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页数:213

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出版时间:2005-8

价格:19.90元

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isbn号码:9787040174502

丛书系列:

图书标签:

• PLC
• 编程
• 技能
• 工业控制
• 自动化
• 西门子
• 三菱
• 电气工程
• 实训
• 入门

《现代工业自动化系统集成与应用》 图书简介 本书聚焦于当前快速发展的现代工业自动化领域，深入剖析了从底层传感器到顶层管理系统的全方位集成与应用实践。它不仅仅是一本技术手册，更是一部指导工程师和技术人员构建、优化和维护复杂工业生产线的综合性参考指南。 一、 理论基石与前沿技术概览 本书首先奠定了扎实的自动化理论基础。我们没有停留在传统控制的范畴，而是引入了面向工业4.0和智能制造的前沿概念。 1.1 工业网络架构与通信协议的深度解析： 详细阐述了基于以太网的工业通信标准（如EtherNet/IP、PROFINET、Modbus TCP/IP）的底层机制、拓扑结构设计、实时性保障措施以及如何实现跨协议的网络集成。内容涵盖了如何根据具体应用场景（如高速运动控制与大规模数据采集）选择最优的网络方案，并提供了一系列故障诊断和网络性能优化的实战案例。 1.2 传感器与执行器技术的新进展： 传统传感器的选型与校准部分保持了基础的严谨性，但重点扩展到了智能传感器、无线传感网络（WSN）在工业环境中的部署策略。特别针对机器视觉系统、高精度力矩传感器在质量检测和人机协作中的应用进行了深入探讨，包括数据预处理和信号滤波技术。 1.3 工业物联网（IIoT）的架构与数据治理： 阐述了IIoT在制造执行系统（MES）和企业资源规划（ERP）层之间的桥梁作用。重点介绍了边缘计算（Edge Computing）在数据实时分析和决策制定中的关键角色，以及如何利用轻量级协议（如MQTT）高效、安全地传输海量工业数据。内容还包括数据模型的标准化和数据安全防护的基本原则。 二、 过程控制与运动控制的集成策略 现代生产线往往是过程控制与离散运动控制的混合体，本书致力于提供将两者无缝集成的设计思路。 2.1 先进过程控制（APC）方法论： 详细介绍了模型预测控制（MPC）、自适应控制等高级控制算法在化工、冶金等流程工业中的具体实施步骤和参数整定技巧。书中通过仿真模型展示了APC如何显著提高过程稳定性、降低能耗和提高产品收率。 2.2 高性能伺服驱动与多轴同步控制： 在离散制造领域，本书聚焦于高精度、高动态响应的运动控制系统设计。内容涵盖了电子凸轮、飞锯功能、多轴插补运动的编程实现，以及如何利用总线技术（如SERCOS III）确保各轴之间的严格时间同步。针对包装、冲压等典型应用场景，提供了系统的运动轨迹规划和误差补偿机制。 2.3 人机交互界面（HMI）的设计规范与用户体验（UX）： 强调了HMI设计不再仅仅是数据显示，而是优化操作效率和减少人为错误的工具。内容包括图形元素的设计规范、报警管理的层级结构、趋势分析的可视化技术，以及如何实现基于角色的权限管理，确保操作的专业性和安全性。 三、 系统集成与项目实施的关键环节 本书将理论知识落脚于实际工程实践，详述了从概念设计到最终验收的全过程管理。 3.1 自动化项目生命周期管理： 遵循国际标准（如ISA-95模型），系统梳理了自动化项目的需求分析、功能规范编写（FDS/FGS）、详细设计、硬件采购与安装、软件开发与调试、系统集成测试（FAT/SAT）等各个阶段的关键输出物和质量控制点。 3.2 工业信息安全（OT Security）的系统防护： 鉴于工业控制系统的网络化趋势，本书专门开辟章节讲解了OT环境下的安全威胁模型（如Stuxnet类攻击）。内容包括网络分段（Perimeter Defense）、资产清单管理、漏洞扫描与补丁管理流程、以及如何实施入侵检测系统（IDS）在生产网络中的部署。强调了“纵深防御”的理念贯穿于系统设计的始终。 3.3 数字化运维与预测性维护（PdM）： 介绍了如何利用自动化系统采集的历史运行数据和实时状态数据，结合数据挖掘和机器学习算法，建立设备健康评估模型。内容包括关键绩效指标（KPI）的定义、设备故障模式分析（FMEA）与自动化系统的结合，以及如何设计自动化的报警通知和工单生成流程，从而实现从被动维修向主动维护的转变。 四、 跨平台集成与未来趋势展望 本书的最后部分着眼于系统间的高度互操作性和未来技术的发展方向。 4.1 机器人与自动化设备的高效协同： 探讨了如何将先进的工业机器人（包括协作机器人）无缝接入到主流的自动化控制平台中。内容侧重于机器人编程语言（如RAPID, KRL）与控制系统之间的数据交换机制，以及路径规划的优化，以提高生产线的柔性和利用率。 4.2 OPC UA在异构系统互联中的应用： 深入解析了OPC统一架构（OPC UA）作为工业数据交换“万能钥匙”的优势。书中通过实际案例演示了如何利用OPC UA的服务模型（如方法调用、事件订阅）实现不同厂商、不同代际的设备和软件之间安全、语义丰富的数据交互，为构建真正意义上的数字化工厂奠定数据基础。 4.3 虚拟仿真在自动化系统中的应用： 介绍了数字孪生（Digital Twin）的概念，以及如何利用专业仿真软件（如Process Simulate, Unity/Unreal Engine结合工业SDK）对自动化生产线进行离线编程、碰撞检测和性能验证，极大地缩短了现场调试周期，降低了工程风险。 本书结构严谨，图文并茂，理论与实践紧密结合，旨在为致力于工业自动化系统设计、集成、维护和升级的工程师提供一份全面、深入、且高度实用的技术参考。它不仅涵盖了当前主流的工程实践，更引导读者思考和准备迎接下一代智能制造的挑战。

