S7-300/400PLC实用开发指南

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出版者:机械工业
作者:
出品人:
页数:489
译者:
出版时间:2007-1
价格:50.00元
装帧:
isbn号码:9787111202868
丛书系列:
图书标签:
  • PLC
  • S7-300
  • S7-400
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具体描述

PLC是以微处理器技术、电子技术、网络通信技术和先进可靠的工业手段为基础,综合了计算机技术、网络通信和自动控制技术的一种新型的通用的自动控制装置。它具有功能强、可靠性高、使用灵活方便、易于编程以及适于在工业环境下应用等一系列优点,在工业自动化、机电一体化、传统产业技术改造等方面的应用越来越广泛。

本书在介绍PLC基本原理的基础上,重点对S7-300/400PLC的硬件、指令系统、编程环境、编程方法、程序结构、通信网络等方面都作了较为系统深入的介绍。本书共11章,第1章介绍了PLC的发展、特点、组成及简单工作原理;第2章分析了S7-3001400系列PLC的硬件系统及内部资源;第3章介绍了S7-300/400系列PLC的寻址方式和指令系统,并结合实例重点讲解了语句表及梯形图指令的使用方法;第4章介绍了STEP 7软件的编程环境及PLC应用系统设计的内容和方法;第5章介绍了用STL、LAD及FBD进行编程的方法;第 6章介绍了数据结构及用户程序结构;第7章在讲解PLC的网络通信基本原理的基础上,系统地介绍了S7-300/400系列PLC的通信网络系统;第8章介绍了PROFIBUS通信网络的硬件、通信协议及网络组态;第9章介绍了点对点通信的硬件、协议及其应用;第10和11章给出了大量的应用举例。

