数控机床与数控编程技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学出版社

作者:廖建刚

出品人:

页数:186

译者:

出版时间:2005-8

价格:19.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787030158857

丛书系列:

图书标签:

• 数控机床
• 数控编程
• 制造技术
• 机械工程
• 工业自动化
• CNC
• 加工工艺
• 模具技术
• 金属切削
• 数控技术

现代工业自动化系统集成与优化实践 图书简介 本书深入探讨了现代工业自动化系统的构建、集成、运行与优化这一复杂而关键的领域。在“工业4.0”和智能制造浪潮的推动下，传统离散的自动化单元正加速向高度互联、柔性高效的集成系统演进。本书旨在为自动化工程师、系统集成商、生产管理人员以及相关专业院校师生提供一套全面、系统且具有高度实践指导意义的理论框架与应用蓝图。 第一部分：工业自动化系统基础架构与核心组件 本部分奠定了理解现代自动化系统的基石，重点剖析了构成自动化系统的主要软硬件要素及其相互间的协作机制。 第一章：工业控制系统的演进与架构 本章追溯了可编程逻辑控制器（PLC）、分布式控制系统（DCS）到基于PC的控制系统（IPC）的发展历程，并详细解析了当前主流的过程控制系统（PCS）和制造执行系统（MES）在分层结构中的定位。重点阐述了ISA-95模型在现代工厂信息架构中的应用，强调了从现场控制层到企业资源规划（ERP）层之间数据流的有效管理。我们详细分析了不同控制系统在处理速度、可扩展性、冗余设计和应用场景（如批处理与连续过程）上的差异与适用性。 第二章：现场总线与工业网络技术 现代自动化系统的核心在于信息的高速、可靠传输。本章聚焦于工业通信协议的深度剖析，涵盖了从传统的串行通信到当前主流的以太网技术。详细介绍了EtherCAT、PROFINET、Modbus TCP以及CANopen等关键协议的技术特性、实时性指标和网络拓扑结构。特别关注了TSN（时间敏感网络）技术在实现高精度时间同步和确定性通信方面的突破，以及其对未来OT/IT融合的影响。此外，本章还涉及了工业无线技术（如WirelessHART）在移动设备和恶劣环境下的应用策略。 第三章：传感器、执行器与数据采集策略 精确的物理量感知是所有控制的基础。本章系统梳理了各类智能传感器（如基于MEMS、光纤、超声波的传感器）的工作原理、精度等级和环境适应性。执行器部分，则深入探讨了伺服驱动系统、变频器（VFD）在高动态响应控制中的应用，以及气动和液压系统的最新发展趋势。重点讲解了数据采集（DAQ）系统的硬件选型、采样率确定、抗干扰设计，以及如何利用OPC UA等标准接口实现设备数据的标准化上传。 第二部分：系统集成与工程化实现 本部分着眼于如何将分散的硬件和软件组件整合为一个功能完备、稳定运行的自动化整体，并强调了系统集成过程中的关键工程实践。 第四章：集成开发环境与软件模块化设计 系统集成不仅仅是硬件的连接，更是软件逻辑的有效组织。