自动化控制装置及仪表概预算手册 (平装) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:中国建筑工业出版社

作者:

出品人:

页数:417 页

译者:

出版时间:1997年01月

价格:35.0

装帧:平装

isbn号码:9787112024049

丛书系列:

图书标签:

• 自动化控制
• 仪表
• 概预算
• 工程预算
• 成本控制
• 工业自动化
• 设备预算
• 工程技术
• 机械工程
• 电气工程

《现代工业自动化控制系统设计与应用》 内容简介 本书是一本系统阐述现代工业自动化控制系统设计、实施与应用的书籍，旨在为读者提供全面、深入的理论知识和实践指导。本书涵盖了自动化控制领域的核心概念、关键技术、典型应用以及发展趋势，力求帮助读者掌握构建高效、稳定、智能的自动化控制系统的必备技能。 第一部分：工业自动化控制系统基础理论 本部分将为读者构建坚实的理论基础，深入浅出地介绍工业自动化控制系统的基本原理和构成要素。 绪论：工业自动化的定义、发展历程与重要性 自动化控制的起源与演进：从简单的机械联动到复杂的数字控制。 工业自动化的核心目标：提高生产效率、保证产品质量、降低生产成本、提升安全性、减少人力依赖。 不同行业对自动化控制的需求分析：制造业、能源、交通、环保、楼宇等。 自动化控制系统在现代工业中的关键作用和战略意义。 控制系统的基本概念与分类 反馈控制与前馈控制： 详细阐述两类控制方式的工作原理、优缺点及适用场景。 反馈控制：通过测量输出量与设定值的偏差来调整输入，实现闭环控制，如PID控制。 前馈控制：根据扰动或期望输出的变化，提前对输入进行补偿，实现预见性控制。 开环控制与闭环控制： 比较两者在系统结构、稳定性和精度上的差异。 开环控制：输出量不影响控制作用，系统简单，但精度和抗干扰能力弱。 闭环控制：输出量反馈给控制器，形成闭环，具有高精度和良好的抗干扰能力。 连续控制、离散控制与数字控制： 介绍不同控制信号处理方式的特点。 连续控制：控制信号在时间和幅度上连续变化。 离散控制：控制信号在时间上是离散的，但幅值可能是连续的。 数字控制：控制信号在时间和幅度上都离散化，由微处理器执行。 伺服控制与逻辑控制： 区分两类控制任务的功能和实现方法。 伺服控制：用于精确控制被控对象的位移、速度、力等连续变量。 逻辑控制：用于处理开关量信号，实现顺序、联动、互锁等逻辑功能。 自动控制系统的组成 传感器（Sensors）： 传感器的工作原理、分类（温度、压力、流量、位置、速度、视觉等）。 传感器的选型原则：精度、量程、响应速度、环境适应性、成本等。 信号的预处理：放大、滤波、线性化等。 控制器（Controllers）： 控制器的功能：信号采集、逻辑判断、计算、输出指令。 常见控制器类型：PLC（可编程逻辑控制器）、DCS（集散控制系统）、IPC（工业PC）、单片机等。 控制算法：PID控制、模糊控制、神经网络控制、自适应控制等。 执行器（Actuators）： 执行器的功能：将控制器的指令转换为实际的物理动作（如开关阀门、驱动电机、调节加热器）。 常见执行器类型：电磁阀、气动阀、液压缸、电机（直流、交流、步进、伺服）、加热器等。 执行器的选型考虑：功率、精度、响应速度、工作环境等。 传输介质与通信（Transmission Media & Communication）： 信号传输方式：有线（4-20mA电流信号、电压信号、数字信号）与无线。 工业通信网络：RS-485、CAN总线、Ethernet/IP、Profinet、Modbus等。 通信协议的重要性与选型。 自动控制系统的数学模型 系统建模的重要性： 分析和设计控制器的基础。 传递函数与状态空间方程： 介绍两种常用的系统数学描述方法。 传递函数：用于描述线性时不变系统的输入输出关系。 状态空间方程：更通用的描述方法，适用于线性、非线性、时变系统。 时域分析与频域分析： 时域分析：分析系统在时间变化中的响应特性（如单位阶跃响应、单位脉冲响应）。 频域分析：分析系统对不同频率输入信号的响应特性（如Bode图、Nyquist图）。 系统稳定性分析： 稳定性判据：Routh-Hurwitz判据、Nyquist判据等。 稳定裕度：增益裕度和相位裕度。 第二部分：现代工业自动化控制技术 本部分将深入探讨当前工业自动化领域的核心技术，包括各种控制器、通信协议和先进的控制策略。 可编程逻辑控制器（PLC） PLC的硬件组成与工作原理：CPU模块、输入模块、输出模块、电源模块、通信模块等。 PLC的编程语言：梯形图（LD）、指令表（IL）、功能块图（FBD）、结构化文本（ST）、顺序功能图（SFC）。 PLC的应用：逻辑控制、顺序控制、伺服控制、数据采集与处理。 