工厂电气控制电路实例详解 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:化学工业

作者:黄北刚

出品人:

页数:180

译者:

出版时间:2007-5

价格:25.00元

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isbn号码:9787502593346

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《工业自动化基础与实践》 本书致力于为读者提供一个系统、深入的工业自动化领域入门框架，重点在于理论与实际操作的紧密结合。内容涵盖了工业自动化控制系统的基本原理、核心组件、典型应用以及未来发展趋势，旨在培养读者独立分析和解决实际工程问题的能力。 第一章 工业自动化概述 本章将首先界定工业自动化的概念及其发展历程，分析其在现代工业生产中的重要性，包括提高生产效率、保障产品质量、降低生产成本、改善工作环境等方面的作用。我们将探讨自动化技术的驱动因素，例如技术进步（传感器、执行器、计算机技术、通信技术等）、市场需求（成本控制、柔性制造、个性化定制）以及政策法规（环保、安全）的影响。随后，本章将介绍工业自动化系统的基本构成，包括感知层（各类传感器）、控制层（PLC、DCS、IPC等）和执行层（电机、阀门、执行机构等），以及它们之间的信息流和控制流。最后，我们将简要勾勒出工业自动化的主要应用领域，如制造业、能源、交通、建筑等，并展望其未来的发展方向，如智能制造、工业物联网（IIoT）和人工智能（AI）在工业中的应用。 第二章 传感器与变送器技术 本章深入剖析工业生产中常用的各类传感器和变送器的原理、选型与应用。我们将详细介绍温度传感器（热电偶、热电阻、红外传感器）、压力传感器（应变式、电容式、压阻式）、流量传感器（涡轮流量计、电磁流量计、超声波流量计）、液位传感器（浮球式、静压式、超声波式）、位移传感器（线性电位计、LVDT、编码器）以及视觉传感器等。对于每种传感器，我们将阐述其工作原理、测量范围、精度等级、响应时间、输出信号类型（模拟量、数字量）以及常见的应用场景。同时，本章还将讲解变送器的作用，即如何将传感器原始信号转换为标准化的电信号（如4-20mA、0-10V）输送给控制器，并讨论变送器的精度、线性度、零点漂移和量程漂移等关键参数。本章还将涉及传感器的选择原则，包括被测量的特性、环境条件、精度要求、成本预算以及安装维护的便利性等，并提供一些实用的选型案例。 第三章 可编程逻辑控制器（PLC）系统 本章是关于现代工业控制核心——可编程逻辑控制器（PLC）的全面介绍。我们将从PLC的基本结构入手，详细讲解其CPU模块、输入/输出（I/O）模块、通信模块以及电源模块的功能和工作方式。随后，本章将详细阐述PLC的编程语言，重点介绍梯形图（Ladder Diagram, LD）、指令表（Instruction List, IL）、结构化文本（Structured Text, ST）、功能块图（Function Block Diagram, FBD）和顺序功能图（Sequential Function Chart, SFC）等IEC 61131-3国际标准定义的五种编程语言，并解释它们各自的适用场景。我们将通过大量的实例，演示如何使用这些编程语言实现逻辑控制、定时、计数、模拟量处理、PID控制等常用功能。本章还将重点讲解PLC的通信网络，包括串行通信（RS-232/485）、现场总线（Profibus, Modbus, CANopen）以及工业以太网（Ethernet/IP, Profinet），并介绍PLC在分布式控制系统（DCS）和人机界面（HMI）集成中的作用。最后，我们将探讨PLC的故障诊断与排除方法，以及PLC系统的维护与升级策略。 第四章 人机界面（HMI）与监控系统 本章将聚焦于人机界面（HMI）的设计原理、功能实现以及在工业监控系统（SCADA）中的应用。我们将介绍HMI的基本功能，包括数据采集、数据显示、报警管理、操作控制、趋势显示和报表生成等。本章将详细讲解HMI的组态过程，包括画面设计、控件添加、变量连接、事件脚本编写以及与其他设备的通信配置。我们将讨论不同类型的HMI，从简单的文本显示器到功能强大的触摸屏。随后，本章将深入介绍SCADA系统的概念，包括其架构（集中式、分布式）、核心组件（RTU、通信网络、数据库、应用服务器、客户端）以及主要功能。我们将阐述SCADA系统如何实现对分散在生产现场的设备进行远程监控和集中管理，以及如何通过SCADA系统实现生产过程的可视化、数据记录和分析。