Programmable Logic Controllers pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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☆☆☆☆☆

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
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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。

作者简介

目录信息

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计确实很用心，封面那种略带磨砂质感的黑色，配上烫金的字体，一眼看上去就透着一股专业和沉稳，让人忍不住想翻开来看看里面到底藏着多少干货。我最早接触自动化领域的时候，总觉得那些复杂的控制系统晦涩难懂，充满了各种陌生的缩写和晦涩的理论公式。拿到这本教材后，我立刻被它清晰的逻辑脉络吸引住了。作者似乎非常懂得初学者的困境，前几章并没有急于抛出复杂的梯形图（Ladder Diagram）或者结构化文本（Structured Text），而是花费了大量的篇幅来构建一个稳固的“概念地基”。他们详细解释了I/O点的映射原理、扫描周期（Scan Cycle）对程序执行的影响，甚至还用非常形象的比喻来描述继电器逻辑是如何被电子元件取代和优化的。我特别喜欢其中关于数字逻辑与布尔代数的复习章节，虽然不是PLC特有的内容，但它以一种极其简洁和实用的方式重新梳理了这些基础知识，为后续理解复杂的定时器（Timers）和计数器（Counters）的内部工作机制打下了坚实的基础。总的来说，这本书的开篇就像一位经验丰富的老工程师，耐心地帮你把工具箱里的工具一一摆放整齐，告诉你它们各自的用途和正确的拿取方式，而不是直接让你去面对一台正在故障的机器。

评分☆☆☆☆☆

这本书的风格是那种极其务实、面向解决方案的，几乎没有半点学术研究的“花架子”。它专注于解决工业现场中真实存在的问题。我曾经因为一个非常恼火的间歇性故障困扰了很久，那个故障表现为一个电机在特定负载下会随机地停止运行，但用示波器测量不到明显的电压跌落。当我回顾这本书中关于电源质量和瞬态抑制的部分时，我找到了线索。书中详细描述了如何使用专用的监测设备来捕获快速的电压瞬变，以及在程序设计中如何引入看门狗定时器（Watchdog Timer）和去抖动算法来应对外部电气干扰。虽然这本书没有直接给出解决我那个特定问题的“答案”，但它提供了一套完整的、科学的、可复制的排查和验证问题的思维框架。这种“授人以渔”的教学方式，远比提供一堆现成代码模板要宝贵得多。它培养的是一种严谨的、基于物理现实的工程思维，这种思维能力才是衡量一个优秀工程师的核心标准。

评分☆☆☆☆☆

深入到程序设计的部分，这本书展现出一种对工程实践的极度尊重。它不仅仅停留在“如何写出能运行的代码”层面，更着重探讨了“如何写出健壮、易于维护和高效运行的代码”。例如，在讲解功能块（Function Blocks）的应用时，作者并没有简单地罗列标准库函数，而是通过多个真实世界的案例——从简单的传送带控制到复杂的配料系统——来展示如何设计自己的模块化程序结构。书中对于错误处理（Error Handling）和故障诊断的讨论非常深入。它不是泛泛而谈，而是给出了具体的、针对不同品牌PLC（虽然没有点明具体型号，但其逻辑是通用的）的诊断寄存器读取和报警处理流程。我发现自己过去写程序时经常忽略的“非正常停机”状态处理，在这本书里被提升到了一个重要的战略高度。特别是关于程序注释规范和变量命名的章节，虽然看起来琐碎，但对于团队协作和未来维护的价值简直无法估量。这本书真正教会我的，是如何从一个“能让机器动起来的编程者”，成长为一个能对整个生产线负责的“系统架构师”。

评分☆☆☆☆☆

阅读体验上，这本书的排版设计堪称教科书级别的典范。通常，技术书籍的图文混排很容易出现信息流断裂的问题，要么是文字太密集，要么是图例过于简陋。然而，这本书在关键步骤的插图上几乎做到了像素级的精准对齐。举个例子，在介绍模拟量输入（Analog Input）的缩放和标定（Scaling）过程时，书中并列展示了原始的12位或16位二进制数值、对应的工程值曲线图，以及最终转换为浮点数的代码片段。这种“看图说话，图文互证”的方式，极大地降低了理解门槛。此外，全书的术语表（Glossary）非常详尽，遇到任何不熟悉的行业术语，翻到书后就能立刻找到准确的定义和相关的章节引用，这在学习过程中极大地减少了查阅外部资料的时间浪费。相比于那些依靠大量晦涩文字堆砌起来的参考书，这本书的视觉引导性非常强，阅读起来更像是在一位经验丰富的导师的身边，一步步进行实操演练。

评分☆☆☆☆☆

最令我印象深刻的是其中关于工业网络通信和数据交换的章节。在当前工业4.0的大背景下，PLC不再是孤立的“黑箱”，它必须与其他设备，如SCADA系统、上位机、甚至云端进行高效对话。这本书对Modbus TCP/IP、PROFINET等几种主流工业以太网协议的讲解，采取了一种“自底向上”的剖析方法。它没有直接丢出复杂的报文结构，而是先解释了数据包在物理层、链路层、应用层是如何封装和解封的，这使得我对数据帧的结构有了非常直观的理解。书中还专门辟出了一小节，讨论了时间同步（Time Synchronization）在分布式控制系统中的关键作用，并提供了几种不同的同步机制的优劣对比。这一点非常超越一般的入门教材，它让读者意识到，控制的精确性不仅依赖于快速的扫描周期，更依赖于整个系统中所有节点对“时间”这个共同变量的精确把握。这种对系统级互联性的强调，是未来自动化工程师必备的知识结构。

评分☆☆☆☆☆