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出版者:

作者:湖北省电力公司生产技能培训中心 编

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2012-2

价格:360.00元

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isbn号码:9787887494047

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工业自动化与过程控制系统应用手册 摘要： 本手册深入探讨现代工业自动化和过程控制系统的设计、实施、运行与维护。内容涵盖从传感器与执行器原理到分布式控制系统（DCS）、可编程逻辑控制器（PLC）及监控与数据采集（SCADA）系统的全面技术细节。重点剖析工业网络通信协议（如Modbus、EtherNet/IP、PROFINET）的应用实践、系统集成挑战与解决方案，以及面向工业物联网（IIoT）的前沿技术，旨在为自动化工程师、系统集成商和高级技术人员提供一套系统、实用的操作指南和参考资源。 第一章：工业控制系统基础理论与元件选型 本章首先回顾了控制理论的基本概念，包括反馈控制、前馈控制以及各种经典控制算法（PID控制的深入分析与参数整定方法）。在此基础上，详细介绍了工业现场的“神经末梢”——各类传感器的选型、安装、校准与维护。涵盖了温度、压力、流量、液位等关键过程变量的测量技术，特别关注了智能传感器（如 HART 通信协议设备）的应用优势。随后，深入探讨了执行机构（如各类阀门、变频器、伺服驱动器）的工作原理、选型依据及其与控制器的接口要求。强调了在复杂工业环境下，如何根据介质特性、响应速度和精度要求进行元件的优化组合。 第二章：可编程逻辑控制器（PLC）系统架构与编程实践 本章聚焦于现代工业控制的核心——PLC系统。从基础的硬件选型（CPU模块、I/O模块、通信模块）到系统集成，提供了详尽的步骤指导。在软件编程方面，本书遵循 IEC 61131-3 标准，系统性地介绍了五种主要编程语言：梯形图（LD）、指令表（IL）、结构化文本（ST）、功能块图（FBD）和顺序功能图（SFC）。通过大量实际案例，演示了如何高效地实现逻辑控制、数据处理、定时计数及运动控制程序。重点章节详细讲解了故障诊断与程序调试技巧，帮助工程师快速定位和解决运行时出现的逻辑错误和硬件故障。此外，还介绍了现代 PLC 在安全可靠性（Safety PLC）设计中的特殊要求与实现方法。 第三章：分布式控制系统（DCS）的原理与部署 对于大型、流程复杂的生产过程，DCS 提供了优异的集中管理和高可靠性解决方案。本章系统阐述了 DCS 的核心组成部分：控制站、操作员站、工程师站、历史数据库及监控网络。深入分析了 DCS 体系结构中的冗余设计策略（如热备用、有源/无源冗余），以及过程控制模块（PCS）的配置与应用。本章特别侧重于如何利用 DCS 实现高级过程控制（APC），包括模型预测控制（MPC）的理论基础和在化工、电力等行业的具体应用案例。还探讨了 DCS 与企业资源规划（ERP）、制造执行系统（MES）之间的数据交互与集成技术。 第四章：工业通信网络与数据集成技术 工业网络的稳定性和实时性是现代自动化的生命线。本章全面梳理了当前主流的工业现场总线技术，如 PROFIBUS DP/PA、CANopen、DeviceNet 等，并对基于以太网的工业协议进行了深入对比分析，包括 PROFINET、EtherNet/IP、Modbus TCP/IP 和 Powerlink。详细讲解了工业以太网的拓扑结构选择、实时性保障机制（如时间敏感网络 TSN）以及网络安全防护措施。本章还包含了构建异构系统集成平台的技术方案，例如如何利用工业网关实现不同协议设备间的数据透明传输与语义解析。 第五章：监控与数据采集（SCADA）系统设计与可视化 SCADA 系统是实现过程可视化、远程监控和报警管理的关键工具。本章涵盖了 SCADA 系统的分层结构（从现场设备到中央控制室），以及 HMI（人机界面）的设计原则。强调了 HMI 屏幕设计的可用性、信息层级结构和人因工程学的应用，确保操作员能够在紧急情况下迅速获取关键信息并做出正确响应。内容还包括 SCADA 系统的数据库设计（关系型与时序数据库的应用）、历史数据趋势分析、报警管理策略（如报警抑制与优先级划分）的优化，以及远程访问与移动端监控的实现方法。 第六章：工业物联网（IIoT）与大数据分析在过程控制中的应用 展望未来，本章聚焦于工业物联网（IIoT）如何革新传统过程控制。探讨了 IIoT 架构中的边缘计算（Edge Computing）与云平台（Cloud Platforms）的角色分工。详细介绍了 OPC UA 协议在实现跨平台、安全数据交换中的核心地位。本章通过具体案例，展示了如何利用采集到的海量过程数据和设备状态数据，结合机器学习算法，实现设备状态监测（Condition Monitoring）、预测性维护（PdM）以及工艺优化。内容涵盖了数据清洗、特征工程、模型部署到控制回路反馈的完整流程。 第七章：系统集成、项目实施与安全规范 本章提供了从概念设计到系统投运的全生命周期管理指导。内容包括自动化项目的前期可行性研究、详细设计文档（如I/O清单、逻辑说明书、组态文档）的编制规范。重点讲解了系统集成阶段的联调策略，包括“单点测试”、“分块测试”和“全系统集成测试”。最后，强调了工业控制系统安全（ICS Security）的重要性，介绍了基于 IEC 62443 标准的风险评估方法、纵深防御策略、网络分段技术以及关键资产的访问控制措施，确保生产过程的安全稳定运行。 全书特点： 本书结合大量的工程实例和图表，注重理论与实践的紧密结合，覆盖了从基础仪表到复杂集成系统的全栈技术要求。它不仅仅是一本理论参考书，更是一本可供工程师在实际项目中快速查阅和解决问题的工具书。