本章探讨了主流自动化平台（如特定供应商的集成环境）下的软件工程方法。强调功能块图（FBD）、结构化文本（ST）在复杂算法实现中的优势，并推行面向对象的设计思想在控制程序结构中的应用，以提高代码的可维护性和复用性。重点分析了如何构建标准化的报警管理模块和安全联锁逻辑库。 第五章：人机界面（HMI）与可视化设计规范 有效的HMI设计是保障操作人员高效、安全运行的关键。本章遵循认知负荷理论和人因工程学原理，详细阐述了现代SCADA和HMI的设计规范。内容包括色彩心理学在报警显示中的运用、信息密度管理、关键操作的快捷路径设计，以及如何利用3D可视化和增强现实（AR）技术提升现场维护和远程诊断的效率。 第六章：工业控制系统的网络安全加固 随着OT/IT融合的深入，网络安全已成为自动化系统不可忽视的一环。本章系统性地介绍了工业控制系统（ICS）安全风险的来源，包括供应链攻击、远程访问漏洞和内部威胁。详细阐述了纵深防御策略在PLC/SCADA层面的应用，包括网络分段（使用防火墙和DMZ）、访问控制列表（ACL）的配置、安全协议的应用，以及定期的安全审计与漏洞扫描流程。 第三部分：高级控制策略与系统优化 本部分将理论提升至应用层面，探讨如何通过先进的控制算法和数据驱动方法，实现生产过程的效率最大化和资源消耗最小化。 第七章：先进过程控制（APC）技术导论 针对复杂、大滞后、多变量的工业过程，本章全面介绍了模型预测控制（MPC）的核心原理、模型辨识方法（如ARX、OE模型）的建立过程，以及MPC在约束优化求解器中的实际应用。此外，还对比了其他APC技术，如Smith预估器在纯滞后环节控制中的有效性，并讨论了如何将APC算法部署到高性能的工业控制器或服务器集群上。 第八章：系统性能评估与故障诊断 一个优良的自动化系统必须具备可量化的性能指标和快速的故障响应能力。本章定义了关键性能指标（KPIs），如OEE（整体设备效率）、响应时间、抖动（Jitter）等。重点介绍了基于过程历史数据库（PHD）的趋势分析方法，以及利用残差分析、状态估计（如卡尔曼滤波）来进行软测量和早期故障预警的技术。 第九章：工业大数据分析与预测性维护 本章将目光投向数据驱动的优化。详细讲解了工业大数据平台（如InfluxDB, TimeScaleDB）的构建，以及如何利用机器学习模型（如LSTM、随机森林）处理高频传感器数据，实现设备预测性维护（PdM）。内容包括特征工程（如何从原始数据中提取有效特征）、模型训练、验证周期和在线部署的流程规范，旨在帮助读者从海量操作数据中挖掘出可操作的业务洞察。 第十章：柔性制造系统与系统集成项目管理 面向未来柔性生产的需求，本章探讨了工业机器人（协作机器人CRs、SCARA、六轴机械手）与自动化生产线的集成技术，包括离线编程（OLP）与在线示教的结合。同时，从项目管理的角度，指导读者如何高效组织和管理复杂的自动化系统集成项目，涵盖需求分析、风险评估、跨学科团队协作、验收标准制定（FAT/SAT）的全生命周期流程。 本书的理论深度与工程广度兼具，力求为读者提供一个全面、可落地的工业自动化系统集成与优化解决方案的知识库。