PLC的选型与配置：根据项目需求选择合适的PLC型号、I/O点数、通信接口等。 PLC的故障诊断与维护。 分布式控制系统（DCS） DCS的体系结构：集散式控制、系统冗余、网络通信。 DCS的功能：过程控制、顺序控制、数据管理、操作员站、工程师站、历史数据库、报警管理。 DCS在大型复杂过程控制中的优势。 DCS与PLC的比较与集成。 工业现场总线与以太网 现场总线（Fieldbus）： 现场总线的基本概念：数字通信、多点通信、设备集成。 常见现场总线：Profibus、DeviceNet、CANopen、Foundation Fieldbus、Modbus RTU/ASCII。 现场总线的技术特点与应用领域。 工业以太网（Industrial Ethernet）： 工业以太网的优势：高带宽、易于集成、通信标准化。 主流工业以太网协议：Ethernet/IP、Profinet、Modbus TCP/IP。 工业以太网在数据采集、运动控制、安全通信中的应用。 人机界面（HMI）与监控与数据采集（SCADA）系统 HMI： HMI的功能：操作员与自动化系统之间的交互界面，显示工艺流程、参数、报警，接收操作指令。 HMI的设计原则：直观性、易用性、高效性。 常见的HMI软件与硬件。 SCADA系统： SCADA系统的组成：传感器、RTU（远程终端单元）、通信网络、中央计算机系统、HMI。 SCADA系统的功能：实时数据采集、监控、数据记录、报警处理、远程控制。 SCADA系统在电力、水处理、油气等行业的应用。 运动控制与伺服系统 运动控制的基本概念： 对运动轨迹、速度、加速度的精确控制。 伺服驱动器与伺服电机： 工作原理、类型（交流伺服、直流伺服）、编码器、反馈机制。 步进电机与驱动器： 工作原理、优点（开环定位）、缺点（失步）。 运动控制器（MC）： PLC中的运动控制指令、专用运动控制器。 应用场景： 机器人、数控机床、包装机械、印刷机械等。 高级控制策略 PID控制算法的优化： 增益整定方法（Ziegler-Nichols法、临界比例法）、抗积分饱和、抗微分饱和。 模糊控制： 基于模糊逻辑的推理和决策，适用于难以建立精确数学模型的系统。 神经网络控制： 利用神经网络的自学习能力，实现对复杂非线性系统的控制。 模型预测控制（MPC）： 利用系统的未来模型来预测未来一段时间的行为，并优化控制输出。 自适应控制： 系统根据环境变化或被控对象参数的变化，自动调整控制参数。 第三部分：工业自动化控制系统的应用 本部分将结合实际案例，展示自动化控制系统在不同工业领域的典型应用，帮助读者理解理论知识的落地。 制造业自动化 生产线自动化： 传送带、机器人搬运、自动装配、自动检测。 数控机床（CNC）： 精密加工的自动化控制。 智能仓储系统： 自动化立体仓库、AGV（自动导引车）。 质量检测与监控： 机器视觉、在线检测设备。 能源与电力系统自动化 发电厂自动化： 锅炉、汽轮机、发电机组的监测与控制。 电网自动化： 变电站自动化、配电网监控、故障诊断。 新能源控制： 风力发电、太阳能发电的跟踪与优化控制。 化工与石油行业自动化 反应釜控制： 温度、压力、流量、液位的精确控制。 精馏塔控制： 温度、压力、回流比的优化。 安全联锁系统： 防止危险操作，保障生产安全。 交通运输与物流自动化 智能交通系统（ITS）： 交通信号控制、车辆导航、隧道监控。 港口自动化： 岸桥、堆场自动化控制。 铁路信号与调度系统。 楼宇自动化（BAS） 空调与暖通系统（HVAC）控制。 照明系统控制。 安防系统集成。 能耗监测与管理。 第四部分：工业自动化系统的集成、维护与发展趋势 本部分将探讨自动化系统生命周期中的重要环节，并展望未来的发展方向。 工业自动化系统的集成 系统集成商的角色与工作流程。 多厂商设备与系统的互联互通。 标准化与协议的应用。 工业自动化系统的维护与故障排除 预防性维护与预测性维护。 常见故障的诊断方法与排除技巧。 备品备件管理。 安全操作规程。 工业物联网（IIoT）与工业4.0 IIoT的核心概念： 连接、数据、分析、智能化。 工业4.0的愿景： 智能工厂、虚拟化、互联互通、去中心化决策。 边缘计算在工业自动化中的应用。 大数据分析与人工智能在工业控制中的作用。 网络安全在工业自动化中的重要性 工业控制系统（ICS）面临的网络威胁。 安全防护策略与技术： 防火墙、入侵检测、访问控制、加密。 安全审计与风险评估。 未来工业自动化发展趋势 更加智能化与自主化。 人机协作的深化。 模块化与柔性化生产。 可持续发展与绿色制造。 本书理论联系实际，内容翔实，图文并茂，适合从事工业自动化设计、开发、实施、维护的工程师、技术人员，以及相关专业的学生和研究人员阅读。通过学习本书，读者将能够深刻理解现代工业自动化控制系统的精髓，并具备独立设计和解决实际问题的能力。

