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出版者:中国计量出版社

作者:高铁红

出品人:

页数:232

译者:

出版时间:2002-7

价格:21.00元

装帧:平装

isbn号码:9787502616427

丛书系列:

图书标签:

• 机电控制
• 电气工程
• 自动化
• 控制工程
• 电机
• 传感器
• PLC
• 单片机
• 嵌入式系统
• 工业控制

《精工塑形：工业自动化与智能制造的基石》 在现代工业飞速发展的浪潮中，对高效、精准、灵活的生产制造的需求从未停歇。从精密机械的设计到复杂生产线的协调，再到人工智能与工业场景的深度融合，每一个环节都离不开核心技术的支撑。本书《精工塑形：工业自动化与智能制造的基石》正是聚焦于这一宏大图景，旨在为读者构建一个全面而深入的工业自动化与智能制造知识体系，揭示其背后的科学原理、工程实现以及未来发展趋势。 本书并非单纯的技术罗列，而是从原理出发，层层递进，引导读者理解自动化系统是如何被设计、构建并最终实现智能化升级的。我们将首先深入探讨工业自动化的基础——传感器技术与执行器原理。传感器是工业自动化系统的“眼睛”和“触觉”，它们感知物理世界的各种变化，并将这些信息转化为可供系统处理的电信号。从最基础的位移、速度、力、温度、压力传感器，到更加复杂的视觉传感器、声学传感器，乃至物联网时代兴起的环境传感器，本书都将逐一剖析其工作原理、性能参数、选型要点以及在不同工业场景下的应用。例如，在汽车制造的装配线上，高精度位移传感器确保了零件的精确对接；在食品生产过程中，温度和湿度传感器则关乎产品的安全与质量。 与之相匹配的执行器则是自动化系统的“手”和“脚”，它们接收控制信号，并将其转化为对物理世界的实际作用。本书将详细介绍各类执行器，包括液压缸、气动马达、电动机、步进电机、伺服电机等。我们将深入解析它们的驱动方式、动力传递机制、控制特性以及在不同负载和运动要求下的选择策略。例如，在重型机械设备的起重系统中，强大的液压缸能够提供所需的巨大力量；而在高精度数控机床上，响应迅速、定位精确的伺服电机则是不可或缺的关键。此外，我们还将探讨一些新兴的执行器技术，如压电陶瓷执行器、形状记忆合金执行器等，它们在微机电系统（MEMS）和特种应用中展现出独特的优势。 在掌握了感知和执行的基础后，我们自然而然地进入了控制理论与工程实现的核心领域。这是连接传感器与执行器的桥梁，是实现自动化功能的灵魂。本书将系统地介绍经典的控制理论，包括开环控制与闭环控制、PID控制算法、频率响应分析、稳定性判据等。我们将以直观的数学模型和生动的工程实例，阐述这些理论在实际系统中的应用。例如，恒温系统的PID控制如何通过调整加热功率来维持设定的温度，避免温度的剧烈波动。 在此基础上，我们将着重探讨现代工业自动化中至关重要的可编程逻辑控制器（PLC）。PLC作为工业控制的核心大脑，以其可靠性、灵活性和易用性，广泛应用于各种自动化生产线和设备中。本书将从PLC的硬件构成、基本指令系统、编程语言（如梯形图、指令表、结构化文本等）入手，深入讲解如何利用PLC实现逻辑控制、顺序控制、定时计数、数据处理等功能。我们还将介绍PLC的通信协议，如Modbus、Profibus、ProfiNet等，以及如何构建分布式控制系统，实现多台PLC之间以及PLC与上位机之间的信息交换。 随着信息技术的飞速发展，工业自动化正朝着分布式控制系统（DCS）和运动控制系统的方向迈进。DCS以其更高的集成度、更强的可靠性和更好的可扩展性，在大型连续生产过程（如石油化工、发电厂）中扮演着关键角色。本书将介绍DCS的架构、功能模块、组态方法以及在复杂流程控制中的应用。对于需要高精度、高动态响应的运动控制，本书将详细阐述伺服驱动器的原理、控制模式（如位置控制、速度控制、力矩控制）、运动规划技术以及在机器人、数控机床、印刷机械等领域的应用。我们还将触及多轴联动控制的概念，以及如何通过先进的运动控制器实现复杂的轨迹生成和同步运动。 进入智能制造的新时代，自动化系统需要具备更强的感知、决策和自适应能力。本书将聚焦于工业网络通信，这是实现信息互联互通的基础。我们将详细介绍工业以太网、现场总线技术以及物联网（IoT）在工业领域的应用。理解这些网络协议和架构，对于构建一个高效、可靠的智能工厂至关重要。从传感器的数据采集，到PLC的指令执行，再到MES（制造执行系统）和ERP（企业资源规划）的数据交互，都需要强大的通信能力作为支撑。 数据采集与处理是智能制造的另一个重要方面。本书将探讨如何从各种工业设备和传感器中实时采集数据，并介绍数据预处理、特征提取、数据分析等技术。我们将简要介绍机器学习和人工智能在工业应用中的潜力，例如，利用机器学习进行设备故障预测，通过计算机视觉实现产品质量的自动检测，或利用优化算法实现生产计划的动态调整。虽然本书并非专门的AI教材，但我们将强调这些技术如何与自动化系统相结合，赋予其“智能”。 最后，本书还将关注系统集成与安全。在实际的工业项目中，将不同厂商的设备、不同类型的控制器、以及各种软件系统进行有效集成，是一项极具挑战的任务。我们将探讨系统集成的关键步骤、常用方法以及面临的挑战。同时，随着工业系统日益网络化和智能化，网络安全的重要性也愈发凸显。本书将提及工业控制系统（ICS）面临的网络安全威胁，并介绍一些基本的安全防护措施，以确保生产过程的连续性和数据的安全性。 《精工塑形：工业自动化与智能制造的基石》的编写旨在为工程师、技术人员、学生以及对工业自动化和智能制造感兴趣的读者提供一个系统、全面、实用的学习平台。我们力求用清晰的语言、严谨的逻辑和丰富的案例，将抽象的技术概念转化为可理解的知识，并最终指导实践。通过阅读本书，您将能够深入理解工业自动化系统的设计理念、工作原理以及实现方法，为推动现代工业的进步贡献力量。

