新型过程控制仪表

新型过程控制仪表 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:
作者:周建元
出品人:
页数:317
译者:
出版时间:1993-5
价格:15.00元
装帧:
isbn号码:9787800432781
丛书系列:
图书标签:
  • 过程控制
  • 仪表
  • 自动化
  • 工业测量
  • 传感器
  • 控制系统
  • PLC
  • DCS
  • PID控制
  • 仪器仪表
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具体描述

《数字工业仪表革命:智能传感器与物联网应用》 内容简介: 本书聚焦于现代工业自动化领域最前沿的数字过程控制仪表技术,深入探讨了新一代智能传感器如何驱动工业生产的智能化升级。内容涵盖了从底层传感器技术原理的革新,到数据采集、传输、处理及分析的完整链条,并重点阐述了这些先进仪表如何与物联网(IoT)、大数据、云计算等技术深度融合,构建起面向未来的智能工厂体系。 第一部分:智能传感器技术的核心突破 本部分将详细剖析当前工业传感器领域的技术革新。我们将从微机电系统(MEMS)技术在传感器设计中的应用入手,探讨其如何实现传感器的小型化、高精度化和低功耗化。随后,深入分析新型测量原理,例如基于光学、声学、电化学、磁性等原理的先进传感器,以及它们在特定工业场景下的独特优势和应用潜力。我们将详细讲解这些传感器如何集成先进的信号处理电路和嵌入式微处理器,实现数据的自校准、自诊断和初步数据分析,从而大幅提升测量精度和鲁棒性。 MEMS技术在传感器中的应用: 详细介绍MEMS加速度计、陀螺仪、压力传感器、流量传感器等在过程控制中的应用,包括其工作原理、制造工艺及性能优势。 先进测量原理与技术: 探讨激光雷达、超声波、红外、微波、化学传感器等在复杂环境下的测量能力,以及其在化工、石油、电力、冶金等行业中的创新应用。 传感器集成化与智能化: 深入研究传感器内部的信号调理、模数转换、数字滤波、数据融合等功能,以及如何通过嵌入式系统实现传感器的自适应和自优化。 无线传感器网络(WSN)技术: 介绍低功耗广域网(LPWAN)技术(如LoRa, NB-IoT)在工业传感器数据传输中的应用,以及其在远程监测和部署方面的便利性。 第二部分:过程控制数据的高效获取与传输 本部分将重点关注如何从海量的工业传感器中高效、可靠地采集和传输数据。我们将详细介绍各种工业通信协议,从传统的现场总线(如PROFIBUS, Foundation Fieldbus, DeviceNet)到新兴的工业以太网(如Ethernet/IP, PROFINET, EtherCAT),并分析它们在实时性、带宽、可靠性等方面的差异及适用场景。更重要的是,我们将深入探讨物联网通信技术,如MQTT, CoAP等协议在工业物联网(IIoT)中的应用,以及如何通过边缘计算设备对数据进行预处理和聚合,减轻云端压力,提高响应速度。 工业通信协议的演进与对比: 系统梳理不同工业通信协议的特点、优势、劣势以及在不同自动化等级中的应用,为读者提供选择依据。 工业以太网技术详解: 深入解析实时以太网在满足高精度同步和高吞吐量需求方面的关键技术,以及其在运动控制、分布式 I/O 等方面的应用。 物联网(IoT)通信协议在工业中的落地: 重点讲解MQTT, CoAP等轻量级协议如何适应工业环境的资源受限性,以及其在数据发布的订阅模式下的高效通信机制。 边缘计算与数据预处理: 探讨边缘计算设备在数据采集点附近进行实时分析、滤波、聚合等操作的重要性,以及如何利用边缘智能降低网络带宽需求和数据延迟。 工业网络安全: 强调在数据传输过程中保障信息安全的重要性,介绍相关的加密、认证和访问控制技术。 第三部分:工业物联网(IIoT)驱动的智能过程控制 本部分将是本书的重中之重,我们将深入探讨智能传感器和先进通信技术如何构建起功能强大的工业物联网平台,并驱动下一代过程控制策略。我们将详细介绍如何利用 IIoT 平台汇聚来自生产现场的实时数据,并结合大数据分析技术,实现对生产过程的精细化监控、预测性维护、工艺优化和故障诊断。本书还将深入探讨数字孪生(Digital Twin)技术在过程控制中的应用,即通过创建生产系统的虚拟模型,进行模拟、预测和优化,从而指导实际生产。 工业物联网(IIoT)平台架构与功能: 介绍主流 IIoT 平台的构成,包括设备管理、数据接入、数据存储、数据分析、应用开发等核心模块,以及不同平台的优劣势。 大数据分析在过程控制中的应用: 讲解如何利用机器学习、深度学习等算法,对海量生产数据进行模式识别、趋势预测、异常检测,实现智能化的故障预警和工艺参数优化。 预测性维护(PdM): 详细阐述如何通过对设备运行状态数据的实时监测和分析,预测设备故障发生的可能性,从而提前进行维护,避免非计划停机。 数字孪生(Digital Twin)技术: 深入讲解数字孪生的概念、构建方法以及在过程模拟、性能优化、风险评估等方面的应用,帮助读者理解如何利用虚拟世界指导物理世界的生产。 人工智能(AI)在智能控制中的角色: 探讨 AI 如何与传感器数据结合,实现自主学习、自适应控制和智能决策,推动过程控制向更高层次的智能化发展。 人机协作与可视化监控: 介绍如何通过直观的可视化界面,将复杂的生产数据转化为易于理解的信息,提升操作人员的决策效率和工作体验。 案例研究与行业实践: 选取多个典型的工业场景,如智能炼油厂、智慧化工厂、智能电网等,详细分析新型过程控制仪表和 IIoT 技术在实际生产中的成功应用案例,提供可借鉴的实践经验。 本书特色: 本书摒弃了对传统仪表技术的简单罗列,而是着眼于未来的发展趋势。它将技术原理、应用场景和未来展望有机结合,理论与实践并重,旨在为读者提供一个全面、深入、前瞻性的视角,帮助工业界的工程师、技术人员、研究学者以及对工业自动化感兴趣的读者,深刻理解和掌握新型过程控制仪表所带来的技术变革,以及如何利用这些技术赋能工业的智能化升级。本书内容翔实,分析细致,适合作为高等院校相关专业教材,或工业界专业人士的参考手册。

