具体描述
本书是根据《变电站运行规程》、《变电运行岗位规范》和《中华人民共和国职业技能鉴定规范电力行业》的要求，结合变电运行现场操作技能培训和职业技能鉴定的实际需要编写的。
全书共三篇。第一篇倒闸操作，包括：电力系统基本知识；变电站倒闸操作。第二篇变电设备，包括：电力变压器；高压断路器与全封闭组合电器；隔离开关；高压熔断器和负荷开关；防雷及接地；无功补偿装置；高压互感器；消弧线圈和低电阻接地；变电站直流系统；继电保护和自动装置；变电站自动化与无人值班设备；二次回路基本知识与简易电工测量。第三篇安全防范，包括：防止误操作、误作业事故；变电站消防系统与电气火灾的扑救；变电站防止小动物短路事故；SF6高压电器设备使用中的安全防护；提高变电运行人员整体处理事故的能力；变电站电气设备安全检查及标准。为方便培训学习在各章后均附有思考题。
本书既可作为变电运行现场操作技能培训的必读教材，也可作为变电运行人员职业技能鉴定培训的教材，同时也适用于电力工业学校、中等职业技术学校、大学与专科院校的有关专业课程的参考教材。
现代工业自动化系统设计与实现 书籍简介 本书全面系统地阐述了现代工业自动化系统的设计、开发、集成与应用，聚焦于当前制造业与流程工业中主流的自动化技术栈与工程实践。全书内容紧密结合工业4.0的理念，旨在为读者提供一套从理论基础到工程实践的完整知识体系，培养读者在复杂工业场景中进行系统规划、设备选型、软件编程、系统集成及调试维护的能力。 第一部分：自动化系统基础理论与架构 本部分奠定了工业自动化系统的理论基石，详细解析了现代工业控制系统的核心概念和架构演变。 工业控制系统的发展脉络与未来趋势： 追溯从继电器控制到分布式控制系统（DCS）和基于以太网的控制网络的发展历程，重点探讨了工业物联网（IIoT）、边缘计算在现代工厂中的集成应用，以及网络安全在自动化系统中的重要性。 可编程逻辑控制器（PLC）核心原理与选型： 深入剖析PLC的硬件结构、指令系统（如梯形图、指令表、结构化文本）及扫描周期机制。详细对比了主流品牌（如西门子S7系列、罗克韦尔ControlLogix、三菱Q系列）的架构特点、I/O扩展能力及适用场景。特别强调了功能安全PLC在关键工艺环节中的设计规范。 数据采集与监视控制系统（SCADA）与人机界面（HMI）设计： 讲解SCADA系统在区域监控和数据管理中的作用，包括数据库的构建、历史数据管理与趋势分析。HMI设计部分着重于用户体验（UX）在工业环境下的体现，涵盖了报警管理、操作员指导界面设计原则和图形标准。 控制理论在工业中的应用： 回顾经典PID控制的原理、参数整定方法（如Ziegler-Nichols法、查表法）及其在不同环节（如流量、压力、温度控制）的应用局限。引入先进控制策略的基础概念，如前馈控制、串级控制、解耦控制的设计思路，并探讨模糊控制和模型预测控制（MPC）在复杂过程控制中的应用潜力。 第二部分：工业网络与数据通信技术 本部分专注于连接自动化设备和信息系统的核心技术，是构建高效、可靠工业通信骨干的关键。 工业现场总线技术深入研究： 详尽分析了Profibus DP/PA、DeviceNet、CANopen等传统现场总线的技术特点、帧结构及应用规范。重点对比了它们在速度、实时性、抗干扰能力上的差异。 工业以太网的标准化与实施： 详细解读了EtherNet/IP、PROFINET、Modbus/TCP等主流工业以太网协议的通信机制、时间同步（如IEEE 1588 PTP）技术。阐述了如何构建具有确定性实时性能的工业以太网骨干网络，包括网络拓扑设计和带宽管理。 OPC UA与信息集成： 阐述OPC统一架构（OPC UA）作为实现异构系统间安全、可靠通信的关键标准。内容涵盖其信息模型、服务集、安全机制（证书管理），以及如何利用OPC UA实现从控制层到MES/ERP层的无缝数据流。 无线通信在工业环境中的应用： 探讨工业Wi-Fi、ISA100.11a、WirelessHART等技术在移动设备监控、资产追踪和恶劣环境数据采集中的部署挑战与解决方案。 第三部分：过程控制与系统集成工程实践 本部分聚焦于实际工程项目中的关键环节，强调跨平台集成与优化。 分布式控制系统（DCS）的系统架构与组态： 详细介绍大型流程工业中DCS（如Honeywell Experion PKS, Yokogawa CENTUM VP）的层次结构、控制站、操作员站和工程师站的配置流程。重点讲解冗余设计、热切换技术和系统升级策略。 运动控制与伺服系统集成： 深入讲解伺服驱动器、电机选型、编码器反馈原理。阐述基于EtherCAT或专有总线的高速运动控制网络配置，包括电子凸轮、插补运动和同步控制的实现。 安全仪表系统（SIS）的设计与验证： 依据IEC 61508/61511标准，讲解安全完整性等级（SIL）的确定过程、安全回路的设计、验证与确认（V&V）流程。强调独立性、故障容错性在SIS设计中的核心地位。 系统集成与调试方法论： 提供一套结构化的系统集成流程，包括工厂接受测试（FAT）和现场验收测试（SAT）的详细清单。指导读者如何使用仿真工具（如Hardware-in-the-Loop, HIL）进行前期验证，并提供高效的系统启动和故障排除方法。 第四部分：面向未来的智能制造与数据分析 本部分展望自动化技术的未来发展方向，关注数据价值的发掘。 边缘计算与云端协同： 阐述边缘计算节点在现场对数据进行预处理、实时分析和决策的必要性。探讨数据安全传输协议和云平台（如Azure IoT Hub, AWS IoT Greengrass）在资产绩效管理（APM）中的角色。 工业大数据与预测性维护： 介绍如何从历史运行数据、传感器数据中提取特征，构建基于机器学习的设备故障预测模型。讨论数据清洗、特征工程和模型部署的工业化流程。 数字孪生（Digital Twin）在流程优化中的应用： 讲解数字孪生模型的构建方法，从三维建模、物理属性映射到实时数据注入。展示如何利用数字孪生进行工艺流程模拟、操作员培训和“What-if”场景分析，以实现生产效率的最大化。 工业网络安全深度防护： 结合 Purdue 模型，分析OT（操作技术）环境中的主要威胁向量。介绍基于零信任架构的访问控制策略、网络分段（Segmentation）技术以及工业入侵检测系统的部署实践。 本书内容翔实，技术前沿，是自动化工程师、系统集成商、自动化专业学生及工业控制领域研究人员进行深入学习和工程参考的权威手册。它强调理论与实践的紧密结合，旨在培养能够独立承担复杂工业自动化项目的设计与实施的复合型人才。
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