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頁數:174

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出版時間:2010-7

價格:22.00元

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isbn號碼:9787111299219

叢書系列:

圖書標籤:

• 電工技術
• 基礎知識
• 技能培訓
• 電路原理
• 電工實訓
• 電氣安全
• 電子技術
• 職業教育
• 實操指南
• 電力基礎

現代工業控製係統設計與實踐 內容提要： 本書全麵深入地探討瞭現代工業自動化領域的核心技術與應用實踐。全書結構嚴謹，內容涵蓋瞭從基礎的傳感器與執行器原理，到復雜的分布式控製係統（DCS）和可編程邏輯控製器（PLC）的編程與集成，再到麵嚮工業物聯網（IIoT）的高級數據處理與雲端集成。特彆強調瞭安全、可靠性、高效能的係統設計方法，並結閤大量實際工程案例，指導讀者掌握從係統規劃、硬件選型、軟件開發到現場調試和維護的全流程技能。 第一部分：工業自動化基礎與核心元件 本部分為構建復雜控製係統的基石，詳細闡述瞭驅動自動化流程的物理基礎和核心電子元件。 第一章：傳感器與執行器技術 本章聚焦於工業環境中數據采集與物理動作實現的關鍵技術。首先，係統介紹各類工業傳感器的工作原理，包括電阻式、電容式、電感式、光學、聲學及化學傳感器。深入剖析瞭它們在綫性度、分辨率、響應時間及環境適應性方麵的特性差異，並探討瞭智能傳感器如何集成微處理器實現信號預處理和自診斷功能。隨後，重點講解瞭各類執行器，如伺服電機、步進電機、液壓與氣動執行機構。詳細分析瞭伺服係統的閉環控製原理、功率放大器的選型標準，以及如何根據負載特性選擇閤適的減速比和驅動模式，確保運動控製的精確性與動態響應速度。 第二章：工業供電、濾波與電磁兼容性（EMC） 電力供應是工業控製係統的生命綫。本章首先梳理瞭工業現場的常用電源標準和不間斷電源（UPS）的選擇原則，特彆關注瞭浪湧保護和電能質量問題。繼而深入討論瞭信號完整性在強電磁乾擾環境下的挑戰。內容包括：如何有效設計屏蔽層、接地係統（單點接地與多點接地比較）、濾波器的設計（共模與差模抑製）以及電纜的敷設規範，以確保控製信號在高頻噪聲環境下的可靠傳輸。 第三章：工業網絡通信基礎 本章是構建分布式係統的基礎框架。詳細介紹瞭工業通信網絡的演進曆程，從早期的串行通信（如RS-485）到現代現場總綫技術。重點解析瞭主流工業以太網協議的架構，如EtherNet/IP、PROFINET和Modbus TCP/IP的協議棧結構、報文幀格式和實時性保證機製。此外，還對比瞭現場總綫如CANopen和PROFIBUS DP/PA在不同應用場景下的適用性，為係統集成打下堅實的網絡基礎。 第二部分：可編程邏輯控製器（PLC）與人機界麵（HMI） 本部分是現代離散控製係統的核心。 第四章：PLC硬件架構與編程範式 本章係統介紹瞭PLC的模塊化結構，包括中央處理器（CPU）、輸入/輸齣（I/O）模塊的隔離與擴展原理。重點闡述瞭不同類型的I/O模塊（如高速計數、模擬量采集與輸齣）的配置要點。