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这本书的封面设计得非常引人注目，那种深沉的蓝色调配上充满未来感的线条图案，让人一眼就能感受到它在技术领域的专业性和深度。我原本以为这会是一本枯燥的教科书，但翻开第一页，就被作者流畅而富有条理的叙述方式所吸引。它不像我之前读过的那些技术书籍那样堆砌公式和定义，而是通过大量的实际案例和生动的比喻，将复杂的控制理论讲解得深入浅出。比如，在讲到PID控制器的参数整定时，作者没有直接给出复杂的数学推导，而是用一个“家庭恒温器”的例子来比喻，瞬间就让人明白了比例、积分、微分这三个参数分别对应着什么样的控制行为，这种教学方式简直是太天才了。而且，书中对各种传感器和执行器的原理介绍也极其细致，每一个细节都力求精确，让人感觉自己仿佛置身于一个真实的自动化生产线前，亲手调试着每一个元件。对于初学者来说，这本教材无疑是一座灯塔，它不仅教会了我们“是什么”，更重要的是教会了我们“为什么”和“怎么做”，极大地激发了我深入研究这一领域的兴趣和热情。

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这本书的价值不仅仅体现在理论的阐述上，它在工程实践指导方面的细致程度，更是让我惊叹不已。许多理论书籍在介绍完算法后就戛然而止，留下读者面对真实的设备束手无策。然而，这本书在每一章的末尾，都附带有“工程实施要点”和“常见故障排除”部分。比如，在讨论步进电机驱动时，书中不仅讲解了如何计算驱动电流，还详细列出了在实际安装中需要注意的电磁干扰抑制方法、散热设计规范，甚至提到了不同品牌PLC的编程风格差异。这说明作者绝对是一个身经百战的实践者，他把那些只有在车间里摸爬滚打多年才能积累下来的“行业潜规则”和“经验之谈”都毫无保留地倾囊相授了。对于准备进入自动化行业的新人来说，这本书简直就是一本保姆级的操作手册，它弥补了课堂教育与实际生产之间巨大的鸿沟，是真正意义上的理论指导实践。

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这本书的排版和插图设计简直是一场视觉盛宴，这在工科书籍中是极为罕见的。通常的教材要么是黑白文字加简陋的示意图，让人阅读起来昏昏欲睡，但这本书却采用了高质量的全彩印刷，大量的流程图、系统架构图和硬件实物照片穿插其中，极大地提高了阅读的趣味性和理解的直观性。例如，在介绍分布式控制系统（DCS）的拓扑结构时，作者提供的三维立体图，清晰地展示了各个模块之间的物理连接和数据流向，比任何二维平面图都要更容易在大脑中构建起完整的概念模型。再者，书中在关键概念的总结部分，使用了不同字号和颜色的高亮处理，使得重点突出，即便是快速翻阅时，也能迅速抓住核心要点。这种对阅读体验的极致追求，使得长时间的阅读也变得不那么疲劳，仿佛在和一位经验丰富的导师进行面对面的交流，而不是在啃一本冰冷的教科书。对于自学者而言，这种友好的设计是保持学习动力的重要保障。

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我对这本书的知识体系更新速度和前瞻性表示由衷的赞赏。在这个技术日新月异的时代，一本控制工程的书如果内容陈旧，很快就会失去参考价值。这本书显然紧跟了工业4.0和智能制造的步伐。它没有固守于传统的继电器控制和早期的PLC系统，而是将大量的篇幅投入到基于工业以太网的实时通信协议（如EtherCAT）的解析上，并且深入探讨了云端数据采集和边缘计算在优化控制策略中的作用。特别是关于“数字孪生”在现代工厂中的应用案例分析，写得非常前沿和具有启发性，它引导读者思考如何将虚拟模型与物理系统进行实时耦合，以实现预测性维护和远程优化。阅读这本书，我感觉自己不仅学到了传统的控制原理，更重要的是获得了面向未来工厂架构的知识储备，它提供的知识结构是非常“耐用”的，确保了所学技能在未来相当长一段时间内都能保持其核心竞争力，是一笔非常值得的投入。

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我不得不说，这本书的深度和广度都超出了我的预期。我原本只是想找一本能应付期末考试的参考书，结果却发现自己陷进了一个巨大的知识宝库里。它对现代控制理论的阐述，尤其是在状态空间分析和最优控制部分，展现了作者深厚的学术功底。作者在处理矩阵运算和李雅普诺夫稳定性判据时，逻辑清晰到令人拍案叫绝，每一个步骤的衔接都天衣无缝，完全没有那种为了凑字数而强行加入的冗余内容。更令人称道的是，书中探讨了大量前沿课题，比如模糊控制和神经网络在控制系统中的应用，这些内容在许多同类书籍中往往是一笔带过，但在这里却有专门的章节进行深入剖析，甚至提供了相应的仿真代码片段，虽然我还没有完全跑通，但光是阅读这些前沿思想的碰撞，就已经让我受益匪浅了。这本书无疑是为那些不满足于基础知识，渴望触及工业控制前沿的工程师和研究生量身打造的，它提供的不仅仅是知识，更是一种解决复杂工程问题的思维框架。

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