现场总线网络

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出版者:电子工业出版社
作者:杨卫华 编
出品人:
页数:235
译者:
出版时间:2004-7
价格:19.40元
装帧:简裝本
isbn号码:9787040146493
丛书系列:
图书标签:
  • 现场总线网络
  • 现场总线
  • 工业网络
  • 通信协议
  • 自动化
  • 控制系统
  • PROFIBUS
  • PROFINET
  • CAN总线
  • EtherCAT
  • Modbus
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具体描述

《现场总线网络》旨在介绍现场总线及其应用。全书以计算机网络知识为基础,以基金会现场总线、PROFIBus总线、Lonworks总线为代表,较全面地介绍了目前最具影响力的现场总线类型及其技术特点、选用原则、系统设计、工程实施、设备组态和安装维护等应用。《现场总线网络》内容详实、结构合理、语言通俗、图文并茂、面向应用,适合作为为高职院校电气自动化、网络技术、楼宇自动化及仪表专业的教学用书,亦可作为工程设计安装和运行维护人员的培训教材或相关科研人员的参考书。

《智能制造的基石:工业自动化系统集成与控制》 内容简介 在日新月异的工业4.0浪潮下,制造业正经历一场深刻的变革。传统孤立的生产设备和信息系统已难以满足日益增长的效率、灵活性和智能化需求。智能制造的核心在于实现生产全流程的深度互联、数据驱动和自主决策。本书《智能制造的基石:工业自动化系统集成与控制》正是为了应对这一挑战而生,它将引领读者深入理解现代工业自动化系统构建的内在逻辑,掌握实现高效、柔性、智能化生产的关键技术与方法。 本书并非简单罗列各种自动化元器件或某个单一的技术标准,而是着眼于一个更加宏观且实用的层面:如何将不同功能、不同厂商的设备和系统有机地整合在一起,形成一个协同运作、信息互通的整体,从而实现生产流程的智能化控制与优化。 我们将从工业自动化系统的宏观架构入手,逐层剖析其关键组成部分,并重点探讨如何在复杂的工业环境中实现无缝集成与高效控制。 第一部分:工业自动化系统架构与概念解析 本部分将奠定读者对工业自动化系统整体认知的坚实基础。我们将首先描绘出一幅现代工业自动化系统的全景图,介绍其从底层感知到上层决策的典型分层架构。 宏观架构概述: 深入阐述工业自动化系统通常包含的几个关键层次,例如: 设备层(Field Level): 传感器、执行器、执行机构等直接与物理过程交互的组件。 控制层(Control Level): PLC(可编程逻辑控制器)、DCS(分布式控制系统)等负责实时数据采集、逻辑处理和指令输出的核心控制器。 监控与操作层(Supervisory Control and Data Acquisition - SCADA / Human-Machine Interface - HMI): 负责监控生产过程、可视化展示数据、接收操作指令的用户交互界面和数据采集系统。 生产管理层(Manufacturing Execution System - MES): 介于企业资源计划(ERP)和控制层之间,负责生产调度、质量管理、物料跟踪、设备维护等生产过程执行层面的管理。 企业管理层(Enterprise Resource Planning - ERP): 负责企业整体资源的规划与管理,如财务、销售、采购、人力资源等。 信息与数据层: 涵盖工业数据库、数据仓库、数据分析平台等,为系统优化和决策提供支持。 核心技术概念: 介绍构建自动化系统的基础概念,例如: 实时性与确定性: 理解工业控制系统对时间响应的严苛要求。 分布式与集中式控制: 探讨不同控制模式的优缺点及适用场景。 数据采集与处理: 介绍如何从现场设备高效、准确地获取数据。 反馈控制原理: 讲解闭环控制在维持生产过程稳定性和精确性中的作用。 协同工作机制: 强调系统中各单元之间如何相互协作以达成整体目标。 第二部分:系统集成:实现互联互通的关键 集成是工业自动化系统的生命线。不同厂商、不同年代的设备和系统往往采用不同的通信协议和数据格式,如何将它们有效地连接起来,打破信息孤岛,是实现智能制造的先决条件。本部分将深入探讨系统集成的挑战与解决方案。 通信技术解析: 工业以太网: 详细介绍Ethernet/IP, PROFINET, EtherCAT等主流工业以太网协议的特点、优势及应用场景。我们将分析它们在实时性、确定性、带宽和拓扑结构等方面的差异。 传统现场总线概述(作为背景知识): 简要介绍CANopen, DeviceNet, Profibus等经典现场总线技术,理解其发展历程和在特定领域的遗留价值,但重点不在于其详细实现。 OPC UA(Unified Architecture): 深入讲解OPC UA作为一种面向服务、平台无关的通用通信规范,在实现异构系统互联互通方面的核心作用。