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读后感

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用户评价

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我花了整整一个下午试图在书中找到关于“先进过程控制”(APC)的一些实用案例,尤其是在化工或能源行业的应用实例,毕竟这是衡量一个过程控制系统是否“新型”的关键指标。很遗憾,这本书在实际应用和案例分析方面做得尤为薄弱。它花了大量的篇幅去描述一个假想的、结构极其简单的“连续搅拌反应器”(CSTR)的动态模型建立过程,但这模型建立得异常理想化,完全忽略了实际工业生产中常见的非线性和扰动因素。比如,书中对温度控制的讨论,仅限于线性化后的传递函数分析,完全没有涉及如何应对加热器滞后、热惯性大等实际难题。更令人沮丧的是,即便是介绍到一些现代仪表时,比如智能流量计或高精度压力变送器,作者也仅仅是罗列了它们的规格参数——最大量程、精度等级,但对于它们内部的数字信号处理技术、如何进行自诊断以及如何通过HART或Fieldbus协议进行高效通信的细节,却语焉不详。我期待的,是那种能够手把手教你如何利用这些新工具进行故障诊断、如何优化控制策略的实战经验,而不是停留在教科书式的理论层面,这使得这本书对于一线工程师来说,实用价值大打折扣,更像是一份停留在概念阶段的学术综述。

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书中提供的参考文献列表也暴露了其内容的时效性问题。我注意到大部分引用的文献集中在九十年代末到本世纪初,对于近十年内涌现出的、深刻影响过程控制领域的关键技术突破,几乎找不到任何引用支持。例如,关于先进传感器材料学(如MEMS技术在压力和加速度测量中的应用)的最新研究成果,或者关于AI赋能的自整定控制器(Auto-tuning Controllers)的理论突破,在书中都没有得到体现。这使得整本书的知识结构显得“陈旧”且缺乏生命力。一个致力于介绍“新型”仪表的书籍,却无法反映最新的技术发展趋势,这无疑是对读者期望的巨大落空。阅读过程中,我时常产生一种“这内容是不是十年前就写好了”的错觉。对于一个需要保持知识更新的技术领域来说,这种对前沿信息的缺失是致命的。我更倾向于阅读那些能提供批判性分析和前瞻性视野的作品,而不是仅仅罗列已经成熟或被超越的技术框架。因此,这本书更适合作为控制理论的初级入门读物,但对于寻求突破和创新的专业人士而言,它提供的价值非常有限。

