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出版者:化学工业出版社

作者:王树青等编

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2001-3

价格:30.0

装帧:平装

isbn号码:9787502525439

丛书系列:

图书标签:

• 生化自动化
• 生物化工
• 过程控制
• 自动化技术
• 实验室自动化
• 生物技术
• 仪器仪表
• 分析测试
• 化学工程
• 生命科学

《智能制造的基石：工业控制系统深度解析》 在当今快速发展的制造业浪潮中，效率、精度和安全性是企业赢得竞争的关键。而这一切的核心，离不开强大而可靠的工业控制系统（ICS）。本书《智能制造的基石：工业控制系统深度解析》将带您深入探索工业控制系统的奥秘，从基础原理到前沿应用，为您构建起一幅全面而深刻的技术图景。 第一章：工业控制系统概述与发展历程 本章将为您勾勒出工业控制系统的宏大框架。我们将从其基本概念入手，阐述ICS在现代工业生产中的核心地位和不可替代的作用。您将了解ICS的定义、组成部分，以及其在不同行业（如能源、交通、化工、食品饮料等）中的广泛应用场景。随后，我们将回顾ICS的发展历程，从最初的继电器控制、PLC的崛起，到DCS的成熟，再到如今集成化、智能化ICS的演变。通过梳理这一脉络，您将深刻理解ICS技术进步的驱动力以及其对工业生产模式的颠覆性影响。 第二章：核心组成模块详解 深入理解ICS，离不开对其核心组成模块的细致剖析。本章将逐一详解构成ICS的关键要素。 可编程逻辑控制器（PLC）： 作为ICS的“大脑”，我们将深入探讨PLC的硬件架构、指令系统、编程语言（如梯形图、指令表、结构化文本等）以及常见的通信协议。您将了解PLC如何通过输入/输出模块与物理世界进行交互，并执行预设的控制逻辑。 分布式控制系统（DCS）： 对于大型、复杂的生产过程，DCS展现出其强大的优势。本章将详细阐述DCS的系统结构、冗余设计、数据采集与处理、人机界面（HMI）的功能，以及其在过程控制中的核心作用。 监控与数据采集系统（SCADA）： SCADA系统扮演着“眼睛”和“耳朵”的角色，负责远程监控和数据收集。我们将深入讲解SCADA系统的架构、通信方式、数据库管理、报警处理以及数据可视化技术，让您明白如何通过SCADA实现对生产过程的全面掌握。 人机界面（HMI）与操作员站（Operator Station）： HMI是操作员与ICS进行交互的窗口。本章将重点介绍HMI的设计原则、用户体验优化、图形化界面开发，以及操作员站如何实现对生产过程的监控、参数设置和故障诊断。 第三章：通信网络与协议 在ICS中，高效、可靠的通信是系统正常运行的生命线。本章将聚焦于ICS的通信网络与协议。 工业以太网： 随着技术的发展，工业以太网已成为主流。我们将解析Ethernet/IP, Profinet, Modbus TCP等主流工业以太网协议的工作原理、优势以及在不同场景下的应用。 现场总线技术： Profibus, Foundation Fieldbus, DeviceNet等现场总线技术在现场仪表和执行器的互联互通中发挥着重要作用。本章将深入探讨这些总线的结构、通信机制以及它们如何实现现场数据的实时传输。 无线通信技术： 在一些特殊应用场景，无线通信提供了灵活性。我们将探讨工业无线技术（如Wi-Fi, LoRa, Zigbee等）在ICS中的应用，以及它们在数据传输稳定性和安全性方面的考量。 