电气工程与自动化生产实习指导 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:西南交通大学出版社

作者:赵丽平

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2005年06月

价格:22.0

装帧:平装

isbn号码:9787811040401

丛书系列:

图书标签:

• 电气工程
• 自动化
• 生产实习
• 实训
• 教学
• 课程
• 专业
• 实践
• 技能
• 指南

现代信息技术在工业控制系统中的应用与前沿探索 本书面向对象： 自动化、控制科学与工程、计算机科学与技术、机电一体化等相关专业的本科生、研究生，以及从事工业自动化、智能制造、过程控制等领域工作的工程师和技术人员。 内容概述： 本书深入探讨了现代信息技术如何深度融合并革新传统的工业控制系统（ICS）和制造流程。我们不再局限于传统的继电器控制和简单的PLC编程，而是将视角聚焦于工业物联网（IIoT）、云计算、大数据分析、人工智能（AI）在工业场景中的实际落地与挑战。全书结构严谨，理论与实践并重，旨在帮助读者构建对下一代智能工厂和“工业4.0”架构的全面认知。 第一部分：工业控制系统的演进与核心组件 本部分回顾了自动化技术的发展脉络，从早期的继电器逻辑到分布式控制系统（DCS）的成熟应用。重点剖析了现代工业控制系统的层次结构，包括现场设备层、控制层、监控与信息管理层。 1.1 现场总线技术与网络化控制： 详细分析了EtherCAT、PROFINET、Modbus TCP等主流工业以太网协议的工作原理、实时性要求及网络配置方法。着重探讨了TSN（时间敏感网络）技术在确保高精度同步控制中的关键作用。 1.2 可编程逻辑控制器（PLC）的深度应用： 超越基础的梯形图编程，本书深入讲解了面向对象编程（OOP）在大型PLC项目中的应用，以及如何利用现代PLC平台实现复杂的运动控制（如CNC集成和多轴协同）和安全控制（Safety PLC）。 1.3 监督控制与数据采集（SCADA）系统的架构优化： 探讨了现代SCADA系统如何集成更高级别的HMI（人机界面）设计原则，如可用性工程和沉浸式可视化。分析了远程监控和移动端接入的安全策略。 第二部分：工业物联网（IIoT）与边缘计算 这是本书的核心章节之一，聚焦于如何实现设备级数据的泛在连接和实时处理。 2.1 IIoT的体系结构与协议栈： 阐述了MQTT、CoAP等轻量级消息协议在资源受限设备上的优势。探讨了OPC UA作为工业语义互操作性关键技术的地位及其在跨平台数据交换中的应用。 2.2 边缘计算在工业控制中的价值： 详细论述了将数据处理能力下沉至靠近设备端的必要性。分析了边缘计算如何解决云端延迟问题，支持高频次、确定性的控制任务，并降低网络带宽压力。内容包括边缘网关的选型、本地数据预处理算法的部署。 2.3 传感器技术与数据采集： 涵盖了先进传感器技术，如机器视觉（2D/3D）、激光雷达在质量检测和环境感知中的应用。