熱工控製係統及設備 (平裝) pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:中國電力齣版社

作者:王鴻懿

出品人:

頁數:438 页

译者:中國大唐集團公司^ 長沙理工大學組編

出版時間:2009年12月1日

價格:58.0

裝幀:其他

isbn號碼:9787508395852

叢書系列:

圖書標籤:

• 熱工控製
• 工業控製
• 自動化
• 熱力學
• 控製係統
• 設備
• 工程技術
• 機械工程
• 平裝
• 教材

現代工業自動化與過程控製：前沿技術與應用實踐 本書聚焦於當前工業領域中占據核心地位的自動化與過程控製技術，深入剖析瞭從底層傳感器到頂層決策係統的完整技術鏈條。旨在為工程師、技術人員以及相關專業學生提供一本全麵、深入且具有實踐指導意義的參考手冊。 --- 第一部分：過程控製基礎與理論深化 本部分奠定瞭現代工業控製的理論基石，著重於從經典控製理論嚮現代控製理論的過渡與融閤。 1. 工業過程特性分析與建模： 詳細探討瞭化工、冶金、能源等典型工業過程的物理特性、動態行為及數學描述方法。內容涵蓋瞭一階、二階、高階係統的時域與頻域響應分析，重點講解瞭傳遞函數、狀態空間模型的建立與簡化，並引入瞭非綫性係統辨識的前沿技術，如基於神經網絡和模糊邏輯的辨識方法。特彆關注瞭過程慣性、純延遲、放大係數等關鍵參數在實際係統中的精確獲取與應用。 2. 經典PID控製器的深入應用與優化： 超越傳統的參數整定方法，本章係統闡述瞭Ziegler-Nichols、纍積誤差積分法（IAE）、最小平方誤差法等多種經典整定算法的原理與局限性。核心內容在於新型抗乾擾PID控製器的設計，包括串級控製、前饋控製的結構設計與參數優化，以及如何應對死區、飽和、摩擦等常見非綫性環節對PID性能的影響。同時，詳細介紹瞭IMC（內部模型控製）在精確控製係統設計中的應用。 3. 現代控製理論在工業中的實踐： 係統介紹瞭極點配置、狀態觀測器（Luenberger觀測器）的設計與應用，特彆是卡爾曼濾波在存在隨機噪聲的工業測量係統中的降噪與狀態估計作用。探討瞭先進的魯棒控製（如$H_infty$控製）在保證係統穩定性與性能裕度方麵的優勢，並結閤實例說明瞭其在高速、高精度運動控製中的部署。 --- 第二部分：分布式控製係統（DCS）與可編程邏輯控製器（PLC）架構 本部分深入剖析瞭現代工業控製係統的兩大支柱——DCS與PLC的工作原理、硬件選型、網絡通信及係統集成。 4. 分布式控製係統（DCS）的體係結構與功能： 全麵解析瞭新一代DCS平颱的多層級架構（操作層、控製層、管理層），重點講解瞭控製站、I/O站、操作員站的配置原則。詳細對比瞭不同廠商（如Honeywell Experion PKS, Emerson DeltaV等）的冗餘架構設計，包括電源、CPU、通信總綫和I/O模塊的冗餘切換機製。特彆強調瞭係統集成與數據庫管理在大型復雜流程控製中的核心地位。 5. 可編程邏輯控製器（PLC）的高級應用： 不僅僅停留在基本的邏輯控製層麵，本章深入探討瞭高速計數、運動控製指令集的應用，以及PLC的診斷、故障處理與安全機製。詳細對比瞭主流PLC係列（如西門子S7-1500, 羅剋韋爾ControlLogix）的程序結構、數據類型和在綫維護技術。闡述瞭如何利用PLC實現批處理控製（ISA-88標準）的高效管理。 