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出版者:机械工业出版社

作者:机械工业职业技能鉴定指导中心

出品人:

页数:305

译者:

出版时间:2000-1-1

价格:16.00

装帧:平装

isbn号码:9787111047407

丛书系列:

图书标签:

• 电工技术
• 高级电工
• 电气工程
• 电力系统
• 电路分析
• 电机控制
• 电力电子
• 自动化
• 电能质量
• 高压电工

《现代电气控制与自动化系统设计实践》 图书简介 一、本书的定位与目标读者 《现代电气控制与自动化系统设计实践》是一本面向电气工程、自动化技术、机电一体化等相关专业的高年级本科生、研究生，以及致力于提升实践技能的工程师和技术人员的专业参考书。本书的核心目标是搭建理论知识与实际工程应用之间的桥梁，通过详实的项目案例和深入的技术剖析，帮助读者掌握现代工业自动化领域中主流的控制系统设计、编程、调试和集成能力。 本书的编写理念强调“以应用驱动学习”，避免陷入纯粹的理论推导或碎片化的软件操作介绍。我们聚焦于当前工业生产线上最常见、最核心的控制需求，如精确的位置控制、复杂的逻辑顺序控制、数据采集与监控（SCADA/HMI）集成，以及基础的工业网络通信应用。 二、本书涵盖的主要内容模块 本书内容结构严谨，从基础的概念框架逐步深入到复杂的系统集成，共分为六大核心模块： 模块一：工业控制系统基础架构与元件选型 本模块首先对现代自动化系统的层次结构进行全面梳理，包括现场层（传感器、执行器）、控制层（PLC、IPC）、监控层（HMI、SCADA）和管理层。重点解析了各类工业传感器的选型原则（如电磁兼容性、抗干扰能力、精度等级），以及执行机构（如伺服电机、步进电机、变频器）的特性匹配。 特别地，本章深入探讨了工业电源的可靠性设计，包括冗余供电方案、浪涌保护和接地系统的规范化要求，这是确保大型系统长期稳定运行的基石。此外，还系统介绍了工业继电器、接触器、断路器在配电和保护回路中的标准应用。 模块二：可编程逻辑控制器（PLC）核心技术与高级编程 本模块是本书的重点之一，聚焦于当前主流PLC平台（如西门子S7-1500系列、三菱Q系列或罗克韦尔ControlLogix平台，具体以案例为主体）的深入应用。 数据结构与寻址： 详细讲解了数据块（DB）、实例数据块（IDB）在模块化程序设计中的应用，以及如何高效管理复杂的历史数据和参数集。 高级控制指令： 深入剖析了PID闭环控制在PLC中的实现，包括增量式、比例积分微分（PID）参数的整定方法（如Ziegler-Nichols法、手册法）及其在温度、流量控制中的实际应用案例。同时，对运动控制指令集（如定位、插补、电子凸轮）进行了详尽的软件模拟与硬件配置讲解。 故障诊断与安全编程： 阐述了如何利用PLC的诊断功能快速定位硬件故障，并介绍了符合IEC 61131-3标准的安全编程实践，如使用安全功能块、实现联锁保护机制。 模块三：人机界面（HMI）与数据可视化设计 本模块侧重于用户与控制系统交互的界面设计与数据处理。