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出版者:大连理工大学出版社

作者:张宏友

出品人:

页数:251

译者:

出版时间:2006-1

价格:33.00元

装帧:

isbn号码:9787561118412

丛书系列:

图书标签:

• 液压技术
• 气动技术
• 机械工程
• 自动化
• 流体动力
• 工程技术
• 工业控制
• 机械设计
• 传动技术
• 系统工程

现代工业控制系统与自动化技术概览 第一章：工业控制系统的基础架构与核心组件 本章将深入探讨现代工业控制系统的整体架构，剖析其从底层数据采集到顶层决策支持的完整链条。我们将从控制系统的基本概念入手，阐述其在流程工业、离散制造业以及智能工厂中的核心地位。 1.1 工业控制系统的分类与演进 系统性地梳理DCS（集散控制系统）、PLC（可编程逻辑控制器）和SCADA（数据采集与监视控制系统）的发展历程、技术特点及适用场景。重点分析当前主流的集成化控制平台如何应对复杂多变的工业需求。讨论从传统的串行通信到工业以太网（如EtherNet/IP、PROFINET）的过渡，以及对系统实时性、可靠性和安全性的影响。 1.2 传感器与执行器的技术选型与集成 控制系统的心脏在于信息输入与物理输出。本节详细介绍各类先进传感器的原理和应用，包括但不限于：高精度温度、压力、流量、液位测量技术；接近开关、光电传感器在自动化产线中的应用。同时，对执行器进行深入剖析，涵盖电机驱动技术（伺服与步进）、调节阀的选型标准、以及快速响应机构的设计要点。强调如何实现传感器信号的无缝数字化采集和执行器的精确响应控制。 1.3 主控制器（PLC/PAC）的硬件与软件平台 深入剖析新一代可编程自动化控制器（PAC）的架构优势，对比传统PLC在处理大数据、网络通信及高级算法方面的能力提升。细致讲解模块化I/O系统的配置、冗余系统的建立原则，以及电源管理和环境适应性设计。在软件层面，我们将讲解IEC 61131-3标准下的编程语言（如梯形图LD、指令表IL、结构化文本ST、函数块图FBD、顺序功能图SFC）的特性及其在不同控制逻辑中的最佳实践。 第二章：先进过程控制（APC）与优化算法 本章聚焦于如何超越传统的PID控制，利用现代数学模型和计算能力实现流程的精细化和最优化运行。 2.1 PID控制器的深入调谐与局限性分析 虽然基础，但至关重要。本节不仅复习PID的基本结构，更侧重于高级调谐方法，如Ziegler-Nichols法、皮尔逊法（Pearson）的实际应用。重点讨论在时间延迟大、非线性环节明显的系统中，PID控制面临的挑战，并引入串级控制、前馈控制等复合控制策略的原理和设计步骤。 2.2 模型预测控制（MPC）的原理与实践 模型预测控制是现代化工、冶金等行业实现高精度控制的核心技术。本章详细阐述MPC的理论基础，包括系统辨识、状态空间模型构建、优化目标函数的建立（约束处理）以及滚动时域计算过程。通过具体的案例分析，展示MPC如何在多变量耦合系统中有效协调不同控制目标。 2.3 过程优化与节能策略 探讨如何利用控制系统的数据分析能力，实现工艺过程的能效优化。包括热力学平衡的实时校核、反应器收率的最大化计算，以及通过优化操作参数来降低单位产品能耗的控制策略设计。 第三章：工业网络通信与数据集成 现代控制系统是高度网络化的系统。本章旨在系统梳理工业通信协议栈，理解数据流动的安全性和效率。 