计算机过程控制系统 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:刘宝坤

出品人:

页数:324

译者:

出版时间:2005-9

价格:24.00元

装帧:

isbn号码:9787111079163

丛书系列:

图书标签:

• 过程控制
• 自动化
• 计算机控制
• 工业自动化
• 控制系统
• PID控制
• DCS
• PLC
• MATLAB控制
• 系统工程

《智慧之网：现代工业控制的脉络与未来》 在现代工业飞速发展的浪潮中，每一个生产环节的精准调度、每一台设备的稳定运行，都离不开一股无形却至关重要的力量——工业控制系统。本书将带领读者深入探索这股力量的奥秘，勾勒出现代工业控制系统波澜壮阔的演进历程，揭示其核心技术如何驱动着从传统制造业到尖端科技领域的深刻变革。 第一章：工业控制的黎明——从机械到电气时代的跨越 回顾工业控制的早期形态，我们将追溯到蒸汽机的轰鸣与齿轮的啮合。从简单的机械联动到初步的电气化控制，这一阶段的工业控制系统虽然原始，却为后来的自动化奠定了基础。我们将探讨早期的继电器逻辑、定时器以及简单的传感器如何被引入生产线，它们在提高效率、保证安全方面的初步尝试，以及由此引发的生产方式的质变。这一章节将通过生动的历史案例，展现人类在征服复杂生产过程时，智慧的萌芽如何破土而出。 第二章：自动化的基石——PLC的崛起与普及 可编程逻辑控制器（PLC）的出现，无疑是工业控制史上的一座里程碑。本章将深入解析PLC的工作原理，从其指令集、扫描周期到硬件架构，层层剖析这个“工业大脑”的强大之处。我们将考察PLC如何取代庞杂的继电器控制柜，如何以更高的灵活性、可靠性和易维护性，迅速渗透到各种工业领域。从汽车制造到食品加工，从石油化工到电力传输，PLC的身影无处不在，本书将通过具体的应用场景，展现PLC如何成为现代自动化生产线的核心骨架。 第三章：无处不在的“眼睛”与“触角”——传感器与执行器 任何一个控制系统都离不开对外部环境的感知和对物理世界的干预。本章将聚焦于工业控制系统中不可或缺的“感官”——传感器。我们将详细介绍各类传感器的原理、特性与选型，包括温度、压力、流量、位置、视觉传感器等，以及它们如何将物理信号转化为可供控制系统处理的电信号。同时，我们也将探讨“执行器”的角色，如电机、阀门、伺服系统等，它们如何接收控制指令，并将其转化为实际的机械动作，驱动生产过程的运行。本书将通过丰富的图示与实例，帮助读者理解感知与执行之间的精妙配合。 第四章：数据的河流——现场总线与网络通信 随着工业自动化的深入，设备之间的通信变得至关重要。本章将重点介绍工业现场总线技术，如Profibus、Modbus、EtherNet/IP等。我们将解析不同总线的技术特点、优势劣势以及在不同应用场景下的选择依据。同时，本书还将探讨工业以太网的兴起，它如何打破传统现场总线的局限，实现更高速、更广泛的数据传输，为构建更复杂的分布式控制系统奠定基础。从现场设备到上位机，从控制室到管理层，数据如同血液般在工业网络中奔流，支撑着整个生产体系的协同运转。 第五章：智慧的协同——DCS与SCADA系统 当生产过程日益复杂，对集成的控制与监控需求愈发强烈时，分布式控制系统（DCS）与数据采集与监控系统（SCADA）便应运而生。本章将详细阐述DCS的特点，它如何通过区域化、模块化的控制，实现对大型、复杂连续过程的精细化管理。同时，我们将深入剖析SCADA系统的架构，它如何实现对分散式设备的大规模监控，并进行数据采集、趋势分析、报警处理等功能。本书将通过对这两个关键系统的深入分析，展现它们如何在电厂、水务、交通等关键基础设施领域发挥着不可替代的作用。 第六章：人与机器的对话——HMI与操作界面设计 有效的交互是实现精细化控制的关键。本章将关注人机界面（HMI）的设计与应用。我们将探讨如何通过直观、易懂的图形化界面，使操作人员能够清晰地了解生产状态、对设备进行参数设置、接收并处理报警信息。本书将分析优秀HMI设计的原则，包括信息呈现的优先级、操作逻辑的流畅性、以及用户体验的优化，确保人机之间的顺畅沟通，提升生产效率与安全性。 第七章：迈向智能的未来——工业物联网与大数据 当今，工业控制系统正站在新的十字路口，向着更智能化的方向迈进。本章将展望工业物联网（IIoT）为工业控制带来的革命性变化。我们将探讨传感器、设备如何通过网络连接，实现海量数据的采集与分析。大数据技术如何帮助我们发现生产过程中的潜在问题、优化运行参数、预测设备故障。本书还将介绍人工智能、机器学习在工业控制中的应用，例如智能诊断、自适应控制、预测性维护等，描绘出未来工业生产的智能化蓝图。 第八章：安全第一——工业控制系统的信息安全 随着工业控制系统日益联网化和智能化，信息安全的重要性不言而喻。本章将深入探讨工业控制系统面临的网络安全威胁，以及相应的防护策略。我们将介绍工业防火墙、入侵检测系统、访问控制等技术手段，以及如何通过建立完善的安全管理制度，保障生产系统的稳定运行，防止恶意攻击带来的巨大损失。 结语 《智慧之网：现代工业控制的脉络与未来》并非一本纯粹的技术手册，而是一次对驱动现代文明运行的隐形力量的深度探索。通过本书，我们希望读者能够理解工业控制系统的演进脉络，认识到其在各个领域的核心作用，并对未来智能化工业的无限可能充满期待。它关乎效率，关乎安全，更关乎我们生活品质的不断提升。