内容涵盖了主流HMI软件（如WinCC、FactoryTalk View SE）的配置流程。 高效的画面布局原则： 介绍如何根据人机工程学原理设计直观、易读的控制界面，包括报警条、趋势图和操作权限的设置。 数据连接与历史记录： 详述HMI与PLC之间的数据通信配置（如OPC UA、以太网/IP），以及如何构建高效的历史数据库，实现数据的长期存储、检索和报表生成功能。 模块四：工业现场总线与网络通信集成 现代自动化系统离不开可靠的现场通信。本模块系统介绍了目前工业界广泛采用的通信协议，并侧重于其实际部署和故障排除。 主流协议解析： 详细对比了工业以太网（Profinet/EtherNet/IP）与传统现场总线（Profibus DP/DeviceNet）的优缺点、拓扑结构要求及时间性能差异。 网络结构设计： 讲解了如何设计包含交换机、耦合器和终端电阻的复杂网络结构，并重点介绍了网络诊断工具的使用，如抓包分析，以识别通信延迟和丢包问题。 分布式I/O配置： 阐述了在分布式架构下，如何通过现场总线集成远程I/O模块，并确保信号的时间同步性。 模块五：变频驱动与伺服系统的精确控制 针对工业驱动技术，本书提供了从选型到调试的全流程指南。 变频器（VFD）应用： 涵盖了V/f控制、矢量控制（磁场定向控制，FOC）的基本原理，以及针对不同负载类型（风机、泵、卷绕机）的参数优化策略。重点分析了如何通过模拟量或数字量实现多段速和外部频率给定。 伺服系统集成： 深入讲解了伺服驱动器与PLC之间的高速脉冲控制和总线控制（如EtherCAT）的配置差异。通过一个三轴龙门平台案例，详细演示了运动控制参数的线性化、加减速曲线的平滑处理，以及共用母线技术在节能方面的优势。 模块六：系统集成与工程调试方法论 本书的最终目标是培养系统集成能力。本模块提供了一套完整的项目实施流程： 需求分析与功能规范： 如何从客户的工艺流程描述中提炼出精确的控制要求（Control Specification）。 模块化编程与验证： 强调自上而下的设计流程，以及如何利用仿真工具（如虚拟调试软件）在硬件到场前对逻辑程序进行预先测试。 现场调试技巧： 提供了大量的“实战经验”，如如何安全地隔离现场设备进行单步测试、如何使用示波器分析模拟量信号质量、以及在系统切换模式（自动/手动）时如何避免设备冲击。 三、本书的技术特色与创新之处 1. 案例驱动的深度解析： 本书摒弃了零散的知识点堆砌，所有理论知识都紧密围绕三个贯穿始终的复杂工程案例展开（如：高速包装线控制、精密恒张力控制、多泵站自动切换系统），确保读者学到的知识可直接应用于实际工作。 2. 强调兼容性与选型： 针对当前工业界多品牌共存的现状，本书在讲解核心算法时，同时提供了不同主流品牌产品在实现细节上的对比分析，指导读者进行更具前瞻性的系统架构设计。 3. 安全与能效并重： 充分考虑了当前工业4.0对系统可靠性和可持续性的要求，将功能安全（Safety）和能源优化控制（如变频器节能算法）融入到基础控制模块的讲解中。 通过研读《现代电气控制与自动化系统设计实践》，读者将能够构建起一个全面、深入且极具实践性的自动化系统设计知识体系，从容应对现代工业控制领域的复杂挑战。

