可编程控制器应用技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:郭利霞 编

出品人:

页数:354

译者:

出版时间:1970-1

价格:37.00元

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isbn号码:9787564023591

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• 自动化
• PLC
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工业自动化系统设计与实现 本书聚焦于现代工业自动化系统的全景式构建与深度应用，旨在为读者提供一套全面、系统且实用的工程实践指南。它超越了对单一控制设备（如传统PLC）的操作层面，深入探讨了构成现代智能制造系统的核心要素、设计方法论以及集成实施策略。 第一部分：自动化系统架构与基础理论 本部分为理解复杂自动化系统奠定了坚实的理论基础，并从宏观视角审视了当前工业控制系统的演进方向。 第一章：现代工业自动化概述与趋势 本章首先界定了“工业自动化”的范畴，区分了离散控制、过程控制以及智能制造（Industry 4.0）环境下的自动化需求。详细分析了数字化转型对传统控制架构带来的冲击与机遇。内容涵盖了从继电器控制到分布式控制系统（DCS）、再到基于信息物理系统（CPS）的未来工厂模型的发展脉络。重点阐述了柔性制造、大数据分析在优化生产流程中的潜力，以及如何构建支持跨地域、跨平台协作的新一代自动化基础设施。 第二章：传感器、执行器与信号调理 自动化系统的感知和执行层是数据采集和动作实现的基础。本章深入剖析了各类工业传感器的工作原理、选型标准及在恶劣工业环境下的可靠性保障。内容细致到电涡流传感器、激光位移传感器、视觉传感器在高速检测中的应用细节。执行器部分则侧重于伺服驱动技术、变频调速系统的高级控制策略（如矢量控制、直接转矩控制），并详细讨论了信号的抗干扰、滤波、隔离和标准化的处理技术（如4-20mA、HART协议的物理层实现）。 第三章：工业网络与通信协议 在分布式控制环境中，可靠、高速的通信是实现信息互通的命脉。本章系统地介绍了工业以太网（EtherNet/IP, PROFINET, Modbus TCP）与传统现场总线（CANopen, DeviceNet）的架构异同、性能对比与适用场景。着重讲解了时间敏感网络（TSN）在确保高精度同步性方面的技术突破。此外，还覆盖了工业安全通信（如OPC UA的安全机制）和物联网（IIoT）接入层协议（如MQTT）在边缘计算中的集成应用。 第二部分：高级控制算法与系统集成 本部分是本书的核心，侧重于提升控制系统的性能、稳定性和智能化水平，强调系统集成而非孤立设备的编程。 第四章：过程控制系统设计与PID优化 本章专注于连续过程的自动化，如化工、冶金、能源行业。详细介绍了经典PID控制器的结构、参数整定方法（如Ziegler-Nichols法、IMC法），并深入探讨了复杂控制问题下的先进PID策略，包括级联控制、前馈控制、解耦控制的设计与仿真验证。同时，阐述了过程模型辨识技术，如何利用系统响应数据建立精确数学模型，指导控制器设计。 第五章：运动控制与机器人集成 本章全面覆盖了高速、高精度运动系统的控制技术。内容包括伺服系统的基本结构、脉冲序列的生成与处理、插补算法（直线、圆弧、螺旋插补）的软件实现。重点在于多轴联动系统的坐标系转换、轨迹规划与运动学/动力学解算。此外，本章还探讨了工业机器人（如六轴机械臂）的离线编程（Offline Programming, OLP）流程，以及如何将机器人运动轨迹无缝嵌入到整体自动化生产线时序中。 第六章：人机界面（HMI）与监控系统（SCADA） 本章讲解了构建用户友好、信息高效的监控系统的实践方法。内容涵盖了HMI的界面设计原则（减少认知负荷、信息分层展示），以及SCADA系统的数据采集、历史趋势分析、报警管理和操作员权限控制的实现。详细介绍了组态软件（如WinCC, iFIX）中数据源连接、脚本编程（如VBA, Lua）用于实现特定逻辑，以及如何构建远程访问和移动端监控解决方案。 第七章：系统集成与工程实现方法论 本章从项目管理的角度审视自动化工程。它不讲解任何具体品牌的编程语言，而是阐述工程实现的方法论。包括：需求规格说明书（URS）的编制、功能安全设计（IEC 61508/61511标准下的安全完整性等级SIL评估）、系统集成测试（SIT）与工厂验收测试（FAT/SAT）的规范制定与执行。强调如何进行工程文档的标准化管理和生命周期维护。 第三部分：系统可靠性、安全与未来发展 本部分着眼于系统的健壮性、安全性以及与企业资源规划（ERP）的衔接，确保自动化系统能够在长期、安全的环境下高效运行。 第八章：工业系统可靠性与故障诊断 本章讨论如何提升自动化设备的“平均无故障时间”（MTBF）。内容包括冗余技术（I/O模块冗余、网络冗余、处理器冗余）的配置与切换逻辑。详细介绍了基于状态监测（Condition Monitoring）的预测性维护（PdM）方法，如何利用振动分析、电流特征分析等技术，在设备发生故障前进行干预。并讨论了系统级的自诊断与故障定位技术。 第九章：工业信息安全与网络防护 随着系统联网程度的加深，信息安全成为关键。本章深入探讨了ISA/IEC 62443系列标准在工业控制系统（ICS）中的应用框架。内容涵盖了网络分段（DMZ架构）、访问控制策略（NAC）、威胁建模以及端点安全加固措施。重点分析了常见的工控系统攻击向量（如供应链攻击、恶意代码注入）及其防御手段。 第十章：制造执行系统（MES）与企业集成 本章将生产现场（OT层）与企业管理层（IT层）连接起来。系统性介绍制造执行系统（MES）的核心功能模块（如生产调度、质量管理、设备效率OEE分析）。重点讲解了如何设计数据接口与中间件（如数据湖、消息队列），实现从ERP/PLM系统到SCADA/DCS的准确、实时数据流，从而支撑精益生产和运营决策的优化。 总结： 本书旨在培养读者从“操作员”或“编程员”向“系统架构师”和“集成工程师”的角色转变。它提供的是一套跨越设备品牌、聚焦于工程原理、架构设计和系统集成的综合知识体系，是从事复杂自动化项目设计、实施与维护人员的必备参考手册。