本书既适用于初学者,又可作为工程技术人员的技术参考书和高校相关专业本科生和研究生的教材。

工业自动化领域深度探索:现代控制系统与前沿技术应用精选 书籍定位: 本书旨在为工业自动化领域的工程师、技术人员、高级院校师生提供一套全面、深入且高度实用的技术参考与实践指南。它聚焦于当前工业控制系统(ICS)的设计、集成、高级应用以及新兴技术在实际生产环境中的落地,特别强调面向“智能制造”和“工业4.0”的需求。 目标读者: 具备基础电气工程、自动化原理知识的工程师、系统集成商、设备维护专家、以及正在进行相关专业学习的高年级学生和研究生。 核心内容概述: 本书跳脱出对特定品牌或特定型号PLC的深入讲解,转而关注现代工业控制系统的通用架构、高级算法实现、系统集成挑战与解决方案,以及面向未来的数字化转型所需掌握的关键技术。全书结构严谨,逻辑清晰,以解决实际工程难题为导向,内容涵盖以下几个主要模块: --- 第一部分:现代控制系统架构与设计原理 本部分深入剖析了当代复杂工业系统(如大型流程控制、离散装配生产线)的系统架构设计原则,探讨了从底层传感器/执行器到高层管理系统的完整数据流设计。 1. 分布式控制系统(DCS)与集成控制架构: 详细阐述了DCS与PLC/PAC在现代工厂中的集成策略。重点分析了冗余设计、站间通信协议(如HSE/ISA-SP50)的选择依据,以及如何构建高可用性、高可靠性的控制网络拓扑结构。讨论了基于模型的控制(MBC)在DCS中的初步应用方法。 2. 工业通信网络的高级配置与故障诊断: 超越基础的现场总线介绍,本书深入研究了工业以太网(如Profinet IRT/SRT, EtherNet/IP CIP)在时间敏感应用中的配置优化。内容包括环网冗余(MRP/RSTP)的性能评估、网络负载的精确计算与带宽管理,以及使用网络分析工具进行实时流量嗅探和延迟分析的技术。 3. 过程控制的高级理论与实践: 详细解析了PID控制器的局限性及其在复杂过程中的改进方案。重点讲解了Smith预估控制器的设计与参数整定,前馈控制在消除干扰波动的应用,以及多变量控制(MPC)的基本原理和在化工、冶金等领域的简化实现路径。 --- 第二部分:高级运动控制与机器人集成 本部分聚焦于对高精度、高速度运动控制系统的实现,这是实现高端装备制造的关键技术。 1. 伺服驱动系统与多轴同步控制: 探讨了现代伺服驱动器的核心技术,包括磁场定向控制(FOC)在电机驱动中的应用。详细介绍了电子凸轮、虚拟轴技术在复杂曲线插补中的编程实现。对于多轴联动,着重分析了运动控制系统(MCS)与主控制器之间的数据交换效率优化。 2. 机器人离线编程与在线协同: 本书介绍了主流工业机器人编程语言(如KRL, RAPID)的结构特点,并重点讲解了虚拟示教与碰撞检测算法的原理。此外,深入讨论了机器人与外部视觉系统、力矩传感器进行人机协同(Cobot)时的安全编程规范和实时反馈机制。 3. 振动分析与机械动力学反馈: 介绍如何利用控制器的高速采集能力,结合傅里叶分析方法,实现对关键机械部件的在线振动监测与故障预警。探讨了如何将振动数据作为控制回路的反馈信号,以提高动态系统的鲁棒性。 --- 第三部分:数据采集、HMI/SCADA与人机交互设计 本部分关注数据信息的获取、可视化以及操作人员的有效交互。 1. 工业数据库与历史数据管理(Historian): 详细介绍了面向工业应用的时间序列数据库(TSDB)的选型标准。内容包括数据的压缩算法、高效的查询策略,以及如何构建满足FDA 21 CFR Part 11等法规要求的审计追踪系统。 2. 现代SCADA与可视化界面设计: 重点分析了现代SCADA系统(如基于Web技术的架构)的设计趋势。强调认知负荷理论在HMI设计中的应用,指导读者设计出符合国际标准(如ISA 101/18.2)的高效率操作界面(High-Performance HMI),有效降低误操作率。 3. OPC UA在跨平台数据集成中的应用: 深入解析了OPC UA的架构、安全模型(加密、签名)和信息模型(Modeling Language)。展示了如何利用OPC UA实现PLC、MES和ERP系统之间安全的、面向服务的通信,解决传统协议的数据孤岛问题。 --- 第四部分:面向工业物联网(IIoT)与数字化工厂的前沿技术 本部分着眼于工业控制向更高层级——数据智能驱动的未来迈进所需掌握的技能。 1. 边缘计算在控制层面的部署: 探讨了在现场设备侧进行数据预处理和轻量级模型推理的必要性。讲解了如何利用高性能PAC或工业PC实现“靠近数据源”的计算,以减少云端带宽压力并提高响应速度。 2. 工业数据安全与网络防护策略: 本书提供了一套分层、纵深防御的安全体系构建方法。内容包括:控制网络(OT)的物理隔离、VLAN划分、入侵检测系统(IDS)的部署,以及安全补丁管理在关键控制系统中的实施流程。 3. 预测性维护(PdM)的数据基础构建: 讲解了从现场采集的高频数据中提取有价值的特征(Feature Engineering)。概述了机器学习模型在设备健康状态评估(PHM)中的初步应用框架,重点在于数据标注、模型训练与现场验证的工程化流程。 --- 总结: 本书是一部面向工程实践的“方法论”与“技术手册”的结合体。它不局限于特定品牌的技术细节,而是致力于提升读者对现代工业控制系统整体架构的理解、对高级控制算法的驾驭能力,以及对未来数字化工厂所需技术的预研与部署能力。阅读本书后,读者将能够更高效地设计、集成和优化复杂的自动化生产线,为向更高水平的智能制造转型奠定坚实的技术基础。

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读后感

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用户评价

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这本书的排版和图示质量,说实话,是让我感到最困惑的地方。作为一本技术指南,清晰直观的截图和流程图是灵魂。我发现书中有大量的梯形图和功能块图(FBD)示例,但很多截图的分辨率低得惊人,线条模糊不清,甚至有些关键的连接点都难以辨认。这极大地影响了阅读体验,我经常需要对照屏幕上的代码和书本上的图示进行反复比对,生怕自己看错了某个逻辑门或者线圈的连接方式。更令人费解的是,一些关键的诊断步骤描述,仅仅是文字堆砌,缺乏实际操作界面的配图辅助说明。这对于依赖视觉学习和实际操作验证的工程师来说,是非常不利的。我希望作者或出版社在后续的版本中,能投入更多资源进行高清扫描和重新绘制这些技术插图。毕竟,在PLC编程的世界里,“一图胜千言”的道理是颠扑不破的,现在的图文配合度,可以说是严重拖了整体技术深度的后腿,让原本可能很精妙的编程思路变得晦涩难懂。