网络安全： 随着ICS的互联互通程度加深，网络安全问题日益突出。本章将深入分析ICS面临的安全威胁，介绍网络隔离、访问控制、加密通信等安全防护措施，以及IEC 62443等工业网络安全标准。 第四章：控制策略与算法 精准的控制策略是实现高效生产的关键。本章将深入探讨ICS中常用的控制策略与算法。 反馈控制： PID（比例-积分-微分）控制器作为最经典、最常用的反馈控制器，我们将对其原理、参数整定方法、以及在不同应用中的优化进行详尽的讲解。 前馈控制与串级控制： 对于具有明显扰动或复杂动态特性的过程，前馈控制和串级控制能够显著提升控制性能。本章将介绍这些控制策略的原理、设计方法以及应用案例。 先进控制技术： 模型预测控制（MPC）、模糊逻辑控制、神经网络控制等先进控制技术在应对复杂非线性系统、优化生产效率方面展现出巨大潜力。我们将对这些技术进行介绍，并探讨其在ICS中的应用前景。 安全仪表系统（SIS）： SIS是保障生产安全的关键。本章将重点介绍SIS的设计原则、功能安全标准（如IEC 61508/61511）、以及SIS在紧急停机、联锁等方面的作用。 第五章：数据采集、处理与分析 数据的价值在于其被有效利用。本章将聚焦于ICS中的数据采集、处理与分析。 数据采集（DAQ）： 从传感器到ICS的数据采集过程，包括采样率、量化、噪声抑制等关键技术。 数据存储与管理： 关系型数据库、时序数据库在ICS数据存储中的应用，以及数据归档、备份策略。 数据可视化与报表： 如何将海量数据转化为直观的图表、曲线和报表，帮助操作员和管理人员快速了解生产状况。 生产数据分析： 介绍利用统计方法、机器学习等技术对生产数据进行分析，以优化工艺参数、预测设备故障、提高产品质量。 第六章：现场仪表与执行器 ICS的“感官”和“肢体”——现场仪表与执行器，是连接虚拟控制与物理世界的桥梁。本章将深入分析这些关键设备。 常用传感器： 温度传感器、压力传感器、流量传感器、液位传感器、位置传感器等的原理、选型与应用。 执行器： 电动阀门、气动阀门、液压执行器、变频器等执行器的类型、工作原理以及在过程控制中的作用。 仪表校准与维护： 保证仪表测量精度的重要性，以及相关的校准方法和维护注意事项。 第七章：系统集成、实施与维护 一个完整的ICS解决方案，需要精心的系统集成、周密的实施以及持续的维护。 项目生命周期： 从需求分析、方案设计、设备选型、系统组态、编程调试到最终的用户培训和验收。 系统集成挑战： 不同厂商设备、不同协议之间的互联互通问题，以及解决方案。 故障排除与诊断： ICS常见的故障类型、诊断工具和方法，以及如何快速恢复系统运行。 系统升级与改造： 应对技术更新和生产需求变化，如何进行ICS系统的升级与改造。 第八章：工业物联网（IIoT）与智能化趋势 工业4.0时代，ICS正朝着更智能、更互联的方向发展。本章将探讨IIoT对ICS的影响以及未来的智能化趋势。 IIoT架构与关键技术： 云计算、边缘计算、大数据、人工智能在IIoT中的应用。 智能化ICS： 自主学习、自适应控制、预测性维护、数字孪生等在ICS中的应用。 未来展望： 探讨ICS与人工智能、大数据等技术的深度融合，以及对制造业的深远影响。 《智能制造的基石：工业控制系统深度解析》不仅仅是一本技术手册，更是一份指引您 navigating 复杂工业控制系统世界的地图。无论您是经验丰富的工程师，还是即将踏入工业自动化领域的学生，本书都将为您提供宝贵的知识和实用的指导，助您在智能制造的浪潮中乘风破浪。