在編程方麵，本書嚴格遵循IEC 61131-3標準，詳細講解瞭梯形圖（LD）、指令錶（IL）、結構化文本（ST）、功能塊圖（FBD）和順序功能圖（SFC）五種語言的適用場景和高級編程技巧，特彆是麵嚮狀態機的SFC在復雜批處理流程中的應用。 第五章：PLC高級功能與控製算法實現 本章超越瞭基本的邏輯控製，深入到過程控製和運動控製層麵。詳細解析瞭PID（比例-積分-微分）控製器的原理、參數整定方法（如Ziegler-Nichols法、一步法）及在PLC中的軟件實現。同時，探討瞭PLC在高速運動控製中的應用，包括點位控製、插補運動的同步性要求，以及如何利用高速計數器和限位開關實現安全連鎖。 第六章：人機界麵（HMI）設計與SCADA係統集成 本章關注操作層麵的交互設計與監控。HMI的設計遵循“少即是多”的原則，探討瞭信息可視化、報警管理和趨勢分析的最佳實踐。在係統集成方麵，詳細描述瞭如何通過OPC UA等標準協議將HMI/SCADA服務器與上層製造執行係統（MES）進行數據交換和任務調度，實現從現場設備到企業資源規劃（ERP）的垂直集成。 第三部分：過程控製與分布式係統（DCS） 本部分麵嚮連續性生産過程的自動化需求。 第七章：過程控製係統設計原理 本章闡述瞭過程控製係統（PCS）與離散控製係統的根本區彆，強調瞭基於反饋迴路的連續性調節。係統講解瞭控製迴路的結構（串級控製、前饋控製、比值控製等），並分析瞭不同控製策略在應對大延遲、強耦閤係統時的有效性。本章還包含過程數據采集與曆史數據庫（Historian）的構建，以支持離散事件分析和長期過程優化。 第八章：分布式控製係統（DCS）架構與組態 DCS作為大型、復雜、高可靠性係統的首選，本章詳細剖析瞭其多層網絡架構，包括控製層、監控層和管理層。重點講解瞭DCS中控製站（Controller）的冗餘配置（熱備用與冷備用）、故障轉移機製以及係統級的安全隔離設計。在軟件組態方麵，詳細描述瞭功能塊的復用、控製策略的在綫修改（On-the-fly Modification）和係統升級對現場運行影響的最小化策略。 第四部分：工業物聯網（IIoT）與係統安全 本部分著眼於麵嚮未來的智能製造和工業信息安全。 第九章：IIoT架構與邊緣計算 本章介紹IIoT的三層或五層參考架構模型，重點分析瞭工業邊緣計算（Edge Computing）的作用。探討瞭如何在現場層部署輕量級數據處理單元，實現數據預聚閤、協議轉換和本地快速決策，從而減輕雲端壓力並降低網絡延遲。內容包括時間序列數據庫（TSDB）在工業數據存儲中的應用。 第十章：工業信息安全（OT Security） 針對工控係統的特殊性，本章全麵闡述瞭OT安全框架。內容涵蓋瞭基於ISA/IEC 62443標準的風險評估方法，從資産識彆到安全區域劃分（Conduits and Zones）。詳細講解瞭物理安全、網絡安全（如白名單機製、深度包檢測）、固件完整性驗證及訪問控製策略的實施，以應對日益嚴峻的網絡攻擊威脅。 結語：係統維護、故障診斷與生命周期管理 本書最後一部分強調瞭係統運行的持續性和可靠性。涵蓋瞭基於狀態的預測性維護（PdM）技術，如何利用傳感器數據分析設備運行的健康指數。同時，提供瞭詳細的係統故障診斷流程圖和排故手冊的編寫規範，指導工程師如何快速定位硬件故障、軟件邏輯錯誤和通信中斷問題，確保工業生産的平穩運行。本書旨在培養具備係統集成、高級編程和現代安全意識的復閤型自動化工程師。

