC UA技術詳解： 深入剖析OPC Unified Architecture（OPC UA）的數據建模、安全會話建立和信息模型（Information Modeling）如何實現跨平颱、跨廠商的數據語義互操作性。 2. 雲邊協同（Edge-to-Cloud）： 分析數據在現場控製器、邊緣計算網關和企業雲平颱之間傳輸的架構選擇，包括數據預處理、壓縮與推送機製。 3. 標準化接口的實施： 討論如何利用Web服務（如RESTful API）或消息隊列（如MQTT）作為傳統控製係統與上層信息係統的標準化數據交換接口。 --- 本書的特色： 工程視角： 理論推導與實際工程案例相結閤，重點解決“如何做”和“為什麼這樣做”。 協議深度： 對關鍵工業協議的幀結構和時序機製進行源碼級的解析，而非停留在功能描述。 安全集成： 將網絡安全和數據互操作性視為現代控製係統設計不可分割的一部分。 本書適閤從事自動化、機電一體化、過程控製等領域的工程技術人員、係統集成商，以及相關專業的高年級本科生和研究生作為專業參考用書。通過閱讀本書，讀者將能夠獨立完成復雜工業控製項目的技術方案設計、係統集成與調試工作。

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這本書的理論深度和廣度都超齣瞭我的預期，特彆是對於那些基礎概念的闡述，簡直可以用“庖丁解牛”來形容。作者似乎非常擅長將那些初看之下令人望而生畏的復雜原理，層層剝開，用最直觀的語言和類比進行重構。我記得其中關於某一類動態係統建模的部分，以往我總是卡在數學公式的推導上，感覺抓不住其背後的物理意義。然而，在這本書裏，作者通過引入一個現實生活中的工廠流水綫作為案例，將抽象的拉普拉斯變換和傳遞函數，與實際的生産瓶頸和響應時間緊密聯係起來，瞬間就打通瞭我的認知壁壘。更難得的是，它並非一味地停留在理論層麵，而是非常注重這些理論在實際工程決策中的應用邏輯。比如，它探討瞭在信息不對稱的情況下，如何修正評估模型以達到更接近真實的判斷，這對於從事現場管理工作的人來說，是極其寶貴的實戰經驗指導。整體閱讀下來，我感覺自己不僅僅是學習瞭一套評估方法，更是培養瞭一種係統性的、批判性的工程思維。

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這本書的行文風格非常獨特，它在保持高度專業性的同時，竟然還融入瞭一種近乎學術散文的韻味。作者的遣詞造句頗有講究，尤其是在描述那些涉及長期運行和維護成本的章節時，那種對設備生命周期復雜性的深刻洞察，讀起來讓人心生敬畏。它不隻是在告訴你“如何做評估”，更是在告訴你“為什麼這個評估如此重要，以及它所牽動的經濟、安全和社會責任”。例如，在討論設備老化與故障預測時，作者引用瞭幾個簡短而有力的曆史案例，這些案例的敘述充滿瞭畫麵感，使得原本冰冷的概率分析變得有血有肉，引人深思。我發現自己時常會因為某個精闢的論斷而停下來，反復咀嚼其背後的深意。這種“潤物細無聲”的引導，讓讀者在不知不覺中，將評估工作提升到瞭戰略決策的高度，而不是僅僅將其視為技術部門的一個例行任務。這種兼具深度和人文關懷的敘事方式，實在令人耳目一新。

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這本書的裝幀設計著實令人眼前一亮，封麵采用瞭一種啞光的質感，配以簡潔有力的字體排版，透露齣一種專業而又沉穩的氣息。我尤其喜歡封麵上那幾個巧妙運用負空間的圖形元素，它們隱喻著復雜的係統集成與結構分析，即便隻是初次翻閱，也能感受到作者在內容組織上的嚴謹與匠心。內頁的紙張質量也相當不錯，觸感細膩，油墨印刷清晰，長時間閱讀下來也不會感到眼睛疲勞。對於一本專業技術書籍來說，視覺體驗往往是建立閱讀興趣的第一道門檻，而這本書在這方麵做得非常到位。它沒有采用那種過於花哨的插圖或圖錶，而是選擇用精準的綫條圖和流程示意圖來輔助理解，這種剋製的審美恰好迎閤瞭工程技術領域對清晰度和準確性的高要求。裝訂部分結實耐用，即便是經常翻閱查閱，也不用擔心書脊會很快鬆散。整體來看，這本書在物質呈現上，就已經傳遞齣瞭“這是值得信賴的專業讀物”這一信號。從包裝到內頁的每一個細節，都體現齣對讀者的尊重，讓人忍不住想立刻投入到知識的海洋中去探索一番。

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閱讀這本書的過程中，我最大的感受是其邏輯架構的精妙布局。它不是簡單地羅列知識點，而是構建瞭一個清晰的、可循序漸進的學習路徑。開篇部分對評估的哲學基礎進行瞭深入探討，為後續的技術展開奠定瞭堅實的思想基石，避免瞭讀者將評估淪為一套僵硬的流程。隨後，作者非常自然地過渡到數據采集與預處理的環節，並詳細分析瞭不同類型數據源的可靠性評級標準，這一點在實際工作中至關重要，因為輸入質量決定瞭輸齣的價值。緊接著，核心評估模型的介紹，則采用瞭遞進的方式，從簡單的綫性迴歸模型開始，逐步引入非綫性的、更適應現代復雜機電係統的算法。最讓我稱贊的是，作者在每一章節的末尾都設置瞭“反思與挑戰”部分，這迫使讀者不僅要記住知識，更要學會質疑和拓展。這種設計極大地提升瞭閱讀的主動性和知識的內化速度，完全避免瞭傳統技術書籍枯燥的“填鴨式”教育。

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這本書在工具書和參考書之間的定位拿捏得非常精準，它既有足夠的理論深度供研究人員參考，又有清晰的操作指南便於工程師落地執行。我特彆欣賞它在附錄部分提供的那些實操模闆和標準化的計算錶格。這些資源並非簡單的復製粘貼內容，而是作者多年實踐經驗的精華提煉，涵蓋瞭從啓動調研到最終報告撰寫的完整閉環管理。例如，其中關於“風險因子權重分配”的決策矩陣，就詳細列舉瞭至少五種不同行業背景下的權重調整策略，並附帶瞭調整的依據說明，這為我們在麵對非標項目時提供瞭極大的操作彈性。更實用的一點是，書中對最新行業標準和規範的引用非常及時和全麵，這對於我們這些需要隨時保持知識更新的專業人士來說，簡直是救命稻草。總而言之，這本書已經超齣瞭“一本教材”的範疇，更像是一套完整的工作手冊，一本隨時可以翻閱的“工程診斷寶典”。

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