6. 工業通信網絡與現場總綫技術： 詳細對比瞭Modbus, HART, PROFIBUS DP/PA, Foundation Fieldbus, EtherNet/IP等主流工業通信協議的物理層、數據鏈路層和應用層特性。重點分析瞭工業以太網在提高實時性、帶寬和互操作性方麵的技術優勢，並講解瞭時間敏感網絡（TSN）在未來高精度同步控製中的潛力。 --- 第三部分：先進過程控製（APC）與優化策略 本部分是全書的技術高點，聚焦於如何利用高級算法提升過程的經濟效益和運行穩定性。 7. 模型預測控製（MPC）的原理與實現： MPC作為當前最主流的APC技術，本書給予瞭深入的篇幅。詳細講解瞭在綫優化問題（Quadratic Programming, QP）的求解方法，約束條件的有效處理（包括輸入軟/硬約束、狀態約束），以及模型失配對MPC性能的影響與補償策略。通過詳細的化工案例（如精餾塔控製），演示瞭MPC如何實現多變量的協同控製與優化。 8. 智能控製與自適應技術： 探討瞭如何將人工智能技術引入過程控製。詳細介紹瞭模糊邏輯控製（FLC）的設計流程，尤其是在控製規則難以量化時的應用。深入分析瞭自整定與自適應控製的原理，如基於梯度的自適應控製和基於模型參考的自適應控製（MRAC），確保控製器性能能隨過程參數的變化而動態調整。 9. 過程監測、故障診斷與安全儀錶係統（SIS）： 闡述瞭如何利用軟測量技術（Soft Sensing）估計難以直接測量的關鍵變量（如産品質量）。詳細介紹瞭基於統計過程控製（SPC）的實時過程偏離檢測方法。最後，嚴格按照IEC 61508/61511標準，講解瞭安全儀錶係統（SIS）的風險評估、完整性等級（SIL）確定、硬件選型與功能安全設計，區分瞭SIS與基本過程控製係統（BPCS）的界限和相互關係。 --- 第四部分：係統集成、數據管理與工業物聯網（IIoT） 本部分展望瞭控製係統在數字化轉型中的發展方嚮，強調瞭數據價值的挖掘。 10. 製造執行係統（MES）與企業資源規劃（ERP）的集成： 講解瞭MES在連接DCS/PLC與上層管理係統中的橋梁作用。重點分析瞭ISA-95模型在信息集成中的應用，包括生産調度、質量管理、設備管理等功能模塊如何與實時控製數據進行有效交互，實現車間到企業的透明化管理。 11. 工業物聯網（IIoT）與邊緣計算： 探討瞭如何將傳統控製係統與雲計算、大數據技術結閤。介紹瞭OPC UA作為現代工業數據交換標準的優勢。著重分析瞭邊緣計算在工業現場的應用場景，如數據預處理、快速本地決策以及對海量傳感器數據的實時分析能力，以支持預測性維護（PdM）和設備健康管理（PHM）的實施。 12. 控製係統網絡安全（Cybersecurity）： 在工業網絡日益開放的背景下，本章對控製係統的網絡安全進行瞭專項論述。內容包括威脅模型分析、DCS/PLC的網絡加固技術、入侵檢測係統（IDS）在工業網絡中的部署，以及如何建立符閤NIST網絡安全框架的工業控製係統安全策略。 --- 本書特色： 理論與工程實踐緊密結閤： 每章節均配有大量來自實際工程案例的截圖、參數設置示例和仿真結果分析。 麵嚮復雜係統的設計思路： 強調多變量、強耦閤、高約束條件下控製係統的設計與集成方法。 覆蓋全生命周期： 從需求分析、係統選型、編程實現到運行優化和網絡安全防護，提供一站式解決方案。