我们将分析其在数据建模、安全性和可扩展性方面的强大能力,以及如何在不同层级之间建立可靠的数据交换。 MQTT(Message Queuing Telemetry Transport): 探讨MQTT在物联网(IoT)和边缘计算中的应用,尤其是在轻量级数据传输和设备连接方面的优势,以及如何将其集成到工业自动化场景中。 数据模型与标准化: 数据采集与格式转换: 探讨如何处理不同设备生成的数据格式,以及实现数据标准化和统一建模的重要性。 信息模型(Information Models): 介绍如何通过建立统一的信息模型来描述和理解生产设备、过程和系统,从而方便数据共享和应用开发。 集成策略与方法: 点对点集成 vs. 中间件集成: 分析不同集成方式的优劣,以及如何根据实际需求选择合适的策略。 API(Application Programming Interface)的应用: 讲解如何利用API实现不同软件系统之间的数据交互和功能调用。 网关技术: 介绍工业网关在协议转换、数据过滤和边缘计算中的作用。 第三部分:工业自动化控制技术与优化 系统集成完成后,如何对生产过程进行精确、高效的控制,是提升生产效率和产品质量的核心。本部分将聚焦于先进的控制技术及其在优化生产过程中的应用。 PLC与DCS在现代控制中的角色: PLC的演进与应用: 探讨现代PLC在编程灵活性、通信能力和集成性方面的进步,以及其在离散制造中的广泛应用。 DCS的优势与特点: 分析DCS在连续过程控制、系统可靠性、操作人机界面等方面的优势,以及其在流程工业中的核心地位。 PAC(Programmable Automation Controller)的概念: 介绍PAC融合了PLC的可靠性和PC的灵活性,为更复杂的控制任务提供了新的解决方案。 高级控制策略: PID控制的深入应用与调优: 回顾PID控制的基本原理,并探讨高级PID调优方法,如自适应PID、模糊PID等,以应对复杂动态过程。 模型预测控制(MPC): 介绍MPC如何利用系统模型预测未来行为,并优化控制策略,尤其适用于具有复杂动态和约束条件的过程。 分布式控制与协同控制: 探讨如何实现多个控制器之间的协同工作,以实现更高级别的系统优化和故障容忍。 运动控制与机器人集成: 伺服系统与步进电机控制: 讲解高精度运动控制在自动化生产中的应用,如自动化装配、包装等。 工业机器人编程与集成: 介绍工业机器人如何与生产线上的其他设备进行协同工作,实现柔性化生产。 过程优化与性能分析: 数据驱动的控制优化: 探讨如何利用生产过程中积累的数据,通过机器学习、人工智能等技术,不断优化控制参数和策略。 生产绩效监控与分析: 介绍如何通过SCADA/HMI系统对生产过程的性能进行实时监控和事后分析,识别瓶颈并制定改进措施。 第四部分:智能制造中的系统集成与互联 本部分将着眼于将前面章节介绍的技术融会贯通,在智能制造的大背景下,探讨系统集成如何支撑更高级别的智能化应用。 MES在系统集成中的桥梁作用: 详细阐述MES如何连接现场控制系统和企业管理系统,实现生产指令的下达、生产过程的监控、数据的实时采集与分析,以及与ERP、SCADA等系统的协同。 工业物联网(IIoT)的实现: 传感器网络与边缘计算: 探讨如何构建大规模的传感器网络,并在边缘设备上进行初步的数据处理和分析,减少对云端资源的依赖。 数据平台与大数据分析: 介绍如何构建工业数据平台,对海量生产数据进行存储、管理和深度分析,挖掘潜在价值。 人工智能与机器学习在生产中的应用: 探讨如何利用AI/ML技术实现预测性维护、质量检测、工艺优化、生产排程优化等智能化应用。 数字化孪生(Digital Twin)的概念与实现: 基于实时数据的虚拟模型: 讲解如何构建生产设备的数字化孪生体,实时反映物理设备的运行状态,并进行模拟、预测和优化。 集成在决策过程中的作用: 探讨数字化孪生如何为工程师提供直观的分析工具,支持更明智的决策。 网络安全在工业自动化系统中的重要性: 工业控制系统(ICS)的网络安全威胁: 分析当前工业网络面临的主要安全风险。 安全防护策略与技术: 介绍防火墙、入侵检测、访问控制、数据加密等关键安全措施,以及建立安全审计机制的重要性。 本书特点: 系统性强: 从宏观架构到具体技术,层层深入,构建完整的工业自动化系统集成与控制知识体系。 前瞻性与实用性并重: 紧跟智能制造发展趋势,介绍最新技术和理念,同时注重技术在实际生产中的应用和落地。 技术细节与工程实践相结合: 不仅讲解理论知识,还包含大量的工程实践案例和方法论,帮助读者解决实际问题。 面向多层次读者: 适合工业自动化工程师、系统集成商、制造企业管理者、以及对智能制造感兴趣的在校学生和研究人员。 通过对《智能制造的基石:工业自动化系统集成与控制》的学习,读者将能够清晰地理解现代工业自动化系统的构建逻辑,掌握实现设备互联、信息共享、智能控制和生产优化的核心技术,为迈向高度自动化、智能化、数字化的现代工厂奠定坚实的基础。本书将是您在工业4.0时代提升竞争力的必备参考。