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这本书的行文风格和逻辑组织,可以说是相当的“学术化”和“碎片化”。作者似乎没有一个贯穿始终的主线来串联这些不同的控制技术和仪表知识点。每一章都是一个相对独立的部分,章节之间的过渡生硬得让人出戏。比如,从探讨传感器原理突然跳跃到PLC编程规范,中间缺少了连接两者之间逻辑的桥梁——即如何将传感器数据有效转化为可执行的控制指令。阅读过程中,我经常需要频繁地回头查找前面的定义,因为作者的术语使用有时非常不一致,有时候用A名词,有时候又用一个意思相近但更专业的B名词来指代同一个概念,这对于需要快速吸收新知识的读者来说,无疑增加了极大的理解负担。此外,书中对图表的依赖性过高,很多关键概念的解释,作者似乎认为一张原理图就能说明一切,但这些图表往往缺乏足够的注释和解释性的文字,很多线条和符号的含义需要读者自行去脑补或查阅其他资料才能理解。这种不友好的叙事方式,使得原本复杂的控制原理学习过程,被无谓地增加了额外的认知负荷,让人觉得作者只是将自己脑中的知识点一股脑倾倒出来,而没有花心思去构建一个易于消化的知识体系。

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关于数字化和软件定义控制的部分,这本书的表现简直可以用“避重就轻”来形容。鉴于当前工业控制正朝着软件定义架构和虚拟化方向快速发展,我非常期待能看到关于软件在新型仪表中的作用的深入分析,比如嵌入式系统如何实现实时操作、如何在容器化环境中部署控制逻辑,或者云计算在数据分析和远程监控中的潜力。然而,书中对这些前沿议题的提及,少得可怜,即便提到了,也停留在对“软件的重要性”的感叹,缺乏技术细节的支撑。例如,在讨论分布式控制系统(DCS)时,作者仅仅停留在描述传统DCS的硬件架构和冗余配置上,对于现代DCS如何通过服务导向架构(SOA)实现模块化和快速配置的优势,则完全没有涉及。我希望看到的是关于OPC UA、TSN(时间敏感网络)等最新通信协议如何在控制回路中保障确定性通信的讨论,或者至少是对软件层面的安全性和可靠性保障机制的探讨。结果,这本书更像是一本专注于“硬件设备选型和基础原理”的工具书,对于如何构建一个面向未来的、软件驱动的控制系统,它提供的帮助微乎其微,给人一种错失了技术发展脉搏的感觉。

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这本书的装帧设计倒是挺有意思的,封面采用了深蓝色调,配上一些简洁的几何图形,看起来颇有现代感,让人联想到高精度的测量和反馈系统。我原本是冲着内容来的,毕竟“新型过程控制仪表”这个标题听起来就充满了技术前沿的气息,心想能学到一些最新的传感器技术和先进的控制算法。然而,当我翻开第一章,映入眼帘的却是一大篇关于上世纪七十年代气动逻辑控制系统的历史回顾,详细描述了那些笨重、反应迟缓的机械部件是如何工作的。接着,作者用了大量的篇幅去解释一个非常基础的PID控制回路的数学推导,公式写得密密麻麻,每一个变量的定义都极其冗长,感觉像是直接把一本厚厚的控制理论教科书的某一章原封不动地搬了过来,中间几乎没有提到任何关于现代数字化、网络化或者基于模型的预测控制(MPC)的只言片语。书里对诸如模糊控制、神经网络在过程优化中的应用,甚至是对当前工业物联网(IIoT)环境下智能传感器的介绍,都只是在章节末尾用几行不痛不痒的文字草草带过,完全没有深入探讨的意愿。这让我有些摸不着头脑,如果我想了解这些历史和基础理论,市面上有太多经典教材可以选择,而这本书的定位似乎是面向“新型”的读者和技术,但内容却严重滞后于时代,阅读体验像是在翻阅一本年代久远的工程手册。

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