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出版者:经济管理出版社

作者:殷建国

出品人:

页数:355

译者:

出版时间:2006-9

价格:38.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787802076365

丛书系列:

图书标签:

• 电气控制
• 工厂自动化
• PLC
• 变频器
• 电机控制
• 传感器
• 控制电路
• 工业电气
• 自动化技术
• 电气工程

《工业自动化控制系统设计与应用》 内容简介 本书旨在深入探讨工业自动化控制系统的设计原理、关键技术、实际应用以及发展趋势，为读者提供一个系统、全面的知识体系。全书共分为六大部分，力求涵盖工业自动化控制领域的各个重要方面，从基础理论到前沿技术，从系统架构到具体实践，力求做到内容详实、逻辑清晰、图文并茂，便于读者理解和掌握。 第一部分：工业自动化控制系统概述 本部分将首先对工业自动化控制系统的概念、发展历程、重要性以及基本组成进行详细介绍。我们将追溯自动化技术的起源，阐述其在工业生产中的关键作用，并通过具体的案例分析，展示自动化技术如何提升生产效率、保证产品质量、降低运行成本，并优化资源利用。 1.1 工业自动化的定义与发展：我们将深入剖析“工业自动化”的内涵，探讨其不同发展阶段的特征，例如从最初的简单机械化到如今的高度智能化。内容将涉及工业革命的演进，以及自动化技术如何成为现代工业发展的核心驱动力。 1.2 工业自动化控制系统的基本构成：本节将系统性地介绍一个典型的工业自动化控制系统所包含的关键要素，包括感知层（传感器）、决策层（控制器）和执行层（执行器）。我们将详细讲解各类传感器的原理、选型原则及其在不同工业场景下的应用，如温度、压力、流量、液位、位置等传感器。同时，也会阐述各种执行器的类型，如电机、阀门、继电器、变频器等，以及它们如何根据控制指令实现对工业过程的精确调控。 1.3 工业自动化控制系统的分类与特点：我们将对不同类型的工业自动化控制系统进行分类介绍，例如集中控制系统（CCS）、分布式控制系统（DCS）、可编程逻辑控制器（PLC）系统、现场总线控制系统（FCS）等。每种系统将详细阐述其结构特点、工作原理、优势劣势以及适用的工业领域，帮助读者根据实际需求进行系统选型。 1.4 工业自动化在各行业的应用：本节将通过丰富的案例，展示工业自动化控制系统在不同工业领域，如石油化工、电力、冶金、汽车制造、食品饮料、制药等行业的广泛应用，突出自动化技术为提升生产效率、产品质量、安全性和环保性所带来的显著成效。 第二部分：核心控制理论与方法 本部分将聚焦工业自动化控制系统的理论基础，深入讲解各种经典的控制策略和算法，并介绍现代控制理论在工业实践中的应用。 2.1 经典控制理论：我们将详细介绍PID（比例-积分-微分）控制原理，这是工业界应用最广泛的控制算法。我们将深入解析P、I、D各参数的含义、作用及其对系统响应的影响，并介绍PID参数的整定方法，如临界比例法、衰减曲线法等，以及如何根据被控对象的特性进行优化。此外，还将简要介绍其他经典控制方法，如开环控制、闭环控制、串级控制、反馈控制等。 2.2 现代控制理论：本节将引入状态空间法、最优控制、自适应控制、模糊控制、神经网络控制等现代控制理论。我们将阐述这些理论在解决复杂非线性系统、时变系统以及存在不确定性系统等方面的优势，并结合实际案例，展示它们在提升控制精度、鲁棒性和智能化水平方面的潜力。 2.3 伺服控制技术：我们将重点介绍伺服控制系统，包括其基本原理、组成部分（如伺服驱动器、伺服电机、编码器等）以及在精密运动控制中的应用，如机器人、数控机床等。内容将涵盖伺服系统的调优、故障诊断与排除等实践性内容。 2.4 运动控制系统：本部分将深入探讨各类运动控制系统的设计与应用，包括位置控制、速度控制、力矩控制等，并分析不同运动控制策略（如脉冲指令控制、总线控制）的优缺点。 第三部分：可编程逻辑控制器（PLC）及其应用 PLC作为现代工业自动化控制的核心，在本部分将得到详尽的阐述。 3.1 PLC的硬件结构与原理：我们将详细介绍PLC的CPU模块、输入/输出模块、通信模块、电源模块等硬件组成，以及它们的工作原理。