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这本书的封面设计实在有些让人摸不着头脑,那种深蓝色的背景配上略显老旧的字体,给人的第一感觉是这是一本出版了很久、内容可能已经跟不上时代的教材。我原本是抱着试试看的心态翻开的,毕竟S7-300/400系列在工业界依然占有一席之地,但期望值并不高。然而,深入阅读后,我发现作者在基础概念的阐述上花费了大量的篇幅,对于初学者来说,这无疑是一个双刃剑。一方面,它提供了非常扎实、不跳跃的入门知识,对于完全没有接触过西门子PLC体系的人,建立一个清晰的逻辑框架是有帮助的。另一方面,对于已经有一定基础,想要快速了解最新功能或高级编程技巧的工程师而言,这些过于详尽的“基础回顾”就显得拖沓冗余了。比如,关于存储器映射和基本指令集的部分,讲解得细致入微,恨不得把手册上的每一条指令都拆解开来分析,这种耐心是值得肯定的,但对于追求效率的专业人士来说,时间成本就成了一个需要权衡的因素。总而言之,它更像是一本为零基础学员精心准备的“慢炖”教材,而不是给资深工程师准备的“速查”手册。

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关于调试和故障排除的部分,这本书的处理显得过于笼统和程式化,缺乏实战指导的深度。书中提到了一些常规的错误代码和处理流程,比如在线监控、强制输出等基础操作的说明,但这些内容在任何官方的用户手册中都能找到,并没有体现出作者作为“开发指南”作者的独到经验。真正有价值的调试技巧,往往隐藏在对特定硬件或固件版本的“怪癖”的了解上,或者是针对某些间歇性、难以复现故障的排查思路。这本书在这方面提供的帮助非常有限,例如,它没有深入探讨如何利用WinCC Flexible进行高级趋势分析来定位周期性抖动问题,也没有提供针对硬件故障(如CPU模块热插拔不当)后的快速恢复策略。总体来说,它教会了读者如何“建立”系统,但对于如何快速、有效地“修复”系统中的疑难杂症,这本书提供的工具箱显得过于简陋,更像是理论层面的指导,而非一线工程师的救急手册。

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阅读过程中,我注意到作者在语言风格上表现出一种非常严谨甚至有些“教条式”的倾向。整本书的论述充满了规范化的术语和近乎法律条文般的精确措辞,这固然保证了技术描述的准确性,但也使得行文的流畅度和趣味性大大降低。很多时候,我感觉自己不是在阅读一本“开发指南”,而是在研读一份晦涩难懂的标准文档。例如,在描述如何编写安全代码块时,作者反复强调了各种冗余校验和错误处理的必要性,但却很少用更生动的方式解释“为什么”这样做比其他方式更优越,或者提供一些常见错误导致的灾难性后果的“小故事”作为警示。这种缺乏“人情味”和实践经验分享的叙述方式,使得学习过程显得有些枯燥乏味,很难激发读者主动探索和试验的热情。它只是冷静地陈述了“该怎么做”,却很少探讨“为什么不如那样做”。

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这本书在实际案例的选取上,显得保守且缺乏创新性。它所涵盖的案例,多半集中在非常经典的工业控制场景,例如简单的物料输送带控制、液位监测与泵站启停、以及基础的温度PID回路实现。这些案例当然是教科书式的标准范例,对于理解指令集的应用场景确实有帮助,但对于当下工业物联网(IIoT)和智能制造的趋势,这本书似乎完全没有触及。我期待能在书中看到关于PROFINET通信、网络诊断、或者与上位机SCADA系统进行数据交换的实例,哪怕只是一个入门级的OPC UA连接尝试。但遗憾的是,内容止步于传统的点对点或简单的点对多点通信设置。这使得这本书的适用范围被局限在了老旧生产线或对网络化要求不高的传统设备维护领域,对于致力于推动自动化升级的年轻工程师群体来说,缺乏足够的吸引力和前瞻性指导。

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