电工与电子基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:机械工业出版社

作者:边萌

出品人:

页数:312

译者:

出版时间:2001-10-1

价格:13.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787111011163

丛书系列:机械工人技术理论培训教材

图书标签:

• 电工基础
• 电子基础
• 电路原理
• 电学
• 电子学
• 基础教育
• 职业教育
• 实训
• 入门
• 教材

书籍简介： 《现代工业控制系统原理与应用》 作者： 张伟 著 出版社： 机械工业出版社 出版年份： 2023年 --- 内容概述： 本书系统地阐述了现代工业控制系统的基本原理、关键技术、主流架构及其在实际工业生产中的应用。内容紧密围绕当前工业 4.0 和智能制造的发展趋势，旨在为读者提供一个全面、深入且具有实践指导意义的控制系统知识体系。 全书共分为七大部分，涵盖了从基础理论到前沿技术的广泛内容。 第一部分：工业控制系统基础理论与发展脉络 本部分首先回顾了自动控制理论的发展历程，重点介绍了反馈控制、前馈控制等经典控制思想在线性系统中的应用。随后，深入剖析了现代工业控制系统的基本构成要素，包括传感器、执行器、控制器和人机界面（HMI）之间的逻辑关系和信息流向。特别强调了数字控制相对于传统模拟控制在精度、稳定性和灵活性方面的革命性提升。 此外，本部分详细梳理了工业控制系统的主要发展阶段，从早期的继电器控制系统、DCS（分散控制系统）到当前主流的PLC（可编程逻辑控制器）系统和集成的SCADA（数据采集与监视控制系统）架构，分析了不同架构的适用场景、优缺点及其在特定行业（如石油化工、电力能源）中的部署案例。 第二部分：可编程逻辑控制器（PLC）核心技术详解 本部分是全书的基石，聚焦于目前应用最广泛的工业控制器——PLC。 硬件架构： 详细介绍了主流品牌的PLC（如西门子 S7 系列、罗克韦尔 Allen-Bradley 系列）的CPU模块、I/O 模块（数字量、模拟量）、通信模块的选型和安装规范。重点解析了模块化、机架式以及嵌入式PLC的内部工作原理和扫描周期机制。 编程语言与逻辑设计： 依据 IEC 61131-3 标准，深入讲解了五种标准编程语言：梯形图（LD）、指令表（IL）、结构化文本（ST）、功能块图（FBD）和顺序功能图（SFC）。本书强调结构化编程思想，通过大量实际的工艺流程案例，教授读者如何使用SFC进行复杂时序控制的设计，并利用ST实现复杂的数学运算和数据处理。 模拟量处理与运算： 详细阐述了 4-20mA、0-10V 信号的采集、线性化、滤波和标定过程，以及 PID 算法在 PLC 内部的实现细节，包括位置式和增量式 PID 的切换与参数整定方法（如Ziegler-Nichols 法的改进应用）。 第三部分：运动控制与伺服系统集成 本部分专注于实现精确运动的控制技术。首先引入了伺服驱动器和电机的基本原理，包括永磁同步电机（PMSM）的结构和工作方式。 伺服系统配置： 讲解了如何根据负载特性（惯量、扭矩需求）选择合适的伺服放大器和电机。重点讨论了速度环、位置环、电流环的嵌套控制结构，以及如何通过示波器和专业软件对环路进行闭环调谐，以确保系统动态响应的快速性和稳定性。 多轴联动与插补： 详细介绍了直线插补、圆弧插补的数学原理，以及在专用运动控制器（Motion Controller）或高级PLC模块中如何实现 G 代码（NC 代码）的解析和执行。探讨了电子凸轮（E-Cam）在同步输送和包装机械中的应用。 第四部分：工业通信网络与现场总线技术 可靠、高效的通信是现代控制系统的神经系统。本部分系统介绍了工业网络的分层架构（现场层、控制层、管理层）。 现场总线技术： 对比分析了 Profibus DP/PA、DeviceNet、CANopen 等经典现场总线协议的帧结构、传输速率和抗干扰能力。重点讲解了如何进行网络配置、地址分配和诊断维护。 以太网工业化： 深入剖析了基于标准以太网的工业协议，如 EtherNet/IP 和 PROFINET。讲解了实时性保障机制（如 TSN - 时间敏感网络的基础概念），以及如何构建一个集成了 IT 和 OT 网络的融合架构。 OPC UA 标准： 详细介绍了 OPC Unified Architecture（OPC UA）作为跨平台、安全的数据交换标准的优势，包括其信息模型、安全认证机制，及其在实现设备间互操作性中的核心作用。 第五部分：人机界面（HMI）与 SCADA 系统设计 本部分关注操作人员与控制系统之间的交互界面设计与监控系统构建。 HMI 设计原则： 遵循人机工程学原理，指导读者进行高效的报警管理、趋势显示和操作界面布局设计。讨论了“无纸化”趋势下，HMI 屏幕信息密度的优化策略。 SCADA 架构与数据库： 阐述了 SCADA 系统的三层结构（操作员站、服务器、远端终端单元RTU/PLC），以及如何利用关系型数据库（如 SQL Server）和时间序列数据库（如 InfluxDB）进行历史数据的存储、查询与报表生成。 报警管理与事件记录： 强调了符合 ISA 18.2 标准的报警管理框架的重要性，包括报警分类、抑制、确认机制，以及如何通过有效的报警设计减少“报警泛滥”现象。 第六部分：过程控制与优化策略 本部分面向连续过程控制领域，如化工、冶金等行业。 复杂反馈控制： 深入研究了多回路控制系统，如比值控制、串级控制、前馈补偿控制的结构设计与应用场景。 先进过程控制（APC）： 介绍了基于模型预测控制（MPC）的基本思想。解释了 MPC 如何通过在线求解优化问题，实时预测过程变量，从而应对系统中的强耦合、长延迟等复杂特性，实现全局优化操作。 系统可靠性与冗余设计： 讲解了关键生产单元中对系统可靠性的要求，包括热备份（Hot Standby）、三取二（2oo3）等硬件冗余配置，以及软件层面的故障切换逻辑设计。 第七部分：信息安全与智能制造前瞻 鉴于控制系统面临的网络威胁日益增加，本部分探讨了工控信息安全。 工控系统安全基础： 介绍了 ISA/IEC 62443 系列标准框架，重点讲解了网络分段（Purdue 模型应用）、访问控制和安全审计在 PLC/SCADA 网络中的实施。 工业物联网（IIoT）与云边协同： 探讨了边缘计算（Edge Computing）在数据预处理、实时控制和网络隔离中的作用。阐述了如何将 OT 数据安全、有效地上传至工业云平台进行大数据分析、设备健康监测（PHM）和远程诊断，为实现真正的智能工厂提供技术路径。 --- 适用对象： 本书适合于自动化、电气工程、机械工程、过程控制等相关专业的本科高年级学生、研究生，以及在制造业、能源、环保等领域从事控制系统设计、编程、维护和集成的工程师。通过本书的学习，读者将能够掌握构建和优化现代工业自动化解决方案所需的核心知识和实践技能。

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