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我参与的工程项目，往往横跨数个专业，自动化控制部分只是其中的一环，但其复杂的集成性和高昂的设备成本，使得预算的准确性至关重要。我的困惑在于，自动化控制设备的预算，其波动性比土建或常规暖通系统要大得多，主要源于软件授权、功能模块的叠加以及系统冗余设计带来的指数级增长。我们需要的不是简单的设备型号对应价格列表，而是对“增值服务”和“隐性成本”的深度剖析。例如，一套具备先进诊断和预测性维护功能的SCADA系统，其初始软件许可费是一笔大头，但后续每年的维护升级费用（SaaS模式的预算如何纳入一次性工程预算），如何合理分摊？再比如，现场总线（如Profibus DP/PA或Foundation Fieldbus）的通讯模块和冗余交换机，其成本在总预算中的占比和议价空间在哪里？如果这本“概预算手册”能够提供不同技术成熟度（例如，传统4-20mA模拟量系统与基于现场总线的数字系统）在总控成本上的对比分析，并对不同供应商的定价策略进行归纳总结，那将是对我们项目成本控制部门极大的赋能。

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我发现，自动化控制的预算中，最大的陷阱往往出现在“附件”和“兼容性”上。设备本体的价格可能透明，但为了让所有设备能顺利在现场“对话”并长期稳定工作，我们不得不购买大量的转接件、校准套件、专用电缆、以及符合特定行业规范的安装件。这些零碎但必需的物料，往往是预算超支的重灾区。例如，一个惰性气体保护下的分析仪，它对气源、取样管线、吹扫气体的要求极其苛刻，这些相关的辅助系统（包括气源处理单元和专用管路设计）的预算，往往被低估。如果这本手册能像一本工程采购的“避坑指南”一样，针对不同类别的复杂仪表（如色谱仪、高压电磁阀组、激光扫描仪），专门列出一个“附件与集成必需品”的清单模板，并提供一个行业平均的附加成本百分比，那就太有价值了。我们需要的不是炫酷的最新技术介绍，而是脚踏实地的，如何把一个复杂的工业控制项目从图纸变成一张没有遗漏、经得起审计的财务报表。