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在接触“可编程控制器应用技术”这本书之前，我对于 PLC 在实际工业生产中的应用场景，主要停留在一些比较基础的自动化控制上。然而，阅读了书中关于“PLC 在不同行业中的应用案例”的章节后，我的认知被彻底颠覆了。这本书的作者显然在工业自动化领域有着丰富的实战经验，他们不仅仅是介绍了 PLC 的基本原理和编程方法，更重要的是，将这些知识融会贯通，展示了 PLC 如何在各个行业中解决具体的生产难题。 例如，在食品饮料行业，书中详细介绍了如何利用 PLC 实现生产线的自动化控制，从原料的输送、混合、灌装、封盖到包装，每一个环节的协同工作都离不开 PLC 的精确控制。作者以一个自动化灌装生产线为例，详细说明了如何通过 PLC 的数字量和模拟量输入输出，控制电机的启停、阀门的开关、液位的监测以及包装机的动作，并且还介绍了如何利用 PLC 进行生产数据的采集和上传，为质量追溯和生产优化提供了数据支持。 在汽车制造行业，书中则着重介绍了 PLC 在机器人协同工作、焊接控制、喷涂自动化等方面的应用。我尤其对书中关于机器人工作站的 PLC 集成控制方案印象深刻，它展示了 PLC 如何与工业机器人进行通信和协调，实现复杂的装配和检测任务。 此外，书中还覆盖了石油化工、电力、冶金、纺织等多个行业的 PLC 应用实例，并且在每一个案例中都深入剖析了 PLC 在其中扮演的关键角色，以及如何通过 PLC 的灵活配置来满足不同行业的特殊需求。这种“举一反三”的应用导向，让我深刻体会到了 PLC 技术在现代工业生产中的重要性和广泛性，也让我对未来从事相关工作充满了信心。

