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頁數:249

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出版時間:2009-6

價格:30.00元

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isbn號碼:9787111268697

叢書系列:

圖書標籤:

• 機電一體化
• 專業英語
• 工程英語
• 機械工程
• 電氣工程
• 自動化
• 詞匯
• 教材
• 高等教育
• 理工科

好的，這是一本關於工業自動化和機器人技術原理與應用的專業教材的詳細簡介，該書旨在為讀者提供紮實的理論基礎和前沿的技術視野，內容涵蓋瞭從基礎電工電子知識到復雜的控製係統集成。 --- 圖書名稱：《智能製造係統：原理、架構與實踐》 圖書簡介 本書全麵深入地探討瞭現代智能製造係統的核心技術、設計理念與工程實踐。作為一本麵嚮高年級本科生、研究生以及一綫工程技術人員的專業參考書，它不僅係統梳理瞭工業自動化領域的基礎理論，更著重於介紹當前工業4.0浪潮下，智能係統如何集成信息技術（IT）與運營技術（OT）來實現高效、柔性與可持續的生産製造。 全書結構嚴謹，邏輯清晰，共分為七個主要部分，共計二十二章，內容涵蓋麵廣而精，力求理論與應用並重。 第一部分：製造係統基礎與自動化原理（第1章-第3章） 本部分為全書的理論基石，旨在為讀者構建一個堅實的工程學背景。 第1章：現代製造模式的演進與挑戰 本章首先迴顧瞭從大規模生産到精益製造，再到智能製造的産業發展脈絡。重點分析瞭當前全球製造業麵臨的挑戰，如個性化定製需求增加、供應鏈復雜化以及可持續發展壓力。引入瞭工業互聯網（IIoT）的概念，闡述瞭數據驅動決策在現代工廠中的核心地位。 第2章：電工電子技術基礎迴顧 本章對讀者進行必要的知識迴顧。內容包括半導體器件基礎（二極管、晶體管的特性與應用）、常用模擬與數字電路（運算放大器、邏輯門電路、時序邏輯電路）的工作原理。特彆強調瞭工業環境下的信號調理技術和抗乾擾設計原則，為後續的傳感器與執行器部分的學習打下基礎。 第3章：傳感器與變送技術 詳細介紹瞭各類工業傳感器的工作原理、選型標準與安裝注意事項。內容涵蓋瞭測量溫度、壓力、流量、位移、光電、接近量等關鍵物理量的傳感器。重點剖析瞭智能傳感器（如集成微處理器和數字通信接口的傳感器）的優勢及其在數據采集中的應用，並深入講解瞭各類變送器的標定與綫性化處理。 第二部分：可編程邏輯控製器（PLC）深度解析（第4章-第7章） 本部分是工業控製的核心內容，專注於當今工廠自動化“神經中樞”——PLC的理論、編程與應用。 第4章：PLC的硬件結構與工作原理 深入剖析瞭現代PLC的係統架構，包括CPU模塊、I/O模塊（數字量、模擬量、高速計數、通信接口）的內部設計。討論瞭不同掃描周期、存儲器組織方式（程序存儲、數據存儲、I/O映像區）對控製實時性的影響。 第5章：經典PLC編程語言與結構化程序設計 詳細介紹 IEC 61131-3 標準定義的五種主要編程語言：梯形圖（LD）、指令錶（IL）、功能塊圖（FBD）、結構化文本（ST）和順序功能圖（SFC）。重點闡述瞭如何運用結構化編程思想（模塊化、子程序、數據結構）來設計大型、可維護的控製程序。 第6章：高級PLC控製功能實現 本章聚焦於復雜運動控製與過程控製的實現。內容包括PID控製算法在PLC中的應用與參數整定方法（如Ziegler-Nichols法），高速脈衝輸齣與位置控製，以及同步控製策略。同時，探討瞭冗餘PLC係統的配置與故障轉移機製。 第7章：工業現場總綫與網絡通信 係統梳理瞭主要的工業通信協議，包括傳統的串行通信（如RS-485）和現代的現場總綫技術（如Profibus DP/PA, Foundation Fieldbus, DeviceNet）。重點講解瞭基於以太網的控製網絡，如Profinet IO與EtherNet/IP的架構、數據幀結構與實時通信機製。 第三部分：運動控製與伺服驅動係統（第8章-第10章） 本部分聚焦於實現精確、高速、柔性運動控製的關鍵技術。 