重点讨论了传感器数据的校准、漂移补偿和非线性误差修正的高级数字信号处理技术。 第三部分：数据驱动的智能制造与高级分析 本部分将控制工程与数据科学相结合，探讨如何从海量工业数据中提取价值。 3.1 工业大数据的基础设施： 介绍了用于存储和处理时序工业数据的专用数据库（如InfluxDB、TimescaleDB）。分析了数据湖与数据仓库在MES（制造执行系统）和ERP系统中的集成策略。 3.2 预测性维护（PdM）模型构建： 深入讲解了基于健康状态监测（Condition Monitoring）的PdM方法。涵盖了经典统计方法（如CUSUM、EWMA）以及基于机器学习的故障分类和剩余使用寿命（RUL）预测模型（如LSTM、Transformer在时间序列预测中的应用）。 3.3 过程优化与数字孪生（Digital Twin）： 详细介绍了构建高保真数字孪生体的关键步骤，包括物理模型的建立（基于有限元分析FEA或系统级建模Simulink）、实时数据注入、孪生体与物理实体之间的同步机制。探讨了如何利用孪生体进行“What-If”场景仿真和闭环优化。 第四部分：人工智能与深度学习在控制领域的融合 本章聚焦于AI如何超越传统PID控制，实现更灵活、更自适应的决策。 4.1 强化学习（RL）在过程控制中的探索： 介绍了基于Actor-Critic和DQN架构的控制器设计思路。重点分析了RL在非线性、强耦合系统的调节、最优轨迹规划中的潜力，并讨论了安全约束条件下的RL训练方法。 4.2 深度学习在机器视觉中的质量检测： 涵盖了使用卷积神经网络（CNN）进行缺陷识别、定位和分类的实践案例。讨论了小样本学习（Few-Shot Learning）在快速部署新产品检测线上的应用。 4.3 知识图谱在故障诊断中的应用： 探讨如何利用专家知识和历史故障数据构建工业领域的知识图谱，实现基于语义推理的复杂故障快速定位和根因分析。 第五部分：信息安全与系统可靠性 随着控制系统与企业网络的深度融合，网络安全成为至关重要的议题。 5.1 ICS特有的网络安全威胁与防御策略： 分析了针对SCADA、PLC和RTU的典型攻击向量（如中间人攻击、拒绝服务攻击）。讲解了ISA/IEC 62443标准族在工业网络分段、区域划分和安全等级确定中的实施细则。 5.2 系统冗余与故障切换机制： 详述了控制系统中的热备用、冷备用策略，以及如何设计无扰动的冗余切换逻辑，确保生产过程的连续性和高可用性。 5.3 数据加密与身份验证： 探讨了在IIoT环境中，如何平衡实时性与加密需求。介绍了基于PKI（公钥基础设施）和零信任模型在设备身份认证中的应用。 本书特色： 跨学科视野： 融合了控制理论、计算机科学、通信工程和应用数学的前沿成果。 实践导向： 提供了多个基于主流工业协议和开源工具包的实战案例（不涉及具体商业产品名称，而是侧重于技术实现框架）。 前瞻性布局： 深入探讨了面向未来智能制造的理论基础和工程实现路径。 通过阅读本书，读者将能够系统地掌握新一代工业控制系统的设计、实施、优化和安全管理所需的理论知识和工程技能。