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本书在“PLC通信与网络”这一章节的深入探讨，无疑是整本书的亮点之一。我一直对工业自动化领域中各种设备如何进行信息交换感到好奇，而PLC作为核心控制器，其通信能力是必不可少的。这本书非常详尽地介绍了各种主流的工业通信协议，例如Modbus RTU/TCP、Profibus、Profinet以及EtherNet/IP等。作者不仅仅是列出了这些协议的名称，而是逐一剖析了它们的通信原理、数据帧结构、主从站配置等关键技术细节。对于Modbus，书中提供了大量的实践案例，从如何配置RS485通信参数，到如何通过Modbus进行寄存器读写，再到TCP/IP网络下的Modbus通信，都给出了清晰的步骤和代码示例。在讲解Profibus和Profinet时，作者更是用生动的图示，将它们在现场总线和工业以太网中的应用场景进行了生动描绘，让我能够直观地理解这些协议在提高生产效率、实现远程监控方面的巨大作用。书中还特别提到了一些实际应用中遇到的通信故障排除方法，比如如何检查接线、如何分析通信数据包等，这些宝贵的经验对于我在实际工作中解决问题提供了极大的帮助。此外，对 OPC UA 标准的介绍也让我眼前一亮，它作为一种开放的、平台无关的通信技术，在实现工业物联网（IIoT）和工业4.0的愿景中扮演着关键角色，书中对OPC UA的应用前景进行了展望，让我对未来的工业自动化发展充满了期待。

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这本书的“PLC系统维护与故障诊断”章节，对我来说是极其宝贵的一份实操指南。在自动化生产线中，设备的稳定运行是至关重要的，而 PLC 系统作为核心，一旦出现故障，往往会造成巨大的损失。因此，掌握有效的维护和故障诊断方法，对于一名技术人员来说是必备的技能。 本书作者在这方面可谓是“倾囊相授”。首先，他们详细介绍了 PLC 系统的日常维护内容，包括定期检查 PLC 主机、I/O 模块、电源模块的连接是否牢固，散热风扇是否正常运转，以及PLC程序备份的重要性。这些看似基础的工作，却是保证系统长期稳定运行的基石。 更重要的是，书中提供了系统性的故障诊断流程和方法。作者将 PLC 常见的故障类型进行了分类，比如硬件故障（如 CPU 故障、I/O 模块损坏）、软件故障（如程序死机、数据错误）以及通信故障等。针对每一种故障类型，书中都给出了相应的诊断步骤和相应的检查点。 例如，在讲解 CPU 故障时，书中指导读者如何通过观察 PLC 主机的指示灯状态来初步判断故障原因，并提供了几种常见的 CPU 故障排除方法，比如复位操作、检查电源电压等。对于 I/O 模块的故障，书中则详细说明了如何通过在线监视 I/O 状态、逐个断开 I/O 模块来定位故障点。 书中还重点介绍了如何利用 PLC 的在线编程软件进行故障诊断，比如如何查看 PLC 的运行状态、监视变量的数值变化、查找程序中的错误指令等。作者还分享了一些实用的技巧，比如如何利用 PLC 的错误日志来分析故障原因，以及如何通过模拟输入信号来测试输出模块的响应。 这些内容对于我来说，就像是在实操前进行了一次“预演”，让我能够更有针对性地去学习和实践。书中提供的这些经验和方法，无疑能够帮助我在实际工作中更快速、更准确地定位和解决 PLC 系统故障，减少停机时间，提高生产效率。