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这部被寄予厚望的工具书，在我迫不及待地拆开包装后，发现它似乎走入了一个完全不同的领域。我原本期待的是一本能手把手教我如何在新一代农业电网架构下，进行高效、安全的营业操作指南。想象中，里面应该有关于智能电表数据分析、故障申报的移动终端应用流程，甚至是针对新型分布式电源并网的结算细则。然而，当我翻开第一页，引入眼帘的却是对传统电力系统基础理论的冗长回顾，其深度更像是一本面向大学低年级学生的理论教材，而不是面向一线“营业工”的实操手册。例如，关于电费计算的章节，它详细阐述了欧姆定律在电路中的应用，却几乎没有提及最新的分时电价策略、浮动电价的计算接口如何在新系统后台实现，更别说如何处理因农机负荷季节性波动导致的异常用量申报了。整本书的笔触过于学术化，缺乏对实际工作场景中那些灰色地带和紧急情况的预判与应对策略，读起来感觉像是在温习高中物理，而不是为即将上岗的实操考核做准备。如果我是一位经验丰富的电网员工，这本书提供的知识显得过于基础和脱节；如果我是一位新手，我更需要的是直击痛点的操作截图和流程图，而不是这些高屋建瓴却缺乏实践指导的理论推导。

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深入阅读之后，我发现这本书对“农网”的理解似乎停留在几十年前的供电模式上，它完全忽略了光伏、小型风电等分布式清洁能源在当前农村地区电力系统中的日益增长的影响力。书中关于“购售电业务”的章节，重点讲解的是传统的单向供电关系，以及如何处理拖欠电费的强制断电流程。然而，在实际的乡村环境中，现在的问题往往是如何准确计量农户自家屋顶光伏发的余电，如何处理这些多余的电量并确保用户能得到合理的补贴或抵扣。书中关于计量设备的描述，仍然停留在传统的机械式电表时代，对于当前已经大规模部署的智能远传电表的功能介绍，则浅尝辄止，完全没有涉及其数据上传机制、远程校时与远程费率切换等关键的营业支持功能。如果要称之为“实操培训”，那么它对新兴业务和新技术的无视，使得这份指南在现实面前几乎是无效的。它像是一份过时的法律条文，虽然字面正确，却无法指导我们应对当下复杂的市场和技术环境。

