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出版者:

作者:宋伯生

出品人:

页数:832

译者:

出版时间:2013-1

价格:138.00元

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isbn号码:9787111397458

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工业自动化中的信号采集与处理：一种基于现代传感器的系统集成方法 图书简介 本书深入探讨了现代工业自动化系统中至关重要的一个环节：信号的精确采集、可靠传输与智能处理。在当代制造业、能源管理以及智能基础设施建设中，对物理世界参数（如温度、压力、流量、振动等）进行实时、高精度量化已成为提升效率、确保安全和实现精益生产的核心要求。本书旨在为自动化工程师、系统集成商以及高级技术人员提供一个全面、实用的技术蓝图，聚焦于如何从理论基础迈向实际的系统设计与部署。 全书结构清晰，从基础的传感器物理原理和电学特性入手，逐步过渡到复杂的多源异构数据融合与边缘计算策略。我们避免了对特定品牌PLC编程指令的罗列，而是将重点放在通用的信号工程原理和面向未来的系统架构设计上。 第一部分：基础理论与传感器选型精要 本部分奠定了信号采集系统的理论基石，强调了在选择和部署传感器时必须考虑的工程约束。 第一章：物理量到电信号的转换机制 本章详细分析了电阻式、电容式、电感式、压电式以及光电式传感器的工作原理。重点阐述了传感器输出的线性度、迟滞性、漂移和分辨率等关键性能指标如何直接影响最终控制回路的性能。我们通过大量工程案例对比了不同传感器在恶劣工业环境（高温、高湿、强电磁干扰）下的适用性和寿命预测模型。特别分析了MEMS技术在微型化和高频响应方面的优势及其在振动监测中的应用。 第二章：信号的调理与预处理技术 原始传感器信号往往微弱、噪声大且形式多样（电压、电流、频率、脉冲）。本章是系统可靠性的关键。我们将深入讲解放大电路的设计，包括仪表放大器在共模抑制方面的应用，以及如何根据奈奎斯特采样定理合理设计抗混叠滤波器。无源滤波与有源滤波的优缺点对比，以及在PCB设计中如何通过接地策略和屏蔽技术最小化电磁干扰（EMI/RFI）的耦合。本章还包括了如何对非标准信号进行线性化和温度补偿的数字算法实现探讨。 第三章：数据总线与传输协议的选型与优化 工业现场的数据传输面临着距离、速度和确定性（Determinism）的挑战。本书对主流的现场总线技术（如CANopen、DeviceNet、PROFIBUS DP/PA）进行了全面的性能评测和适用性分析。更重要的是，本部分重点介绍了基于以太网的下一代工业通信协议，如PROFINET IRT和EtherCAT，着重分析了它们如何在实现高带宽数据吞吐量的同时，保证纳秒级的同步精度，这是实现高速运动控制和分布式 I/O 系统的先决条件。 第二部分：高级数据采集与分布式架构 本部分关注如何构建大规模、高实时性、高可靠性的分布式采集网络，并介绍现代数据处理范式。 第四章：分布式 I/O 系统的设计原则与实践 在大型工厂中，集中式采集架构已难以为继。本章详细阐述了分布式 I/O 站点的规划、供电隔离以及冗余备份策略。探讨了模块化 I/O 系统的热插拔能力与系统容错机制。特别地，本章引入了“远程 I/O 网关”的概念，它不仅负责数据转发，还承担了协议转换和初步数据清洗的任务，极大地减轻了核心控制器的负载。 第五章：时间同步与数据一致性保障 在跨越多个地理位置或设备进行协同控制时，时间戳的准确性是判断事件先后顺序和进行故障诊断的依据。本章深入研究了工业时间同步机制，包括依赖于PTP（Precision Time Protocol，IEEE 1588）的高精度同步方案，以及如何在异构网络中实现纳秒级的时钟对齐。如何处理因网络拥塞导致的“抖动”（Jitter）问题，并确保采集数据的时间标签是真正反映物理事件发生时刻的描述。 第六章：面向实时分析的数据融合技术 现代传感器往往能提供多维信息。本章探讨了如何将来自不同传感器（例如，温度传感器、振动加速度计和声学传感器）的数据进行有意义的融合。介绍了几种核心的融合算法，如卡尔曼滤波（Kalman Filtering）及其扩展形式（EKF/UKF），用于在噪声环境中实现对状态变量的最优估计。这部分内容旨在将原始数据提升为具备决策价值的“信息”。 第三部分：边缘计算与数据生命周期管理 本部分着眼于自动化系统向工业 4.0 演进的趋势，强调了在设备端进行智能处理和数据安全的重要性。 第七章：工业边缘计算架构的构建 边缘计算是将数据处理能力下沉到接近数据源头的策略。本章分析了在资源受限的工业嵌入式设备上部署轻量级分析模型的挑战。我们讨论了容器化技术（如Docker在RTOS环境中的应用）在快速部署和隔离不同功能模块方面的潜力。重点解析了如何利用边缘节点进行实时预警、模式识别和自适应控制参数的调整，而无需事事请求云端决策。 第八章：工业数据安全与可追溯性 随着系统互联程度的提高，数据安全成为不可忽视的环节。本章侧重于“操作技术（OT）”层面的安全实践，包括物理层访问控制、网络分段（Segmentation）策略，以及在边缘侧实现数据的加密传输和数字签名，确保数据在采集到存储的全生命周期中不被篡改。同时，探讨了符合行业法规（如FDA 21 CFR Part 11或特定行业审计要求）的数据日志记录和归档标准。 第九章：系统验证、调试与预测性维护的数据基础 本章将理论与工程实践紧密结合。详细介绍了针对采集系统的全面调试流程，包括注入已知信号进行响应验证（Step Response Testing）和压力测试。最后，本书以预测性维护（PdM）所需的关键数据指标为例，展示了高质量、时间同步的信号数据如何作为基石，支撑高级的机器学习模型进行设备健康评估和剩余使用寿命（RUL）预测。 总结： 本书避免了对单一编程语言或特定产品的功能手册式的描述，而是致力于提供一套通用的、基于工程物理和系统科学的信号采集与处理的方法论。读者将获得设计下一代高可靠、高精度工业信息采集系统的核心能力，为构建真正智能化的工业平台打下坚实基础。

