西门子S7-300/400 PLC工程应用技术

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出版者:
作者:姜建芳 编
出品人:
页数:1000
译者:
出版时间:2012-10
价格:159.00元
装帧:
isbn号码:9787111394204
丛书系列:
图书标签:
  • 自动化
  • PLC工程应用技术
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具体描述

《西门子S7-300/400 PLC工程应用技术》内容包括基础理论与工程设计及应用两部分。基础理论部分包括PLC基本结构及基本原理、S7—300/400硬件结构、网络通信、SIMATIC管理器、程序结构、指令系统、编程语言及程序设计方法,使读者较好地掌握PLc理论基础知识;工程设计及应用部分包括故障诊断与排除、闭环控制的实现、PLC控制工程实例等,能使读者结合基础理论知识,联系工程实际恰当地应用PLC技术设计和维护控制系统。

工业自动化领域前沿技术深度解析 《现代制造系统集成与优化实践》 本书聚焦于当前快速发展的智能制造和工业4.0背景下,企业在提升生产效率、实现柔性制造和保证系统可靠性方面所面临的关键技术挑战与解决方案。全书内容紧密围绕构建高效、智能、可靠的现代制造系统展开,旨在为系统集成工程师、自动化项目经理、生产技术骨干以及相关专业的学生提供一套系统、深入且极具实践指导意义的技术参考手册。 第一部分:先进过程控制策略与算法 本部分深入剖析了传统PID控制的局限性,并详尽介绍了基于模型的预测控制(MPC)、自适应控制以及鲁棒控制在复杂、多变量、强耦合工业过程中的应用方法与工程实现细节。 1. MPC的理论基础与应用: 详细阐述了滚动时域优化原理、约束处理技术(硬约束与软约束)以及在线求解器的选择与配置。通过多个化工、冶金行业案例,演示如何利用MPC技术有效处理过程延迟和非线性特性,实现能耗优化和产品质量的精确控制。重点讨论了多速率采样和模型辨识在MPC系统构建中的关键技术点。 2. 智能算法在控制中的融合: 系统介绍了模糊逻辑控制(FLC)和神经网络控制(NNC)如何与经典控制结合,形成混合控制系统。针对在线系统参数漂移问题,详细讲解了自整定(Self-Tuning)技术,包括基于最小二乘法的参数在线估计与控制律的实时更新流程。内容覆盖了如何构建有效的模糊规则库以及训练和验证神经网络模型的具体步骤。 3. 安全仪表系统(SIS)与SIL等级评估: 深入讲解了IEC 61511标准,重点阐述了安全完整性等级(SIL)的确定流程、安全生命周期管理以及故障安全设计原则。书中提供了详细的故障树分析(FTA)和事件树分析(ETA)案例,帮助读者掌握风险评估和安全联锁逻辑设计的工程方法。 第二部分:分布式控制系统(DCS)架构与高可用性设计 本章脱离了特定品牌控制器,专注于DCS系统的通用架构、网络设计标准以及确保系统长期稳定运行的关键技术。 1. DCS系统拓扑结构演进: 对比分析了集散式、集中式与全分布式架构的优缺点,重点讨论了多层网络划分(控制层、监控层、管理层)的安全隔离策略,包括工业以太网在DCS中的部署规范(如使用冗余环网协议、优先队列)。 2. 高可靠性与冗余技术: 详尽介绍了热备用(Hot Standby)、有源/无源冗余在控制器、I/O模块、通信处理器和服务器层面的具体实现机制。内容包括数据同步机制(如状态传递、投票仲裁)、切换时间性能指标的测试与验证方法,以及如何通过冗余设计满足99.999%以上的可用性要求。 3. 系统集成与互操作性: 探讨了不同自动化平台之间进行数据交换和信息集成的挑战与技术。