内容将涵盖不同品牌PLC（如西门子、罗克韦尔、三菱等）的典型结构和特点。 3.2 PLC的编程语言与指令系统：本节将重点介绍PLC常用的编程语言，包括梯形图（LD）、指令表（IL）、功能块图（FB）、结构化文本（ST）和顺序功能图（SFC）等。我们将深入讲解各类指令的用法，并提供丰富的编程实例，帮助读者掌握PLC的编程技巧。 3.3 PLC的通信网络与协议：我们将介绍PLC与上位机、其他PLC以及现场设备之间的通信方式，包括串行通信（RS-232/485）、以太网通信，以及Modbus、Profibus、Profinet、EtherNet/IP等工业通信协议。 3.4 PLC在典型工业场景中的应用：我们将通过大量实际工程案例，展示PLC在生产线控制、物料输送、包装机械、起重设备、泵站控制等方面的应用，并讲解如何进行PLC系统的设计、编程、调试和维护。 第四部分：人机界面（HMI）与监控系统 HMI是实现人与自动化系统之间交互的关键，本部分将对此进行深入探讨。 4.1 HMI的基本概念与功能：我们将介绍HMI的定义、作用，以及它在可视化监控、操作控制、数据采集和报警处理等方面的功能。 4.2 HMI的设计与开发：本节将介绍HMI软件的选型、界面设计原则、图形元素的制作、变量的定义与绑定，以及常用控件（如按钮、指示灯、文本显示、趋势图、报警列表等）的使用方法。 4.3 SCADA系统概述：我们将介绍SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系统的概念、架构、功能以及在生产过程监控、数据采集、远程控制、报表生成等方面的作用。 4.4 HMI与SCADA系统的集成：本节将重点讲解HMI与PLC、DCS等控制系统之间的集成方法，以及如何构建一个高效、友好的监控操作界面。 第五部分：工业现场总线技术与网络通信 工业现场总线技术是实现设备之间互联互通的重要手段，本部分将对此进行详细介绍。 5.1 现场总线的概念与优势：我们将阐述现场总线的定义、发展历程、相对于传统布线方式的优势，如布线简化、信息传输量大、设备诊断能力强等。 5.2 主流工业现场总线技术：本节将重点介绍Profibus、Foundation Fieldbus、DeviceNet、CC-Link、EtherNet/IP等主流工业现场总线技术，包括它们的通信原理、拓扑结构、传输速率、应用范围以及各自的特点。 5.3 工业以太网技术：我们将深入探讨工业以太网技术，包括标准以太网在工业环境下的改进，以及Ethernet/IP、Profinet等实时以太网协议。 5.4 工业通信网络的设计与实施：本节将指导读者如何根据实际需求选择合适的工业通信协议和网络拓扑结构，以及如何进行现场总线网络的规划、布线、连接和调试。 第六部分：工业自动化控制系统的发展趋势与前沿技术 本部分将展望工业自动化控制系统的未来发展方向，介绍新兴技术及其在工业领域的应用。 6.1 工业物联网（IIoT）：我们将探讨IIoT的概念、关键技术（如传感器网络、云计算、大数据分析、边缘计算）及其在工业生产中的应用，如设备预测性维护、智能制造、供应链优化等。 6.2 工业大数据与人工智能：本节将介绍如何利用工业大数据进行分析，以及人工智能（AI）和机器学习（ML）技术在过程优化、故障诊断、质量控制等方面的应用。 6.3 工业4.0与智能制造：我们将深入解读工业4.0的理念，包括CPS（信息物理系统）、数字孪生、柔性制造等，并探讨智能制造的实现路径。 6.4 工业安全与网络安全：随着自动化系统的广泛应用，工业安全与网络安全变得尤为重要。本节将介绍工业控制系统的安全风险，以及相应的防护措施和策略。 6.5 自动化技术的未来展望：我们将对工业自动化控制技术的未来发展进行展望，包括更加智能化、柔性化、绿色化、集成化的发展方向。 本书内容丰富，涵盖了工业自动化控制领域的核心知识与前沿技术，既有理论深度，又注重实践应用。书中穿插了大量的图表、案例分析和实际操作指导，力求帮助读者建立起系统性的认知框架，并能将其所学知识应用于实际工作中，为工业自动化领域的工程师、技术人员以及相关专业学生提供一本宝贵的参考书籍。

