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出版者:机械工业出版社

作者:默里斯

出品人:

页数:552

译者:

出版时间:2006-5

价格:66.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787111184270

丛书系列:计算机科学丛书

图书标签:

• 电气
• PLC
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智能制造的驱动者——现代工业自动化控制系统深度解析 本书是一部全面而深入的工业自动化控制领域专著，旨在为读者揭示现代工业生产流程中“看不见的脉搏”——即那些支撑起精密、高效、安全运行的自动化控制系统的核心奥秘。我们并非聚焦于某一种特定的硬件设备，而是着眼于驱动这一切的通用原理、设计哲学、集成技术以及未来的发展趋势，为读者构建起一个宏观而又详实的知识框架。 第一部分：工业自动化的基石——从离散控制到系统集成 本部分将引领读者穿越工业自动化的发展历程，从早期简单的开关量控制，逐步深入到复杂的模拟量控制、顺序控制以及PID（比例-积分-微分）控制等核心算法。我们将详细阐述这些基本控制方式的原理、适用场景及其局限性，帮助读者理解为何工业生产需要如此精密的“大脑”。 离散量控制的精妙： 探讨二进制信号在逻辑判断、顺序执行中的作用，以及如何通过简单的组合逻辑实现复杂的生产流程调度。我们将深入分析各类传感器（如接近开关、限位开关、光电传感器）和执行器（如电磁阀、继电器、接触器）的工作原理，以及它们在工业现场的广泛应用，展现如何利用最基础的“是”与“否”构建起工业生产的骨架。 模拟量控制的精度： 剖析电压、电流、温度、压力等连续变量的测量与调节原理。我们将详细讲解不同类型的传感器（如热电偶、热电阻、压力变送器）信号的采集与处理，并深入探讨PID控制算法的数学模型、参数整定方法以及其在实现高精度稳定控制方面的优势。通过具体的案例分析，让读者理解如何通过连续的反馈与修正，将工业生产的精度推向极致。 顺序控制的智慧： 阐述如何通过时间、事件的先后顺序来驱动复杂的生产任务。我们将介绍各种实现顺序控制的逻辑结构，如步进控制、状态机模型等，并分析它们在装配线、包装设备、物料输送等场景中的应用。读者将了解如何设计一套能够准确执行一系列预设步骤的控制流程，确保生产过程的连贯性和高效性。 系统集成的挑战与机遇： 随着工业规模的扩大和控制需求的复杂化，单一的控制单元已不足以应对挑战。本部分将探讨如何将分散的控制单元、传感器、执行器等有机地集成起来，形成一个统一、协调的自动化系统。我们将介绍工业总线技术（如Profibus, Modbus, EtherNet/IP）在实现设备间通信和数据交换中的关键作用，以及不同子系统（如现场控制层、监控层、管理层）之间的信息流转机制。 第二部分：现代工业控制的核心技术——驱动智能与效率 本部分将聚焦于当前工业自动化领域最前沿、最具影响力的技术，揭示它们如何赋能工业生产，实现更高级别的智能化、柔性化和高效化。 