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页数:226

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出版时间:2002-1

价格:18.30元

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isbn号码:9787040108736

丛书系列:

图书标签:

• 电子技术
• 技能培训
• 实训
• 电路分析
• 电子元件
• 模拟电路
• 数字电路
• 嵌入式系统
• 实践操作
• DIY

《未来制造的蓝图：工业自动化与智能控制系统实战指南》 内容简介： 在第四次工业革命的浪潮中，传统制造业正经历着前所未有的深刻变革。本指南聚焦于当前工业界最前沿、最核心的制造技术——工业自动化、物联网（IIoT）集成以及智能控制系统的设计、部署与优化。它不是一本理论堆砌的教科书，而是一本面向工程师、技术人员和高级技工的实战手册，旨在弥合理论知识与复杂工程实践之间的鸿沟。 本书以严谨的系统工程思维为基础，全面剖析了现代工厂实现“黑灯工厂”愿景所需的关键技术栈。全书共分六大部分，层层递进，确保读者能够构建起一个从底层感知到顶层决策的完整知识体系。 第一部分：工业控制基础与现场总线技术深度解析 本部分奠定了现代工业控制的基石。我们首先回顾了传统可编程逻辑控制器（PLC）的架构演进，重点讲解了西门子 S7-1500 系列、罗克韦尔 Logix 平台在复杂逻辑处理中的高级应用，包括功能块的封装、数据结构的设计以及中断程序的合理利用。 更重要的是，我们投入大量篇幅深入探讨了现场总线协议的博弈与融合。不仅仅停留在 EtherNet/IP、PROFINET 的基本介绍，而是详细对比了它们在实时性、数据负载、拓扑结构和诊断能力上的优劣。特别关注了 TSN（时间敏感网络） 如何作为工业互联网的底层骨干，解决传统以太网在确定性通信上的瓶颈。我们提供了实际案例，展示如何通过 TSN 桥接OT（操作技术）与IT（信息技术）网络，确保关键控制数据的毫秒级传输精度。 第二部分：人机交互与高级可视化设计（HMI/SCADA） 一个高效的自动化系统离不开直观、可靠的监控界面。本部分超越了基础的按钮和指示灯设计，深入探讨了 现代 SCADA 系统的架构选型，包括基于 PC 架构的控制系统（如 WinCC OA, Ignition）与嵌入式 HMI 的选择依据。 核心内容在于用户体验（UX）在工业环境中的应用。我们讲解了如何运用色彩心理学、信息密度管理和操作一致性原则，设计出符合人体工程学的控制面板，以最大程度减少操作人员的认知负荷和误操作概率。书中包含一套完整的“三色诊断体系”设计规范，用以快速定位设备故障和工艺偏差。 第三部分：运动控制与高精度伺服系统集成 现代精密制造，如 CNC 机床、高速包装线和机器人应用，对运动控制的要求已经达到了纳米级精度。本部分聚焦于复杂多轴联动控制。 我们详细解析了 CNC 插补算法的原理（包括直线、圆弧、螺旋插补），并针对性地介绍了如何配置和调试高性能伺服驱动器。内容涵盖了 力矩模式、速度模式和位置模式 的切换策略，以及如何利用在线自整定（Auto-Tuning）功能 优化系统动态响应。书中特别加入了针对高速Pick-and-Place应用中的飞锯（Flying Saw）功能的实现细节，以及如何通过电子凸轮（Electronic Gearing） 实现非刚性耦合的同步控制。 第四部分：工业物联网（IIoT）与数据采集策略 工业 4.0 的核心在于数据。本部分是连接物理世界与数字世界的桥梁。我们探讨了 OPC UA 协议 在跨平台、跨厂商数据交互中的核心地位，并提供了使用 SDK 实现安全、高效数据发布的实战指南。 关键技术包括： 1. 边缘计算网关的部署：如何在现场设备侧对原始数据进行清洗、聚合和初步分析，以减轻云端压力。 2. 时间序列数据库（TSDB）的应用：讲解 InfluxDB 或 TimescaleDB 在存储海量传感器历史数据时的优势，以及如何进行有效的数据生命周期管理。 3. 安全接入框架：探讨 OT 网络如何安全地接入企业 IT 网络，包括使用 DMZ 隔离、证书认证和数据加密传输的最佳实践。 第五部分：预测性维护（PdM）与基于模型的状态监测 本书摒弃了简单地记录报警的传统维护模式，转而推崇基于数据驱动的预测性维护。我们深入讲解了如何利用传感器数据（如振动、温度、电流波形）建立设备的“健康基线”。 核心算法部分涵盖了： 特征工程：如何从时域、频域和倒频域中提取能够反映设备早期磨损的特征参数。 异常检测算法：应用隔离森林（Isolation Forest）和 One-Class SVM 等无监督学习方法，实现对设备潜在故障的早期预警。 剩余使用寿命（RUL）估算：结合简单的故障演化模型（如威布尔分布），对关键部件的预期寿命进行量化预测。 第六部分：网络安全与系统可靠性工程 在互联互通日益加深的同时，网络攻击的风险也随之增加。本部分是保障工业系统稳定运行的最后一道防线。内容聚焦于 ISA/IEC 62443 标准 在实际工程中的落地。 我们详细讲解了如何构建纵深防御体系，包括： 1. 物理隔离与区域划分：如何根据风险等级划分控制区域（Conduits and Zones）。 2. 资产清单与漏洞管理：对 PLC 固件、HMI 软件进行定期的版本审计和补丁管理流程。 3. 安全审计与日志分析：如何配置日志转发，并利用 SIEM 系统对 OT 侧的异常访问和配置变更进行实时监控和响应。 本书通过大量真实的工程案例、详细的配置截图和关键代码片段（如结构化文本或C脚本），确保读者在掌握先进控制理念的同时，能够立即将其应用于提升生产线的效率、灵活性和安全性。它旨在培养能够驾驭下一代智能工厂的复合型高级技术人才。

