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出版者:化学工业出版社

作者:化学工业出版社

出品人:

页数:506

译者:

出版时间:2005-7

价格:35.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787502568917

丛书系列:

图书标签:

• 管工
• 高级工
• 技术
• 职业教育
• 技能提升
• 实操
• 管道工程
• 工业设备
• 维修
• 安装

《工业自动化系统设计与应用实务》 书籍定位： 本书旨在为读者提供一套全面、深入且极具实操性的工业自动化系统设计、实施与维护的专业指导。它超越了基础理论的阐述，聚焦于当前主流工业场景中复杂自动化系统的工程实践，特别强调系统集成、数据通信以及高级控制策略的应用。 目标读者： 自动化工程师、系统集成商、工厂技术骨干、从事工业物联网（IIoT）和智能制造转型的技术人员，以及相关专业高年级学生。 --- 第一部分：自动化系统基础架构与选型 第一章：现代工厂的自动化层级模型重构 本章深入剖析了ISA-95模型在当前智能工厂中的最新演变，重点讨论了从现场设备层（Level 0）到制造执行系统（MES，Level 3）的垂直集成挑战。内容涵盖了传感器、执行器、现场总线（如AS-i、IO-Link）的选型原则，如何平衡成本、速度和环境适应性。特别阐述了边缘计算在Level 1.5层中的作用，及其对传统分布式控制系统（DCS）和可编程逻辑控制器（PLC）架构的冲击与融合。 第二章：PLC/PAC平台深度选型与编程范式 详细对比了主流PLC/PAC制造商（如西门子、罗克韦尔、三菱等）在高性能运动控制、安全集成和开放架构方面的差异化策略。重点讲解了现代PLC编程中的面向对象设计（OOD）在大型项目中的应用，以及结构化文本（ST）和功能块图（FBD）在复杂算法实现中的最佳实践。内容延伸至冗余系统设计、热备份机制的建立与验证流程。 第三章：SCADA与HMI的集成可视化设计 本章聚焦于数据采集与监控系统（SCADA）的现代架构，探讨基于服务架构（SOA）的SCADA部署方式。详细介绍了人机界面（HMI）设计的认知工程学原理，包括信息密度控制、告警管理的人性化设计（基于IEC 62682标准），以及如何利用现代HMI平台实现跨设备、跨地域的数据可视化和远程访问安全。 --- 第二部分：工业通信与数据集成 第四章：工业网络通信协议的深入解析与互操作性 本章是全书的重点之一，系统梳理了工业通信的演进路线，从传统的串行通信（Modbus RTU）到现代以太网化协议（EtherNet/IP, PROFINET, Modbus TCP）。核心内容在于阐述这些协议在实时性、确定性通信（如TSN时间敏感网络）上的技术细节，以及在多厂商集成环境中实现协议转换和互操作性的工程技术，包括网关设备的配置与故障诊断。 第五章：OPC UA在数据上下文构建中的核心地位 详细介绍OPC统一架构（OPC UA）作为工业语义互操作性基石的作用。内容包括OPC UA的信息模型（Information Modeling）设计方法，如何利用地址空间、节点和方法准确描述物理资产的“含义”，而非仅仅传输原始数据。实战案例涵盖如何使用代码生成工具快速构建符合规范的服务器和客户端应用。 第六章：工业大数据与云端连接 探讨如何安全、高效地将工厂操作数据（OT数据）上传至企业信息系统（IT）或云平台。内容涵盖了MQTT协议在低带宽和间歇性网络环境下的优化使用，数据清洗、时间戳同步的技术难点，以及在边缘侧进行初步数据聚合与分析的策略，确保数据传输的完整性和实时性。 --- 第三部分：高级控制与系统优化 第七章：复杂运动控制系统（MCS）的集成与调试 本书区别于基础教材之处，在于深入探讨了多轴同步控制、龙门架系统和机器人路径规划中的运动学与逆运动学计算。讲解了如何利用PLC/PAC的内置功能或专用运动控制器实现高性能的电子凸轮、飞速跟随（Flying Shear）等高级功能，以及在调试阶段如何使用示波器和专业软件进行抖动分析和精度校准。 第八章：过程控制回路的自适应与优化 超越传统的PID控制，本章聚焦于现代过程控制的挑战。内容包括：如何对存在非线性和大延迟的系统进行模型预测控制（MPC）的基础建模与应用；多变量耦合系统的解耦设计；以及基于实时数据反馈的PID参数自整定技术（如模糊自适应、增量整定法）。 第九章：功能安全系统（SIS）的设计与验证 根据IEC 61508/61511标准，系统性地介绍了功能安全系统的设计流程。重点解析了风险评估（HAZOP）、安全完整性等级（SIL）的确定、安全仪表功能的实现（如使用安全PLC或安全继电器），以及关键的安全回路的验证、测试和维护文档的归档要求。 --- 第四章：系统实施、维护与数字化转型 第十章：自动化系统的生命周期管理与文档规范 强调工程质量控制，详述了从需求规格书（URS）到工厂验收测试（FAT）和现场验收测试（SAT）的完整文档链。介绍了版本控制在自动化项目中的重要性，特别是代码管理、硬件配置表和网络拓扑图的标准化维护方法。 第十一章：远程诊断与预测性维护 探讨如何利用资产性能管理（APM）理念构建预测性维护体系。内容包括：通过分析传感器振动、电流谐波等数据，利用统计过程控制（SPC）或简单的机器学习模型，提前预警设备故障。讲解了如何安全地实施远程访问，实现跨地域的专家诊断支持。 第十二章：网络安全在工业控制系统（ICS）中的防护策略 随着OT/IT融合，网络安全成为重中之重。本章详细介绍了针对PLC、HMI和SCADA服务器的“纵深防御”策略。内容涵盖了网络分段（使用DMZ和防火墙隔离L2/L3网络）、端点安全（白名单技术）、安全补丁管理流程，以及在设备固件层面进行安全加固的实用技巧。 --- 总结： 本书的结构旨在构建一座从底层硬件到上层数据应用，覆盖设计、通信、控制、安全和维护的完整知识桥梁。它为读者提供了应对现代复杂工业环境所需的高阶工程技能，强调“做对”比“能做”更重要，致力于培养能够主导复杂自动化项目落地的系统架构师和高级工程师。本书的案例和技术点均取材于实际工业生产线的优化和升级过程，确保了理论与工程实践的紧密结合。