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作为一名刚毕业没多久的现场仪表工程师，我发现自己对项目的前期技术选型和中期设备采购环节的敏感度远远不如对现场接线和调试来得那么得心应手。我们学校里教的更多是控制回路的设计原理、传感器的工作特性，但一提到“概预算”，脑子里就是一片空白。比如，我正在做一个关于智能水表的改造项目，需要估算一批高精度超声波流量计的费用。我查了各大供应商的报价单，但那报价单往往是“裸机价”，不包含必要的安装支架、防爆接线盒、以及必要的现场校准服务费用。我真切地需要一本手册，能清晰地划分出：A类仪表（如高精度压力变送器）的“系统集成成本”占裸机成本的百分比是多少；B类设备（如大型电动阀门）的预留备品备件率建议是多少；还有，对于一些定制化的控制柜，外购钣金和内装元件的费用比例如何分配才算规范。如果这本《手册》能提供一些按吨位、按流量、按工艺复杂程度划分的典型成本参考曲线，那就太棒了。我现在最大的痛点就是，我无法判断一个报价是“市场合理价”还是“水分过高”，这直接影响我向上级汇报时的信心和底气。

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这本《自动化控制装置及仪表概预算手册》真是让我这个常年和项目预算打交道的老工程师头疼不已，毕竟我们这个行业，图纸上的技术指标是一回事，真要落地到口袋里的钱，那就复杂多了。我手里拿着一堆最新的PLC、变频器、流量计的技术参数，心里盘算着国产和进口的品牌差异，但每次想把这些技术规格转化为一个精确到小数点后两位的预算数字时，总感觉少了那么一本“武林秘籍”。我期望的，是一本能告诉我，一个中型化工企业的DCS系统，在采购环节，不同冗余级别下的硬件成本区间大致是多少，安装调试的人工时费用又是如何根据项目地点的复杂程度进行浮动的。更别提，不同标准的阀门（比如ANSI和国标）在预算表上的编码规范和计价差异了。这本书如果能提供详尽的材料设备清单模板，以及不同行业（电力、石化、水处理）的典型工程的成本构成分析，那对我来说简直就是救命稻草。我现在只能靠翻阅去年的中标文件，对着那些模糊的行价做猜测和打折，效率低不说，还经常被甲方质疑成本的合理性。所以，这本书如果能填补“技术规格”到“财务数字”之间的鸿沟，那它绝对是控制工程领域不可或缺的工具书。

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我们是一家设备集成商，经常需要根据客户的模糊需求（比如“我们需要一个能稳定运行十年的温度控制系统”）来快速制作初步报价以参与投标。在这种“以快制胜”的初期阶段，我们最需要的是一个快速、可靠的参数化估算工具，而不是面对详细的采购目录。理想中的这本书，应该能提供一套“快算模型”——比如，输入控制点位数（I/O Count）、系统环境等级（如无尘室、户外防爆区）和核心仪表精度等级，就能迅速得出一个具备+/-15%误差范围的初步工程总预算。我希望看到的是，它能基于历史数据，提供不同层次的“自动化集成级别”的成本系数。例如，Level 1（基础PID控制）的成本系数是多少，Level 3（带AI优化和大数据分析）的成本系数又是多少。目前，我们过度依赖经验丰富的项目经理的“感觉”，一旦这些人调离，整个报价体系就会陷入混乱。这本书如果能将这些分散的经验固化为可量化的、易于查阅的表格和图示，对于我们这种需要频繁进行前期技术经济评估的公司来说，其价值无法估量。

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