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读后感

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用户评价

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这本关于某个领域的专业书籍,内容上着实让我领略到了作者在理论深度上的造诣。它并非那种浮光掠影的概述,而是扎扎实实地深入到了一些核心概念的底层逻辑中去。比如,书中对于某种复杂系统架构的剖析,如果不是对该领域有长期积累的从业者,恐怕很难在这么短的篇幅内将其脉络梳理得如此清晰。尤其值得称道的是,作者在阐述一些晦涩难懂的技术原理时,运用了大量的类比和图示,将抽象的概念具象化,这对于初学者来说无疑是极大的帮助。我记得有一章专门讨论了性能优化的几个关键瓶颈,作者不仅指出了问题所在,还提供了一套系统的、可操作的排查流程,每一步骤都有详尽的解释和预期的结果。读完这一部分,我立刻尝试将书中的方法应用到我手头的一个项目中,发现效率确实得到了显著提升。不过,也有一些地方略显不足,比如在某些前沿技术的发展趋势展望上,内容似乎稍显保守,更多聚焦于成熟的技术栈,对于新兴的、可能颠覆现有格局的技术讨论力度不够,这或许是受限于出版周期的影响,但也让整本书的视野在某些维度上显得不够开阔。总的来说,这是一本非常值得技术人员反复研读的经典之作,其严谨性和实用性是毋庸置疑的。

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这本书的装帧和排版设计,坦率地说,是同类技术书籍中相对比较朴实无华的一类。封面设计没有采用时下流行的炫酷或极简风格,而是选择了一种偏向学术的沉稳色调。然而,一旦翻开内页,你就会被其内容所深深吸引。作者的叙事风格是极其富有逻辑性的,他似乎总是能预见到读者在理解某个概念时可能产生的疑惑,并在接下来的段落中主动给出解答或补充说明。这种“对话式”的写作手法,极大地降低了阅读的挫败感。我尤其喜欢其中穿插的“案例分析”部分,这些案例并非虚构的理想化场景,而是基于真实世界中发生过的复杂故障或设计挑战。通过对这些案例的深入剖析,读者不仅学到了理论知识,更重要的是学会了如何将理论应用于解决实际生产环境中的疑难杂症。唯一的遗憾是,书中部分图表的清晰度和分辨率略显不足,在用A4纸打印出来参考时,一些细微的线条和标注不太容易辨认,如果能在后续修订中对图表质量进行优化,体验会更上一层楼。

