Programmable Logic Controller (PLC) Tutorial, GE Fanuc pdf epub mobi txt 電子書 下載 在線閱讀 2026

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出版者:Stephen Philip Tubbs

作者:Stephen, Philip Tubbs

出品人:

頁數:140

译者:

出版時間:2007-01-12

價格:USD 35.95

裝幀:Paperback

isbn號碼:9780965944670

叢書系列:

圖書標籤:

• PLC
• Programmable Logic Controller
• GE Fanuc
• Industrial Automation
• Control Systems
• Electrical Engineering
• Manufacturing
• Automation
• Robotics
• Process Control

現代工業自動化係統與先進控製理論深度解析 本書旨在為讀者提供一個全麵、深入的視角，聚焦於現代工業自動化領域的基石技術、前沿控製策略以及係統集成實踐。本書內容覆蓋瞭從經典控製理論到最新智能算法在工業現場的應用，並著重探討瞭如何構建高可靠性、高效率的自動化生産綫。 --- 第一部分：現代工業控製係統的架構與核心組件（約400字） 本部分詳細闡述瞭現代工業控製係統的整體架構，超越瞭傳統的集中式控製模式，著重於分布式、網絡化和模塊化的設計理念。 1.1 工業控製係統的演進與分層結構： 我們將探討從早期的繼電器控製係統到目前的基於PC的控製平颱（如SCADA/MES）的演變曆程。重點分析瞭ISA-95參考模型在實際工廠中的應用，包括現場設備層、控製層、監控層和企業管理層的接口與數據流關係。尤其關注控製層內部如何實現實時性、冗餘性和安全性的平衡。 1.2 傳感器、執行器與現場總綫技術： 詳細介紹瞭新一代智能傳感器的特性，如基於MEMS技術的微型傳感器、高精度測量設備的工作原理及其在復雜環境下的數據采集挑戰。在執行器方麵，深入分析瞭伺服驅動器、變頻驅動器（VFD）的高級控製模式（如矢量控製、直接轉矩控製）及其對係統動態響應的影響。現場總綫部分，將重點比較和解析EtherCAT、PROFINET IO、CC-Link IE等主流高速以太網現場總綫協議的實時性機製、時間同步技術（如IEEE 1588 PTP）和診斷能力，而非聚焦於特定品牌的可編程邏輯控製器（PLC）內部編程語言。 1.3 工業網絡安全基礎： 在係統互聯日益加深的環境下，網絡安全成為控製係統的生命綫。本章介紹工業控製係統（ICS）安全的基本概念，包括CIA三元組在OT環境下的特殊含義，常見威脅模型（如DDoS、惡意代碼注入）以及基礎的縱深防禦策略，例如物理隔離、訪問控製列錶（ACL）的配置原則和安全審計的重要性。 --- 第二部分：先進控製理論與算法實現（約550字） 本部分深入探討瞭支撐高性能自動化係統的數學模型和控製算法，為係統優化提供理論基礎。 2.1 經典控製理論的深化與局限性分析： 迴顧並深化對PID控製器的理解，重點分析瞭如何在非綫性係統或存在大量時間延遲的環節中進行參數自整定（Auto-tuning）的魯棒方法，例如基於模糊邏輯或增量模型的整定策略。同時，討論瞭傳統綫性控製方法在應對高度耦閤、多變量係統時的固有局限性。 2.2 現代控製理論：狀態空間法與最優控製： 詳細介紹基於狀態空間錶示的係統建模方法，如何處理多輸入多輸齣（MIMO）係統。核心內容聚焦於LQR (Linear Quadratic Regulator) 控製器的設計原理，如何通過優化二次型性能指標函數來實現全局最優性能。此外，還將探討卡爾曼濾波（Kalman Filtering）在狀態觀測與噪聲抑製中的關鍵作用，這對於提高傳感器數據的可靠性至關重要。 2.3 模型預測控製（MPC）的工業應用： MPC作為先進控製領域的核心技術，被單獨用一章進行深入剖析。解釋其核心思想——基於係統模型，在每個采樣周期內對未來一段時間進行優化計算。詳細講解約束處理機製（不等式約束和等式約束的集成）、滾動時域的原理，並結閤具體的化工過程、電力係統負荷預測等實際案例，展示MPC如何有效地處理係統慣性、輸入飽和和復雜操作目標。 2.4 模糊邏輯與神經網絡在控製中的集成： 探討如何利用模糊邏輯處理難以精確建模的領域知識（如操作員經驗），構建模糊推理係統。同時，介紹神經網絡在係統辨識（System Identification）和自適應控製中的潛力，特彆是如何利用機器學習方法建立更精確的係統動態模型，從而指導控製器的在綫調整。 --- 第三部分：係統集成、可靠性工程與數字化轉型（約550字） 本部分將理論與工程實踐相結閤，關注大型自動化項目的實施細節、係統的長期穩定運行保障以及麵嚮工業4.0的集成挑戰。 3.1 過程建模與仿真： 在實施任何復雜控製策略之前，準確的模型至關重要。本章詳細介紹瞭使用過程辨識工具包進行係統階數選擇、參數估計的方法。重點講解如何利用動態仿真環境（如MATLAB/Simulink或其他專業仿真平颱）搭建數字孿生模型，並在虛擬環境中對控製策略進行高保真測試和驗證，有效降低現場調試風險。 3.2 高可用性與冗餘係統設計： 對於關鍵任務型係統，係統的平均無故障時間（MTBF）是核心指標。本章係統地分析瞭不同級彆的冗餘配置策略：從處理器（熱備份、溫備份）、I/O模塊到網絡通信鏈路的冗餘設計。講解瞭故障檢測、故障隔離和無縫切換（Failover）的機製和時間要求，確保係統在關鍵部件失效時仍能維持生産或進入安全停車狀態。 3.3 過程數據管理與工業物聯網（IIoT）集成： 現代控製不再孤立運行，必須與上層數據係統有效通信。本章關注OPC UA (Unified Architecture) 協議在實現安全、跨平颱數據交換中的關鍵作用。探討如何利用工業物聯網架構，將分散在現場的設備數據高效、實時地匯聚到雲端或邊緣計算平颱。重點分析瞭時間序列數據庫（Time-Series Databases）在存儲和分析海量操作數據中的優勢。 3.4 自動化項目的調試與驗收標準： 從工程實施的角度，係統性地介紹瞭自動化項目的完整生命周期：需求規格定義、設計審查、齣廠測試（FAT）和現場調試（SAT）。強調瞭功能安全標準（如IEC 61508/61511）在安全儀錶係統（SIS）設計和驗證中的應用，確保安全聯鎖邏輯的正確性與可靠性。 --- 總結： 本書超越瞭對單一硬件或編程語言的介紹，聚焦於構建高性能、高可靠性、網絡化和智能化的現代工業自動化控製大腦。它為控製工程師、係統架構師和自動化專業研究人員提供瞭理解和駕馭復雜工業控製係統的理論深度和工程廣度。

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