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我是一位经验丰富的电气技术员，阅览过不少相关的技术书籍，但坦白说，很多书要么过于偏重理论推导，要么就是停留在过时的技术层面。然而，《工厂电气控制技术》这本书给我的感觉是既扎实又与时俱进。它并没有浪费篇幅在那些不常用于现代工厂的古老技术上，而是聚焦于当前主流的工业控制设备，比如西门子、三菱等主流品牌的PLC应用实例。书中对传感器、执行器的选型和配置讲得非常到位，尤其是在处理高精度控制和复杂逻辑编程时，作者提出的几种经典算法和程序结构非常值得我们学习和借鉴。我特别欣赏作者在讲解电流互感器、电压互感器在测量和保护中的应用时，那种严谨细致的态度，充分体现了“安全第一”的行业准则。这本书的深度足以让资深工程师从中找到新的启发点，它不只是教你“怎么做”，更教你“为什么这么做”，从而提升了读者的系统思维能力。

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我一直在寻找一本能将传统电力拖动理论与现代微处理器控制技术无缝衔接的书籍，市面上很多书要么偏重电力系统，要么就是一味追逐最新概念而忽略了基础。《工厂电气控制技术》成功地架起了这座桥梁。它没有回避交流电机调速的经典理论，比如转差率、电磁转矩的计算，但紧接着就详细介绍了如何利用V/F控制和矢量控制算法在现代变频器中实现这些功能。书中对电气制动和软启动方案的对比分析极其透彻，清楚地指出了每种方案在成本、维护难度和制动效果上的优劣权衡。我尤其欣赏作者在讲解故障自恢复逻辑时，那种对生产连续性优先级的深刻理解。这本书的结构严谨，逻辑递进自然，是真正能将“技术”转化为“生产力”的实用工具书。它让我对工厂复杂的电气环境有了更全面的掌控感。

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对于我们进行设备升级改造的项目经理来说，时间就是金钱，我们最需要的是能够快速理解并集成新旧系统的技术参考。《工厂电气控制技术》在这方面表现出色。它不像某些教材那样平均用力，而是重点突出了不同控制层级之间的接口和通信协议（如Modbus、Profibus等）的应用实践。书中关于HMI（人机界面）设计和数据采集的章节，提供了很多提高操作效率和可视化监控水平的宝贵经验。特别是关于能效管理和电机节能控制的章节，让我可以清晰地量化出技术改造带来的经济效益。通过这本书，我成功地将一个老旧的批次控制系统平稳过渡到了基于网络的分布式控制架构，整个过程的风险控制和实施步骤都可以在书上找到对应的技术支持。它提供的是一种面向解决方案的思维模式，而非孤立的技术点罗列。

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这本《工厂电气控制技术》简直是为我这种刚入行的工程师量身打造的！我之前对PLC编程和变频器的应用总是摸不着头脑，感觉理论知识和实际操作之间有一道鸿沟。这本书的结构非常清晰，从最基础的继电器控制讲起，然后逐步深入到现代化的自动化系统。最让我惊喜的是，它里面大量的案例分析，都是从实际工厂的常见问题出发，比如电机正反转控制、温度自动调节系统等。书中的图示和接线图画得非常专业和规范，即便是初学者也能对照着动手操作。尤其是关于故障诊断和排除的部分，简直是“救命稻草”，详细列出了各种可能出现的问题以及对应的解决方法，这比单纯看设备手册要实用得多。我甚至拿着书上的步骤，成功解决了车间里一个困扰我们很久的电机启停不同步的问题。可以说，这本书不仅是技术手册，更是一位耐心的实战导师，让我对工厂电气控制的整体脉络有了更深刻、更系统的理解。我强烈推荐给所有从事工业自动化或机电维护的朋友们。

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说实话，我本来对这种“技术”类的书籍抱持着比较谨慎的态度，总觉得内容会比较枯燥乏味，充斥着密密麻麻的公式和晦涩难懂的专业术语。但《工厂电气控制技术》这本书，在保持专业性的同时，努力做到了“可读性”。它的语言风格非常平实，没有太多故作高深的表达。对于一些复杂的概念，比如伺服驱动器的参数设置和PID回路的整定，作者都用非常生活化、贴近实际生产场景的比喻来解释，使得我这个非科班出身的人也能迅速抓住重点。书中对工业现场的安全操作规范强调得非常到位，这在电力领域是至关重要的。它不仅仅关注如何让机器运转起来，更关注如何让它们“安全、稳定、长久地”运转。读完这本书，我感觉自己对车间的电气设备不再是“会操作”的层面，而是上升到了“理解其内在原理”的高度，这是一种质的飞跃。

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