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出版者:高等教育

作者:徐大诚 邹丽新

出品人:

页数:356

译者:

出版时间:2003-1

价格:29.50元

装帧:

isbn号码:9787040123081

丛书系列:

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现代工业自动化系统设计与实现 书籍简介 本书系统地阐述了现代工业自动化领域的核心理论、关键技术以及工程实践。随着智能制造和工业物联网（IIoT）的飞速发展，对复杂、高效、可靠的自动化系统的需求日益迫切。本书旨在为自动化工程师、系统集成商以及相关专业的高年级本科生和研究生提供一套全面且深入的技术参考与实践指南。 第一部分：自动化系统基础理论与架构 本部分聚焦于构建现代自动化系统的基石。首先，我们深入探讨了控制系统的基本原理，包括开环与闭环控制、反馈机制的设计与稳定性分析。重点讲解了经典控制理论在工程中的应用，如PID控制器的调谐方法、超前滞后补偿器的设计，并引入了现代控制理论的初步概念，如状态空间描述。 随后，书籍详细剖析了工业自动化系统的典型架构，从现场层（传感器、执行器）到控制层（PLC、DCS）再到信息层（SCADA、MES）。我们着重分析了不同架构的优缺点及其在不同规模和复杂性项目中的适用性。特别地，本部分对工业网络通信协议进行了详尽的比较和应用指南，涵盖了工业以太网（EtherNet/IP, PROFINET, EtherCAT）和传统现场总线（CANopen, DeviceNet）的技术细节、实时性能指标及配置要点。 第二部分：可编程逻辑控制器（PLC）的高级应用 虽然本书关注的是更宏观的系统集成与设计，但对核心控制单元——PLC的深入理解仍是不可或缺的。本部分超越了基础的梯形图编程，侧重于复杂逻辑、高级功能块的应用和系统集成策略。 我们详细介绍了S7-1500系列和Allen-Bradley ControlLogix平台在处理高速计数、运动控制和安全逻辑方面的编程技巧。讨论了如何利用结构化文本（ST）和功能块图（FBD）实现模块化、可重用性高的控制程序。在故障诊断方面，书籍提供了基于先进诊断功能（如诊断缓冲区分析、在线变量监控）的高效排错流程，确保系统的高可用性。此外，本部分专门辟章节讨论了如何利用PLC内置的安全功能（Safety Integrated/GuardLogix）实现符合IEC 61508标准的 SIL 级别安全联锁系统。 第三部分：分布式控制系统（DCS）与过程控制 针对石油化工、电力、制药等流程工业，DCS是实现大规模、高可靠性过程控制的首选方案。本部分聚焦于DCS的系统构成、功能模块及高级过程控制（APC）。 我们详细解析了现代DCS的组件，包括控制站、人机接口（HMI）服务器、工程工作站和归档服务器之间的协同工作机制。在过程控制策略上，本书深入讲解了先进的控制算法，如模型预测控制（MPC）、解耦控制和自适应控制。通过实际案例，展示如何利用DCS环境中的工具箱构建、仿真和部署这些复杂的控制策略，以优化生产效率、降低能耗并精确控制产品质量。本部分强调了在DCS中实现操作员培训系统（OTS）的重要性及其设计方法。 第四部分：工业网络、数据采集与可视化 现代自动化系统是高度互联的。本部分全面涵盖了数据从现场到上层的传输、处理和展示。 首先，详细阐述了OPC UA（统一架构）作为跨平台、安全的数据交换标准的地位和实现方法。讨论了如何利用OPC UA服务器与来自不同供应商的设备进行互操作。其次，书籍深入研究了SCADA系统的设计原则，包括地理信息系统（GIS）集成、历史数据管理（Historian）和报警管理策略（基于ISA 18.2标准）。 可视化方面，本书提供了关于设计高效、符合人因工程学HMI/MMI界面的指导方针。重点讨论了信息分层（Information Layering）、关键性能指标（KPI）的有效展示，以及如何设计直观的报警界面以辅助操作员快速决策，避免信息过载。 第五部分：制造执行系统（MES）与信息集成 本部分将视野从车间控制扩展到企业生产管理层面，探讨了制造执行系统（MES）在连接控制层与企业资源规划（ERP）系统中的作用。 书籍详细介绍了MES的核心功能模块，包括生产调度、物料流跟踪、质量管理、设备综合效率（OEE）计算和批次管理（ISA-88）。本部分重点阐述了ISA-95模型在构建集成化工厂信息模型中的指导意义。通过详细的案例分析，说明如何通过MES实现从订单到成品交付的全生命周期数据闭环管理，从而提高生产透明度和响应速度。 第六部分：系统集成、调试与生命周期管理 成功的自动化项目依赖于严谨的工程方法。本部分关注项目实施的关键阶段。 我们系统地介绍了基于需求的工程设计流程，包括从用户需求规范（URS）到详细设计规范（DDS）的文档编制。在调试阶段，书籍提供了分阶段的调试策略，如单元测试、集成测试和最终系统验收测试（FAT/SAT）。特别强调了系统集成测试的重要性，确保不同子系统间的接口数据流和时序关系正确无误。 最后，书籍讨论了自动化系统的生命周期管理，包括系统升级路径规划、预防性维护策略的制定，以及如何利用历史运行数据进行系统性能的持续优化。对于老旧系统的现代化改造（Brownfield Projects），本书也提供了评估、迁移和风险控制的实用方法。 本书内容翔实，理论与工程实践紧密结合，是致力于构建和维护现代、复杂、高性能工业自动化系统的专业人士的宝贵参考资料。

