PLC及其在数控机床中的应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:296

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出版时间:2007-10

价格:29.00元

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isbn号码:9787115162199

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• PLC
• 数控机床
• 自动化
• 工业控制
• 编程
• 技术
• 维修
• 电气
• 机械
• 制造

现代制造系统的优化与控制：基于工业物联网与云计算的深度融合 本书聚焦于当前智能制造领域的前沿热点——工业物联网（IIoT）与云计算技术如何深度赋能于现代制造系统的优化与控制。它旨在为工程技术人员、系统集成商以及相关专业的本科高年级学生和研究生提供一套系统、深入且富有实践指导意义的理论框架与应用案例。 第一部分：现代制造系统的演进与挑战 本书首先回顾了从自动化到智能化的制造系统发展历程，深入剖析了当前制造业面临的关键挑战，包括生产柔性不足、数据孤岛效应、远程诊断与预测性维护的缺失，以及对更高层次的决策支持系统的迫切需求。 1.1 智能制造的内涵与构成要素： 详细阐述了“工业4.0”和“中国制造2025”背景下智能制造的核心理念，将其分解为感知层、网络层、平台层和应用层四大关键架构。重点讨论了传统嵌入式控制系统（如PLC/PAC）在应对复杂、分散式网络化控制任务时的局限性。 1.2 数据驱动决策的基础： 分析了海量异构制造数据（如传感器数据、设备状态、工艺参数、质量检测结果）的特点及其在优化生产效率中的潜力。强调了数据采集与预处理在构建有效分析模型前的重要性。 第二部分：工业物联网（IIoT）的架构与关键技术 本部分深入探讨了构建高效IIoT架构所必须掌握的核心技术，区别于传统的现场总线和简单数据采集（SCADA）系统，IIoT强调的是端到端的连接性、安全性和语义互操作性。 2.1 IIoT的层次化架构设计： 详细阐述了从边缘侧设备（传感器、执行器、边缘控制器）到雾计算节点，再到云平台的完整数据流路径。重点分析了边缘计算在降低延迟、保护隐私和减轻云端负载方面的关键作用。 2.2 通信协议栈的演变： 全面比较了用于工业环境的通信标准。除了传统的TCP/IP协议族外，本书着重分析了面向物联网的轻量级协议，如MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）在发布/订阅模式下的应用优势，以及OPC UA在实现跨平台、跨厂商数据语义互操作性方面的关键作用。 2.3 工业安全与数据完整性： 鉴于网络化带来的安全风险，本章投入专门篇幅讨论工业控制系统的网络安全防护体系，包括纵深防御策略、身份验证机制、数据加密和访问控制在IIoT环境下的具体实施方案。 第三部分：云计算在制造运营管理中的应用 云计算以其弹性伸缩、高可用性和强大的计算能力，成为实现制造系统高级功能（如大数据分析、人工智能算法部署）的理想平台。 3.1 云计算部署模型与选型： 区分了公有云、私有云和混合云在工业场景中的适用性。讨论了混合云架构如何平衡实时性（本地处理）和全局优化（云端分析）的需求。 3.2 制造大数据分析平台构建： 介绍如何利用Hadoop、Spark等大数据技术栈，结合时序数据库（Time-Series Databases），对采集到的海量设备运行数据进行存储、清洗和聚合。 3.3 预测性维护（PdM）的云端实现： 详细讲解了基于设备健康指数（Health Index）的PdM模型构建流程。包括特征工程、异常检测算法（如基于统计模型、机器学习的分类与回归）的选择与训练，以及如何将预测结果实时反馈给工厂的维护调度系统。 第四部分：边缘智能与实时优化控制 本部分聚焦于将复杂的分析和决策能力下沉到靠近物理设备的环境中，实现快速响应和闭环控制，这是实现真正“实时智能”的关键。 4.1 边缘计算与云端协同机制： 探讨了如何设计高效的“云-边-端”协同框架。哪些任务必须在边缘完成（如高速闭环控制、紧急故障隔离），哪些任务适合上传至云端（如模型迭代、全局资源调度）。 4.2 实时优化控制算法的部署： 介绍了模型预测控制（MPC）在复杂多变量系统优化中的优势。重点讨论了将轻量化MPC求解器或近似算法部署在高性能边缘控制器上的技术挑战与解决方案，以确保系统满足严格的实时性要求。 4.3 虚拟调试与数字孪生（Digital Twin）： 深入剖析了数字孪生概念。本书将数字孪生定义为一个集成了实时数据、物理模型和运行逻辑的动态虚拟副本。详细论述了如何利用孪生模型进行离线方案验证、在线性能监控和“What-If”场景模拟，极大地提升了系统调试和优化效率。 第五部分：系统集成、实施与未来趋势 最后一部分将理论与实践相结合，探讨了实际项目实施中的集成挑战和未来的技术发展方向。 5.1 集成挑战与标准化： 分析了将IIoT平台、企业资源规划（ERP）、制造执行系统（MES）与底层控制网络进行无缝集成的关键瓶颈，并探讨了API设计、数据模型统一化（如ISA-95模型在云应用中的适配）的重要性。 5.2 案例研究： 选取了几个跨行业的典型应用案例（如高精度机床的能耗优化、大型装配线的柔性调度），详细展示了IIoT和云计算技术如何解决具体的工业难题，实现效率提升和成本降低。 5.3 未来展望： 探讨了生成式AI在工艺参数生成、故障诊断脚本自动编写方面的潜力，以及量子计算对未来优化算法可能带来的颠覆性影响。 本书特色： 本书结构清晰，理论深度与工程实践紧密结合。它避开了对单一控制设备（如PLC编程语言）的详细叙述，而是将视角提升到系统级、网络级和决策级的优化层面，全面覆盖了现代智能制造系统的顶层设计和核心技术栈。读者通过阅读本书，将能够掌握如何利用云计算和工业物联网技术，构建下一代具有高度自适应性、可预测性和高效率的现代化制造系统。

