Programmable Logic Controllers

Programmable Logic Controllers pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Butterworth-Heinemann
作者:Bolton, W.
出品人:
页数:304
译者:
出版时间:2006-7
价格:$ 46.27
装帧:Pap
isbn号码:9780750681124
丛书系列:
图书标签:
  • 工具书
  • PLC
  • 工业控制
  • 自动化
  • 可编程逻辑控制器
  • 嵌入式系统
  • 电子工程
  • 电气工程
  • 技术
  • 编程
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具体描述

This is the introduction to PLCs for which baffled students, technicians and managers have been waiting. In this straightforward, easy-to-read guide, Bill Bolton has kept the jargon to a minimum, considered all the programming methods in the standard IEC 1131-3 - in particular ladder programming, and presented the subject in a way that is not device specific to ensure maximum applicability to courses in electronics and control systems. Now in its fourth edition, this best-selling text has been expanded with increased coverage of industrial systems and PLCs and more consideration has been given to IEC 1131-3 and all the programming methods in the standard. The new edition brings the book fully up to date with the current developments in PLCs, describing new and important applications such as PLC use in communications (e.g. Ethernet an extremely popular system), and safety in particular proprietary emergency stop relays (now appearing in practically every PLC based system). The coverage of commonly used PLCs has been increased, including the ever popular Allen Bradley PLCs, making this book an essential source of information both for professionals wishing to update their knowledge, as well as students who require a straight forward introduction to this area of control engineering. Having read this book, readers will be able to: identify the main design characteristics and internal architecture of PLCs; describe and identify the characteristics of commonly used input and output devices; explain the processing of inputs and outputs of PLCs; describe communication links involved with control systems; develop ladder programs for the logic functions AND, OR, NOT, NAND, NOT and XOR; develop functional block, instruction list, structured text and sequential function chart programs; develop programs using internal relays, timers, counters, shift registers, sequencers and data handling; identify safety issues with PLC systems; and, identify methods used for fault diagnosis, testing and debugging programs. Fully matched to the requirements of BTEC Higher Nationals, students are able to check their learning and understanding as they work through the text using the Problems section at the end of each chapter. Complete answers are provided in the back of the book. It gives a thoroughly practical introduction to PLC use and application not device specific, ensuring relevance to a wide range of courses. The new edition is expanded with increased coverage of IEC 1131-3, industrial control scenarios and communications an important aspect of PLC use. Problems are included at the end of each chapter, with a complete set of answers given at the back of the book.