本章还将涵盖HMI和SCADA系统在故障诊断、过程优化和生产调度中的应用，并讨论其与MES（制造执行系统）和ERP（企业资源规划）系统的集成。 第五章 传动与驱动技术 本章将系统介绍工业生产中实现运动控制的关键技术——传动与驱动技术。我们将首先讲解不同类型的电动机，包括直流电动机、交流感应电动机（单相、三相）、同步电动机以及伺服电动机的工作原理、特性和应用范围。随后，本章将重点介绍变频器（VFD）的工作原理、控制方式（V/f控制、矢量控制）以及参数设置，并讲解如何使用变频器实现电动机的无级调速、软启动和制动。我们将讨论伺服驱动器与伺服电动机的配合工作，以及它们在高精度定位和动态响应控制中的优势。本章还将介绍各种减速器和齿轮箱的类型及其传动比的计算，以及它们在实现扭矩放大和速度降低方面的作用。此外，我们还将探讨各种机械传动装置，如皮带传动、链条传动和联轴器等。本章最后将结合实际应用，展示传动与驱动技术在输送带、起重机、机床、机器人等设备中的典型集成方案。 第六章 过程控制与仪表 本章将深入探讨在连续化、自动化生产过程中至关重要的过程控制理论与应用。我们将首先介绍反馈控制的基本概念，包括设定值（SP）、测量值（PV）和偏差（Error），以及比例（P）、积分（I）和微分（D）控制算法的工作原理和特点。本章将详细讲解PID控制器的整定方法，包括手动整定法、Ziegler-Nichols法以及自整定功能，并分析PID参数对系统响应的影响。我们将介绍各种执行机构，如电动调节阀、气动调节阀和液压执行机构，以及它们如何响应控制器的输出信号来调节过程参数。本章还将涉及温度、压力、流量、液位等过程参数的测量仪表，并讨论它们的选型原则和安装要求。此外，我们还将介绍顺序控制与逻辑控制的区别，并探讨如何通过PLC实现复杂的工艺流程控制。最后，本章将通过实例，展示过程控制技术在化工、制药、食品、水处理等行业的广泛应用。 第七章 工业通信与网络 本章将全面介绍工业环境中实现设备互联互通的关键技术——工业通信与网络。我们将从基础的串行通信协议（如RS-232、RS-485）讲起，重点阐述现场总线技术，包括其起源、发展以及在工业自动化中的重要作用。本章将详细介绍几种主流的现场总线，如Profibus（DP/PA）、Modbus（RTU/ASCII）、CANopen、DeviceNet等，包括它们的物理层、数据链路层、通信对象以及在实际应用中的优势和劣势。随后，我们将进入工业以太网领域，详细介绍Ethernet/IP、Profinet、Modbus TCP/IP等协议，并讨论其在实现更高带宽、更远距离通信以及与IT网络融合方面的能力。本章还将介绍工业交换机、路由器等网络设备的功能和选型，以及网络拓扑结构（星型、总线型、环型）的设计原则。最后，我们将探讨工业网络的安全问题，包括网络防护措施和故障诊断方法，并展望工业物联网（IIoT）中通信技术的发展趋势。 第八章 工业自动化系统集成与应用实例 本章旨在通过整合前几章的知识，展现工业自动化系统如何在实际生产中发挥作用。我们将以几种典型的工业自动化应用场景为例，详细分析其系统构成、设备选型、控制策略以及实施过程。例如，我们将深入分析一个自动化生产线的控制方案，包括PLC如何协调各个工位的工作，HMI如何实现人机交互，传感器如何采集数据，变频器如何控制传送带的速度等。我们还将探讨一个智能仓储系统的自动化方案，包括AGV（自动导引车）的导航与调度，货架的入库与出库控制，以及与WMS（仓库管理系统）的集成。本章还会涉及一个水处理自动化系统的设计，重点讲解如何利用PLC和传感器实现水质的监测和控制，以及如何通过SCADA系统进行远程监控。通过这些详细的应用实例，读者将能够更直观地理解工业自动化技术的实际价值，并学习如何将所学的理论知识转化为解决工程问题的实践能力。 第九章 工业安全与维护 本章将关注工业自动化系统运行的安全性以及系统的长期可靠性。我们将探讨工业电气安全的基本原则，包括接地、绝缘、过载保护、短路保护等，并介绍相关的安全标准和规范。本章还将重点介绍设备故障的常见原因，如硬件损坏、软件错误、通信中断、环境因素等，并讲解系统性的故障诊断方法，包括使用诊断工具、分析日志文件、检查信号通路等。我们还将讨论预防性维护的重要性，包括定期检查、润滑、清洁、参数备份以及备件管理。本章还将简要介绍工业自动化系统的网络安全风险，以及如何采取措施来保护系统免受恶意攻击。最后，我们将强调持续学习和技术更新在工业自动化领域的必要性，鼓励读者不断提升自身技能，以适应技术发展的潮流。 本书力求语言通俗易懂，图文并茂，通过大量实例帮助读者理解抽象的理论知识，并具备初步的系统设计和故障排除能力。无论是初学者还是希望深化理解的工程师，都能从中获得宝贵的知识和启发。