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对于一个刚接触硬件编程的新手来说，这本书的入门友好度是超乎预期的。我之前被很多高级术语和复杂的电路图吓退，但这本书的叙述方式非常“接地气”。作者仿佛坐在你旁边，用最直白的语言解释那些看似高深的抽象概念。比如，它对寄存器操作的讲解，不是简单地罗列地址和位定义，而是结合实际的I/O端口操作，解释为什么需要设置特定的标志位，以及这些设置会带来什么样的物理效果。此外，书中的大量流程图和时序图，极大地帮助我理解了复杂的同步和异步操作流程。我特别喜欢它在介绍调试技巧时提供的“陷阱警示”，这些都是血泪经验的总结，能帮我们这些初学者少走很多弯路。每一次遇到难以解决的bug，我都会翻到书中的相关章节，往往能从中找到解决问题的关键思路。这本书的价值在于，它不仅教会了你“做什么”，更重要的是教会了你“为什么这么做”。

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这本书的案例库是其最大的亮点之一。很多教科书在讲解完理论后，就戛然而止，留给读者的是一片迷茫。然而，这本书提供了多个跨领域的综合性应用实例，从简单的温度采集与数据显示，到较为复杂的运动控制和数据通信链路的搭建。这些实例不仅代码完整，而且附带了详细的硬件连接说明和软件配置步骤。我特别关注了其中关于数据采集系统的部分，它不仅讲解了模数转换器（ADC）的精度和采样率，还深入讨论了抗混叠滤波器的设计原理，这是很多入门书籍会忽略的关键环节。作者在描述这些应用时，始终保持着一种批判性的思维，会讨论不同方案的优劣和适用场景，而不是盲目推崇某一种技术。这种开放式的教学方式培养了读者的系统性思维能力，让我学会了在面对一个新需求时，如何从多个角度去权衡和选择最佳的实现路径。这本书无疑是一部融合了理论深度、工程实践和前沿趋势的杰作。

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这本书的排版和图示质量绝对是业界顶尖水平。我手里拿着的是精装版，纸张的质感和墨水的清晰度都非常适合长时间阅读和反复查阅。技术书籍最怕的就是图文混排不佳，导致逻辑混乱，但这本书在这方面处理得极为专业。尤其是那些涉及到时序图和状态机描述的部分，线条流畅，标识清晰，即便是复杂的逻辑跳转也能一目了然。在内容层面，它对电源管理和低功耗设计的探讨，让我受益匪浅。在物联网（IoT）设备日益普及的今天，如何平衡性能和功耗是一个核心难题，这本书提供了一套系统的、可量化的评估方法论，远超我预期的内容覆盖。它不仅仅是讲解如何使用低功耗模式，更深入到了晶振频率的选择、内部时钟源的切换对整体系统能耗的影响分析。这使得我对构建一款电池供电设备有了更深层次的理解和把握。

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这本书简直是打开了我对嵌入式系统世界的一扇新大门！我原本以为自己对电子工程已经有了一定的了解，但这本书深入浅出地讲解了从最基础的微控制器架构到复杂的外设接口编程，尤其是它对实时操作系统（RTOS）的剖析，让我豁然开朗。书中的案例分析非常贴合工业现场的实际需求，不仅仅是停留在理论层面，而是手把手教你如何将理论知识转化为可运行的、可靠的代码。举例来说，它对PID控制算法在实际硬件平台上的实现细节描述得极其详尽，从软件层面的参数整定到硬件层面的定时器精度校准，都给出了非常实用的建议。我特别欣赏作者在讲解中断处理机制时的严谨性，这在很多同类书籍中往往被一笔带过，但这本书花了大量的篇幅来确保读者能理解在多任务环境下，如何保证代码的原子性和避免竞态条件。读完后，我感觉自己对设计一个稳定、高效的自动控制系统充满了信心。这本书绝对是电子工程师和自动化专业学生案头的必备工具书，它的价值远超定价本身。

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这本书的深度和广度都令人印象深刻，它完美地平衡了理论的深度和应用的广度。我最欣赏的是作者在软件工程实践方面的指导。在现代嵌入式开发中，代码的可维护性和可移植性与功能实现同等重要，而这本书恰恰在这方面下足了功夫。它详细介绍了模块化编程的思想，如何使用清晰的头文件和源文件结构来管理大型项目，以及版本控制工具（虽然没有直接点名，但从其项目管理思路可以推断）在嵌入式开发流程中的重要性。书中涉及的通信协议部分，特别是CAN总线和以太网的底层数据帧结构解析，清晰得让人忍不住想立刻找块板子动手实践一下。与我之前阅读的一些偏向于特定芯片手册的参考书不同，这本书更侧重于通用的设计原则和算法实现，这使得它的知识体系不容易过时。如果你想从一个“会写代码的工程师”蜕变成一个“懂得如何设计健壮系统的工程师”，这本书是不可或缺的向导。它的结构非常清晰，逻辑链条完整，几乎没有让人感到困惑的跳跃点。

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