深入探索现代自动化核心:基于工业现场的先进控制系统设计与实践 本书旨在为工程师、技术人员及高级学生提供一套全面、深入且高度实用的工业自动化控制系统设计与实践指南。我们聚焦于当前工业生产线上最核心、最前沿的控制技术——基于工业现场总线的分布式智能控制架构及其在复杂系统集成中的应用,完全规避对可编程逻辑控制器(PLC)这一特定硬件平台的直接讨论,转而探讨更宏观、更具前瞻性的控制理念。 在工业 4.0 和智能制造的浪潮下,传统的集中式控制模式已逐渐暴露出其在扩展性、实时性以及数据处理能力方面的瓶颈。本书的立足点在于揭示如何构建一个适应未来挑战的、高度灵活且鲁棒的自动化系统。我们将从控制理论的深度剖析入手,快速过渡到现代工业网络架构的构建与优化。 第一部分:先进控制理论与系统架构的重塑 本部分将详细阐述现代工业控制系统所需依赖的数学和工程基础,重点在于超越传统开关量和简单回路控制的范畴。 第一章:非线性与自适应控制基础 本章将详细介绍如何处理工业现场中常见的复杂、时变系统。我们将深入探讨诸如滑模控制(Sliding Mode Control, SMC)的原理及其在抵抗系统不确定性和外部扰动方面的应用。此外,针对系统参数漂移和工况变化,我们将剖析自适应控制(Adaptive Control)的几种主流结构,如模型参考自适应控制(MRAC)和基于梯度的自适应算法,并辅以实际工程案例说明其参数在线整定方法。 第二章:预测性控制算法的工业化实现 模型预测控制(Model Predictive Control, MPC)被公认为是处理多变量耦合、存在约束条件下的最优控制解决方案。本章将系统性地介绍 MPC 的核心要素:建立精确的系统动态模型(例如,基于状态空间模型或系统辨识方法),构建代价函数,以及如何在线求解二次规划(QP)问题以获得最优控制序列。我们将特别关注如何简化 MPC 模型的计算复杂度,以满足工业实时控制的硬性要求。 第三章:分布式智能控制系统拓扑学 本书将重点分析当前主流的分布式控制系统(DCS)与基于现场总线的分布式 I/O 架构。我们将对比解析以以太网/IP、PROFINET IRT、EtherCAT 等为代表的高速工业以太网协议,深入探讨它们在时间同步(如 IEEE 1588 PTP)和确定性通信方面的技术实现。系统的拓扑设计将围绕高可用性(冗余架构设计,如环网冗余和控制设备冗余)和信息安全(IEC 62443 标准在控制层面的初步应用)展开。 第二部分:工业现场数据通信、感知与执行 本部分将把理论知识应用于具体的工业传感器、执行器接口以及高速数据交换层面,强调数据的可靠采集和快速响应能力。 第四章:高精度传感器接口与数据预处理 工业现场的传感器数据往往受到电磁干扰、漂移和噪声的影响。本章将聚焦于高分辨率模数转换器(ADC)的选择标准,以及数字滤波技术(如卡尔曼滤波、自适应陷波滤波器)在传感器数据流中的实时应用。我们还将讲解智能传感器(Smart Sensors)如何通过内置微处理器实现本地数据处理和协议转换,从而减轻主控单元的负担。 第五章:工业现场总线与数据一致性保障 我们将超越简单的通信协议介绍,深入探讨工业网络中的时间敏感数据传输机制。重点分析如何通过时间触发(Time-Triggered)机制确保关键控制信号的传输延迟在微秒级内保持确定性。此外,本章还会详细介绍网络诊断工具和实时性能监控方法,确保整个分布式网络的健康状态。 第六章:先进执行机构的驱动与反馈回路 对于高精度运动控制和过程调节,执行器的选择和驱动电路的设计至关重要。本章将探讨伺服驱动器的先进控制模式(如磁场定向控制 FOC),以及如何实现与上位控制层的无缝、高带宽数据交换。针对流体控制,我们将分析 PID 算法在复杂动态过程中的局限性,并引入基于状态观测器的控制策略来精确驱动执行机构。 第三部分:系统集成、诊断与生命周期管理 本部分关注如何将前述的硬件和软件组件整合成一个稳定、可维护的整体,并实现前瞻性的系统管理。 第七章:系统集成与虚拟调试环境构建 现代自动化项目的复杂度要求在物理部署前进行彻底验证。本章将详细介绍如何构建基于软件仿真的虚拟调试环境。我们将讨论利用多物理场仿真工具(如结合有限元分析 FEM)来精确建模被控对象,并使用硬件在环(Hardware-in-the-Loop, HIL)技术对控制算法和通信接口进行压力测试,从而大幅缩短现场调试周期。 第八章:设备健康管理(PHM)与故障诊断 本书强调系统的自感知能力。我们将介绍基于数据驱动的故障预测与健康管理(Prognostics and Health Management, PHM)技术。内容包括特征提取、机器学习模型(如孤立森林、深度学习)在异常检测中的应用,以及如何建立基于运行数据的“正常基线”模型。重点是如何设计诊断逻辑,在故障发生前发出预警,并实现对分布式节点的状态监控。 第九章:面向大数据的控制系统数据结构与交互 随着控制系统产生的数据量爆炸式增长,如何有效管理和利用这些数据成为核心挑战。本章将探讨工业大数据架构,如何将控制层级的实时数据安全、高效地传输到云端或边缘计算平台。我们将分析 OPC UA 等工业互操作标准在数据建模和安全通信方面的作用,以及如何利用历史数据反哺控制模型(模型再辨识)的闭环优化流程。 总结: 本书不侧重于任何单一的硬件编程语言或特定供应商的界面操作,而是致力于培养读者对现代工业控制系统设计哲学、先进控制理论应用以及分布式网络架构优化的深刻理解。通过掌握这些核心概念,读者将能够独立设计、评估和实施面向未来工厂的复杂、高性能自动化解决方案。

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