3.1 现场总线技术与工业以太网 全面比较CANopen、DeviceNet、PROFIBUS等现场总线技术的技术特性。随后，重点解析基于TCP/IP的工业以太网标准，如EtherNet/IP、PROFINET、Modbus TCP/IP在速度、拓扑结构和诊断能力上的优势。讨论确定性以太网（Deterministic Ethernet）在保障实时数据传输中的作用。 3.2 OPC UA与信息集成 讲解OPC（OLE for Process Control）的演进，特别是OPC UA（Unified Architecture）作为跨平台、安全、面向服务的信息集成标准的价值。阐述如何利用OPC UA实现控制层（OT）与信息技术层（IT）之间的数据语义化交互，为企业资源计划（ERP）和制造执行系统（MES）提供可靠的数据源。 3.3 工业网络的安全防护 鉴于工业控制系统面临的网络攻击风险日益增加，本章专门探讨工控网络安全体系架构。内容包括网络分段（Purdue模型）、访问控制、入侵检测系统（IDS）在SCADA环境中的部署，以及对固件升级和远程访问的安全策略制定。 第四章：人机界面（HMI）与可视化技术 有效的操作界面是人与复杂控制系统交互的关键桥梁。本章关注如何设计直观、高效且符合人因工程学的可视化界面。 4.1 HMI/SCADA系统的设计原则 阐述“一屏一域”的原则，图形化设计中的颜色、符号、布局标准。重点讨论报警管理系统的设计，包括报警抑制、优先级划分、以及历史报警的追溯与分析功能，以减少“报警风暴”对操作员的干扰。 4.2 3D可视化与虚拟现实（VR/AR）在操作中的应用 探讨利用三维建模技术，在HMI中实现对物理设备、管道流向的真实还原。讨论虚拟现实和增强现实技术在操作员培训、远程专家指导以及复杂设备故障诊断中的前沿应用，提高维护和应急响应的效率。 4.3 数据历史记录与趋势分析 介绍工业数据历史记录系统（Historian）的架构，强调其高效的数据压缩、索引和检索能力。讲解如何通过历史数据进行长期性能基线分析、异常事件的根本原因追溯，以及预测性维护的数据基础构建。 第五章：系统集成、调试与生命周期管理 本章涵盖从项目设计到系统实际投运及后续维护的全过程管理。 5.1 控制系统设计与规范化文档 详细阐述控制系统设计文档（如F&ID图、I/O清单、控制功能描述FCD）的编制要求。强调在设计阶段进行严格的软件仿真和硬件在环（HIL）测试的重要性，以减少现场调试风险。 5.2 自动调试与系统验证 介绍自动化测试工具在PLC程序逻辑验证、通讯链路测试中的应用。重点解析FAT（工厂验收测试）和SAT（现场验收测试）的流程设计与关键检查点，确保系统满足所有预定的功能和性能指标。 5.3 系统的可靠性、冗余与维护策略 分析不同等级的可靠性需求（如安全仪表系统SIL等级），以及相应的冗余配置方案（如处理器、电源、I/O模块的1oo2、2oo3架构）。讨论基于状态的预测性维护策略，如何通过监控关键部件的运行数据来安排预防性维修，从而最大化系统可用性。 5.4 工业物联网（IIoT）与云端集成 展望未来，探讨如何将现场控制数据安全、有效地上传至云平台，以实现跨工厂的协同优化、资产性能管理（APM）以及基于大数据的智能决策支持。 --- 本书特色： 本书内容紧密围绕现代工业自动化和信息化的前沿技术展开，强调理论与工程实践的紧密结合。通过大量的工程案例分析和系统架构图示，帮助读者构建起一个全面、深入、面向未来的工业控制技术知识体系，为智能制造时代的工程师提供坚实的理论基础和实践指导。

