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页数:229

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出版时间:2009-8

价格:26.00元

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isbn号码:9787562331476

丛书系列:

图书标签:

• PLC
• 可编程控制器
• 工业自动化
• 电气控制
• 技术应用
• 编程
• 传感器
• 执行器
• 控制系统
• 单片机

现代工业控制系统设计与实践 作者： [此处填写作者姓名或机构名称] 出版社： [此处填写出版社名称] ISBN： [此处填写ISBN] 页数： 约 850 页 开本： 16 开 --- 内容简介： 本书聚焦于当代工业自动化领域的核心技术——现代工业控制系统（ICS）的设计、集成、部署与维护。它摒弃了对单一硬件平台（如特定品牌的可编程逻辑控制器）的过度依赖，转而采用一种系统化、跨平台的方法论，全面解析构建高效、可靠、智能的自动化生产线所需的理论基础与工程实践。全书内容覆盖了从底层传感器数据采集到顶层制造执行系统（MES）集成的完整技术栈。 第一部分：工业控制系统基础理论与架构 本部分奠定了理解现代工业控制系统的理论基石。首先，详细阐述了控制工程的基本原理，包括经典控制理论（PID控制、反馈机制、系统稳定性分析）在实际工业场景中的应用与局限性。随后，深入探讨了分布式控制系统（DCS）和集中式控制系统的架构演进，着重分析了基于网络的控制（Networked Control Systems, NCS）的概念。书中用大量篇幅介绍了工业通信协议的演变，重点剖析了Ethernet/IP、PROFINET、Modbus TCP/RTU等主流协议的技术细节、数据帧结构、时间同步机制（如IEEE 1588 PTP）及其在实时性要求极高的应用中的优化策略。 此外，本章详尽对比了传统控制模式与基于工业物联网（IIoT）的控制模式的异同，阐释了边缘计算（Edge Computing）在数据预处理和本地决策中的关键作用，以及如何设计具备高可用性和容错能力的控制网络拓扑结构。 第二部分：先进传感器、执行器与数据采集 本部分关注控制系统的前端——物理世界的数字化。书中不仅涵盖了传统的模拟量、数字量信号处理，更深入研究了高精度传感器（如激光位移传感器、高频编码器）的技术规格、选型标准及抗干扰措施。特别地，针对复杂过程控制，我们详细介绍了热电阻、压力变送器等仪表的校准流程、线性化处理及其在不同介质环境下的可靠性验证方法。 执行器方面，本书深入分析了伺服驱动系统的原理，包括闭环控制、电流环/速度环/位置环的解耦调试技巧，以及高动态响应要求下步进电机的选型策略。对于流体控制，则详细讲解了比例调节阀、变频驱动器（VFD）与电机参数的匹配优化，以实现节能与精确流量控制。 第三部分：软件工程与高级控制算法实践 本部分是本书的核心，强调控制逻辑的工程化、模块化和可重用性。我们抛开了特定的编程语言限制，聚焦于控制算法的实现范式。书中详细解析了状态机（State Machine）、顺序功能图（SFC）在处理复杂批次流程中的应用，以及如何使用结构化文本（ST）语言实现高效的数据处理和算法运算。 在高级控制方面，本书提供了模型预测控制（MPC）的简化版入门教程，展示如何在资源有限的环境下构建和应用简单的多变量控制模型，以应对耦合性强、存在明显时滞的工业过程。同时，书中也探讨了模糊控制（Fuzzy Logic）在参数难以精确建模的非线性系统中的应用案例，并介绍了如何进行模糊规则的构建与裁剪。 第四部分：人机界面（HMI）与数据可视化 本部分着重于提升操作人员的交互效率与系统的透明度。内容覆盖了图形化用户界面（GUI）的设计原则，强调信息分层、色彩规范和报警管理的重要性。书中提供了关于实时数据趋势图、历史数据回溯模块的构建方法，并讲解了如何利用现代图形库实现高性能的动态可视化效果。 此外，本章探讨了报警管理系统（AMS）的构建标准，包括报警优先级划分、抑制策略、以及如何通过数据分析避免“报警风暴”对操作人员的干扰。 第五部分：系统集成、网络安全与生命周期管理 现代控制系统不再是孤立的设备，而是庞大信息网络的一部分。本部分探讨了如何将控制层（L1/L2）的数据安全、可靠地向上层（MES/ERP）集成。我们详细解析了OPC UA协议在跨平台数据交换中的优势，以及如何构建健壮的数据历史记录（Historian）系统，确保数据的完整性和可追溯性。 面对日益严峻的网络安全威胁，本书专门设立章节讲解工业控制系统安全（ICS Security）的纵深防御策略。内容包括网络隔离（DMZ设计）、安全审计、固件完整性校验、身份验证机制在控制网络中的部署，以及如何根据IEC 62443标准评估和加固现有系统的安全态势。 最后，本书提供了系统的调试、测试与维护的最佳实践，包括离线仿真、硬件在环（HIL）测试方法的应用，以及预防性维护计划的制定，确保系统的长期稳定运行。 本书特色： 平台无关性： 侧重于控制理论与工程方法，而非特定品牌或型号的设备操作手册。 理论与实践紧密结合： 包含大量工程案例分析和仿真验证结果，帮助读者理解抽象概念在实际生产线中的落地细节。 面向未来趋势： 深入涵盖了IIoT、边缘计算和工业网络安全等前沿领域，为构建下一代智能工厂提供理论支持。 目标读者： 自动化工程师、控制系统集成商、工业IT专业人员、机械与电气工程专业的高年级本科生及研究生，以及致力于提升现有生产线自动化水平的工程技术人员。

