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頁數:179

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出版時間:2009-9

價格:22.00元

裝幀:

isbn號碼:9787122060624

叢書系列:

圖書標籤:

• 機械控製
• 電氣控製
• 自動化
• PLC
• 傳感器
• 執行器
• 電機控製
• 工業控製
• 控製係統
• 機器人技術

《工業自動化係統設計與集成》 內容梗概： 本書深入探討現代工業自動化係統中設備控製技術的原理、方法與應用，旨在為讀者提供一套係統、全麵的知識體係，使其能夠獨立完成工業自動化項目的需求分析、方案設計、係統集成、調試運行及維護工作。全書緊密圍繞“設計”與“集成”兩大核心，將理論知識與工程實踐相結閤，力求培養讀者解決實際工程問題的能力。 第一篇：工業自動化基礎理論與係統構成 本篇旨在為讀者打下堅實的理論基礎，理解工業自動化係統的基本構成要素及其相互關係。 第一章 工業自動化的發展曆程與趨勢： 迴顧工業自動化技術從早期機電一體化到數字化、智能化、網絡化演進的關鍵節點，分析當前工業4.0、智能製造等前沿領域對設備控製技術提齣的新要求。重點闡述雲計算、大數據、人工智能、物聯網（IoT）等技術如何賦能工業自動化，以及這些技術在提升生産效率、優化資源配置、保障安全生産等方麵的重要作用。探討未來工業自動化發展的方嚮，如柔性製造、預測性維護、數字孿生等。 第二章 工業控製係統的基本構成： 詳細介紹工業控製係統的典型架構，包括現場執行機構（傳感器、執行器）、控製器（PLC、DCS、IPC）、人機界麵（HMI）、通信網絡以及上位機監控係統（SCADA）。深入剖析各構成部分的功能、技術特點及其在係統中的作用。例如，講解不同類型傳感器的選型原則（如光電、接近、溫度、壓力等）、執行器的驅動原理（如電機、液壓、氣動）、PLC的編程邏輯（如梯形圖、指令錶、SFC）和DCS的分布式控製思想。 第三章 傳感器與執行器的原理及應用： 細緻講解各類常用傳感器的工作原理，如電阻式、電容式、壓電式、霍爾效應傳感器等，以及它們在檢測位置、速度、溫度、壓力、流量等物理量方麵的應用。同時，深入介紹各類執行器，包括直流/交流電機、步進電機、伺服電機、電磁閥、比例閥、液壓缸、氣動缸等，分析其驅動方式、控製特性和選型依據。重點突齣在復雜工業場景下，如何根據被控對象的特性和工藝要求，選擇最閤適的傳感器和執行器組閤。 第四章 PLC控製係統的原理與編程： 聚焦可編程邏輯控製器（PLC）這一核心控製單元，詳細闡述其硬件結構（CPU、內存、I/O模塊、通信模塊）和工作原理（掃描周期、輸入/輸齣刷新）。全麵介紹主流PLC的編程語言，如國際標準IEC 61131-3定義的梯形圖（LD）、指令錶（IL）、功能塊圖（FB）、結構化文本（ST）和順序功能圖（SFC），並結閤大量實際工程案例，演示如何利用這些編程語言實現順序控製、邏輯控製、定時/計數控製、模擬量控製等。 第五章 DCS（集散控製係統）的體係結構與特點： 闡述集散控製係統（DCS）與PLC控製係統的區彆與聯係。詳細介紹DCS的分布式控製架構、冗餘設計理念、過程控製能力和組態編程方法。分析DCS在大型、復雜流程工業（如石油化工、電力、冶金）中的優勢，包括其強大的數據采集、顯示、報警、曆史記錄、操作員乾預和高級控製功能。 第六章 IPC（工業PC）在自動化中的應用： 探討工業PC（IPC）作為一種高性能、高可靠性控製平颱，在工業自動化領域的應用。分析IPC在運動控製、視覺檢測、數據處理、人機交互以及與MES/ERP係統集成等方麵的獨特優勢。介紹IPC常用的操作係統（如Windows Embedded、Linux）和開發環境，以及如何利用其強大的計算能力和開放性實現定製化的自動化解決方案。 第二篇：工業通信網絡與數據交換 本篇關注工業自動化係統中信息傳輸與交換的關鍵技術，確保係統各部分能夠高效、可靠地協同工作。 第七章 工業通信網絡的分類與標準： 梳理各類工業通信網絡，包括現場總綫（如PROFIBUS, DeviceNet, CANopen）、工業以太網（如PROFINET, EtherNet/IP, Modbus TCP/IP）以及無綫通信技術（如Wi-Fi, LoRa）。詳細介紹各種通信標準的特點、拓撲結構、傳輸速率、實時性要求以及適用範圍。強調不同通信協議在數據幀格式、通信方式（輪詢、中斷、周期性）和網絡管理上的差異。 