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作為一名正在準備考取職業資格證書的業餘愛好者，我最看重的是教材的實用性和可操作性。這本書在這方麵做得相當到位，它對於各種測量儀器的使用規範和注意事項的描述，細緻到連我這個“老手”都覺得學到瞭新東西。比如，講解萬用錶測電阻時，關於“消除寄生電阻”的細節處理，在其他參考書裏往往是一筆帶過，而這本書則用瞭一個專門的小節來強調，這在實際的故障排查中至關重要。我上次幫鄰居修一個老式功放，就是因為忽略瞭環境溫度對某些元件參數的影響，反復測試都找不到問題，後來翻看這本書的“環境因素對測量準確性的影響”一章，纔猛然醒悟。不過，如果能在書的附錄部分增加一個“常見故障代碼與排除流程速查錶”，那就太棒瞭，那樣在遇到突發情況時，可以直接翻到最後一頁就能找到初步的應對方案，效率會大大提升。

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這本書的裝幀設計著實讓人眼前一亮，封麵那種深邃的藍色調，配上簡潔有力的白色字體，散發著一種專業又不失現代感的氣息。我剛拿到手的時候，那種厚實感和紙張的質感就讓人覺得這是一本用心的教材。內頁的排版也做得非常考究，圖文混排的布局清晰流暢，不會讓人在閱讀復雜電路圖和理論公式時感到眼花繚亂。尤其是那些示意圖和實物照片，細節處理得極其到位，對於初學者來說，光是看著圖就能對元器件的構造有一個直觀的認識。不過，我個人感覺，如果能在一些關鍵概念的引入部分，增加一些曆史背景或者實際生活中的應用案例作為“引子”，可能會讓讀者在進入枯燥的理論學習之前，更有代入感。比如，在講到歐姆定律時，如果能穿插一段電燈泡的發明史，或者現代智能傢居裏某個小部件的電路原理，那學習的動力肯定會更足一些。總的來說，從閱讀體驗和視覺感受上，這本書絕對是市場上同類書籍中的佼佼者，看得齣齣版社在設計和印刷上下瞭血本。

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這本書在內容體係的構建上，體現瞭極強的邏輯性和層層遞進的思路。從最基礎的電學定律，到直流電路、交流電路，再到復雜的電氣控製係統，知識點的組織如同搭積木一般，前後呼應，邏輯嚴密，讓人能夠清晰地看到整個學科的全貌。我尤其贊賞它在交流電路部分對相量法和三相四綫製的講解，步驟清晰，配圖詳盡，避免瞭傳統教材中那種生硬的公式堆砌。我用它來復習電力係統的基礎知識時，發現很多過去模糊不清的概念都得到瞭澄清。但如果能針對不同學習目標的讀者，提供一些“選讀”或者“拓展閱讀”的建議那就更人性化瞭。比如，對於側重於弱電和電子技術方嚮的讀者，可以明確指齣哪些章節是必讀的重點，哪些章節可以作為選修；而對於側重於強電和電力傳輸的讀者，則可以推薦不同的學習路徑。這樣，讀者可以根據自己的專業方嚮，更高效地利用這本書的豐富資源。

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這本書的內容深度和廣度，對於我這種想係統性地梳理基礎知識的人來說，簡直就是一座寶庫。它不僅僅停留在教科書式的概念羅列上，更注重對底層邏輯的剖析。我特彆欣賞作者在講解晶體管工作原理時所采用的類比手法，那種深入淺齣的描述，即便是麵對復雜的半導體物理知識，也能讓人茅塞頓開。我記得有一次我對著一個復雜的BJT放大電路圖怎麼也想不通電流是如何被控製的，翻閱這本書的對應章節後，作者用瞭一個非常生動的“水龍頭”模型來解釋“小信號控製大電流”的過程，瞬間就打通瞭我的認知壁關。唯一的遺憾是，某些高階的數字邏輯電路設計部分，雖然理論講得不錯，但實戰的案例分析略顯保守，如果能加入一些基於FPGA或者嵌入式係統的小型項目實戰指導，那就更完美瞭。畢竟，理論最終還是要迴歸到實踐，多一些“動手做”的環節，纔能真正把知識內化。

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這本書的語言風格是偏嚮於嚴謹和學術性的，這無疑保證瞭其內容的準確無誤，但對於零基礎的讀者來說，初期閱讀門檻略高。很多章節的推導過程非常詳盡，這對於數學功底好的讀者是福音，但對於依賴直覺和經驗學習的人來說，可能會感到有些吃力。我建議，這本書非常適閤作為大專院校高年級或者工程技術人員的進階參考資料，而不是作為電工技術的“第一本啓濛讀物”。如果定位是入門教材，或許可以在保持嚴謹性的前提下，適當地增加一些通俗的“白話文”解釋，尤其是在解釋復雜的物理現象時，可以采用對比和類比的方式，先建立宏觀概念，再逐步深入微觀分析。例如，在講解電磁感應定律時，如果能先用一個簡單的動畫場景來描繪磁力綫穿過綫圈的過程，讀者接受起來會更自然一些，而不是一開始就拋齣復雜的數學公式。

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