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这本书的语言风格，用一个词来形容就是“克制而有力”。它没有华丽的辞藻堆砌，也没有过多主观的情绪渲染，但每一个用词都极其精准，每一个句子都承载着丰富的信息量。我感觉自己像是在跟随一位经验极其丰富的导师进行一对一的深度交流。在讲解那些需要大量数学推导的部分时，作者的处理方式非常高明：他先展示最终的结论和其实际意义，让读者先建立起对结果的直观感受，然后再引导读者逐步推导背后的数学逻辑。这种“先果后因”的教学策略，有效避免了读者在面对一大串公式时产生畏难情绪。我个人对书后附带的那些应用案例分析特别感兴趣，这些案例并非是理想化的教科书场景，而是包含了许多实际生产中会遇到的非理想因素，比如环境温度波动、电源波动等对系统性能的影响。这些细节的处理，足以证明作者绝非纸上谈兵，而是有着深厚的工程实践背景。这本书的价值，在于它能将学术的严谨性与工业的实用性完美地结合在一起。

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不得不说，这本书的作者在知识体系的构建上展现出了惊人的条理性和深度。我特别欣赏它对不同技术模块之间的内在联系的梳理。很多教材往往将功率电子、自动控制、信号处理等领域割裂开来，读者学完一个模块后，往往无法将知识融会贯通到实际工程问题中去。但这本书不同，它巧妙地设置了多个“知识桥梁”，比如在讨论变频器设计时，它会回溯到前面讲到的半导体器件的特性，同时又引出了后续关于控制算法的应用。这种层层递进、互相印证的编排方式，极大地提高了学习效率。我发现自己不再是被动地记忆知识点，而是在主动地构建一个立体的技术网络。特别是它对于故障诊断与排除这一章节的处理，简直是教科书级别的范例。作者列举了十几种在实际生产线上最常见的故障模式，并给出了详尽的排查步骤和依据，这对于一线工程师来说，其价值是无法用金钱衡量的。它不仅仅是告诉你“应该怎么做”，更重要的是解释了“为什么这么做”，从根本上提升了读者的解决问题的能力。

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这本书的装帧和排版也体现了一种对读者的尊重。纸张的选择非常考究，厚实且不易反光，长时间阅读眼睛不容易疲劳，这对于需要长时间沉浸式学习的读者来说，是一个巨大的加分项。更重要的是，书中的图表和代码示例的排版布局堪称艺术。很多技术书籍为了节省篇幅，会把公式和图表挤压在一起，导致阅读体验极差。但这本书的每一页都留有足够的空白，关键公式和电路图都得到了充分的展示空间，使得信息密度虽然高，但阅读起来却十分舒适流畅。代码块的语法高亮做得非常清晰，不同类型的关键字、变量和注释都用不同的颜色区分开来，这在对照理论进行软件模拟或调试时，能够极大地减少查找错误的时间。总的来说，这本书在物理形态和内容呈现上都达到了极高的水准，它不只是一本工具书，更像是一件精心制作的工艺品，让人愿意珍藏并反复研读。

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这本书的封面设计着实抓人眼球，那种深邃的蓝色调，配上精细的电路图纹理，一下子就让人联想到精密和专业。我本是抱着试探的心态翻开的，毕竟现在市面上关于电子技术类的书籍浩如烟海，真正能让人眼前一亮的凤毛麟角。然而，这本书的开篇便展现出一种严谨而不失生动的叙事风格。它没有一开始就抛出那些令人望而生畏的复杂公式，而是从基础的电磁学原理娓娓道来，用非常生活化的例子来解释那些抽象的概念，比如用自来水管系统的压力变化来类比电压和电流。这一点非常对我的胃口，因为我感觉自己很多时候不是技术能力不足，而是对理论基础的直观理解不够深刻。书中的插图质量极高，每一个示意图都标注得清清楚楚，色彩搭配也十分合理，有效地降低了初学者对复杂电路图的恐惧感。读完前几章，我已经对一些核心概念有了全新的认识，那种豁然开朗的感觉，简直比解开一个复杂的谜题还要令人兴奋。我期待着接下来的内容能继续保持这种高质量的讲解水准，真正做到让技术知识“落地生根”。

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作为一名资深的技术人员，我阅读技术书籍更看重的是其前瞻性和深度。坦白说，市面上很多“高级”二字的名不副实，内容停留在十年前的标准上。然而，这本书明显投入了大量精力去追踪最新的行业动态。例如，在讨论现代电力电子系统时，书中对于碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）等第三代半导体材料的特性分析，就非常深入和及时，不仅阐述了它们相对于传统硅基器件的优势，还清晰地指出了当前在封装和驱动方面存在的工程挑战。这表明作者具有很强的危机感和学习能力，确保了读者学到的知识不会迅速过时。此外，书中对于嵌入式系统在电力设备控制中的应用也进行了专门的论述，涉及到了实时操作系统（RTOS）的选择和优化策略。这种对前沿技术的接纳和深入剖析，让这本书超越了简单的技术手册范畴，更像是一份面向未来的技术白皮书。它不仅教会了我如何“修好旧机器”，更重要的是，它为我如何“设计出下一代更优秀的设备”指明了方向。

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