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让我感到略微有些遗憾的是，这本书在软件层面的更新速度似乎跟不上当前工业4.0的浪潮。虽然它对机床硬件和底层代码的讲解无人能出其右，但对于目前行业内日益主流的基于模型的仿真和虚拟调试（Virtual Commissioning）技术，提及得相对较少。例如，对于现代数控编程中越来越重要的后处理器的定制化以及与第三方检测软件的接口集成，书中几乎没有深入的探讨。我理解受限于教材的出版周期和内容的稳定性，要完全覆盖前沿动态是困难的，但对于那些希望将数控技术与数字化制造链条更紧密结合的读者来说，可能会觉得在“前沿技术应用”这一块略显保守。不过，反过来看，这本书对于基础理论的扎实程度，确保了即使未来软件平台如何变化，只要掌握了这里的核心原理，任何新的编程环境都能快速上手。它提供的是“内功心法”，而不是一时的“招式”。所以，我更倾向于将它视为一套坚不可摧的基石教程，而非紧跟潮流的速查手册。

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这本书的语言风格是那种极其克制但又充满力量的学术表达，读起来让人感觉非常沉稳可靠。它没有使用任何花哨的修饰词汇，每一个句子都直奔主题，信息密度非常高。举个例子，在介绍插补算法时，作者没有用大段的文字来描述原理，而是直接展示了圆弧插补的核心数学模型，然后用简明的逻辑推导了如何通过微小直线段来近似逼近曲线。这种“惜墨如金”的写作手法，对于需要快速吸收知识、提高学习效率的读者来说是极大的福音。它要求读者必须保持专注，因为错过任何一个小的段落，都可能影响对后续复杂概念的理解。尽管如此，作者也在关键知识点上设置了巧妙的“锚点”，比如在每个章节末尾的“本章小结”部分，会用项目符号清晰地列出本章最核心的三个技术要点，这有效地帮助我们在知识点复习时进行快速导航。总的来说，它不是一本可以捧着咖啡闲翻的书，而是一本需要你备好笔和笔记本，认真对待的专业工具书。

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从装帧和排版来看，这本书显然是面向高等院校和职业技术培训机构的严肃教材。纸张质量非常好，厚实耐用，考虑到数控学习者经常需要在车间和教室之间往返翻阅，这种耐用性非常重要。版式设计上，大量使用了专业图表和代码高亮，使得程序代码和电路原理图的阅读体验大大提升，不容易在密集的文字中迷失方向。特别是字体选择上，采用了清晰的等宽字体来展示程序段，这对于需要精准阅读G代码的读者来说，是极大的友好。此外，书中附带的配套资源，例如光盘（尽管现在很少用了，但传统教材的保留依然重要）中包含的一些基础练习题和参考程序样本，确实在学习初期发挥了引导作用。我特别喜欢它在附录中加入的常用G/M代码对照表，这个表格的整理非常细致全面，甚至收录了一些不常用的、但在特定老旧设备上依然存在的指令，这种对细节的尊重，体现了编者对实际工作环境的深刻理解，使得这本书成为了一本非常适合长期在身边存放、随时查阅的工具书。

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这本书的封面设计得相当朴实，那种经典的教科书风格，蓝底白字，透着一股严谨的气息。我本来是抱着“凑合看看”的心态翻开的，毕竟这个领域的新书更新速度其实蛮快的，担心内容会比较陈旧。然而，一打开正文，那种对基础原理深入浅出的讲解方式立刻抓住了我的注意力。它并没有急于展示那些炫酷的五轴加工或者复杂刀具路径，而是花了大量的篇幅去剖析数控系统的核心架构和G代码背后的逻辑。特别是关于坐标系转换的那几章，作者似乎用了非常多的心力去构建一个清晰的认知框架，用了很多现实中工厂的案例来辅助说明，这对我这种理论基础比较薄弱的人来说，简直是雪中送炭。我记得我以前学相关的课程时，总是在理解“工件坐标系”和“机床坐标系”的切换点上感到迷茫，但这本书里用图示和文字结合的方式，把这个“黑盒子”打开了，让我第一次真正理解了为什么机器会按照我们输入的指令去工作。它更像是一位经验丰富的老工程师在手把手教你如何搭起数控技术的地基，而不是冷冰冰的公式堆砌。读完第一部分，我对整个数控系统的“骨架”有了非常扎实的认识，为后续学习更复杂的编程技巧打下了坚实的基础。

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我对这本书的实际应用案例部分的评价是非常高的，它真正体现了“技术源于实践，高于实践”的理念。市面上很多教材，讲完理论就直接跳到一些非常理想化的程序段落，让人在实际操作时总感觉“对不上号”。但这本书在这方面做得非常出色，它选取了从简单的铣削到复杂的曲面加工，涵盖了典型的加工场景。比如，在讲到孔系的钻削循环时，它不仅给出了标准G81、G83的程序写法，还特别标注了不同机床品牌（如西门子、FANUC）在处理固定循环参数上的细微差别，这一点在实际的生产线上极其关键，能避免很多初学者因为品牌兼容性问题而产生的挫败感。最让我印象深刻的是，书中详细解析了一个复杂模具的加工流程，从前期的CAM数据输出分析，到后期的机床调试与试切，每一步的考量都考虑到了，包括如何选择合适的切削参数以减少刀具磨损，如何设置进给倍率以保证加工表面质量。这些内容对于正在找工作或者刚入职的年轻人来说，绝对是无价的财富，它弥补了学校教育与工厂实际生产需求之间的鸿沟，让技术学习变得更加“落地”。

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