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这本书的风格非常“硬核”，它不迎合任何初学者可能需要的轻松氛围，而是直接将工业控制的真实面貌呈现在你面前，这对于培养真正的工程师心态至关重要。它对待错误处理和安全冗余的论述，简直是教科书级别的范本。作者清晰地划分了故障分类（如硬件故障、软件逻辑错误、外部干扰等），并为每一种情况提供了对应的编程对策，例如看门狗定时器的正确部署，以及如何设计自检回路来隔离故障源。这种前瞻性的安全设计思路，是只有长期奋战在一线的工程师才能总结出的宝贵经验。读完这部分内容后，我开始重新审视自己过去编写的一些“能跑就行”的代码，意识到那种追求稳定性和健壮性的重要性远超代码的简洁性。这本书更像是一部“控制系统防弹衣制造手册”，强调的是如何让系统在面对最恶劣环境时依然能够稳定、安全地运行下去，其深度和专业性毋庸置疑。

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我是在一个高强度的项目攻坚期开始阅读这本资料的，说实话，它提供的系统性知识结构，极大地提升了我对现有代码库的“可读性”和“可维护性”的认知。书中关于函数块（Function Block）设计的原则阐述得极为精辟，强调了模块化、参数化和状态机封装的重要性，这对于大型项目的管理效率提升有着立竿见影的效果。作者似乎对面向对象编程的思想有着深刻的理解，并将其巧妙地嫁接到了结构化编程的框架内，使得代码结构清晰，逻辑边界分明。这本书的独特之处在于，它并没有提供大量现成的“复制粘贴”的解决方案，而是提供了一套高阶的思考框架——它教你如何“思考”出一个高效的控制程序，而非仅仅是“写”出一个能运行的程序。对于那些已经掌握了基本语法，但总感觉程序写起来“一团乱麻”的进阶学习者来说，这本书简直是“化繁为简”的钥匙，它引导你从“代码实现者”向“系统架构师”的角色转变，其价值远超一本普通的编程指南。

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这本书的排版和插图质量令人印象深刻，清晰度极高，各种逻辑框图和流程图的绘制都非常规范，符合工业标准。我特别欣赏作者在讲解数据类型和寻址方式时的那种近乎偏执的细致。很多教材会一带而过，但这本书却用了大量篇幅，区分了内部寄存器、外部I/O点、定时器、计数器等不同存储区域的特性和访问权限，这对防止程序中的“幽灵错误”（难以追踪的随机错误）至关重要。每一次阅读到这些细节时，都有一种“啊，原来如此”的顿悟感。唯一感到有些遗憾的是，书中对于现代工业通信协议（如EtherNet/IP, Profinet）的涉及篇幅显得有些单薄，这在当前强调互联互通的智能制造大背景下，算是一个相对较小的盲区。不过，考虑到本书可能更侧重于传统离散控制领域的深度挖掘，这种取舍或许也是一种策略，它成功地将读者的注意力牢牢锁定在了核心控制逻辑的构建之上，确保了对基础控制原理的绝对精通。

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我花了整整一个周末的时间，才算把这本资料的理论部分消化得差不多，老实说，它对于实践操作的指导性描述略显不足，更偏向于理论构建和概念剖析。书中详细阐述了不同厂商PLC编程环境的哲学差异，这对于拓宽视野非常有益，能够避免陷入单一品牌的思维定势。例如，它对梯形图、指令表和结构化文本这三种主要编程语言的优劣势分析得非常透彻，分析角度极其专业，不仅停留在语法层面，更深入到执行效率和可维护性这些工程实践中至关重要的指标上。不过，我个人期望能在每章的理论讲解后，能紧跟着一个完整的、贴近实际工厂的案例演练，哪怕只是一个简短的模拟，用图文并茂的方式展示从需求分析到最终代码实现的完整闭环。这本书的文字表达非常严谨，学术气息浓厚，对于那些已经有一定基础，追求系统化、理论深度的读者来说，无疑是一本极好的参考书，但对于需要立即动手操作、解决实际问题的工程师而言，可能需要配合其他更侧重操作手册的资料一同使用，才能达到最佳效果。

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这本书的封面设计简直是艺术品，色彩搭配沉稳又不失活力，封面的字体设计充满了工业气息，让人一看就知道是实打实的干货。初次翻阅，最让我惊喜的是它对基础概念的讲解，那种层层递进，深入浅出的方式，就像一位经验丰富的老工程师在手把手地教你，完全没有那种枯燥乏味的教科书感。它没有急于展示那些炫酷的高级应用，而是扎扎实实地从最底层的逻辑思维入手，把“为什么这么做”解释得清清楚楚。对于我这种自学入门者来说，这本书简直是打开了一扇新世界的大门，它让我明白，PLC编程不仅仅是记住一堆指令，更是一种结构化的、严谨的工程思维训练。尤其是关于时序逻辑和中断处理的那几个章节，作者用了很多生活中的例子来类比复杂的电气控制场景，这一点做得非常到位，让那些原本感觉晦涩难懂的知识点瞬间变得通俗易懂，极大地增强了我继续深入学习的信心。可以说，这本书在“打地基”这一步上做得比我见过的任何资料都要出色，为后续的学习铺设了一条平坦而坚实的大道。

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