具体描述
汽车维修钳工，ISBN：9787118050721，作者：温秉权、黄勇
《工业自动化技术与应用》 内容简介 在现代工业飞速发展的浪潮中，自动化技术已成为提升生产效率、优化资源配置、确保产品质量、降低运营成本的关键驱动力。本书《工业自动化技术与应用》旨在为读者提供一个全面、深入且实用的工业自动化技术体系的导览，涵盖了从基础理论到前沿技术的广泛内容，并结合大量实际案例，展现了自动化技术在各行各业中的广泛应用及其带来的深刻变革。 本书的编写秉承理论与实践相结合的原则，既注重对自动化技术核心原理的清晰阐释，也强调其在实际生产环境中的部署、调试与维护。读者将在此书中不仅学到“是什么”，更能理解“为什么”以及“如何做”。 第一部分：工业自动化基础理论与核心组件 本部分是全书的基石，为读者搭建起理解工业自动化的基本框架。 绪论：工业自动化的发展历程与趋势 我们将回顾工业自动化的历史演进，从最初的机械化、电气化到信息化的集成，并深入分析当前以及未来工业自动化的主要发展方向，如智能制造、工业物联网（IIoT）、人工智能在工业领域的应用、人机协作等。本章节将帮助读者建立宏观认知，理解自动化技术变革的脉络。 传感器技术：工业自动化的“触角” 传感器是工业自动化的“眼睛”和“耳朵”，负责采集生产过程中的各种物理量信息。本章节将详细介绍各类常用工业传感器的工作原理、选型要点、安装与调试方法。内容将涵盖： 位移传感器： 光电传感器、接近传感器、电涡流传感器、磁致伸缩传感器、激光位移传感器等。 力与压力传感器： 压力变送器、称重传感器、扭矩传感器等。 温度传感器： 热电偶、热电阻、红外测温仪等。 流量传感器： 涡轮流量计、电磁流量计、超声波流量计、质量流量计等。 液位传感器： 浮球液位开关、雷达液位计、超声波液位计、磁翻板液位计等。 视觉传感器： 图像传感器、机器视觉系统基础。 我们将探讨传感器在恶劣环境下的防护、抗干扰措施以及数据采集的精度与稳定性问题。 执行器技术：工业自动化的“手脚” 执行器是将控制系统的指令转化为实际动作的关键。本章节将深入讲解各类工业执行器的工作原理、性能特点、选型与控制方法。内容包括： 电机与驱动技术： 直流电机、交流电机（感应电机、同步电机）、步进电机、伺服电机。电机驱动器的类型（变频器、伺服驱动器）、基本控制模式（V/f控制、矢量控制、位置控制、力矩控制）及其在不同应用场景下的选择。 液压与气动元件： 液压泵、液压马达、各类阀（方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀）、气缸、气动马达、气动阀。液压与气动系统的基本回路设计、故障诊断与维护。 特种执行器： 电磁铁、加热器、电磁阀等。 本书将特别强调执行器与控制系统之间的接口匹配、功率匹配以及动态响应特性。 可编程逻辑控制器（PLC）：工业自动化的“大脑” PLC是现代工业自动化控制系统的核心。本章节将详细介绍PLC的硬件组成、指令系统、编程语言（梯形图、指令表、结构化文本、功能块图）以及应用开发。内容涵盖： PLC硬件架构： CPU模块、输入/输出（I/O）模块、通信模块、电源模块等。 PLC指令系统： 基本逻辑指令、定时器、计数器、比较指令、数学运算指令、数据传输指令、程序控制指令等。 PLC编程入门与进阶： 简单的顺序控制、联锁控制、定时控制、计数控制的设计，以及更复杂的PID控制、伺服运动控制、网络通信（如Modbus、Profinet）等。 PLC故障诊断与维护： 常见故障原因分析、诊断方法、程序调试技巧。 人机界面（HMI）与组态软件：人机交互的桥梁 HMI为操作人员提供与自动化系统交互的直观界面。本章节将介绍HMI的基本原理、类型、画面设计原则以及与PLC的数据通信。同时，我们将深入讲解工业组态软件（SCADA）的功能，包括数据采集、实时监控、报警处理、报表生成、趋势显示等，以及如何利用组态软件构建完整的监控系统。 HMI设计要素： 按钮、指示灯、数值显示、曲线图、趋势图、报警列表、配方管理等。 组态软件应用： 实时数据库、历史数据库、用户管理、权限控制、脚本编程。 第二部分：工业自动化系统集成与网络通信 本部分将探讨如何将各种自动化组件有效地集成起来，并实现高效、可靠的通信。 工业通信网络：连接一切的神经系统 现代工业生产高度依赖于各种通信网络。