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这本书的装帧设计真是让人眼前一亮，封面采用了沉稳的深蓝色调，配上现代感的金色字体，显得既专业又不失格调。内页的纸张质量也相当不错，触感细腻，长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。我尤其欣赏作者在排版上的用心，章节之间的逻辑划分清晰明了，即使是初次接触这个领域的新手，也能很轻松地找到自己感兴趣的部分进行深入学习。书中的图文并茂是它的一大亮点，那些复杂的电路图和系统架构图，都绘制得极为精细，配合旁边的文字注释，使得抽象的概念变得具象化，极大地降低了理解的门槛。对于我这样一个更偏爱视觉化学习的人来说，这种设计简直是福音。而且，书中的案例选择也非常贴合实际工业生产的场景，让我仿佛置身于真实的工厂车间，理论知识很快就能转化为解决实际问题的思路，这一点在很多同类教材中是很难得的。我非常期待能带着它，去实践那些书本上的知识点。

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阅读过程中，我发现这本书最大的价值在于它对“前沿趋势”的捕捉和整合能力。在很多关于传统工控技术的书籍还在强调老旧的梯形图编程时，这本书已经开始系统性地介绍基于高级语言的控制策略和基于工业物联网（IIoT）的新型架构。作者并没有生硬地堆砌时髦名词，而是巧妙地将这些前沿概念融入到具体的应用场景中进行讲解，比如如何利用云端数据进行远程诊断和预测性维护。这种与时俱进的视角，让我这个已经在行业内工作了一段时间的人都受益匪浅，它帮助我更新了原有的知识体系，避免了知识的“老化”。特别是关于网络安全在工控系统中的集成应用那部分，内容非常及时且具有前瞻性，这是当前行业普遍关注但缺乏系统化教材的领域。读完这些章节，我感觉自己的技术视野被极大地拓宽了，不再局限于传统的“开环”或“闭环”控制，而是开始从更宏观、更智能化的角度去思考自动化解决方案。

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我得说，这本书的理论深度和广度都超乎我的预期。它不仅仅停留在对基础概念的简单罗列上，而是深入剖析了底层的工作原理和算法逻辑。举个例子，书中关于数据采集和信号处理的那几个章节，逻辑链条环环相扣，从传感器层面的噪声抑制到最终PLC内部的高效运算，讲解得深入且透彻，让我对整个自动化控制系统的“脉络”有了更清晰的认识。很多教科书往往是点到为止，但这本书明显有志于培养读者的系统思维能力。作者的行文风格非常严谨，每一个技术术语的引入都伴随着精准的定义和必要的数学推导，这对于追求技术根基的读者来说，无疑是巨大的财富。我甚至发现，其中关于高级运动控制的章节，其详尽程度已经可以媲间于一些专业的研究报告，为我后续深入研究高级算法打下了坚实的基础。这本书绝对不是那种“翻阅式”的读物，它要求你坐下来，带着笔记本去仔细啃读，才能真正体会到其中蕴含的知识密度。

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这本书的语言风格倒是挺有意思的，它没有那种传统技术书籍的刻板和枯燥，反而带着一种略微幽默和亲切的“师傅带徒弟”的感觉。作者似乎非常理解初学者的困惑点，在讲解复杂流程时，经常会穿插一些生活化的比喻或者“过来人”的经验之谈，这大大缓解了阅读过程中的挫败感。比如，当解释一个定时器指令的复杂逻辑时，他会用一个日常生活中等待红绿灯的例子来辅助说明，瞬间就将一个晦涩难懂的编程概念变得豁然开朗。这种“润物细无声”的教学方法，使得学习过程充满了探索的乐趣，而不是枯燥的记忆。我发现自己不知不觉中就翻完了好几个章节，这种保持阅读动力的能力，对于一本技术书籍来说，是极其难能可贵的品质。它让学习本身变成了一种享受。

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如果从实操性的角度来评价，这本书的配套资源和实验指导部分做得非常出色，几乎可以算是一本完整的自学实践手册。书中的每一个关键技术点后面，都清晰地标注了推荐的实验环境和步骤，甚至细化到了硬件选型和软件版本的要求。我特别欣赏它在软件模拟环节的设置，它没有强迫读者必须立即投入昂贵的硬件成本，而是先提供了一套完整的虚拟仿真流程，让读者可以在安全的环境下反复调试和验证自己的代码逻辑。这种循序渐进的实践路径，极大地增强了读者的动手能力和解决问题的信心。我按照书中的步骤搭建了一个小型虚拟生产线，从PLC程序编写到HMI界面设计，每一步都得到了完美的指导和验证。这本书真正做到了理论与实践的完美结合，让学到的知识能够快速、有效地转化为实际操作能力。

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