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这本书的叙述风格相当老练，有一种资深工程师手把手教导徒弟的感觉，行文流畅，逻辑严密，但又绝不古板。它不是那种冷冰冰的技术手册，而是充满了对工程实践中常见陷阱的温情提醒。我尤其喜欢它在介绍新概念时，总会先从一个实际的生产问题入手，让读者明白“为什么我们需要这个技术”，而不是“这个技术是什么”。例如，在讲述伺服电机精确控制的章节，它没有直接给出PID参数表，而是先描述了一个由于电机响应延迟导致的包装错位问题，然后层层深入地讲解如何通过精细调整反馈环路来解决这个物理上的难题。这种“问题驱动”的学习方式，极大地提高了我的学习兴趣和记忆深度。此外，书中对成本效益的分析也相当务实，它会对比不同技术路线在性能、维护成本和初期投入上的权衡，这对于未来需要做技术选型决策的人来说，是无价的参考。它教会我的，是如何在理想的技术性能与残酷的预算现实之间找到最佳的平衡点。

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老实说，我拿到这本书时，内心是存有一丝疑虑的，因为市面上同类书籍良莠不齐。但这本书完全颠覆了我的固有印象。它的重点似乎放在了“如何保证连续性与可靠性”上，这在强调24/7不间断运行的现代制造业中，比单纯追求极限性能更为重要。书中对于设备生命周期管理（LCM）的讨论非常深入，包括了预防性维护计划的制定、备件库存的合理化配置，甚至是如何有效地编写维护SOP（标准操作程序），确保即便是交接班，工作质量也不会下降。让我印象特别深刻的是，它对电气系统中的“电磁兼容性（EMC）”问题进行了详细的剖析，这往往是初级工程师容易忽视却又极易引发间歇性故障的根源。作者通过大量的实际案例，展示了接地不良、屏蔽不当是如何导致数据传输错误的，并给出了极其具有操作性的改善建议，如绞合屏蔽线的正确处理方法等。这种对细节的执着，使得这本书不仅仅停留在“知道怎么做”的层面，而是上升到了“知道为什么必须这么做”的高度。

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这本书的阅读体验，简直就是一场精心策划的沉浸式训练营。它构建了一个虚拟的、但又高度贴合真实工业场景的实习环境。它强迫读者去思考：如果产线突然停机，你只有三分钟时间，你会检查哪里？书中提供的应急响应流程图，清晰地划分了电气故障、控制故障和机械故障的优先处理顺序，这是一种宝贵的危机处理能力训练。更让人赞叹的是，它对国家和行业标准（如GB/T和IEC标准）的引用非常精准且恰当，让读者在学习技术规范的同时，也建立了对合规操作的敬畏之心。它不仅仅是教授技术，更是在培养一种严谨的职业素养。我发现自己不再满足于仅仅让设备跑起来，而是开始关注能耗的优化和设备运行曲线的美观度。这本书无疑是一把钥匙，它打开了我对电气工程从“使用电器”到“驾驭系统”的认知飞跃，对于任何想在工业自动化领域站稳脚跟的人来说，这本书都是一本值得反复研读，并在工地上随时翻阅的案头利器。

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翻开这本书，我立刻感受到了那种扑面而来的专业气息，它显然是为那些渴望深入理解自动化生产线核心机理的人准备的。它的深度远远超出了我对一本“实习指导”的预期。作者对工业控制系统的架构有着深刻的洞察力，无论是PLC编程逻辑的优化，还是SCADA系统的集成，都有非常独到的见解。我特别注意到，书中对于不同品牌和型号的自动化设备之间的兼容性和通信协议的讲解非常到位，这在实际跨平台集成时是至关重要的痛点，但这本书却提供了详尽的对比和解决方案。更让我惊喜的是，它没有回避工业信息安全这一前沿话题，虽然篇幅不多，但提出的几点基础安全防护建议，对于现代工厂来说已经具有很强的指导意义。阅读过程中，我感觉自己不再是一个被动接受指令的实习生，而是一个正在参与复杂工程决策的技术人员，书中提供的那些优化建议和替代方案，都激发了我去挑战现有工艺的勇气。这本书的排版也十分考究，专业术语的解释恰到好处，不会让人因为查阅太多外部资料而打断阅读的流畅性。

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这本书的内容实在是令人耳目一新，我原本以为会是一本枯燥的理论堆砌，结果它更像是一本实战宝典。书中对各种电气设备的实际操作流程讲解得极其细致，从前期的安全准备到最后的调试验收，每一个步骤都清晰明了，甚至连一些新手容易忽略的细节都考虑进去了，比如如何正确佩戴个人防护装备，以及在带电作业时需要注意的最小安全距离。特别是关于变频器选型和参数设置的那几个章节，简直是救了我一命，我之前在实际项目中总是因为选型错误导致设备运行不稳定，这本书提供的详尽的选型依据和实际案例分析，让我茅塞顿开。它不像某些教材那样只停留在公式层面，而是真正地将理论知识与生产现场的复杂环境结合起来，让人能够迅速上手。作者在阐述概念时，采用了非常直观的比喻和图示，即便是初次接触复杂电路的读者，也能很快理解其内在逻辑。我尤其欣赏它对故障排查部分的重视，它提供了一套系统性的诊断思路，而不是简单的“如果出现A就做B”，而是教会你如何像专家一样去分析问题的根源，这种思维训练比单纯的知识灌输要宝贵得多。

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