重点介绍了OPC UA标准作为跨平台通信的中间件的角色,以及如何利用它实现SCADA/MES/ERP系统间的数据无缝流转,确保数据的实时性、完整性与安全性。 第三部分:工业物联网(IIoT)与边缘计算在制造中的应用 本部分聚焦于如何利用新兴的IIoT技术,实现设备状态的远程监控、预测性维护以及生产过程的智能化决策。 1. IIoT数据采集与传输架构: 详细解析了从传感器到云端的完整数据链路。涵盖了低功耗广域网(LPWAN)、TSN(时间敏感网络)在工厂内部网络中的应用,以及MQTT协议在资源受限设备间进行高效、轻量级通信的工程实践。 2. 边缘计算在控制中的定位: 阐述了边缘计算相对于云计算的优势——低延迟和本地数据预处理能力。书中提供了构建边缘网关的硬件选型指南,并着重介绍了如何在边缘侧部署轻量级的数据清洗、特征提取和实时报警逻辑,以减轻云端压力并缩短响应时间。 3. 预测性维护(PdM)模型构建: 系统介绍了基于传感器数据(振动、温度、电流谐波)进行设备健康评估的流程。内容包括数据清洗与特征工程、剩余使用寿命(RUL)的估计方法(如基于状态基线模型的劣化模型和基于深度学习的健康指标回归模型),以及如何将预测结果无缝嵌入到维护管理流程中。 第四部分:网络安全与工业控制系统(ICS)防护 随着系统互联性的增强,网络安全已成为保障工业生产连续性的核心要素。本部分提供了一套针对ICS环境的全面安全防护框架。 1. ICS安全风险评估与基线加固: 依据NIST SP 800-82等国际标准,详细介绍了资产盘点、漏洞扫描与渗透测试在OT环境下的实施规范。重点讲解了如何对工控主机进行最小权限原则配置、禁用不必要的服务以及强化用户身份验证机制。 2. 深度防御体系构建: 阐述了基于“零信任”原则的ICS网络安全架构。内容包括在不同网络区域间部署工业防火墙和单向数据流隔离设备(数据二极管)的策略,以及部署入侵检测系统(IDS)来监控异常协议行为和恶意负载。 3. 安全事件响应与审计: 提供了ICS环境下安全事件响应的标准流程(检测、遏制、根除、恢复)。同时,详细说明了如何利用安全信息和事件管理(SIEM)系统对控制网络日志进行关联分析,实现对潜在威胁的早期预警,并确保所有配置变更和访问活动都有不可篡改的审计记录。 本书的特色在于理论与工程实例的紧密结合,所有的技术讨论均围绕“如何落地实施”展开,力求为读者提供一套可立即应用于实际项目开发与系统升级的实用技术蓝图。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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我对于书中关于S7-300/400 PLC在过程控制领域的应用,尤其是在复杂工艺流程中的控制策略,给予了高度的认可。书中深入剖析了诸如温度、压力、流量、液位等过程变量的采集、处理和控制。我发现书中在介绍PID控制器的应用时,不仅仅停留在理论层面,还详细讲解了各种PID控制算法的变种,例如模糊PID、自适应PID等,以及它们在不同过程控制场景下的优缺点。书中还涉及了如何利用PLC实现先进控制策略,如模型预测控制(MPC)、模糊逻辑控制(FLC)等,这些内容对于解决复杂动态系统的控制问题非常有价值。我特别赞赏书中在介绍各种控制回路时,都提供了详细的步骤和注意事项,比如如何进行回路的调试、参数的整定、以及在出现故障时如何进行定位和修复。书中还穿插了许多关于PLC在制药、化工、食品饮料等行业的应用案例,这些案例的真实性和典型性,让我能够更直观地理解PLC在这些行业中的作用和价值。而且,书中对于报警系统的设计和管理,以及如何实现故障的记录和分析,也做了非常详尽的介绍,这对于提高生产的安全性和稳定性至关重要。