数据驱动的决策： 在海量生产数据面前，如何提取有价值的信息并指导生产？我们将深入探讨数据采集、存储、处理、分析的整个流程。从现场数据的实时采集，到数据仓库的构建，再到各种统计分析、模式识别、故障预测等高级数据分析技术，帮助读者理解数据在驱动生产优化、降低运营成本、提升产品质量中的核心作用。 网络化协同与分布式智能： 传统的集中式控制模式正逐渐被分布式和网络化控制所取代。本部分将详细介绍各种工业网络通信协议的特性与应用，以及如何构建一个高度互联的工业控制网络。我们将探讨分布式控制系统的架构，即如何将控制功能分散到各个执行单元，实现更强的鲁棒性、灵活性和可扩展性。 人机交互的升级： 优秀的控制系统需要直观、高效的人机交互界面。我们将介绍现代HMI（人机界面）设计的基本原则，包括信息可视化、操作便捷性、错误提示与故障诊断等。读者将了解如何设计出能够帮助操作人员准确监控生产状态、及时处理异常情况，并进行有效参数调整的交互界面。 安全与可靠性的保障： 工业自动化系统的安全与可靠性直接关系到生产的连续性、人员的生命安全以及企业的经济效益。本部分将深入探讨工业控制系统的安全风险，以及相应的防护措施。从网络安全防护（如防火墙、加密技术）到功能安全设计（如安全继电器、安全PLC），再到系统冗余与容错机制，我们将为读者构建起一套全面的安全保障体系。 第三部分：面向未来的工业自动化——智能化、绿色化与可持续发展 本部分将放眼工业自动化的未来发展方向，探讨新兴技术如何进一步推动工业生产的变革，实现更智能、更绿色、更可持续的工业形态。 人工智能在工业控制中的应用： 机器学习、深度学习等人工智能技术正以前所未有的速度渗透到工业领域。我们将探讨AI在故障诊断与预测、生产过程优化、机器人协同作业、智能排产等方面的应用潜力，以及如何将AI算法融入到现有的控制系统中，实现更高级别的自主决策与学习能力。 物联网（IoT）与工业4.0： 工业物联网（IIoT）是实现智能制造的关键驱动力。本部分将详细介绍IIoT的架构、关键技术（如传感器网络、边缘计算、云计算）及其在工业自动化中的应用。读者将了解如何通过连接海量的工业设备，构建起一个智能的“工业互联网”，实现生产数据的全面感知、实时分析与互联互通。 数字孪生与虚拟仿真： 数字孪生技术能够为物理世界的工业设备、生产线乃至整个工厂创建一个精准的虚拟模型。我们将探讨数字孪生的构建方法，以及它在设计优化、过程仿真、故障预演、人员培训等方面的巨大价值，为工业生产提供了一个强大的“数字模拟器”。 绿色制造与可持续发展： 工业自动化在提高生产效率的同时，也扮演着推动绿色制造、实现可持续发展的重要角色。本部分将探讨如何利用自动化技术优化能源消耗、减少污染物排放、实现资源循环利用。我们将分析智能化的能源管理系统、高效的工艺控制技术以及环保型的生产流程设计，共同迈向一个更加绿色的工业未来。 本书以严谨的逻辑、丰富的案例和前瞻性的视野，致力于为读者提供一个关于现代工业自动化控制系统的全面而深刻的认知。无论是工程师、技术人员，还是对工业自动化感兴趣的初学者，都能从中获得宝贵的知识与启发，从而更好地理解、应用并驱动未来工业的每一次飞跃。