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我必须说，这本书在“PLC的特殊功能模块与应用”方面的讲解，极大地拓展了我的视野。我原本以为PLC只能进行简单的开关控制和逻辑运算，但通过阅读这本书，我才了解到PLC还可以实现许多高级功能，比如伺服电机控制、步进电机控制、PID控制以及数据采集和处理等。书中对伺服和步进电机控制的章节，我反复研读了几遍。作者详细介绍了如何使用PLC的脉冲输出（PTO）功能来精确控制电机的转速和位置，并且提供了具体的编程指令和参数设置示例，这让我对如何实现高精度运动控制有了更清晰的认识。特别是在讲解PID控制器时，书中不仅给出了PID算法的数学模型，还详细说明了如何在PLC中实现PID的比例（P）、积分（I）和微分（D）参数的整定方法，以及如何结合实际应用场景进行优化，这对于我理解和应用PID控制解决实际的温度、压力、流量等参数的自动调节问题至关重要。此外，书中对模拟量输入/输出模块的详细介绍，包括信号的转换、滤波和数据处理，也让我认识到PLC在处理连续变化信号方面的强大能力。整本书的这一部分，通过大量的实例和深入的原理分析，让我深刻体会到了PLC作为自动化核心控制器的强大功能和无限潜力，也激发了我进一步学习和探索的兴趣。

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这本书的“PLC安全与防护”部分，让我从一个全新的角度审视了 PLC 技术。我之前更多地关注 PLC 的功能实现和效率提升，但对于信息安全和系统防护方面的考量却相对较少。然而，随着工业自动化程度的不断提高，以及物联网技术的融合，PLC 系统的安全性问题也日益凸显。 本书的作者在这方面进行了非常深入的探讨。他们首先阐述了 PLC 系统面临的各种安全威胁，包括未经授权的访问、病毒攻击、恶意篡改程序以及网络攻击等。这些威胁可能导致生产过程被中断、关键生产数据被窃取，甚至造成设备损坏或人员伤害。 接着，书中详细介绍了多种保护 PLC 系统安全的措施。在物理安全方面，作者强调了对 PLC 控制柜的访问控制，比如设置门禁、密码保护等，以防止未经授权的人员接触 PLC 设备。 在网络安全方面，书中详细介绍了如何通过网络隔离、防火墙配置、VPN 技术等来保护 PLC 的通信网络不受外部攻击。我还了解到，一些先进的 PLC 系统支持用户权限管理，可以为不同操作员分配不同的访问级别，从而限制其对 PLC 程序的修改和访问。 此外，书中还探讨了如何提高 PLC 程序本身的安全性，例如通过对程序进行加密、设置密码保护，以及定期进行程序备份和版本管理，以防止程序被非法篡改。作者还提到了一些关于 PLC 固件安全更新的策略，确保 PLC 系统能够及时获得安全补丁，抵御已知的安全漏洞。 书中还提供了一些关于 PLC 安全审计和监控的建议，比如如何记录 PLC 的操作日志，并定期对日志进行分析，以便及时发现和应对潜在的安全事件。 总而言之，这本书在安全防护方面的讲解，让我意识到工业自动化系统的安全不容忽视，并且需要从多个层面进行综合性的防护。这些知识为我未来在设计和维护 PLC 系统时，提供了重要的安全指导，也让我对如何构建更加健壮和安全的自动化系统有了更清晰的认识。

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这本书的封面设计着实吸引人，那种工业风的蓝色调，搭配上银色的文字，一下子就勾起了我对于自动化世界的好奇心。我一直觉得，我们身边的许多装置，从工厂生产线上的机械臂，到家里智能家居的控制中心，背后都有着某种“智慧”在运作，而“可编程控制器”听起来就像是赋予这些机械灵魂的核心。拿到这本书，我迫不及待地翻阅，首先映入眼帘的是清晰的排版和简洁的章节标题。我最感兴趣的是其中关于“PLC系统架构与基本原理”的部分，作者用非常形象的比喻，将复杂的硬件组成和工作流程进行了阐述，让我这个初学者也能很快理解PLC是如何接收输入信号，经过内部逻辑处理，再输出控制指令的。尤其是在介绍CPU的工作周期时，那种流水线作业式的讲解，仿佛在我脑海中勾勒出了一个高效运转的数字大脑。此外，关于各种输入输出模块的详细介绍，从数字量到模拟量，再到特殊功能模块，都提供了详实的规格参数和应用场景，这对于我未来在实际项目中选择合适的硬件非常有帮助。这本书并没有止步于理论的讲解，还穿插了许多实际案例分析，比如一个简单的电动机启停控制，书中就给出了完整的梯形图和指令列表，并且对每一步的逻辑进行了细致的解读，这种“理论与实践相结合”的教学方式，让我觉得学习起来事半功倍，也让我对应用PLC技术解决实际工程问题充满了信心。总而言之，这本书就像一位耐心的老师，一步步引导我走进可编程控制器的世界，让我从迷茫到清晰，从好奇到渴望深入探索。