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这本书在对S7-300/400 PLC进行编程实践的指导方面,达到了非常高的水平。我原本以为这会是一本偏重理论的书籍,但实际阅读后发现,它提供了大量的实践性指导和代码示例。书中对于STEP 7(TIA Portal)软件的使用进行了详尽的介绍,从软件的安装、激活,到界面布局、菜单功能,再到各种工具的使用,都进行了细致的讲解。我尤其欣赏书中提供了大量的梯形图(LAD)、语句表(STL)和SCL代码示例,这些示例涵盖了各种常见的控制逻辑,比如定时器、计数器、比较指令、传送指令、算术指令等。而且,书中还鼓励读者动手实践,提供了许多练习题和挑战项目,让读者能够巩固所学知识,提高编程技能。我发现书中对于如何进行程序的结构化设计,如何使用功能块(FB)、数据块(DB)和组织块(OB)来构建模块化、可重用、易于维护的程序,都提供了非常好的范例。这些实践性的指导,让我在学习过程中少走了很多弯路,也让我能够更快地掌握PLC编程技术。

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这本书的内容在扩展性和未来发展趋势的探讨方面,也展现出了前瞻性。我一直对PLC技术的未来发展充满好奇,而这本书在这方面也给了我一些启示。书中简要提及了S7-1200/1500系列PLC以及TIA Portal在自动化领域的应用,让我对西门子PLC的生态系统有了更全面的认识。虽然本书的重点是S7-300/400系列,但它通过对比和引申,让我对更新的技术和更先进的自动化解决方案有了初步的了解。而且,书中还涉及了一些关于工业物联网(IIoT)、云计算以及大数据在PLC控制系统中的应用的可能性,这让我看到了PLC技术在未来自动化发展中的潜力。书中对于网络化控制、分布式控制以及智能制造等概念的介绍,也为我打开了新的视野。我发现,自动化技术是一个不断发展的领域,而这本书的内容,也能够帮助我建立起一个扎实的基础,以便我未来能够更好地适应和掌握新的技术。

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我对于书中关于S7-300/400 PLC在安全控制和故障诊断方面的深入讲解,给予了高度的评价。在现代工业生产中,安全永远是第一位的,而PLC在安全控制中扮演着至关重要的角色。书中详细介绍了如何利用PLC实现安全联锁、安全急停、区域划分等安全功能,并且详细讲解了相关的安全标准和规范。我对于书中在讲解故障诊断时,提供的系统性的方法和工具,印象尤深。书中不仅介绍了如何利用PLC的诊断功能来定位硬件和软件故障,还讲解了如何通过STEP 7软件的在线调试功能来跟踪程序的运行、监视变量的变化,以及触发断点来分析程序的执行流程。而且,书中还提供了许多实用的故障排除技巧,比如如何通过PLC的LED指示灯来判断故障原因,如何使用PLC的内存转储功能来分析死机原因,以及如何通过日志文件来查找系统异常。这些内容对于提高PLC系统的可靠性和可用性,降低停机时间,都具有非常重要的价值。

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我对于书中在讲解S7-300/400 PLC的性能优化和高级应用方面,所展现出的专业深度,给予了极高的评价。这本书不仅仅满足于基本的控制功能实现,而是深入探讨了如何让PLC系统运行得更高效、更稳定。我对于书中关于如何优化程序扫描时间、如何合理分配CPU资源、以及如何利用SFC(系统功能)来提高程序执行效率的讲解,印象深刻。书中还详细介绍了如何利用PLC进行高级的数学运算,比如三角函数、指数函数、对数函数等,以及如何将这些数学运算应用到具体的控制问题中,例如曲线拟合、数据分析等。我特别欣赏书中关于PLC在数据采集和处理方面的深入探讨,包括如何利用PLC的定时器和计数器来精确测量和记录数据,如何将采集到的数据进行预处理和分析,以及如何将数据存储到DB或发送到上位机。此外,书中还涉及了如何利用PLC来实现一些复杂的逻辑控制,比如状态机、有限状态自动机等,这些高级的应用,让我对PLC的控制能力有了更深刻的认识。

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这本书在算法和程序设计方面的深度,着实让我感到惊喜。我原以为PLC编程主要集中在逻辑控制,但这本书却深入探讨了更高级的算法应用,例如在运动控制领域,书中详细讲解了如何利用PLC实现多轴联动控制,包括直线插补、圆弧插补等复杂轨迹的生成,以及如何通过PLC来协同控制伺服驱动器和步进电机。我对于书中关于PID控制算法的实现方式,以及如何根据实际工况调整PID参数以获得最佳控制效果的论述,印象尤深。书中不仅提供了PID算法的SCL代码示例,还详细解释了比例(P)、积分(I)、微分(D)参数对系统动态性能的影响,以及如何通过软件进行整定。另外,在数据处理方面,书中也提供了许多实用的技巧,比如如何利用PLC进行数据采集、数据存储、数据通信,以及如何与上位机(如SCADA系统)进行数据交换。书中对于数据块(DB)的设计和管理,特别是结构化数据类型的应用,让我能够更有效地组织和访问数据。我发现书中在程序结构化方面也做得非常出色,鼓励使用功能块(FB)和组织块(OB)来构建模块化、易于维护的程序,并提供了许多关于如何优化程序结构、提高程序执行效率的建议。

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我对于书中关于S7-300/400 PLC在实际工业自动化领域中的应用案例分析部分,给予了极高的评价。这些案例并非简单的理论描述,而是深入到具体的工艺流程,展示了PLC如何解决实际的生产难题。例如,书中对连续生产线控制的详细剖析,包括传送带的启停控制、定位控制、速度调节等,以及伺服电机和变频器的集成应用,都让我大开眼界。我特别关注了书中关于批次生产控制的案例,其中涉及到的配方管理、多步工艺流程的顺序控制,以及如何通过DB来存储和调用工艺参数,这些都是我一直以来想要深入了解的技术点。书中的描述非常生动,往往会先介绍一个实际的工艺需求,然后逐步引导读者思考如何用PLC来实现,并给出最优化的解决方案。例如,在讲解物料输送系统中,作者不仅说明了如何使用数字量输入输出控制电机,还详细介绍了如何利用模拟量输入输出实现流量和压力的闭环控制,以及如何通过PID控制器来优化控制效果。此外,书中还包含了许多关于安全防护和报警处理的实践经验,比如如何设计安全逻辑来保证人员和设备的安全,以及如何通过报警系统来及时发现和处理生产过程中的异常情况。这些案例的丰富性和实用性,让我能够将学到的理论知识与实际工程需求相结合,并且能够举一反三,触类旁通。