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我之前在工厂里负责设备维护，经常需要和PLC打交道，但总觉得自己的PLC知识体系不够完整，很多时候都是靠经验摸索，效率不高。偶然的机会，我朋友推荐了《PLC编程实用指南》，我抱着试试看的心态买了回来，结果大失所望，哦不，是大感惊喜！这本书简直就是为我们这些一线操作人员量身定做的。它没有那些晦涩难懂的理论，而是直接切入实际应用，从最常见的传感器、执行器接口，到如何编写一个简单的逻辑控制程序，都讲得非常透彻。我特别喜欢它在讲解“输入输出模块”时，详细介绍了各种信号的类型、接线方式，以及在实际应用中需要注意的事项，这让我以前在接线时的一些模糊概念都清晰了。而且，书中还提供了大量不同品牌PLC的编程案例，比如西门子、三菱、罗克韦尔等等，这些案例都非常贴合实际生产需求，我可以直接参考，甚至稍作修改就能应用到我们车间的设备上。最近，我们车间有一台老旧的生产线PLC出了点问题，传统的方法很难排查，我翻看了这本书，里面关于PLC故障诊断和排除的章节给了我很大的启发，我按照书中的思路，很快就找到了问题的根源，并且解决了，这为公司节省了不少停产损失。这本书不仅提升了我的技术水平，也让我对PLC有了更深的理解和信心。

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我在自动化行业摸爬滚打了十多年，见过各种各样的PLC，也写过无数的PLC程序。虽然经验丰富，但我总觉得自己的知识体系存在一些断层，尤其是在一些新兴的PLC应用领域，感觉有些跟不上。偶然一个机会，我接触到了《PLC编程实用指南》，我本来以为这本书会比较基础，没想到它给了我很大的惊喜。这本书的深度和广度都超出了我的预期。它不仅仅涵盖了PLC的基础知识，更在一些高级应用方面提供了非常宝贵的参考。比如，书中对于“PLC与上位机通信”的讲解，非常详细地介绍了OPC UA、Modbus TCP等主流通信协议，并且提供了实际的通信配置案例，这对于我目前正在负责的一个MES系统集成项目非常有帮助。此外，它还探讨了PLC在运动控制、过程控制等领域的应用，以及如何利用PLC实现更复杂的自动化功能，这些内容都非常具有启发性。我特别喜欢书中关于“PLC程序优化和故障排除”的章节，它提供了一些我从未想过的思路和方法，帮助我提升了程序的运行效率，也让我能更快地定位和解决一些疑难杂症。这本书就像一位老友，虽然我经验丰富，但它依然能给我带来新的视角和灵感，让我不断学习和进步。