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在翻阅“可编程控制器应用技术”这本书的过程中，我特别被其对“PLC编程语言”的讲解所吸引。书中有相当大的篇幅详细介绍了IEC 61131-3标准下的五种主要编程语言，包括梯形图（LD）、功能块图（FBD）、指令表（IL）、结构化文本（ST）和顺序功能图（SFC）。作者并没有仅仅停留在语言的语法介绍上，而是深入地分析了每种语言的特点、适用范围以及在不同应用场景下的优劣势。例如，在讲解梯形图时，书中的图例非常清晰，将各种触点、线圈、定时器、计数器等基本指令的逻辑关系展示得淋漓尽致，让我很容易理解其“图形化”的编程思路，这对于初学者来说是至关重要的。而对于指令表，虽然看起来更接近于汇编语言，但作者通过一些巧妙的例子，比如如何用指令表实现一个简单的移位操作，展示了其高效和紧凑的特点。最让我感到惊艳的是关于功能块图的介绍，书中通过一个复杂的PID控制算法为例，将整个算法拆解成若干个功能块，并展示了它们之间的数据流和控制流，这种模块化的编程方式，极大地提高了程序的可读性和可维护性，也让我看到了PLC编程的“艺术性”。作者还强调了不同语言之间的转换和配合使用，这为我未来的项目设计提供了更多的可能性，也让我认识到掌握多种编程语言的重要性。整本书在编程语言部分的讲解，逻辑严谨，案例丰富，真正做到了理论与实践的深度融合，让我受益匪浅，也为我将来独立进行PLC编程打下了坚实的基础。

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在阅读“可编程控制器应用技术”这本书的过程中，我被其“PLC系统升级与改造”的章节深深吸引。在实际的工业生产环境中，很多设备和系统都需要随着技术的发展和需求的变更而进行更新换代，而 PLC 系统的升级改造，是一项既常见又具有挑战性的工作。 作者在这方面提供了非常系统和实用的指导。首先，他们详细分析了 PLC 系统升级改造的原因，例如老旧 PLC 型号停产、性能不足、功能不满足新需求，或者为了集成新的自动化技术等。 接着，书中详细介绍了 PLC 系统升级改造的步骤和关键考虑因素。这包括了对现有 PLC 系统的全面评估，例如硬件型号、程序结构、通信方式、I/O 点数等。在此基础上，作者强调了制定详细的升级改造方案的重要性，包括选择合适的 PLC 型号、确定新的 I/O 配置、规划程序迁移策略以及考虑通信协议的兼容性等。 我特别学习了书中关于程序迁移和兼容性处理的内容。作者提供了多种程序迁移的方法，例如逐条指令翻译、使用迁移工具，以及在必要时进行重写。书中还针对不同品牌 PLC 之间迁移时可能遇到的兼容性问题，提供了相应的解决方案，例如对特殊指令的处理、数据类型的转换等。 此外，书中还详细介绍了在进行 PLC 系统升级改造时，如何最大限度地减少对生产过程的影响。这包括了详细的停机计划、备用方案的制定，以及在升级过程中对新系统进行充分的测试和验证。作者还分享了一些在实际改造项目中遇到的挑战和应对策略，比如如何处理遗留的文档不完整、现场设备接口不匹配等情况。 总而言之，这一章节的内容，为我提供了一个非常清晰的 PLC 系统升级改造的框架和方法论。它不仅让我了解了技术层面的操作，更让我认识到了在进行这类项目时，需要周密的计划、细致的执行和充分的风险管理。这些宝贵的经验，对于我将来参与或独立负责 PLC 系统升级改造项目，将起到至关重要的作用。