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这本书的排版和装帧设计着实令人眼前一亮，不同于市面上那些通常采用的沉闷的教科书风格，它在色彩搭配和图示清晰度上显然下了不少功夫。尤其值得称赞的是，对于那些复杂的电路连接图，作者并未简单地堆砌线条，而是巧妙地运用了颜色区分不同的电位和信号流向，这对于初学者来说简直是救命稻草。我过去在看其他资料时，经常因为分不清哪里是零线、哪里是火线，或者哪个接触器是常开哪个是常闭而头疼不已，但这本书的图示逻辑性极强，每次看到一个新章节的电路图，都能清晰地感受到设计者在引导你一步步理解其工作原理，而不是直接扔给你一堆密密麻麻的符号。此外，纸张的质感也很好，不是那种容易反光的劣质纸张，长时间阅读下来眼睛的疲劳感明显减轻。封面设计上那种简洁又不失专业感的风格，也让它在我的书架上显得格外突出，偶尔拿起来翻阅，都会觉得心情舒畅。这种注重用户体验的设计决策，无疑是让晦涩的电工技术变得更容易亲近的重要因素，它让学习过程本身变成了一种享受，而非痛苦的煎熬。

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本书在案例选择上展现出极高的前瞻性和实用性，它没有停留在上个世纪的继电器控制，而是将大量篇幅投入到了现代自动化系统中至关重要的PLC及变频器集成应用上。我特别关注了其中关于伺服驱动器参数设置和简易运动控制编程的章节，这部分内容在同类书籍中往往要么过于简略，要么直接跳过，认为这超出了“基础电气控制”的范畴。然而，这本书却提供了一个非常清晰的入门框架，解释了如何使用标准化的控制指令来替代大量的接触器和定时器逻辑，实现更灵活的生产流程控制。特别是对于变频器在恒压供水系统中的PID反馈控制的应用剖析，它不仅给出了硬件接线图，还详细阐述了如何根据水泵的特性曲线来调整PI参数，以避免系统震荡。这说明作者对于当前工业现场的真实需求有着深刻的洞察，确保了读者学到的知识不会在短时间内被新技术淘汰。

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与其他市面上许多侧重于理论推导或者仅仅罗列接线图的参考书相比，这本书最让我感到惊喜的是它对安全规范和操作规程的强调达到了近乎苛刻的程度。在每一个涉及到高压或带电操作的实例之前，作者都会用醒目的提示框标出相关的国家或行业安全标准，并且详细说明了“为什么”要遵循这些规定，而不是简单地要求“必须”这么做。例如，在讲解漏电保护器的选型和安装时，它不仅给出了动作电流和延时的标准，还解释了不同工业环境（如潮湿或易燃易爆环境）下的保护等级差异。这种对安全细节的执着，体现了作者强烈的责任感。对于任何一个需要进入工厂车间进行维护或设计的人来说，对安全规范的深刻理解是生存的基础，这本书将安全意识融入到每一个技术细节中，使得学习过程同时也是一种严谨的安全培训，这使得这本书的价值远远超出了单纯的技术手册范畴。

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这本书的语言风格非常独特，它既保持了技术文档应有的严谨性，又穿插着一种近乎于“唠家常”的亲切感，这种平衡拿捏得非常巧妙。在讲解一些容易混淆的概念时，作者经常会用一些非常生活化的比喻来辅助说明，比如将PLC的扫描周期比作一个熟练的裁缝在裁剪布料，必须一步一步来，不能跳步。这种接地气的表达方式，极大地降低了理解复杂逻辑的门槛。阅读过程中，我感觉自己不是在被动接受知识灌输，而是在和一位学识渊博的朋友进行一场深入的交流。比如在解释三地或四地控制一个灯光的复杂回路时，作者的文字逻辑清晰到仿佛能在脑海中构建出一个三维的模型。如果说有些技术书籍的文字是冰冷的指令集，那么这本书的文字就是充满温度的教学指南，它关注读者的困惑，并预设了读者的思维盲区，提前给出化解方案，让学习曲线变得异常平滑。

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从内容编排的深度和广度来看，这本书显然是面向那些已经具备基础电子知识，但希望将理论知识快速转化为实际操作技能的工程师或高级技工的。它并没有花大篇幅去解释欧姆定律或者基本的继电器原理，而是直接切入了应用层面。比如，在谈到三相异步电动机的正反转控制时，它并没有满足于给出最基本的四线制或三线制电路，而是深入探讨了如何加入时间延迟、过载保护以及远程启停逻辑的综合应用，甚至还讨论了在不同电压等级下，接触器选型需要考虑的瞬时吸合电流差异。我尤其欣赏它对于“故障排查”部分的重视程度，书中模拟了多种实际生产线中可能遇到的突发状况，比如“电机抖动但无法启动”或“某一路控制回路无响应”，并提供了基于电气测量仪表（如万用表和钳形电流表）的系统性排查步骤，这种实战导向的叙事方式，比单纯的理论推导要实用得多。它更像是一位经验丰富的老师傅在手把手教你如何应对那些书本上学不到的“疑难杂症”。

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