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这本书我是在一个行业论坛上被推荐的，当时我对PLC编程还不算陌生，但总感觉写出来的程序不够“优雅”，有时候效率也不高。翻开《PLC编程实用指南》之后，我才真正明白什么是“精益求精”。这本书的作者在PLC编程领域一定是一位经验非常丰富的专家，他的思维方式非常清晰，讲解也非常有条理。我尤其喜欢书中关于“结构化编程”和“功能块”的应用讲解，它打破了我之前那种“一段到底”的编程模式，让我学会了如何将程序模块化，如何提高代码的可读性和可维护性。比如，书中通过一个实际的传送带控制案例，详细展示了如何利用功能块来封装重复性的操作，这极大地提高了我的编程效率，也让我的程序更加易于理解和修改。此外，书中还针对不同品牌的PLC，给出了很多个性化的编程技巧和注意事项，这让我意识到，即使是相同的编程概念，在不同的PLC平台上也会有细微的差异，而这些差异往往是影响程序性能的关键。我最近就在尝试应用书中介绍的“PID控制”算法，用来调节一个加热炉的温度，效果非常显著，温度波动比以前小了很多。这本书不仅仅是传授知识，更是在传授一种编程的“哲学”。

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作为一名自动化设备的设计工程师，我的工作需要频繁地与PLC打交道，负责PLC的选型、配置以及程序的编写。之前我主要依赖于PLC厂商提供的官方手册，但那些手册往往过于庞大且信息分散，查找起来效率不高。《PLC编程实用指南》的出现，简直就像是为我量身定制的“速查手册”。它将PLC编程中最重要的概念、最常用的指令、最核心的应用场景都进行了系统性的梳理和归纳，并且用简洁易懂的语言进行了阐述。我特别欣赏书中在介绍“PLC的硬件架构”时，对CPU模块、内存、输入输出接口等各个部分的详细解析，这帮助我更深入地理解了PLC的工作原理，也让我在进行设备选型时，能够做出更明智的决策。书中的“PLC通信协议解析”部分，也非常及时地解决了我在设计多设备互联互通时遇到的技术难题。我经常会在设计新设备的时候，翻阅这本书，从中获取灵感，并且参考其中的案例来验证我的设计思路。这本书不仅节省了我大量查阅资料的时间，更重要的是，它帮助我建立了更加完善和系统化的PLC知识体系，让我在设计工作中更加得心应手。

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这本书真是我的救星！作为一个刚入门PLC编程的新手，我之前看了好几本书，但总感觉云里雾里，概念不清。直到我翻开了《PLC编程实用指南》，我才真正找到了方向。书中从最基础的PLC构成、PLC的工作原理讲起，一点一点地深入，讲解非常细致，生怕我们这些新手跟不上。比如，在讲到指令集的时候，它不是简单地罗列一堆指令，而是会结合实际的应用场景，让我们知道这个指令在什么情况下有用，它的作用是什么，甚至还会提供一些小案例，让我们亲手去实践。最让我惊喜的是，它在讲解过程中，还会穿插一些在实际工作中可能会遇到的问题和解决方法，这些内容是我在其他书中很少看到的。比如，在调试过程中，如何快速定位故障，如何优化梯形图的结构，这些都给提供了非常宝贵的经验。我印象特别深刻的是，书中关于“步进梯形图”的讲解，非常清晰，配合着图文并茂的说明，让我很快就掌握了这种编程方法，并且能够应用到实际项目中。而且，这本书的排版也很舒服，文字清晰，代码也都有注释，不会让人看得眼花缭乱。我强烈推荐给所有想要学习PLC编程的朋友，尤其是和我一样的初学者，这本书绝对是你入门PLC世界的最佳选择。它不仅教会我知识，更培养了我解决问题的能力。

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我是一名在自动化领域摸索了几年，但始终感觉自己“隔靴搔痒”的工程师。我能写一些基础的PLC程序，但总感觉自己离“高手”还有一段距离，尤其是在处理一些复杂逻辑和优化程序方面，总是力不从心。《PLC编程实用指南》这本书，可以说是点亮了我PLC编程的“任督二脉”。它不仅讲解了PLC编程的基础知识，更重要的是，它教会了我如何去“思考”PLC编程。书中的“高级编程技巧”章节，让我耳目一新。比如，它详细讲解了如何利用“位逻辑”和“字节逻辑”来高效地处理数据，如何通过“跳转指令”和“子程序”来优化程序的执行效率，这些都是我之前很少接触到的。我尤其喜欢书中关于“PLC故障诊断和排除”的策略分析，它不是简单地罗列一些常见故障，而是从多个维度出发，教会我们如何系统地去分析和定位问题，这对于我来说，简直是“雪中送炭”。最近，我负责的一个项目，PLC程序出现了一个非常隐蔽的bug，我尝试了多种方法都无法解决，最后我翻看了这本书，书中关于“程序逻辑分析”的技巧给了我很大的启发，我按照书中的思路，最终找到了问题的根源，并且圆满解决了。这本书让我看到了PLC编程的“艺术性”，也让我对自己的职业发展充满了信心。