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老实说，一开始我拿到《液压与气动技术》这本书时，并没有抱太大的期望。我之前接触过几本类似的专业书籍，要么过于深奥，要么过于简略，总是不能完全满足我的需求。但是，这本书真的给了我惊喜！作者的逻辑非常清晰，结构也非常合理。他从最基础的原理讲起，然后逐渐深入到各种组件、系统以及实际应用。书中对于每一个概念的解释都力求严谨，但同时又不失趣味性。我特别喜欢书中关于“气动执行器”的章节，作者不仅详细介绍了各种执行器的类型、特点和适用范围，还列举了大量的工程实例，让我对它们在自动化生产中的重要作用有了深刻的认识。而且，这本书的语言也相当专业，但又不至于让人望而却步。我感觉这本书就像一位经验丰富的老师，循循善诱地引导我一步步走进液压与气动技术的殿堂。

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这本书简直太棒了！我一直对机械类的知识很感兴趣，但又觉得很多理论书枯燥乏味，让人提不起精神。直到我翻开这本《液压与气动技术》，我才发现原来学习技术也可以这么有趣！作者的讲解方式非常生动形象，就像是在讲故事一样，把原本复杂的原理讲得浅显易懂。书中大量的插图和实例也让我的理解更加直观。我特别喜欢书中关于不同液压泵的介绍，作者不仅详细解释了它们的构造和工作原理，还列举了各种应用场景，让我了解到原来我们生活中接触到的很多机械设备都离不开这些小小的“心脏”。而且，书中还穿插了一些关于安全操作的提示，这对于我这个新手来说简直太重要了。我感觉自己不仅仅是在学习知识，更是在掌握一项实用的技能。这本书的排版也非常舒服，字体大小合适，行距也恰到好处，长时间阅读也不会感到疲劳。我迫不及待地想把书中讲到的知识运用到我的实际项目中去，相信有了这本书的指导，我一定能做得更好！

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这本《液压与气动技术》真的颠覆了我对技术类书籍的刻板印象。我之前以为这类书都是冰冷的公式和枯燥的图纸，但这本书完全不一样。作者的文字充满了人文关怀，他用一种非常平易近人的方式，娓娓道来液压与气动世界的奥秘。书中对于一些关键概念的解释，比如“压力”、“流量”、“密封”等等，都非常到位，而且举的例子都非常贴近生活，让我这个非专业人士也能轻松理解。我尤其欣赏书中关于“系统设计”的部分，作者不仅讲解了设计的原则和步骤，还分享了一些在实际工作中可能遇到的陷阱和解决方案，这对于想要深入学习的读者来说，简直是无价的宝藏。我发现这本书并不是简单地罗列知识点，而是将这些知识点有机地串联起来，形成了一个完整的知识体系。读完这本书，我感觉自己对整个液压与气动领域都有了一个更宏观的认识，也更加坚定了继续深入研究的决心。

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作为一名在机械行业摸爬滚打多年的老工程师，我对《液压与气动技术》这本书的专业性和实用性给予高度评价。本书在理论阐述上严谨扎实，对各项原理的剖析细致入微，没有任何含糊不清之处。我尤其欣赏书中关于“比例阀”的讲解，作者深入剖析了其控制精度和响应速度的提升是如何实现的，并结合了多个实际应用案例，这对于我们优化系统设计、提高设备性能具有极高的参考价值。此外，书中还对不同工况下的系统故障诊断与排除提供了详尽的指导，这在实际生产中是弥足珍贵的。我发现书中不仅涵盖了基础知识，更融入了前沿的技术动态和发展趋势，例如对新能源在液压与气动领域的应用进行了探讨，这让我受益匪浅。总而言之，这本书是一部不可多得的、兼具理论深度与实践价值的优秀著作，值得所有从事相关行业的人员深入研读。

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我一直对工程机械的动力来源充满好奇，《液压与气动技术》这本书很好的满足了我的求知欲。我不是这个领域的专业人士，所以一开始还有点担心会看不懂。但这本书的内容组织得太好了，从最基本的工作原理讲起，一点点深入，让我这个“门外汉”也能跟上思路。书中的图示非常清晰，很多关键部位的细节都展示了出来，配合文字说明，简直是完美的结合。我印象最深刻的是关于“液压马达”的部分，作者用非常形象的比喻解释了它的工作机制，让我瞬间明白了它的强大动力是如何产生的。而且，书中还介绍了不同类型液压油的特性以及如何选择和维护，这些实用的小贴士对我来说非常有帮助。这本书不仅仅是理论知识的堆砌，更像是把整个液压与气动世界的运作流程展示给了我，让我觉得非常震撼。

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