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这本书的内容实在太丰富了,完全超出了我最初的预期。我原本以为它会仅仅停留在S7-300/400 PLC的基本操作和一些简单的应用案例,但事实证明,这本书简直是一部PLC技术的百科全书。从最基础的硬件选型、模块介绍,到复杂的指令系统、数据类型,再到令人眼花缭乱的特殊功能模块(SFM)的应用,这本书都做了详尽的阐述。特别是关于S7-300和S7-400系列的硬件差异化介绍,让我对不同平台的优势劣势有了更清晰的认识。书中对于CPU的类型、内存结构、输入输出点数的配置,以及各种扩展模块的连接方式,都有着非常细致的图文讲解,即使是初学者也能根据书中的指导,轻松完成硬件组态。而且,书中对STEP 7软件的讲解也是面面俱到,从项目创建、硬件态组态、网络配置,到变量表、符号表、功能块(FB)、组织块(OB)、数据块(DB)的创建和使用,都进行了深入的解析。我尤其欣赏书中关于如何编写高效、可读性强的梯形图(LAD)、语句表(STL)以及SCL代码的技巧,这对于提高PLC程序的质量和可维护性至关重要。书中还穿插了许多实际工程中的常见问题及其解决方案,比如通信故障的排查、程序的调试技巧、故障诊断的方法等等,这些经验性的内容是我们在课堂上很难学到的,也让我受益匪浅。我感觉这本书不仅仅是教学,更是在传递一种工程思维和解决问题的能力。

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这本书的内容在软件工程和项目管理方面,也展现出了极高的专业水准。我一直认为,PLC编程不仅仅是编写代码,更重要的是如何进行有效的项目管理和软件维护。这本书在这方面提供了宝贵的指导。书中详细介绍了如何进行PLC项目的需求分析、方案设计、详细设计,以及如何编写清晰、规范的程序文档。我尤其欣赏书中关于PLC程序测试和验证的方法,例如单元测试、集成测试、系统测试等,以及如何进行代码评审和代码重构。书中还提供了许多关于如何优化PLC程序性能的技巧,比如如何减少程序扫描时间、如何合理利用内存资源、以及如何编写易于调试和维护的程序。而且,书中还涉及了PLC项目生命周期管理,包括项目的实施、调试、上线、运维以及后期的升级改造。对于书中关于版本控制、配置管理、以及如何进行项目文档的归档和管理,我都觉得非常有启发性。这些内容对于提升PLC项目的整体质量和效率,以及降低项目风险,都具有重要的意义。

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这本书的内容绝对是为有一定基础的读者量身打造的,它在技术深度和广度上都做到了令人信服的平衡。我特别欣赏书中关于S7-300/400 PLC与各种外围设备(如人机界面HMI、传感器、执行器、变频器、伺服驱动器等)的集成和通信方式的详尽介绍。书中详细讲解了不同通信协议的应用,例如Profibus DP、Profinet、AS-Interface、Modbus TCP/IP等,以及如何通过STEP 7软件进行相应的网络配置和通信参数设置。我对于书中关于HMI的设计和PLC数据交互的案例分析,印象尤为深刻,书中展示了如何设计直观易懂的HMI界面,并将PLC的实时数据、报警信息、操作命令等在HMI上进行交互显示和控制。而且,书中还涉及了如何利用PLC与其他系统进行数据交换,例如通过OPC服务器连接SCADA系统,或者通过文件传输进行数据备份和恢复。这些内容对于构建一个完整的自动化系统至关重要,也让我对PLC在整个工业控制体系中的角色有了更深刻的理解。书中对各个通信模块的硬件连接、软件配置、诊断和故障排除都进行了细致的讲解,确保读者在实际操作中能够得心应手。

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1000多页,但对于它涉及的面来说页数还是太少,除了PCS7和Simotion该有的差不多都有了,这也决定了它讲解的不深入。不过对于我这个菜鸟来说帮助很大了。

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