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页数:316

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出版时间:2010-1

价格:36.00元

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isbn号码:9787810867238

丛书系列:

图书标签:

• 儿科护理
• 新生儿护理
• 儿童健康
• 儿科疾病
• 护理学
• 临床护理
• 儿科
• 儿科急救
• 预防保健
• 母婴健康

现代工业自动化系统：原理、设计与实践 图书简介 《现代工业自动化系统：原理、设计与实践》是一本全面、深入地阐述当代工业自动化技术核心概念、系统架构、关键组件、设计方法论以及工程实践的专业著作。本书旨在为自动化工程师、系统集成商、研究人员以及相关专业的高年级本科生和研究生提供一个既有坚实理论基础，又紧密贴合实际工程需求的参考指南。 本书摒弃了传统教材中对单一技术孤立介绍的模式，而是采用系统化、集成化的视角，将工业自动化视为一个复杂的、多层次的集成体进行剖析。从最底层的传感器、执行器，到中层的控制器（PLC/PAC），再到上层的监控系统（SCADA/HMI）以及企业级的制造执行系统（MES），直至最终的云端数据分析，本书系统地勾勒了现代智能工厂的完整技术蓝图。 第一部分：自动化系统的基础理论与核心组件 本部分奠定了理解现代工业自动化的理论基石，重点聚焦于信号处理、控制理论的工程化应用以及关键硬件的选择与配置。 第一章：工业控制系统的演进与架构 本章首先回顾了继电器控制到现代分布式控制系统（DCS）的发展历程，明确了工业4.0和工业互联网（IIoT）对自动化系统提出的新要求。随后，详细介绍了现代自动化系统的分层架构模型——ISA-95标准模型，包括现场层、控制层、监督层和企业资源计划（ERP）层。重点剖析了不同层级之间的信息流和控制流的交互模式，为后续章节的深入学习打下结构化的认知基础。 第二章：传感器与执行器的原理及应用 传感器和执行器是实现物理世界与数字世界连接的“触角”和“手脚”。本章深入探讨了各类主流传感器的工作原理，包括但不限于：电涡流传感器、光电编码器、压力变送器、流量计（如科里奥利质量流量计）以及视觉传感器。对于执行器，详细分析了伺服电机、步进电机、变频器（VFD）在不同动态响应要求下的选型标准和控制策略。特别强调了智能传感器（Smart Sensors）的功能扩展，如自诊断、网络通信能力和预处理能力。 第三章：可编程逻辑控制器（PLC）与过程控制 PLC作为现代自动化系统的核心“大脑”，占据了极其重要的地位。本章不仅覆盖了PLC的基本结构、指令集（如梯形图、指令表、结构化文本）和扫描周期，更深入探讨了先进的控制功能模块。重点解析了PID控制算法在PLC中的具体实现与参数整定方法（如Ziegler-Nichols法、软件辅助整定）。此外，还专门设立章节讨论了安全PLC（Safety PLC）的设计规范和功能安全等级（SIL）的评估，确保系统在面对故障时的可靠性。 第二部分：系统设计、集成与网络通信 本部分聚焦于如何将独立的组件有效集成，构建一个稳定、高效、可通信的自动化解决方案，这是工程实践的关键所在。 第四章：人机界面（HMI）与监控系统（SCADA） HMI是操作员与设备交互的桥梁。本章详细阐述了优秀HMI的设计原则，包括信息密度、颜色规范、报警管理和操作流程的优化。随后，系统介绍了SCADA系统的架构，包括数据采集服务器、历史数据库（Historian）的配置，以及远程监控和移动端接入的实现技术。探讨了如何利用SCADA平台实现高级过程控制（APC）的可视化界面和操作接口。 第五章：工业通信网络技术 工业网络是实现系统集成和数据互通的“神经系统”。本章全面对比了现场总线技术（如PROFIBUS DP/PA, Foundation Fieldbus）与工业以太网技术（如Profinet, EtherNet/IP, Modbus TCP/IP）的差异、优势及适用场景。重点分析了时间敏感网络（TSN）在实时性要求极高的运动控制和分布式控制中的应用前景。此外，对网络安全在OT（运营技术）环境中的重要性进行了深入探讨，包括网络分段和入侵检测的基本策略。 第六章：运动控制系统与机器人集成 随着高精度制造的需求增加，运动控制成为现代自动化系统的重要分支。本章讲解了伺服驱动器的闭环控制原理、电子凸轮（Electronic Camming）的应用。更进一步，详细介绍了工业机器人（如SCARA, 关节型机器人）的运动学（正/逆解）、离线编程（OLP）技术，以及如何将机器人无缝集成到PLC和视觉检测系统中，实现柔性制造。 第三部分：高级应用、数据分析与系统维护 本部分展望了自动化系统的未来发展方向，并提供了保障系统长期稳定运行的工程化经验。 第七章：制造执行系统（MES）与信息集成 MES是连接车间控制层与企业管理层的关键。本章解析了MES系统的核心功能模块，如生产调度、质量管理、设备综合效率（OEE）分析和物料跟踪。重点讨论了OPC UA（统一架构）作为跨平台、安全数据交换标准的地位，及其在实现MES与PLC之间数据无缝流转中的核心作用。 第八章：工业物联网（IIoT）与大数据分析 本章将目光投向数据驱动的决策制定。介绍了IIoT的边缘计算（Edge Computing）架构，即如何在控制器或网关级别进行数据预处理和初步分析，以降低云端压力并提高实时响应。深入探讨了工业大数据在设备预测性维护（PdM）中的应用，包括基于振动信号、电流特征的异常检测模型构建。 第九章：系统调试、故障诊断与维护 本书最后回归工程实践的“落地”阶段。详细阐述了自动化项目从I/O列表确认、回路测试到联调的系统化步骤。故障诊断部分提供了基于“排除法”和“逻辑链分析法”的实用技巧，覆盖了从现场仪表到控制软件的常见故障排查流程。同时，强调了建立完善的系统文档和执行定期维护策略对保障工业系统生命周期的重要性。 总结 《现代工业自动化系统：原理、设计与实践》力求成为一本具有前瞻性、实用性和系统性的参考书。它不仅教授读者“如何做”（How-to），更解释了“为什么”（Why），帮助读者在快速迭代的工业技术浪潮中，构建出安全、高效、智能化的未来工厂。全书配有大量的系统结构图、实景案例分析和关键技术指标的对比表格，确保读者能够将理论知识迅速转化为解决实际工程问题的能力。

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