具体描述
好的，这是一本名为《工业自动化系统设计与应用》的图书的详细简介，该书内容与《The Guidebook For Linemen And Cablemen》完全无关： --- 《工业自动化系统设计与应用》 内容深度聚焦：现代智能制造的核心驱动力 作者： [此处可填写一个虚构的资深工程师或行业专家姓名] ISBN： [此处可填写一个虚构的ISBN号] 版次： 第一版 定价： [此处可填写一个合理的价格] 开本： 大16开 页数： 约 980 页 --- 概述与编写背景 在二十一世纪的工业图景中，自动化已不再是可选项，而是决定企业竞争力的关键要素。《工业自动化系统设计与应用》一书，正是为深刻理解、有效设计、稳健实施和高效维护当代复杂的工业自动化系统而编写的权威参考手册。 本书并非简单地罗列各种设备的技术规格，而是着眼于系统工程的全局视角，旨在帮助读者——无论是初级工程师、系统集成商、生产管理者，还是资深的自动化专家——构建起一个从需求分析到项目交付，再到全生命周期管理的完整知识体系。我们聚焦于当前工业4.0、智能制造以及工业物联网（IIoT）浪潮下的技术前沿和最佳实践。 全书结构严谨，逻辑清晰，内容深度涵盖了从基础的传感器和执行器选型，到复杂的分布式控制网络架构，再到高级数据分析与优化算法的集成应用。我们特别强调了跨学科知识的融合，确保读者不仅掌握了电气和控制理论，更能理解软件工程、数据科学在现代工厂中的实际作用。 核心章节详述与技术亮点 本书内容划分为六大核心模块，共计二十章，确保知识的系统性和实用性： 第一模块：自动化系统基础理论与元件（约 200 页） 本模块为后续高级主题奠定坚实的理论基础。 1. 工业信号与测量技术深度解析： 详细探讨了各类模拟量（如4-20mA、0-10V）和数字量信号的抗干扰处理、线性化和标定技术。重点分析了基于总线供电的智能传感器的集成挑战与解决方案。 2. 执行机构与过程控制元件： 涵盖了从伺服电机、步进电机到高精度液压/气动系统的选型标准。特别深入讲解了变频驱动器（VFD）的高级矢量控制、节能策略以及与PLC的无缝集成。 3. 人机界面（HMI）与操作哲学： 不仅介绍主流HMI的硬件配置，更侧重于“用户体验在工业环境中的重要性”，讨论了信息架构设计、报警管理标准（如ISA 18.2）在界面设计中的体现，确保操作的直观性和安全性。 第二模块：可编程逻辑控制器（PLC）与分布式控制系统（DCS）（约 250 页） 这是现代工业控制的核心。 4. PLC硬件选型与冗余架构设计： 比较了不同制造商（如西门子、罗克韦尔、三菱等）主流平台的架构差异、I/O模块的特性（如热插拔、诊断功能）。详细阐述了热备用（Hot Standby）和冷备用系统的实施步骤与切换逻辑。 5. 高级编程范式与功能安全： 深入讲解了IEC 61131-3标准下的五种编程语言，重点剖析了结构化文本（ST）和功能块图（FBD）在复杂算法实现中的应用。专门开辟章节讲解如何依据IEC 61508/61511标准设计和验证安全仪表系统（SIS）。 6. DCS在流程工业中的集成优势： 探讨了DCS与PLC在大型、分散式流程控制（如化工、石化）中的角色区分，重点解析了DCS中的先进过程控制（APC）模块和操作员工作站（Operator Workstation）的配置方法。 第三模块：工业网络与数据通信（约 180 页） 现代自动化系统的“神经系统”构建。 7. 现场总线技术对比与应用选型： 全面覆盖Profibus/Profinet, EtherNet/IP, Foundation Fieldbus, CANopen等主流现场总线。详细对比了它们的实时性、带宽和拓扑结构适应性。 8. 工业以太网与时间敏感网络（TSN）： 探讨了TSN技术如何解决传统以太网的抖动问题，及其在高精度运动控制和同步应用中的前瞻性应用。 9. 工业物联网（IIoT）与边缘计算： 讲解了OPC UA作为跨平台数据交换标准的强大能力。重点介绍了如何在现场层级部署边缘计算节点，实现数据预处理、协议转换和低延迟决策，减少对云端资源的依赖。 第四模块：运动控制与机器人技术集成（约 150 页） 针对离散制造和高精度装配的要求。 10. 多轴同步与运动轨迹规划： 深入讲解了CNC/PLC在插补运动中的数学模型，包括直线、圆弧和复杂的空间曲线的生成与执行。 11. 伺服驱动系统的动态响应优化： 探讨了如何通过PID参数的在线整定和摩擦补偿算法，最大化伺服系统的响应速度和精度，并减少超调现象。 12. 工业机器人与安全集成： 讨论了六轴或更多自由度的机器人编程接口（如RAPID, KRL）与主控PLC的协同工作流程。重点讲解了基于安全PLC的安全区域监控和碰撞检测策略。 第五模块：高级控制策略与系统优化（约 120 页） 实现从“控制”到“优化”的飞跃。 13. 先进过程控制（APC）基础： 详细介绍模型预测控制（MPC）的原理、模型辨识方法及其在处理多变量耦合系统中的优势。 14. 基于数据的优化与机器学习： 探讨如何利用历史操作数据（Historian Data）进行过程性能分析。介绍了如何应用简单的回归模型或神经网络来预测设备故障或优化能耗参数。 15. 批次控制系统设计（ISA-88）： 严格按照ISA-88标准，讲解了配方管理、单元操作、步骤控制的设计框架，适用于制药、食品饮料等行业。 第六模块：系统生命周期管理与工程实施（约 80 页） 确保项目的成功交付和长期稳定运行。 16. 自动化项目生命周期管理（ALCM）： 详细描述了从URS（用户需求规格书）到FAT（工厂验收测试）、SAT（现场验收测试）的各个阶段所需文档和验证活动。 17. 网络安全在控制系统中的部署： 遵循Purdue模型，讲解了如何通过物理隔离、防火墙配置、访问控制列表（ACL）和入侵检测系统（IDS）来保护OT网络免受网络威胁。 18. 故障诊断与远程维护策略： 介绍利用状态监测（Condition Monitoring）数据进行预测性维护的流程，以及如何安全地实施远程访问和软件更新。 目标读者群体 自动化/机电一体化专业学生及研究生： 作为系统学习和工程实践的必备教材。 系统集成工程师（SI）： 提升多品牌、跨技术领域的集成设计能力。 工厂维护与技术人员： 深入理解设备控制逻辑，提高故障排除效率。 工程技术部门主管： 掌握前沿技术趋势，为技术路线决策提供参考。 本书特色 1. 面向实践的案例分析： 每章均配有详细的“案例剖析”和“工程陷阱”，基于真实工业场景提炼出的常见问题与解决方案。 2. 跨平台中立性： 尽管提及了行业主流品牌的技术特点，但本书核心聚焦于通用原理和标准，避免了对单一厂商工具的过度依赖。 3. 强调功能安全与网络安全： 在当前工业标准日益严格的背景下，本书将安全设计视为系统的核心属性而非附加功能。 4. 图表丰富，结构清晰： 包含数百张系统架构图、接线原理图和数据流图，直观展示复杂概念。 《工业自动化系统设计与应用》致力于成为读者在构建、升级和管理未来智能工厂道路上最信赖的“参谋长”和“技术字典”。
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