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这本书的语言风格非常具有感染力，它不像一本冰冷的教科书，更像是资深工程师在深夜为你把脉开方的“技术密语录”。作者的文字中透露着一种久经沙场的自信和对细节的洞察力。比如，在描述某一个特定芯片的选型时，他不仅仅给出了推荐型号，还会非常犀利地指出使用同系列其他型号可能带来的潜在兼容性陷阱和温度漂移问题，那种“过来人”的忠告，比官方Datasheet上的标准描述要来得实在和珍贵得多。文字中偶尔穿插着的幽默感和对技术发展趋势的个人判断，也让整个阅读过程充满了趣味性。它不会用那种故作高深的术语去故弄玄虚，而是用最直白、最精确的语言去描述复杂的物理现象，读起来让人感觉非常“接地气”，好像身边就坐着一位经验丰富的老师傅，耐心而又耐心地解答你的每一个疑惑，那种阅读时的“心流”体验，是其他教材难以比拟的，让人忍不住想一口气读完，然后立刻动手实践。

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我特别欣赏这本书在理论与实践的结合点上所展现出的那种近乎偏执的细致。很多技术手册在讲解完一个模块后，就会戛然而止，留下读者自己去摸索如何将其“焊到”一块实际的PCB板上。但这本书不同，它后续的章节非常深入地探讨了“制作”这个环节。比如，在讲解完某类传感器接口电路的设计后，它会紧接着附带一个完整的PCB布局设计建议，从走线的宽度、地线的处理、电源和信号线的隔离，到过孔的设置，都有详细的图示说明，甚至是推荐了不同制作工艺下需要注意的细节差异。这对于希望从“仿真”走向“实物”的动手爱好者来说，简直是如获至宝。它没有回避制作过程中必然会遇到的那些“坑”，比如热风枪使用的温度控制、元器件贴装的顺序、以及调试时常见的声音干扰和电源噪声抑制方法，这些都是书本上很少会着墨描述的“江湖经验”，作者却毫不保留地分享了出来，这种坦诚和实用性，让这本书的价值瞬间飙升。

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这本书在对前沿技术和未来趋势的把握上，展现了远超同类书籍的前瞻性。它并没有仅仅停留在对经典电路原理的重复阐述上，而是花了相当大的篇幅去探讨如何将这些基础技能与当下新兴的物联网（IoT）和嵌入式系统设计进行高效整合。例如，在讨论低功耗设计时，书中不仅讲解了如何优化MCU的睡眠模式，还深入对比了不同无线通信模块（如LoRa、BLE）在实际应用中的功耗模型和唤醒机制的差异，并提供了针对性的优化代码片段，这对于希望将自己的技能栈升级到最新标准的读者来说，无疑是最大的福音。而且，书中对工具链的使用讲解也极其现代化，它没有固守传统的面包板和万用表，而是侧重于讲解如何高效利用现代化的EDA软件进行仿真验证，以及如何利用示波器的高级触发功能来捕获那些转瞬即逝的异常信号。这种对“现代电子工程师工具箱”的全面覆盖，让这本书的生命周期得以大大延长，它提供的知识体系是立足现在，面向未来的。

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这本书的装帧设计简直是业界的一股清流，封面那种磨砂质感配合烫金的字体，初次上手就给人一种非常专业且沉稳的感觉，完全不是那种廉价的塑料感。拿到手的那一刻，我甚至有点舍不得马上翻开它。内页的纸张选择也相当考究，那种略带米黄色的纸张，不仅有效缓解了长时间阅读带来的视觉疲劳，更重要的是，它完美地承载了那些复杂的电路图和密密麻麻的参数表格，墨色清晰锐利，即便是最精细的电阻色环标记，也能看得一清二楚，让人在查阅资料时感到极其舒畅。排版上，作者显然花了很多心思进行布局优化，章节间的逻辑划分清晰可见，小标题和正文的层级区分做得非常到位，即便是初次接触这个领域的读者，也能很快把握住不同知识模块之间的联系。而且，书中大量的实物图片和原理图的清晰度，绝对达到了可以作为教学演示材料的标准，这在很多同类书籍中是很难得的，真正体现了“训练”二字背后的严谨态度。从阅读体验的角度来说，这本书在细节打磨上体现出的专业素养，已经超越了一本普通教材的范畴，更像是一件精心制作的工艺品，让人在学习之余，也能享受到阅读的愉悦。

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这本书的叙事逻辑和知识点的递进安排，简直是为零基础学习者量身定制的“无痛入门指南”。我过去尝试过几本号称是入门级的书籍，但往往在介绍完基础概念后，就会突然冒出大量晦涩难懂的公式和脱离实际的理论推导，让人瞬间产生挫败感。然而，这本书的处理方式非常巧妙，它不是一股脑地把所有知识点灌输给你，而是采取了一种“项目驱动”的方式。每一个新概念的引入，都会紧密地结合到一个非常具体、非常贴近现实生活中的小应用场景中去，比如如何设计一个简单的LED闪烁电路，或者如何用一个基础的放大器模块去驱动一个小喇叭。这种从“能做什么”倒推“需要知道什么”的学习路径，极大地激发了我的好奇心和实践欲望。更值得称赞的是，它对那些关键的理论点，比如半导体PN结的形成、晶体管的工作区划分等，都配上了非常直观的类比解释，用生活中的水流、阀门等概念来辅助理解，使得原本抽象的物理过程变得具象化，极大地降低了理解门槛，真正做到了寓教于乐，循序渐进。

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