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这本书的价值，很大程度上体现在它对行业“前沿规范”和“潜在风险”的深度剖析上。它不仅仅是复述教科书上的知识，而是融合了大量近年来的行业标准更新和监管要求的变化。我发现其中关于安全冗余设计和新材料应用的部分，其信息的新鲜度和深度，甚至超越了我参加的几次专业培训课程。作者显然保持着极高的信息敏感度，对行业潜在的“雷区”进行了预警和细致的风险规避指导。这种前瞻性的内容，对于我们这些肩负着重要生产安全责任的岗位人员来说，是无价之宝。它提供的不仅仅是操作指南，更是一种责任感和敬畏心的培养。读完后，我对自己的工作流程进行了一次彻底的审视和优化，很多过去习惯性的操作都被书中的新标准所修正。这本书与其说是一本工具书，不如说是一位时刻警醒着我们的行业老前辈的忠告。

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这本《管工 高级工》的装帧设计实在是太用心了，光是拿到手上摩挲着封面那种厚实的质感，就让人对接下来的阅读充满了期待。内页的纸张选择也十分考究，不仅显色均匀，油墨的扩散控制得极佳，即使长时间阅读也不会感到明显的视觉疲劳。我特别留意了字体和行距的排版，整体布局疏朗有致，逻辑清晰，即便是面对那些技术性较强的图表和公式，也能做到一目了然，这对于我们这种需要反复查阅和深入理解的专业书籍来说，简直是太重要了。很多技术手册在排版上总是喜欢把内容堆得满满当当，读起来非常压抑，但这本书显然在这方面下了大功夫，真正做到了“以人为本”的阅读体验。而且，书中穿插的那些案例插图，线条的精细度和比例的准确性都达到了业界高水准，绝非那种粗制滥造的示意图，每一个细节都在为理解核心概念服务，这点上，作者和出版社绝对是下了血本的。从翻开书本的那一刻起，我就知道这不是一本应付了事的工具书，而是一部真正沉淀了作者多年行业经验的匠心之作，光是这份对阅读体验的尊重，就足以让它在同类书籍中脱颖而出。

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说实话，我一开始对这种“高级工”级别的教材是抱有很大疑虑的，总觉得市面上很多标榜“高级”的资料，不过是把基础知识点打散了重新排列组合，缺乏真正的深度和前瞻性。然而，这本书完全颠覆了我的认知。它不仅仅是停留在“如何操作”的层面，而是深入挖掘了背后的“为什么会这样”以及“如何优化设计思路”。比如，在谈到某个复杂系统的故障排查流程时，作者没有直接给出标准答案，而是构建了一个多维度的决策树模型，引导读者去思考各种潜在变量之间的耦合关系，这种启发式的教学方法，远比死记硬背SOP有效得多。我立刻尝试将书中介绍的几种高级诊断算法应用到我最近遇到的一个棘手问题上，发现效率和准确性都有了显著提升。这感觉就像是，以前我只是拿着扳手拧螺丝，而这本书教我如何设计这个扳手的形状和扭矩限制，从根本上提升了解决问题的维度。它真正做到了“授人以渔”，培养的不是只会套用公式的匠人，而是能进行系统性创新的工程师。

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我必须强调一下这本书在语言风格上的独特性——它非常“接地气”，但绝不流于浅薄。很多技术书籍要么是晦涩难懂的学术腔调，要么就是过于口语化而失去了严谨性。这本书的作者似乎找到了一个完美的平衡点。他能够在保持高度专业术语准确性的同时，用非常直白且富有画面感的语言来解释那些抽象的概念。举个例子，在描述流体力学中的“湍流”现象时，他引用了一个非常生动的日常生活场景来类比，瞬间就把一个复杂的物理模型具象化了。对于我这种需要经常向非技术背景的管理者或客户解释复杂工况的人来说，这种“翻译”能力简直是救命稻草。它不仅教会了我知识本身，更教会了我如何有效地沟通这些知识。这种“高级的朴实”，让我在阅读过程中感到既放松又高效，是真正面向一线实践者的智慧结晶。

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这本书的结构编排简直就是一场精心策划的知识探险。它没有采用那种平铺直叙、按照时间顺序介绍知识点的传统模式，而是建立了一个层层递进、相互支撑的知识网络。开篇往往用一个宏大的、具有挑战性的行业场景作为引子，迅速抓住读者的注意力，然后才徐徐展开支撑这个场景所需的理论基石。我尤其欣赏它在跨章节知识点引用上的处理方式，常常在讲解一个新概念时，会巧妙地回顾前面某个看似不相关的章节中的原理，形成一个闭环的学习体验，这极大地增强了知识的系统性和记忆的持久性。这种非线性的知识导引，非常适合我们这些需要处理复杂交叉学科问题的专业人士。读起来完全没有枯燥感，更像是在跟着一位经验丰富、思路清晰的导师一起拆解一个复杂的工程难题，每攻克一个难点，都会有一种豁然开朗的成就感。这种设计，无疑是下了大功夫去研究学习心理学的成果。

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