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这本书的排版和图示设计，说实话，非常“朴实”，可以说是回归了最基础的教学风格。大量使用**标准化的梯形图符号和文字说明**，这对于初学者理解指令集的含义确实有帮助。但从工程实践的角度来看，它在**HMI/SCADA界面设计原则**上的论述显得非常单薄。一个优秀的自动化系统，除了核心逻辑正确外，操作员界面的友好性和信息的可视化程度至关重要。书中对如何设计高效的报警系统、如何构建直观的数据趋势图，几乎没有提供任何设计指南或最佳实践。我期待能看到一些**用户体验（UX）在工业界面设计中的应用**，比如色彩心理学在状态指示上的运用，或者如何通过分层设计有效管理大量信息。此外，书中对**网络安全在控制系统中的基础防护措施**也未作提及，这在当前这个充满网络威胁的环境下，是一个非常致命的疏漏。它似乎将控制系统视为一个封闭的孤岛来讲解，这与当前日益开放和互联的工业环境格格不入。

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读完这本书，我最大的感受是，它非常注重**电气原理和继电器逻辑的传统视角**。对于那些刚接触自动化领域，或者背景是传统电气工程的读者来说，这本书提供的基础知识铺垫是相当扎实的。它花了大量篇幅讲解了不同类型的传感器如何选型、执行器如何选型，以及基本的布尔代数逻辑转换。然而，当我试图去寻找关于**面向对象编程在工业软件开发中的应用**，或者**基于模型的系统仿真工具（如MATLAB/Simulink）在控制回路设计中的实践**时，却发现内容寥寥无几，或者讲解得过于概念化，缺乏实际的仿真代码或项目文件支撑。现代制造业对软件工程的要求越来越高，控制系统也日益复杂，这本书似乎慢了半拍，未能充分融入**工业互联网（IIoT）和边缘计算**对传统控制架构带来的冲击和变革。例如，如何利用云端数据进行远程诊断和优化，这类话题在书中完全缺失。它固守在“现场”层面的逻辑构建，对“网络化”和“智能化”的探讨显得保守和滞后，这让我这位追求前沿技术的读者感到有些意犹未尽。

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我花了很大精力去研究书中关于**故障诊断和排除（Troubleshooting）**的部分，因为这通常是区分理论书和实用工具书的关键点。这本书确实提供了一些基于现象的排查步骤，比如“指示灯不亮时检查电源”，但这些大多是机械的、线性的流程。真正棘手的工业故障往往是瞬态的、耦合的，需要系统性的思维。我非常希望书中能探讨更深层次的**故障树分析（FTA）或事件树分析（ETA）**在控制系统中的应用，并结合实际的**时间序列数据分析**来定位偶发性问题。然而，书中对于如何利用历史数据日志进行**根本原因分析（RCA）**的指导性内容非常匮乏。它更像是在教你如何“启动”和“停止”设备，而不是如何“维护”一个长期稳定运行的复杂系统。对于那些长期在生产一线与疑难杂症搏斗的工程师而言，这本书提供的工具箱显得过于简单，缺少处理“黑天鹅”事件的应对策略。

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这本书，坦白说，拿到手上的时候，我对它的期望值其实挺高的，毕竟市面上讲“控制系统”的教材汗牛充栋，但真正能深入浅出，将理论与实际应用完美结合的凤毛麟角。我原本期待能在这本书里找到对**现代过程控制理论的系统梳理**，比如鲁棒控制、自适应控制这些前沿技术，或者至少能对**分布式控制系统（DCS）的架构设计**有独到且深刻的见解。然而，阅读体验下来，我感觉这本书的重点似乎放在了更基础的硬件操作和编程语法层面，对于如何从宏观的工程视角去设计一个复杂的、多变量的控制策略，探讨得比较浅。特别是关于**先进的PID优化算法**，比如基于模型的预测控制（MPC）的原理和应用场景，书中几乎没有着墨，这对于希望从初级工程师进阶到高级控制工程师的读者来说，无疑是一种遗憾。我希望能看到更多关于**系统集成与数据通信协议**（如工业以太网、OPC UA）在实际项目中的应用案例分析，而不是停留在对单个I/O点配置的描述上。整体而言，这本书更像是一本合格的入门手册，但在触及工业控制领域的高级思维和复杂决策层面时，显得有些力不从心，未能满足我对“深度”的期待。

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这本书的语言风格非常严谨、学术化，这在理论层面或许是优点，但在实际的应用案例讲解上，却显得生硬且缺乏说服力。我阅读时，最大的困惑在于，书中所有举例的项目似乎都非常“理想化”，仿佛是在教科书的沙盘上搭建的。我期待看到关于**不同行业（如化工、汽车制造、食品饮料）对控制逻辑的特殊要求**的对比分析。例如，化工行业对本质安全（SIL等级）的严格要求，是如何影响编程结构的；或者汽车装配线上高节拍、高同步性对扫描周期的优化策略。这本书提供的案例缺乏这种**行业特性差异化**的深度解读，使得读者难以将书本知识有效地迁移到自己所处的具体行业环境中。它似乎假设所有控制问题都是通用的，这种“一刀切”的叙述方式，削弱了其作为一本实用参考书的价值，让人感觉作者对不同工业场景下的实际工程权衡和妥协缺乏切身体会。

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