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我翻阅了这套“实操培训系列片”的目录，赫然发现它的大部分篇幅似乎聚焦于一个我并不熟悉的工业自动化领域，而不是我们日常面对的农网用户服务。内容中详尽描述了PLC（可编程逻辑控制器）的编程语言和梯形图的逻辑构建，甚至花了好几章的篇幅来讲解变频器在大型工业泵站中的参数设置与调试。这与我们农网营业工的核心职能——诸如用户增容申请的现场勘查、低压用户报装的技术标准确认，以及欠费催缴的法律流程——几乎完全不搭边。我原本期待的是对10千伏以下线路巡检中发现的潜在安全隐患如何快速在移动作业系统中报告，并附带电力行业最新的安全操作规范（如带电作业的最小安全距离新标准），但这本书里找到的却是关于机器人流程自动化（RPA）在财务对账中的应用案例，这听起来更像是给数据中心IT部门准备的资料。这种内容上的错位，使得这本书完全无法指导我如何高效地处理农户的用电纠纷，也无法帮助我理解最新的国家电网服务规范中对“乡村振兴”背景下电力服务升级的具体要求。它更像是一本面向设备维护工程师的进阶读物，而不是面向一线营业服务人员的“实操指南”。

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最让我感到困惑的是，这本书的“培训”重点似乎完全跑偏了方向，与其说是教“营业工”实操，不如说是教“电网规划人员”如何计算负荷增长模型。书中充斥着大量的电力负荷预测公式、功率因数优化计算的复杂数学模型，以及如何根据未来五年的人口迁移趋势来调整主变压器容量的建议。这些内容对于一个负责每日抄表、开具发票、处理用户报修和投诉的基层营业人员来说，无疑是天书。我需要知道的是，当一名农户的烤烟房突然上马，导致用电负荷激增时，我应该在系统中如何快速申请临时增容，需要哪些关键的现场照片和证明材料，以及审批权限在哪里。这本书里找不到这些具体的操作指引。相反，它花了大量篇幅去讨论如何进行区域性的电力系统经济性评估，这显然是规划设计部门的工作范畴，而非营业窗口前线的日常任务。如果这是一套系列片，我宁愿它聚焦于提升我们处理复杂客户情绪的能力，或者至少详细讲解一下如何高效利用手机App处理非标准工单，而不是这些高精尖的理论推演。

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这本书的排版和叙事风格，让我感觉像是从上世纪九十年代的教材中直接“复印”出来的，完全没有跟上现代信息化的步伐。特别是涉及到“营业”这个关键词时，书中反复强调的是纸质工单的流转、手工填写报表的重要性，以及如何使用老旧的DOS界面的管理系统进行数据录入。对于我们现在已经广泛使用的、基于云端的移动办公平台和智能审批流程，书中只是一笔带过，甚至给出的操作示例截图都是模糊不清、像素极低的。更令人费解的是，关于客户沟通技巧的部分，它提供的是一套非常生硬、带有明显官僚色彩的“标准话术”，要求营业员必须严格按照文本执行，不允许有任何个性化或同理心的表达。这与当前提倡的“微笑服务”、“用户体验至上”的行业文化格格不入。我需要的是如何运用大数据分析用户的用电习惯，从而提前预警风险或推荐节能方案的技巧，而不是如何熟练地向用户解释为什么“必须等待七个工作日才能完成审批”。这本书的内容停留在流程规范的层面，却完全错过了对现代客户服务理念的吸收和应用。

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