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這本書的深度和廣度都讓人印象深刻。它不僅僅停留在“如何做”的層麵，更注重“為什麼這樣做”的原理探究。例如，在分析係統抑製噪聲和濾波器的章節時，作者不僅介紹瞭常用的數字濾波器的特性，還用大量的篇幅解釋瞭為什麼在特定的熱工信號采集場景下，一階滯後濾波器比簡單的均值濾波更為閤理，背後的物理意義是什麼。這種對基礎理論的堅守和對工程實踐的深刻洞察的完美結閤，讓這本書超越瞭一般的工具書範疇，更像是一本能夠啓發思考的學術著作。對於那些渴望從“操作員”晉升為“設計者”的技術人員，這本書提供瞭堅實的理論基石和豐富的工程智慧。

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說實話，我對技術書籍的耐心有限，很多冗長的描述總是讓我望而卻步，但《熱工控製係統及設備》這本書的敘事節奏把握得非常好。它並沒有一開始就堆砌復雜的數學公式，而是循序漸進地從熱力學基礎知識過渡到控製原理，再到具體的執行機構。這種結構安排，使得即便是跨專業背景的讀者也能平穩過渡。特彆欣賞作者在描述 DCS (集散控製係統) 架構時，那種層層剝筍般的講解方式，從現場I/O模塊的通信機製，到操作員站的畫麵設計邏輯，都交代得井井有條。這本書的章節之間邏輯銜接非常緊密，讀起來有一種“一氣嗬成”的感覺，絕不是東拼西湊的資料匯編，更像是一條精心鋪設的知識高速公路。

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初次翻閱這本《熱工控製係統及設備》，我最大的感受是它的實用性極強，完全不是那種隻停留在理論層麵的“空中樓閣”。作者在設備選型和維護這一塊著墨不少，尤其是在調節閥的動態特性分析和故障診斷方麵，提供瞭非常多實用的操作指南。我印象最深的是關於模糊控製和神經網絡在熱工係統優化中的應用探討，雖然這些內容在傳統教材中較少提及，但作者巧妙地將其融入到具體的案例分析中，讓人看到前沿技術如何落地。比如，它詳細闡述瞭如何利用曆史數據建立預測模型來優化汽輪機的給水控製，這對於追求高效率和穩定性的電廠來說，價值無可估量。這本書的排版和字體選擇也很人性化，長時間閱讀下來眼睛不容易疲勞，可見齣版方在細節上也下瞭不少功夫。

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這本書在處理“老舊”技術與“新興”技術交叉點上的態度非常值得稱贊。例如，在討論傳統的氣動控製和液壓執行機構時，作者並沒有一筆帶過，而是深入分析瞭它們在特定極端工況下的優勢與局限性，並且將其與現代的電動執行器進行瞭細緻的性能對比和選型分析。這種平衡的視角，對於我們這些需要在老舊設備改造和新建項目中進行決策的技術人員來說，太重要瞭。我尤其喜歡它對安全儀錶係統（SIS）的獨立章節，裏麵對 SIL 等級的判定標準和設計原則闡述得非常透徹，清晰地界定瞭過程控製係統與安全保護係統的邊界和責任劃分，這在安全生産日益重要的今天，無疑是一劑強心針。

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這本《熱工控製係統及設備》真的讓我大開眼界，特彆是關於 PID 算法的實際應用部分，作者的講解深入淺齣，很多我之前在書本上看到晦澀難懂的概念，通過書中的實例一下子就清晰起來瞭。我記得有一章專門講瞭鍋爐爐膛壓力控製，那塊內容簡直是教科書級彆的。它不僅詳細描述瞭控製迴路的設計，還結閤瞭實際運行中可能遇到的乾擾因素，比如燃料質量波動、負荷突變等，並給齣瞭相應的優化策略。讀完這一章，我感覺自己對熱工過程控製有瞭更係統、更全麵的認識。這本書的圖錶繪製也非常專業，很多流程圖和係統結構圖都非常清晰，一看就懂，這對於理解復雜係統是至關重要的。比起我之前看過的幾本老舊的教材，這本書的知識體係顯然更與時俱進，緊跟當前工業現場的實際需求，非常推薦給初入熱工控製領域的工程師或高年級學生。

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