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从技术的深度和广度来看，《计算机过程控制系统》无疑是一部里程碑式的著作。其中关于“自主控制”的展望部分，虽然略带理想色彩，但其描绘的未来图景非常引人入胜。作者详细阐述了基于强化学习（RL）的自适应控制器如何逐步接管人工干预的环节，以期达到全局最优的能耗和产率平衡。然而，作者并没有盲目乐观，他非常审慎地指出了当前RL方法在工业应用中面临的“可解释性差”和“训练数据依赖性强”两大挑战。他提出的缓解策略，例如“监督式学习预训练”和“置信区间分析”，为学界和工业界如何谨慎地迈向全自主控制提供了宝贵的路线图。对于我这样一名资深的系统架构师而言，书中关于系统生命周期管理（LCM）的章节也颇有启发，它强调了在数字化时代，控制系统的维护和升级与初始设计同等重要，软件的持续集成和交付（CI/CD）理念如何映射到工业控制领域，是一个极具创新性的讨论点。这本书，确实是理解未来工业控制范式的必备读物。

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翻开这本书，我的第一感受是它极具前瞻性，仿佛一本写给未来工厂的教科书。不同于市面上很多侧重于单一控制回路调优的教材，这本《计算机过程控制系统》的视角更为宏大，它关注的是“系统”层面的集成与优化，而非孤立的“部件”性能。其中关于“数字孪生（Digital Twin）”在过程优化中的应用章节，简直是点睛之笔。作者没有泛泛而谈，而是通过一个高粘度聚合物反应釜的案例，层层递进地展示了如何从物理模型、仿真环境搭建，到在线数据驱动的校准与预测性维护，构建起一个完整的数字孪生闭环。这种从理论推导到实际建模，再到在线反馈验证的全流程叙述方式，极大地提升了内容的实用价值。对于我这种长期在研发部门工作的人员来说，书中对于“模型预测控制（MPC）”在处理多变量、强耦合系统时的最新进展介绍，提供了很多值得借鉴的思路，特别是关于非线性模型近似方法的比较，非常细致入微，展现了作者深厚的学术功底和丰富的工程实践经验。

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这部新近出版的《计算机过程控制系统》确实在业界引起了不少关注，尤其是对于那些正在寻求将传统工业控制升级到更智能、更现代化平台的工程师和技术人员来说。我个人在阅读了前几章后，感觉作者在系统架构的宏观概述上做得非常扎实。他没有急于深入到复杂的算法细节，而是先为读者搭建了一个清晰的认知框架，详细阐述了现代控制系统与传统DCS/PLC系统的本质区别，尤其是在数据融合和信息集成层面。书中对“过程”的定义拓宽了我的视野，不再仅仅局限于物理流程的温度、压力等变量，而是将其提升到了信息流、决策流的层次。例如，关于实时数据总线和中间件的选择与设计，作者提供了一个非常详尽的对比分析，特别是对OPC UA在跨平台通信中的应用案例剖析，既有理论支撑，又不乏实际操作中的陷阱提示。对于一个习惯了老式串行通信协议的工程师来说，理解这种基于服务的架构转变是至关重要的第一步，而这本书恰好提供了这种“认知升级”的路线图。我尤其欣赏其对“系统鲁棒性”的讨论，它不仅仅关注硬件冗余，更深入探讨了软件算法在面对异常输入时的自适应能力，这在当前工业物联网（IIoT）环境下显得尤为关键。

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说实话，我本来有些担心这本书会过于偏向理论推导，阅读起来会枯燥乏味，但事实证明我的担忧是多余的。这本书的“可操作性”远超我的预期。在讲解了复杂的分布式控制架构后，作者立刻通过一系列清晰的流程图和代码片段示例，将抽象的概念具体化。我特别喜欢其中关于“安全仪表系统（SIS）”与“基础过程控制系统（BPCS）”分离架构的章节。作者用非常直白的语言解释了为什么在现代系统设计中，必须严格遵循功能安全标准（如IEC 61511），并提供了具体的软件和硬件隔离要求。这对于项目经理和安全工程师来说，是不可多得的指导手册。此外，书中对新兴的“边缘计算”在过程控制中的部署策略也进行了探讨，它清晰地界定了哪些计算任务适合在现场边缘侧完成，哪些需要上传到云端进行深度分析，这种清晰的职责划分对于优化网络带宽和降低延迟至关重要。阅读过程中，我感觉自己像是在跟随一位经验丰富的老工程师进行项目规划，每一步都有理有据，让人信心倍增。

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这本书的叙事风格非常独特，它不像传统教材那样严肃刻板，反而带有一种强烈的批判性反思精神。作者在探讨如何构建一个高效的控制系统时，花费了大量篇幅去讨论“数据孤岛”的成因以及如何通过标准化协议（如ISA-95）打破这种壁垒。这触及了当前许多老旧工厂信息化的核心痛点。更让我眼前一亮的是，书中对“人机交互界面（HMI）”的设计哲学进行了深入探讨。作者引用了认知心理学的原理，来解释为什么某些界面设计会导致操作员疲劳或误判，并据此提出了“信息分层展示”和“异常事件优先排序”的设计准则。这已经超出了纯粹的控制理论范畴，深入到了人机工程学的层面，使得整本书的内容边界被极大地拓宽了。这种跨学科的融合，使得这本书不仅仅是写给控制工程师的，也对系统集成商和用户体验设计师具有重要的参考价值，展现了作者对行业未来发展趋势的深刻洞察。

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