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我购买这本书主要是为了自学，希望能够系统地了解现代生物过程的自动化控制体系。坦白说，这个领域的资料零散且专业壁垒高，很难找到一本能把所有核心概念串联起来的权威著作。这本书填补了我的这个空白。它对整个自动化链条的梳理非常完整，从现场仪表的选型规范，到分布式控制系统（DCS）的架构设计，再到上位机的操作员界面（HMI）的人机工程学要求，无一不包。我特别欣赏它对“稳健性设计”的强调，在处理微生物活性波动这种固有不确定性时，如何确保控制效果的长期稳定，书中提供了非常实用的工程经验。我反复阅读了关于批次过程控制的部分，作者用清晰的流程图和时间序列图表，把复杂的批次切换和终点判断策略描述得一清二楚。这本书不仅是知识的储备，更像是一份实用的工程指南，每读完一章，我都觉得自己对构建一个高标准的生化自动化车间又前进了一大步，受益匪浅。

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作为一名资深的软件工程师，我转岗到生物制药行业已经有一段时间了。我发现传统软件工程的思维模式在处理具有强生物特性和时变性的过程中显得力不从心。这本书为我提供了一个急需的视角转换。它用“过程为王”的理念重新构建了对控制系统的认知。我尤其被书中关于“在线优化与实时调控”的章节所吸引，它清晰地解释了为什么在生化反应中，静态的、基于模型预测的控制往往不如基于实时反馈的适应性控制有效。书中对机理模型与数据驱动模型融合的探讨，为我后续开发混合智能控制系统提供了清晰的路线图。此外，书中关于安全仪表系统（SIS）在生物反应器中的特殊要求，也让我注意到了合规性和风险管理的重要性。这本书的价值在于它提供了一个跨学科的桥梁，让我能够用自动化的思维去理解生物过程的复杂性，并设计出更健壮、更智能的解决方案。

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这本书简直是为我量身定做的，我一直对工业自动化领域抱有极大的兴趣，尤其是涉及到复杂的生物化学反应过程的控制。拿到这本书后，我立刻被它深入浅出的讲解方式所吸引。作者似乎深谙读者的心理，从最基础的原理讲起，逐步过渡到前沿的技术应用，让我这个初学者也能轻松跟上节奏。特别是关于传感器技术和控制算法的部分，讲解得极其透彻，图文并茂的案例分析更是让我茅塞顿开。我记得书里详细阐述了一种新型 PID 控制器在发酵过程中的优化应用，这正是我目前工作中所面临的难题。书中对不同反应器模型建立和参数辨识方法的对比分析，也让我对如何选择合适的控制策略有了更深刻的理解。这本书不仅是知识的传授，更像是一场思维的启迪，它激发了我对未来生物制造领域自动化的无限遐想。阅读过程中，我感觉自己像是在进行一次高水平的学术研讨，每一个章节都充满了真知灼见，让人爱不释手，恨不得一口气读完。

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我是一位高校的教师，主要负责培养新一代的化工和生物工程人才。选择教材是一个非常谨慎的过程，因为它不仅关乎知识的传授，更塑造学生的工程思维。在审阅了市面上众多相关书籍后，我毫不犹豫地选择了这本。它最突出的优点在于其前瞻性和系统性。它没有停留在传统的自动控制理论的简单应用上，而是紧密结合了现代生物技术的最新发展，例如基因工程和代谢工程在自动化优化中的结合点。书中对过程分析技术（PAT）的深度剖析，让我看到了未来智能工厂的雏形。特别是关于模糊控制和神经网络在非线性生化过程建模中的应用，其介绍既有理论深度，又不失工程上的可行性分析，这对于培养学生的创新能力至关重要。我的学生们反馈说，这本书让他们看到了学科交叉的巨大潜力，不再将自动化视为冰冷的机械控制，而是理解了它如何赋能生命科学的研究与生产。这套教材的引入，无疑提升了我们课程的整体水平。

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说实话，我原本对手册类的技术书籍都有点望而却步，总觉得它们枯燥乏味，晦涩难懂。然而，这本《生化过程自动化技术》彻底颠覆了我的固有印象。它的语言风格非常活泼，夹杂着不少作者的个人见解和行业内的“小故事”，读起来一点也不费劲，反而充满了探索的乐趣。我特别欣赏作者在理论阐述之后，总会紧接着给出一些实际生产中的“坑”和“妙招”，这种实战经验的分享对于我们这些一线技术人员来说，简直是无价之宝。比如，书中关于数据采集系统的可靠性设计，提到了一些我们过去常常忽略的接地和屏蔽问题，这些细节上的把控直接关系到整个自动化系统的稳定性。我发现自己过去在处理一些突发故障时，很多直觉性的操作，其实都有了坚实的理论依据支撑。这本书的结构安排也极为合理，知识点层层递进，从底层硬件到顶层软件，逻辑性极强，让人感觉作者对整个流程的掌控力非常到位，绝非泛泛而谈。

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