第八章 現場總綫技術詳解： 深入講解幾種代錶性的現場總綫技術，包括其物理層、數據鏈路層和應用層協議。例如，在PROFIBUS部分，區分DP（分布式I/O）和PA（過程自動化）的區彆；在DeviceNet部分，介紹其基於CAN總綫，以及CIP（Common Industrial Protocol）的應用。分析現場總綫在降低布綫成本、提高通信可靠性、實現設備互聯互通方麵的作用。 第九章 工業以太網的應用與挑戰： 重點介紹工業以太網的興起及其在工業自動化領域的普及。分析標準以太網在工業環境中的局限性（如實時性、可靠性、安全性），以及各種工業以太網協議（如PROFINET, EtherNet/IP）如何通過特定的技術手段（如實時通信機製、確定性調度）解決這些問題。討論工業以太網在集成IT與OT（運營技術）方麵的潛力，以及帶來的網絡安全挑戰。 第十章 物聯網（IoT）在工業自動化中的集成： 探索物聯網技術如何與工業自動化係統融閤。講解IoT在設備互聯、數據采集、遠程監控、預測性維護等方麵的應用。介紹MQTT、CoAP等輕量級通信協議在IoT場景下的優勢，以及如何將工業設備數據通過IoT平颱上傳至雲端進行分析和應用。討論IoT技術對設備管理、生産優化和商業模式創新的影響。 第十一章 數據采集與處理技術： 涵蓋工業數據采集的各個環節，從傳感器信號的模擬/數字轉換（ADC/DAC）、數據濾波降噪，到多源數據的同步與整閤。介紹數據存儲、數據庫管理（如SQL Server, NoSQL）、數據格式（如XML, JSON）及其在係統中的應用。強調數據有效性和完整性在後續分析與決策中的重要性。 第三篇：係統集成、調試與維護 本篇側重於將理論知識轉化為實際工程能力，涵蓋瞭自動化係統從設計到落地的整個生命周期。 第十二章 自動化係統設計流程與方法： 詳細闡述工業自動化項目的係統設計流程，包括需求分析（工藝流程、性能指標、安全要求）、方案製定（控製器選型、網絡拓撲設計、設備布局）、硬件選型、軟件架構設計、接口定義等。介紹模塊化設計、標準化設計、冗餘設計等工程實踐方法。 第十三章 人機界麵（HMI）設計與組態： 深入講解人機界麵（HMI）的設計原則，包括信息可視化、操作便捷性、界麵美觀性。介紹主流HMI組態軟件的使用，如TIA Portal WinCC, FactoryTalk View, iFIX等。演示如何創建圖形對象、配置觸摸屏功能、實現報警顯示、趨勢顯示、曆史數據查詢以及用戶權限管理。 第十四章 運動控製係統集成： 聚焦伺服係統、步進係統等運動控製技術在自動化設備中的應用。講解伺服驅動器、伺服電機、編碼器的工作原理，以及它們的選型與參數設置。介紹PLC、IPC或專用運動控製器在實現多軸聯動、軌跡規劃、電子齒輪、電子凸輪等高級運動控製功能方麵的應用。 第十五章 視覺檢測係統集成： 探討機器視覺技術在工業自動化中的應用，如産品缺陷檢測、尺寸測量、定位引導、字符識彆等。介紹工業相機、鏡頭、光源、圖像采集卡等硬件組成，以及常用的圖像處理算法（如邊緣檢測、特徵匹配、形態學操作）。演示如何將視覺係統與PLC或IPC集成，實現自動化檢測與判斷。 第十六章 係統調試與測試： 詳細介紹工業自動化係統的調試方法與步驟。包括單機調試（I/O點測試、程序邏輯驗證）、聯調調試（各模塊間通信測試、協同工作測試）和帶載運行測試。講解常用的調試工具（如PLC調試軟件的監控功能、示波器、萬用錶）和測試方法（如功能測試、性能測試、壓力測試）。 第十七章 故障診斷與排除： 教授讀者如何對工業自動化係統進行故障診斷與排除。分析常見的係統故障類型（如硬件故障、通信故障、軟件邏輯錯誤、傳感器/執行器失效），並提供係統性的診斷思路和方法。強調記錄故障現象、分析係統日誌、利用診斷工具的重要性。 第十八章 係統維護與升級： 介紹工業自動化係統的日常維護策略，包括預防性維護、定期檢查、備件管理。探討係統升級的必要性（如技術更新、功能擴展、性能提升）以及升級過程中的注意事項，如數據備份、兼容性測試、風險評估等。 附錄： 常用工業自動化術語匯編 工業安全標準與規範簡介 本書內容豐富，貼近實際工程應用，適閤從事工業自動化設計的工程師、技術人員、相關專業在校學生閱讀，亦可作為相關領域從業者的參考手冊。通過對本書的學習，讀者將能夠掌握工業自動化設備控製技術的核心知識，並具備將理論應用於實際工程項目設計與集成能力。

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