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页数:209

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出版时间:2010-6

价格:18.00元

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isbn号码:9787547801796

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• 开关电器
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现代工业自动化系统中的编程与控制技术：基于PLC、HMI与SCADA的应用实践 内容简介 本书深入探讨了现代工业自动化领域中可编程逻辑控制器（PLC）、人机界面（HMI）以及数据采集与监视控制系统（SCADA） 的集成应用与编程实践。本书旨在为自动化工程师、设备维护人员以及相关专业的学生提供一套全面、系统且高度实用的技术指南，帮助读者掌握从底层逻辑控制到顶层过程监控的完整自动化解决方案构建能力。 全书结构清晰，内容涵盖了从基础理论到复杂系统集成的多个层面，尤其侧重于工程实践中的典型案例分析和故障排除策略。 --- 第一部分：可编程逻辑控制器（PLC）核心技术与编程实践 本部分是全书的技术基石，详细解析了主流工业PLC（如西门子S7系列、三菱Q系列/FX系列、罗克韦尔Allen-Bradley等）的硬件架构、指令集以及先进的编程方法论。 第一章：PLC系统基础架构与选型原则 深入解析了PLC的CPU模块、I/O模块（数字量与模拟量）、通信处理器以及电源模块的功能与连接方式。详细阐述了在不同工业环境下（如高噪声、高可靠性要求、快速响应需求）选择合适PLC系列和冗余架构的标准。重点讨论了时间特性、扫描周期与中断处理机制对控制精度和系统稳定性的影响。 第二章：梯形图（LD）与结构化文本（ST）高级应用 本书摒弃了对基础开关量控制的简单复述，直接切入高级编程技巧。在梯形图中，重点讲解了先进的定时器、计数器的高级用法（如多级联锁、非标准时间序列控制）以及如何利用功能块（Function Block, FB）实现模块化、可复用代码的编写。在结构化文本（ST）部分，详细介绍了面向对象编程思想在PLC程序设计中的初步应用，包括自定义数据类型（UDT）的创建、结构体的使用以及实现复杂算法（如PID运算的二次开发）的效率优势。 第三章：运动控制与过程控制算法实现 本章聚焦于对连续变量和动态系统的控制。详细阐述了如何利用PLC内置的或扩展的运动控制模块实现多轴同步、凸轮跟随、电子齿轮箱等复杂机械动作的精确控制。在过程控制方面，深入剖析了经典PID控制器的参数整定方法（如Ziegler-Nichols法、软件仿真调试法），并对比了串级控制、前馈控制在实际流程工业（如温控、压力平衡）中的应用效果和调优技巧。 第四章：工业网络通信协议与数据交换 全面覆盖了现代自动化系统中常用的现场总线和工业以太网技术。详细分析了Profinet/EtherNet/IP的帧结构、拓扑结构部署以及其在高速数据同步中的应用。对于传统协议如Modbus TCP/RTU，侧重于讲解主站/从站的配置、报文结构解析以及在跨品牌设备互联中的数据映射策略。探讨了如何通过网关实现不同网络协议之间的安全转换与数据透传。 --- 第二部分：人机界面（HMI）设计与可视化技术 本部分着重于提升操作人员与自动化系统的交互效率和安全性，强调“以用户为中心”的界面设计原则。 第五章：HMI的结构化设计与信息架构 本书将HMI设计提升到信息架构层面。讨论了如何根据操作任务（如启动/停止、参数修改、报警确认）划分屏幕层级，避免信息过载。详细介绍了报警管理系统（Alarm Management） 的设计标准，包括报警的优先级划分、持续时间记录、确认流程以及与上位系统的联动机制，确保符合ISA 18.2标准的核心要求。 第六章：动态数据绑定与高级图形元素应用 超越简单的数值显示，本章专注于实现高信息密度的动态可视化。教授如何利用脚本语言（如VBA或HMI内置脚本）实现复杂的数据趋势分析、历史曲线的实时叠加与对比。详细讲解了如何利用3D图形库、矢量图层创建逼真的设备模型，并通过数据绑定实现实时状态反馈（如阀门开度、电机负载百分比的动态变化）。 --- 第三部分：SCADA系统集成、数据管理与安全防护 本部分将视角拉升至整个生产车间或工厂范围的监控与管理层面，聚焦于数据生命周期管理和系统弹性。 第七章：SCADA系统架构与数据模型构建 详细分析了集中式、分布式和混合式SCADA系统的部署模型。重点阐述了如何设计高效的数据点（Tag）命名规范和历史数据库（Historian）结构，以优化数据采集效率和查询速度。讨论了如何处理海量时间序列数据，包括数据的压缩、归档和远程访问策略。 第八章：数据分析、报告生成与能耗监测 本书强调SCADA不仅是监控工具，更是管理决策支持系统。本章提供了利用SCADA平台内置或集成的数据分析工具，实现OEE（设备综合效率）的实时计算与分析。提供了一套完整的能源管理模块（EMS） 搭建流程，如何从设备层采集电能、水耗、气耗数据，并自动生成符合企业标准的日报、周报和月度能耗对标报告。 第九章：工业网络安全基础与系统弹性设计 鉴于工业控制系统的安全日益重要，本章提供了针对自动化系统的安全加固指南。内容包括ICS（工业控制系统）网络分段（Purdue Model） 的最佳实践、如何安全地配置远程访问（VPN），以及在PLC和HMI层面实施固件加密、访问权限控制的具体步骤。讨论了系统备份与灾难恢复计划（DRP）的制定，确保在关键设备失效时，业务流程能够快速回切至备用系统。 --- 适用读者 从事自动化设备设计、编程、调试和运行维护的工程师。 大学及职业院校自动化、机电一体化、测控技术等专业的师生。 负责工厂数字化转型和工业物联网（IIoT）项目实施的技术管理人员。 本书以工程需求为导向，理论与实践紧密结合，是构建现代、高效、安全工业自动化系统的必备参考手册。

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