第8章：交流伺服驅動技術原理 闡述瞭現代交流伺服係統的核心組成：伺服電機（永磁同步電機、感應電機）的結構、矢量控製（Field-Oriented Control, FOC）的基本原理，以及驅動器內部的電流環、速度環和位置環的級聯控製結構。 第9章：運動控製器的功能與編程 區分瞭傳統的點位控製與先進的插補運動控製（直綫、圓弧插補）。詳細介紹瞭專用運動控製器（Motion Controller）與高性能PLC在運動控製方麵的區彆與集成方式。通過具體實例講解瞭電子凸輪、飛行動作（Flying Shear）等高級同步應用。 第10章：工業機器人基礎與路徑規劃 概述瞭工業機器人的主要類型（SCARA, 關節型, 龍門型）及其運動學基礎（正運動學與逆運動學）。重點介紹瞭機器人軌跡規劃中的點位插補、速度限製與碰撞檢測算法。 第四部分：人機界麵（HMI）與監控係統（第11章-第13章） 本部分關注如何實現人與自動化係統的有效交互和集中式管理。 第11章：人機界麵（HMI）設計與開發 探討瞭有效HMI設計的原則，包括信息架構、顔色標準和操作直觀性。講解瞭觸摸屏、鍵盤等輸入設備與控製係統的連接方式，以及數據綁定、報警管理和曆史數據趨勢圖的配置方法。 第12章：數據采集與監視控製係統（SCADA） 係統介紹SCADA係統的架構（RTU/PLC層、通信層、服務器層、工作站層）。重點分析瞭數據采集的周期性、事件驅動機製，以及係統中的主站/從站通信模式。 第13章：製造執行係統（MES）簡介 簡要介紹MES在工廠管理層級中的定位，它如何連接企業資源計劃（ERP）與車間控製係統（DCS/PLC）。重點討論MES在工單管理、設備狀態監控和質量追溯中的作用。 第五部分：分布式控製係統與過程自動化（第14章-第16章） 本部分側重於連續過程控製領域，如化工、冶金等行業的自動化技術。 第14章：分布式控製係統（DCS）架構 對比DCS與PLC在控製規模、冗餘級彆、軟件集成度上的差異。詳細闡述DCS的控製站、監控站、工程師站以及中央信息交換平颱的結構。 第15章：先進過程控製（APC） 超越傳統的PID控製，本章引入瞭更復雜的控製策略，如模型預測控製（MPC）的核心思想、多變量控製係統的解耦設計，以及如何處理控製係統的約束條件。 第16章：安全儀錶係統（SIS）與功能安全 強調過程安全的極端重要性。介紹SIS的獨立性設計原則，以及風險評估方法（HAZOP）。詳細解析瞭安全完整性等級（SIL）的概念及其在儀錶選擇和邏輯設計中的應用規範（IEC 61511）。 第六部分：工業網絡與信息安全（第17章-第19章） 隨著OT與IT的融閤，網絡安全成為工業控製係統麵臨的首要挑戰。 第17章：工業以太網的高級應用 深入探討瞭時間敏感網絡（TSN）技術，解釋瞭其如何通過時間同步和流量整形來保障控製數據的實時性和確定性，這是未來工業通信的關鍵技術。 第18章：工業控製係統（ICS）網絡安全 分析瞭ICS麵臨的主要威脅嚮量（如供應鏈攻擊、惡意軟件、內部威脅）。詳細介紹瞭基於IEC 62443標準的控製係統安全框架，包括區域劃分（Zoning）和管道劃分（Conduit）的概念。 第19章：安全策略的實施與監控 講解瞭如何在控製網絡中部署防火牆、入侵檢測係統（IDS）和訪問控製列錶（ACL）。討論瞭安全態勢評估、漏洞管理和事件響應流程在OT環境中的特殊性。 第七部分：新興技術與未來展望（第20章-第22章） 本部分引導讀者關注行業前沿和技術發展趨勢。 第20章：工業物聯網（IIoT）平颱與邊緣計算 探討瞭IIoT平颱（如ThingWorx, Azure IoT Hub）的功能，以及數據在雲端和邊緣側的協同處理模式。闡述瞭邊緣計算如何降低延遲，提升本地數據處理的效率和安全性。 第21章：大數據分析與預測性維護 介紹如何利用傳感器采集的海量數據，通過統計分析和機器學習算法（如異常檢測、剩餘壽命預測）來實現設備狀態的預測性維護，從而最大化設備綜閤效率（OEE）。 第22章：數字化孿生（Digital Twin）在製造中的應用 闡述瞭數字化孿生的概念、建模方法（包括物理模型與數據驅動模型）。展示瞭數字孿生在係統仿真驗證、遠程操作和實時優化生産流程中的巨大潛力。 --- 本書配有大量的工程實例、思考題和案例分析，旨在幫助讀者將理論知識轉化為解決實際工業問題的能力。對復雜算法和協議的介紹力求精確而不失易讀性，是工程師提升專業技能的理想讀物。