本章节将介绍主要的工业通信协议及其应用。 现场总线技术： Profibus、DeviceNet、CANopen、CC-Link等。工作原理、拓扑结构、通信特点及在不同领域的应用。 工业以太网： Profinet、Ethernet/IP、Modbus TCP/IP等。与传统以太网的区别、实时性保证机制、在分布式控制系统中的作用。 工业无线通信： 无线局域网（WLAN）、蜂窝网络（4G/5G）在工业环境中的应用、挑战与解决方案。 OPC UA： 开放平台通信统一架构，实现异构系统之间安全、可靠的数据交换。 分布式控制系统（DCS）与监控与数据采集（SCADA）系统 本章节将深入分析DCS与SCADA系统的架构、功能、设计原则以及它们在大型、复杂工业过程控制中的作用。我们将探讨系统的冗余设计、安全性考虑以及如何实现跨地域的远程监控与管理。 运动控制系统：精准、高效的运动轨迹生成 运动控制是实现自动化生产中精确、高速、复杂运动的关键。本章节将详细介绍伺服系统、步进系统的工作原理，以及如何通过运动控制器（如PLC Motion Control、专用运动控制器）实现单轴、多轴的同步、插补、电子齿轮、凸轮等高级运动功能。我们将探讨运动控制的路径规划、动态性能优化以及在机器人、数控机床、包装机械等领域的应用。 机器人技术与自动化集成 工业机器人是实现高度自动化和柔性生产的重要手段。本章节将介绍不同类型工业机器人的结构、工作原理、编程方法（离线编程、在线示教），以及如何将其集成到自动化生产线中，实现物料搬运、焊接、装配、检测等任务。我们将探讨机器人与PLC、视觉系统的协同工作。 第三部分：工业自动化应用领域与前沿技术 本部分将聚焦工业自动化的实际应用，并展望未来的发展趋势。 典型行业应用案例分析 我们将精选不同行业（如汽车制造、电子产品生产、食品饮料、制药、能源、化工）的典型自动化解决方案，通过详细案例分析，展示自动化技术如何解决实际生产问题，提升效率与效益。例如： 汽车制造： 自动化装配线、焊接机器人、搬运机器人、质量检测系统。 电子产品制造： SMT生产线自动化、AOI/AXI检测、自动化仓储。 食品饮料： 包装自动化、过程控制（温度、压力、流量）、CIP清洗自动化。 制药： 严格过程控制、无菌操作自动化、批次追溯系统。 工业物联网（IIoT）与智能制造 本章节将深入探讨IIoT的概念、关键技术（边缘计算、云计算、大数据分析、人工智能）及其在工业领域的应用。我们将分析IIoT如何实现设备互联、数据互通，从而支持 predictive maintenance（预测性维护）、process optimization（过程优化）、smart manufacturing（智能制造）等。 人工智能（AI）在工业自动化中的应用 AI正在深刻改变工业自动化的面貌。本章节将介绍机器学习、深度学习、计算机视觉、自然语言处理等AI技术在工业领域的具体应用，如智能故障诊断、生产过程优化、质量预测、机器人智能决策、人机协作优化等。 数字孪生（Digital Twin）与虚拟仿真 数字孪生技术通过构建物理实体的虚拟模型，实现对现实世界的实时监控、预测和优化。本章节将介绍数字孪生的概念、构建方法，以及其在产品设计、生产过程模拟、设备维护、性能优化等方面的应用。 安全生产与网络安全 随着自动化程度的提高，工业安全与网络安全变得日益重要。本章节将讨论工业自动化系统的安全设计原则、风险评估、安全防护措施（如功能安全、网络防火墙、入侵检测）以及相关的行业标准与法规。 本书特色： 体系完整： 从基础到前沿，覆盖工业自动化技术的全貌。 案例丰富： 大量结合实际工程应用的案例，增强可读性和实用性。 理论扎实： 对核心技术原理进行深入浅出的讲解。 技术前沿： 紧跟工业自动化发展最新动态，介绍新兴技术。 面向实践： 强调选型、配置、调试、维护等工程实践要点。 通过阅读《工业自动化技术与应用》，读者将能够全面掌握工业自动化系统的设计、集成、应用与维护所需的核心知识和技能，为应对日益复杂的工业挑战，实现生产的智能化、高效化和可持续发展奠定坚实的基础。本书适合工程技术人员、自动化专业学生、相关领域的研究人员以及对工业自动化技术感兴趣的广大读者。
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