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我花了整整一个周末才勉强啃完这本书的后半部分,坦白说,这本书的阅读体验就像攀登一座信息量巨大的技术高峰,每前进一步都伴随着心智上的巨大消耗,但最终登顶时的那种豁然开朗的感觉,确实无与伦比。这本书最大的特点,我认为在于其百科全书式的知识覆盖面,几乎涵盖了我们行业内所有重要的技术分支和标准规范。它不像市面上很多同类书籍那样只做浅层介绍,而是像一把手术刀,精准地切入到每一个技术模块的内部结构和运作机制。特别是关于数据安全与合规性的章节,作者的论述极其审慎和权威,引用了大量的国际标准和法律条文作为佐证,读起来让人感到十分踏实。我特别欣赏作者在处理争议性技术路线时的中立态度,他没有强行推销某种“唯一正确”的方案,而是客观地列举了各种方案的优缺点、适用场景以及背后的技术权衡,让读者自己去做出判断。当然,这也带来了一个小小的阅读障碍:对于完全没有基础的读者来说,这本书可能过于密集和专业化了,很多术语需要频繁查阅其他资料才能理解其深层含义。但对于有一定积累的工程师而言,它无疑是一份珍贵的、可以随时翻阅的“技术字典”。

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我购买这本书的初衷,是希望了解某个特定技术领域在过去十年中的演进脉络,这本书在这方面交出了一份令人满意的答卷。它以一种近乎编年史的方式,详细记录了该技术从萌芽、发展到成熟的各个关键节点,包括那些曾经尝试过但最终被淘汰的过渡性技术,这对于理解“为什么我们现在采用这种方案”至关重要。作者显然投入了巨大的精力进行历史文献的梳理和考证,很多一手资料的引用都显得十分专业和精准。最让我感到惊喜的是,书中关于标准化过程的描述。很多技术细节的差异往往源于不同标准组织之间的博弈和妥协,这本书将这些“幕后故事”以一种近乎小说般引人入胜的方式呈现了出来,让人理解了技术选择背后的社会和商业驱动力,而不仅仅是纯粹的技术指标竞争。如果说有什么可以改进的地方,那就是对于跨文化技术交流的探讨略显单薄,例如,不同国家或地区的工程实践在采纳这些技术时可能存在的文化差异和侧重点,这本书没有深入展开,留下了思考的空间。

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从一个项目经理的角度来看,这本书的价值体现在它的宏观视野和对资源配置的指导意义上。它不仅仅是教你“怎么做”(How-to),更重要的是告诉你“应该做什么”(What-to-do)和“为什么”(Why)。书中关于技术选型和风险评估的模型建立部分,简直就是一本绝佳的决策辅助工具。作者提出了一套多维度的评估矩阵,将技术成熟度、社区支持、长期维护成本和人才储备等非纯技术指标纳入考量,这对于任何需要做重大技术投资的团队来说,都是极其宝贵的参考。我发现,书中对“技术债务”的界定和量化方法尤其精辟,这帮助我更好地与开发团队沟通,争取到必要的重构时间。这本书的语言风格非常务实,没有过多渲染技术的“酷炫”,而是聚焦于稳定、可维护和可扩展性,这正是一个成熟企业管理者所需要的基调。唯一的缺点可能在于,由于其覆盖面太广,在涉及具体编程语言或特定工具链的深度代码示例方面,篇幅受限,偶尔需要读者自行通过其他渠道补充实现细节。但瑕不掩瑜,它为高层决策者提供了坚实的理论后盾。

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