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從內容深度和廣度來看，這本書的覆蓋麵令人印象深刻，它成功地在基礎理論和前沿技術之間找到瞭一個完美的平衡點。它不僅詳盡講解瞭傳統機床的伺服驅動係統、液壓與氣動控製迴路的設計準則，更用相當大的篇幅討論瞭當前工業4.0背景下的熱點，例如基於物聯網（IoT）的設備狀態遠程監測架構，以及如何利用邊緣計算對采集到的海量傳感器數據進行實時預處理和分析。特彆是關於“數字孿生（Digital Twin）”在機械係統建模與仿真中的應用那一節，書中清晰地勾勒齣從物理模型建立到仿真環境部署的完整技術路綫圖，並列舉瞭幾個具體的軟件工具鏈，這對我正在進行的畢業設計中引入更高級彆的仿真驗證模塊提供瞭極大的啓發和實操指導，體現瞭作者對行業發展脈搏的精準把握。

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這本書的語言風格齣乎意料地流暢和地道，完全沒有早期國內引進的專業書籍那種翻譯腔的僵硬感。作者在闡述復雜的控製算法，比如PID的改進型或模糊邏輯控製時，選詞精準且富有邏輯性，將原本拗口的英文術語用最直觀的方式錶達齣來。例如，描述“Dead Zone Compensation”時，它用瞭一個非常生動的比喻，將係統的不響應區間比作一個“沉默的守門人”，直到輸入信號的能量積纍到足以“說服”它纔會行動，這個比喻讓我瞬間理解瞭該現象的本質和為什麼要進行補償。此外，書中對常用縮寫和專業名詞的界定非常清晰，每當齣現一個新的縮寫（如PLC, HMI, SCADA），作者都會在括號中給齣完整的英文和中文釋義，這對於初學者或者需要快速迴顧的專業人士來說，簡直是福音，大大減少瞭查閱字典的時間，保證瞭閱讀的連貫性。

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這本書的裝幀設計真是一絕，封麵采用瞭啞光材質，觸感溫潤，中間的插圖以一種抽象卻又不失機械美感的方式呈現瞭幾個關鍵的集成電路闆和機械臂的剪影，配色上選擇瞭深邃的藏藍與明亮的橙色作為對比，視覺衝擊力很強，讓人一看就知道這不是一本普通的教材，而是經過精心打磨的專業讀物。側邊書脊的處理也很有心思，字體清晰地標注瞭書名和作者信息，即便是擺在書架上，也顯得非常專業和有格調。我特彆喜歡它內頁的紙張選擇，厚度適中，既保證瞭閱讀時的舒適度，又不易反光，長時間閱讀眼睛也不會感到疲勞。裝訂工藝也十分牢固，即便是頻繁翻閱查找資料，也不用擔心書頁脫落。整體來看，這本書從物理層麵上就傳達齣一種嚴謹、高品質的專業精神，讓人對接下來的閱讀內容充滿瞭期待，感覺這不僅僅是一本書，更像是一件精美的工藝品，非常適閤那些對書籍質感有較高要求的工程師或學生。

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這本書在輔助學習工具方麵的設計非常人性化，體現齣對讀者學習過程的深切關懷。我尤其欣賞它在關鍵概念旁邊的“Expert Tips”小欄目。這些提示並非標準的定義，而是往往由經驗豐富的工程師直接給齣的“實戰忠告”，比如關於如何避免在調試變頻器時産生諧波乾擾的注意事項，或者在選擇聯軸器時應該優先考慮的扭矩脈動係數範圍等。這些內容是教科書理論推導中難以涵蓋的“隱性知識”。另外，書後附帶的資源列錶非常強大，它不僅僅是推薦瞭相關的國際標準編號（如ISO/JIS），還提供瞭一係列權威性的學術期刊和行業技術白皮書的鏈接，這使得這本書成為瞭一個學習的“入口”，而不是終點，引導我們構建一個更廣闊的知識網絡。我感覺手握此書，就像是身邊隨時站著一位耐心且見多識廣的資深導師。

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我最近正在深入研究工業自動化中的傳感器技術，這本書的章節編排邏輯簡直是為我量身定做的。它不是那種生硬地堆砌定義和術語的教科書，而是采用瞭“問題引入—理論解析—實際應用案例剖析”的層層遞進結構。比如，在介紹“Proximity Sensors”的那一章，作者首先用瞭一個實際的裝配綫上物體錯位檢測的場景作為引子，引發讀者思考現有技術的局限性，然後纔開始詳細闡述電感式、電容式和光電式傳感器的底層物理原理和電磁兼容性（EMC）設計要點。這種敘述方式極大地提升瞭學習的代入感和興趣。更妙的是，每個章節的末尾都會配有一組“Critical Thinking Questions”，這些問題往往涉及到跨學科的知識整閤，迫使讀者去思考如何將理論知識靈活地應用於復雜的工程實踐中，而非僅僅停留在知識點的記憶層麵，這對於培養解決實際工程問題的能力至關重要。

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