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作为一名在职的 PLC 工程师，我经常需要阅读相关的技术书籍来更新自己的知识库。之前也接触过不少 PLC 相关的书籍，但很多都过于理论化，或者只针对某一个特定的品牌进行讲解，实用性不强。《PLC编程实用指南》这本书，给我留下了深刻的印象。它在保持理论严谨性的同时，更加注重实际应用和操作指导。书中对 PLC 的硬件组成、指令系统、编程语言以及各种应用模块的讲解都非常详细，而且清晰地阐述了它们之间的联系和作用。我尤其欣赏书中关于“PLC 与变频器、伺服电机等自动化组件的集成”的章节，它提供了非常实用的接线图和通信设置指南，这对于我们在实际项目中进行系统集成非常有帮助。此外，书中对 PLC 程序调试的技巧和方法也进行了深入的探讨，包括如何使用在线监控、在线修改、仿真测试等工具来提高调试效率，并且避免潜在的错误。这本书不仅让我巩固了基础知识，更重要的是，它拓宽了我的视野，让我对 PLC 在更广泛的自动化场景中的应用有了更深入的理解。我经常会把书中的一些实用技巧运用到我的日常工作中，效果非常显著。

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在我的职业生涯中，PLC 编程一直是我一项非常重要的技能。为了不断提升自己的专业水平，我一直都在寻找能够帮助我突破瓶颈的书籍。《PLC编程实用指南》这本书，可以说是我近年来阅读过的最满意的一本 PLC 技术书籍。它不仅仅是一本入门的指导手册，更是一本帮助我们深入理解 PLC 核心技术的百科全书。书中对 PLC 的发展历程、不同类型 PLC 的优缺点，以及未来发展趋势的探讨，都让我受益匪浅。我特别喜欢书中关于“ PLC 系统设计和优化”的章节，它详细介绍了如何根据实际需求，合理地选择 PLC 型号、配置 I/O 模块，以及如何进行系统布线和接地，这些都是保证 PLC 系统稳定可靠运行的关键。而且，书中还提供了很多关于 PLC 程序结构化设计、提高程序可读性和可维护性的方法，这对于我们这些需要长期维护和升级项目的工程师来说，价值非常大。我近期正在负责一个大型自动化改造项目，书中关于“ PLC 网络通信和分布式控制”的章节，为我提供了很多宝贵的参考思路，让我能够更加高效地完成项目。这本书真正做到了“实用”，它不仅教会了我“怎么做”，更重要的是教会了我“为什么这么做”。

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作为一名自动化领域的初学者，我之前对 PLC 编程充满了好奇，但也感到有些无从下手。市面上的书籍琳琅满目，但很多都内容晦涩，难以理解。《PLC编程实用指南》这本书，可以说是开启了我 PLC 编程学习之旅的一扇大门。它的语言通俗易懂，排版清晰，即使是像我这样的新手，也能够轻松地跟随作者的思路进行学习。书中从 PLC 的基本概念讲起，一步一步地引导我们掌握 PLC 的硬件组成、软件操作以及基础的编程技巧。我尤其喜欢书中关于“ PLC 基础指令和逻辑运算”的讲解，它用非常形象的比喻和生动的案例，让我很快就理解了 AND、OR、NOT、SET、RESET 等指令的作用，并且能够熟练地运用它们来编写简单的控制程序。此外，书中还提供了很多与实际生产紧密结合的案例，比如如何控制一个电机的启停、如何实现一个简单的温度控制系统等，这些案例让我能够快速地将学到的知识应用到实践中。这本书不仅帮助我打下了坚实的 PLC 编程基础，更重要的是，它培养了我独立思考和解决问题的能力，让我对未来的学习充满了信心。

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作为一个在校的学生，我选择PLC编程作为我的专业方向，当时市面上找了很多教材，但都感觉过于学术化，理论性太强，对于我们这种需要实际操作的学生来说，吸引力不够。直到我看到了《PLC编程实用指南》，我才觉得找到了“对的书”。这本书的编写风格非常活泼，语言也更贴近我们学生的习惯。它不仅仅讲解了PLC的硬件和软件基础，更重要的是，它引导我们如何去思考问题，如何用PLC的逻辑去解决工程中的实际问题。比如，在讲到“定时器和计数器”的应用时，它不是简单地介绍它们的功能，而是通过一个一个生动有趣的例子，比如如何用定时器控制流水灯的闪烁频率，如何用计数器实现产品的计数和统计，让我们在玩中学，在学中悟。我尤其欣赏书中对于“数据传输和通信”的讲解，它详细介绍了不同通信协议的原理和应用，比如RS-232、RS-485以及以太网通信，这对于我们将来从事自动化集成工作非常重要。这本书还提供了一些关于PLC编程规范和优化技巧的内容，这对于我们养成良好的编程习惯非常有帮助。我经常会在课余时间翻阅这本书，每次都能学到新的东西，它让我对PLC编程的热情更加高涨，也更加期待未来能够运用这些知识去创造更美好的自动化世界。

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