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这本书的配套资源和学习路径设计，可以说是为自学者量身定做的。虽然我没有接触到它可能附带的电子版源代码或仿真文件，但光从文本内容的组织结构就能感受到其用心良苦。它将复杂的数控系统分解成若干个可独立攻克的模块，使得学习者可以根据自己的掌握程度，选择性地深入或跳跃。更重要的是，作者在每一章末尾设置了“思考与实践”环节，这些问题往往不是简单的选择题，而是需要读者在脑海中构建一个完整的控制流程图。这种启发式的提问方式，极大地锻炼了读者的系统思维能力，让我从一个“代码执行者”逐渐转变为一个“系统设计者”。这种从理论到实践，再到思维提升的闭环设计，是这本书最宝贵的地方，它提供的不仅仅是知识，更是一种解决复杂工程问题的有效路径和方法论。

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我最欣赏这本书的地方，在于它在探讨技术问题的同时，始终将目光聚焦在“机床应用”这一具体场景上。很多教材会把PLC的学习搞得非常宽泛，涉及农业、化工等多个领域，反而冲淡了核心重点。但这本书则完全围绕着数控机床的典型工艺流程来展开论述，从启动自检、坐标轴归零、自动换刀，到复杂的插补运动控制，每一个案例都极其贴合实际生产中的痛点。举个例子，书中关于刀具寿命监控和自动补偿的程序设计实例，简直是教科书级别的范本。它不仅仅给出了实现功能的代码，更细致地分析了在实际高速运行中可能出现的各种意外情况（比如传感器信号干扰、急停响应时间计算等），并给出了稳健的解决方案。这使得这本书更像是一位经验丰富的老工程师，手把手地教你如何构建一个“稳定可靠”的数控系统，而不是一个冷冰冰的编程手册。

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这本书的装帧设计简直让人眼前一亮，那种带着些许复古气息的深蓝色封面，配上烫金的字体，拿在手里就感觉分量十足，像是沉淀了多年的知识结晶。我原本以为这种专业技术类的书籍会非常枯燥乏味，但在翻开第一页之后，我的想法就彻底改变了。作者在引言部分就展现出了一种对技术的热情和对读者的尊重，他没有一上来就抛出那些晦涩难懂的术语，而是用一种非常生活化、循序渐进的方式，引导我们进入PLC的世界。特别是他将复杂的逻辑控制概念比喻成日常生活中的场景，比如工厂流水线上的流程管理，这极大地降低了初学者的入门门槛。我尤其欣赏书中对基础电气原理和梯形图编程的详尽阐述，每一个步骤都配有清晰的示意图和详细的文字解析，即便是对电气知识了解不多的读者，也能很快掌握其精髓。这本书的排版也做得非常出色，图文并茂，关键信息点都被加粗或用不同颜色突出显示，阅读体验非常流畅，让人忍不住想一口气读完。

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这本书的理论深度和实践广度达到了一个非常令人惊叹的平衡点。很多市面上的参考书要么过于偏重理论，读起来像教科书一样生硬，要么就是只罗列代码和接线图，缺乏底层逻辑的讲解。然而，这本书巧妙地避开了这两个陷阱。它不仅详尽地介绍了不同品牌PLC的硬件架构、I/O点配置和指令集，更难得的是，它深入剖析了这些指令是如何在实际的机床控制系统中协同工作的。我特别关注了其中关于高速脉冲输出和闭环控制的那几个章节，作者没有仅仅停留在“怎么做”的层面，而是深入解释了“为什么这样做”——比如在处理高速切削时，如何通过特定的程序结构来优化响应时间，减少机械误差。对于我这种已经有一定实践经验的人来说，这些深层次的剖析简直是如获至宝，它让我对“优化”这个概念有了更深刻的理解，不再是盲目地套用模板，而是真正理解了控制背后的物理意义。

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说实话，刚开始拿到这本书时，我最大的顾虑是它的时效性。毕竟工业控制技术发展迅猛，几年前的资料可能很快就会落伍。但是，这本书给我的感觉是“经典永不过时”。它的大部分篇幅集中在那些作为工业“基石”的核心概念上，比如状态控制、定时器、计数器、数据处理和故障诊断逻辑。这些基础逻辑是任何新一代PLC平台都绕不开的。作者的叙述方式非常注重“原理大于实现”，即便是未来出现了功能更强大的新型控制器，只要掌握了书中所阐述的逻辑构建思维，迁移到新平台上的成本也会大大降低。此外，书中关于人机界面（HMI）与PLC通信的部分也处理得相当到位，它不仅介绍了基础的串口通信协议，还对现代网络化控制的一些前瞻性思考有所涉及，显示出作者对行业发展趋势的敏锐洞察力。

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