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我一直对“工业物联网（IIoT）”这个概念非常感兴趣，而这本书在“PLC在工业物联网中的角色与应用”这一部分，为我打开了新的视角。我过去对 PLC 的理解更多地局限于本地控制，而这本书则将 PLC 置于更广阔的物联网生态系统中进行审视。 作者首先详细阐述了 IIoT 的核心理念，即通过将物理世界的设备连接到互联网，实现数据的采集、传输、分析和应用，从而提升生产效率、优化资源配置、创造新的商业模式。 接着，书中深入分析了 PLC 在 IIoT 架构中所扮演的关键角色。PLC 作为连接现场设备与云端平台之间的桥梁，其数据采集和预处理能力至关重要。作者介绍了如何通过各种通信接口和协议，将 PLC 连接到工业网关或路由器，并将采集到的生产数据上传到云平台进行存储和分析。 我特别关注书中关于数据模型和标准的介绍，例如如何将 PLC 输出的原始数据转化为标准化的格式，以便于在云端平台进行统一管理和分析。书中还提及了 OPC UA 等开放性标准的重要性，这些标准为不同厂商的设备之间实现互联互通提供了基础。 书中还给出了一些典型的 IIoT 应用案例，比如基于 PLC 数据进行设备状态的远程监控和预测性维护。通过将 PLC 采集到的设备运行数据（如振动、温度、电流等）上传到云端，并利用大数据分析技术，可以提前发现设备的潜在故障，并及时安排维护，从而避免非计划停机。 此外，书中还探讨了 PLC 与人工智能（AI）、机器学习（ML）等技术的结合应用。例如，利用 AI 技术对 PLC 采集的生产过程数据进行分析，可以优化生产参数，提高产品质量，或者实现更智能的生产调度。 总而言之，这本书让我深刻认识到，PLC 不仅仅是传统的自动化控制器，更是构建未来智能制造和工业互联网的关键组成部分。对这一部分的学习，让我对接下来的技术发展趋势有了更清晰的认识，也为我未来学习和应用相关技术提供了方向。

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这本书的“PLC与人机界面（HMI）的集成应用”章节，让我充分理解了 PLC 和 HMI 之间密不可分的协同工作关系。我一直认为，PLC 的强大计算和控制能力需要一个直观易用的界面来展现和操作，而 HMI 正是扮演了这样的角色。 本书作者首先详细介绍了 HMI 的基本概念和功能，包括图形化操作界面、数据显示、报警管理、趋势图绘制以及历史数据记录等。他们通过大量的 HMI 界面截图和功能描述，让我能够直观地感受到 HMI 如何将复杂的 PLC 控制过程可视化，并提供便捷的人机交互。 接着，书中深入讲解了 PLC 与 HMI 之间的数据交换方式。作者详细介绍了通过各种通信协议，如 Modbus TCP/IP、Ethernet/IP 等，如何实现 PLC 中的数据（如传感器读数、设备状态、控制参数）向 HMI 的传输，以及如何将 HMI 中的操作指令（如启停命令、参数设置）写入 PLC。 书中还提供了一些实际的集成案例，比如如何设计一个 HMI 界面来监控一个多台电机组成的生产线，用户可以在 HMI 上直观地看到每台电机的运行状态、转速、电流等信息，并可以通过按钮来启动或停止任意一台电机，或者调整电机的运行参数。 我特别喜欢书中关于报警管理的部分，它详细介绍了如何将 PLC 中的报警信息通过 HMI 进行显示、记录和处理。作者展示了如何设置不同级别的报警，以及如何通过 HMI 的闪烁提示、声音报警等方式来引起操作员的注意。 此外，书中还介绍了 HMI 在配方管理、权限管理等方面的应用，这让我意识到 HMI 不仅仅是一个显示器，更是整个自动化系统中的一个重要组成部分，它能够极大地提升生产过程的可操作性和管理效率。 通过对这一章节的学习，我深刻认识到，一个优秀、直观的 HMI 界面，能够将 PLC 的强大功能发挥到极致，让复杂的自动化系统变得易于理解和操作，从而提高生产效率和降低操作难度。

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