具体描述
《电气控制与PLC》是教育部职业教育与成人教育司推荐的五年制高职统编规划教材。全书分为三篇共十五章：第一篇为低压电气控制，主要介绍了常用低压电器、基本环节控制电路、普通机床电气控制；第二篇为可编程序控制器（PLC），包括PLC的基础知识，日本松下电工FP1系列硬件系统配置、指令系统、特殊功能及功能模块、编程软件的使用、PLC系统的安装与维护，其他系列的PLC简介等；第三篇为调速系统，主要介绍了自动控制系统的基本知识、直流调速系统和随动系统、交流调速系统；最后还介绍了电气控制和PLC技术在典型数控机床中的应用实例，根据课程能力培养目标安排了实验和实训教学内容。
《电气控制与PLC》最适用于五年制高职数控技术应用、机电技术等专业教学使用，同时适用于数控技术应用专业领域两年制和三年制高职教学选用，也可供有关工程技术人员阅读参考。
跨界视野：面向未来的集成系统设计与应用 图书简介 本书旨在为读者提供一个宏大而深入的视角，探讨在当前以信息技术和智能制造为核心驱动力的时代背景下，传统工程学科如何与新兴技术深度融合，构建出高效、可靠且具有高度自适应能力的复杂系统。我们聚焦于系统级思维的建立、信息物理融合架构的构建，以及面向未来挑战的工程实践，而非局限于特定领域的底层技术实现细节。 第一部分：系统工程的演进与架构思维 本部分将首先回顾经典系统工程方法的局限性，并引入更具前瞻性的集成化、模块化和生命周期管理思想。我们深入探讨了现代复杂系统的特性，强调其多域交叉、动态演化的本质。 1. 复杂性科学在工程中的应用： 讲解如何运用复杂性科学原理来理解和预测大规模工程系统的非线性行为，包括自组织现象、涌现特性以及临界点分析。重点在于如何设计具有鲁棒性的反馈回路，以应对不确定性。 2. 模型驱动工程（MDE）与数字孪生基础： 讨论如何将系统需求、设计、仿真和部署全面集成于统一的建模环境中。详细阐述数字孪生（Digital Twin）从概念到实践的演变路径，强调其在跨领域数据一致性维护中的关键作用，而非仅仅是物理实体的虚拟映射。内容涵盖高保真度模型的选择标准、多尺度建模的挑战，以及仿真结果与实时数据流的同步机制。 3. 面向服务的架构（SOA）与微服务在工业环境中的适应性： 分析传统集中式控制架构的瓶颈，介绍如何借鉴信息技术领域的先进架构思想，构建松耦合、高内聚的工业控制与管理平台。重点在于定义清晰的服务边界、接口协议的标准化，以及如何在资源受限的边缘侧实现轻量级的服务部署。 第二部分：信息物理系统（CPS）的深度融合与数据治理 本部分是全书的核心，着重于物理实体与计算智能如何无缝连接，以及支撑这一连接所需的数据基础设施。我们探讨的重点在于数据的语义理解、安全传输与决策的实时性。 1. 高可信度通信网络的构建： 讨论时间敏感网络（TSN）在确保工业实时性方面的关键技术，包括流量整形、确定性通信的保障机制。同时，分析5G/6G技术对工业物联网（IIoT）带宽、低延迟和海量连接的支撑能力，并比较不同无线通信协议（如LoRaWAN, NB-IoT, UWB）在特定应用场景下的适用性与局限性。 2. 异构数据融合与语义互操作性： 工业现场数据来源广泛（传感器、数据库、历史记录等），格式和语义各异。本章深入讲解如何构建知识图谱或使用本体论（Ontology）来描述设备、流程和状态之间的关系，从而实现真正意义上的数据互操作性，而非简单的数据格式转换。讨论数据清洗、缺失值插补在提升决策质量中的关键作用。 3. 边缘计算（Edge Computing）的架构设计： 探讨数据处理能力向现场转移的必要性。详细分析边缘节点的计算资源分配策略、任务卸载的决策模型，以及如何保证边缘侧处理的实时性、安全性和自治性，使其在与云端中心协同工作时发挥最大效能。 第三部分：智能决策与人机协作的未来范式 本部分关注如何利用先进的计算方法，赋予系统自主决策能力，并重新定义人与自动化系统之间的交互模式。 1. 强化学习在动态优化中的应用前沿： 不局限于基础控制理论，本章聚焦于如何将深度强化学习（DRL）应用于解决高维、非线性、模型不精确的系统优化问题，例如复杂生产调度、能源管理和供应链的实时响应。讨论训练环境的构建、奖励函数的合理设计，以及如何确保学习到的策略在实际部署中的安全性和可解释性。 2. 系统安全与韧性（Resilience）工程： 随着系统互联程度加深，网络安全威胁渗透到控制域。我们系统分析了工业控制系统（ICS）的安全威胁模型（如针对操作系统的漏洞、通信协议的篡改），并介绍了基于零信任架构的访问控制策略在工业环境中的落地实践。韧性工程部分侧重于系统如何在遭受攻击或故障后，快速进行自愈合、状态重构和功能降级，以维持核心业务的持续运行。 3. 高级人机交互（HMI）与认知负荷管理： 探讨未来操作界面如何超越传统的仪表盘和按钮，转向增强现实（AR）、沉浸式虚拟现实（VR）在现场维护、远程指导和复杂故障诊断中的应用。重点分析如何设计交互系统以匹配操作人员的认知能力，避免信息过载，并在高压环境下支持高效决策。 第四部分：可持续性与跨学科项目管理 最后，本书将视角提升到宏观层面，探讨工程决策如何服务于更广泛的社会目标，并如何有效管理跨学科的复杂项目。 1. 工业系统的能源效率与生命周期评估（LCA）： 结合当前对碳中和的要求，讲解如何将能耗优化目标内嵌到系统控制和架构设计之初。介绍LCA方法论在评估设备选型、系统运行模式对环境影响方面的应用，指导工程师做出更具可持续性的技术选择。 2. 敏捷方法在重资产项目中的适应性： 传统瀑布模型难以应对快速变化的需求，但重资产项目的修改成本高昂。本章探讨精益（Lean）原则与敏捷开发理念如何被裁剪和应用于大型工业系统集成项目，以实现快速迭代验证、早期风险暴露和需求持续反馈的闭环。 3. 法规遵从性与标准化挑战： 分析全球范围内对数据主权、安全认证（如IEC 62443系列标准）的最新要求，以及工程师在设计之初如何预先嵌入这些要求，避免后期昂贵的整改。 本书面向对象为高级工程技术人员、系统架构师、研发人员以及对未来智能制造和集成系统感兴趣的研究生和高级本科生。它不侧重于介绍特定品牌或型号的硬件设备，而是致力于构建一套通用的、面向未来的系统设计理论框架和方法论。
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