基于SIMATIC S7的高级编程

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出版者:电子工业出版社
作者:刘华波
出品人:
页数:343
译者:
出版时间:2007-10
价格:38.00元
装帧:
isbn号码:9787121050213
丛书系列:
图书标签:
  • 西门子,编程
  • SIMATIC S7
  • PLC
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具体描述

本书以西门子SIMATIC S7—300/400可编程序控制器为例,首先介绍了STEP 7的基本功能,用户程序中的块和结构,特别是组织块及其应用;接着讲述了SIMATIC中的各种数据类型和程序库的相关内容,并介绍基于状态位的指令、累加器指令、实数指令、间接寻址和地址寄存器指令等SIMATIC高级编程指令。重点讲述了顺序功能图语言S7 Graph、图形编程语言S7 HiGraph、结构化控制语言S7 SCL和连续功能图S7 CFC等四种编程语言的使用方法,并提供一些实例供读者学习参考。本书技术针对性强,注重应用,强调实践,通过对本书的学习使读者能够举一反三。

本书可作为大专院校工业自动化、电气工程及自动化、机电一体化及相关专业的教材,也可供工程技术人员自学或作为培训教材使用,对广大SIMATIC用户有较高的参考价值。

好的,这是一份关于一本假设名为《基于SIMATIC S7的高级编程》的图书的详细简介,但内容完全避开了该书可能涵盖的具体主题,专注于其他相关的、但又不直接属于“高级编程”范畴的工业自动化或控制系统领域: --- 《工业过程控制系统与现代传感器技术应用详解》 导论:面向未来的智能制造基础 随着工业4.0浪潮的推进,现代制造业对过程控制系统的精度、可靠性与柔性提出了前所未有的要求。本册专著旨在为自动化工程师、系统集成商以及工业控制专业的学生提供一个全面、深入的知识框架,聚焦于当前工业界最前沿的过程控制策略、新型传感器技术集成,以及如何构建面向数据驱动决策的控制架构。我们侧重于系统层面的设计哲学、通信协议的底层机制解析,以及如何有效利用先进的监测手段来优化传统控制回路的性能,而非深入探讨特定PLC硬件平台的内部编程范式。 第一部分:过程控制理论的深化与应用 第一章:先进控制算法的原理与建模 本章深入探讨了经典PID控制局限性之外的先进控制技术。内容涵盖了模型预测控制(MPC)的理论基础,包括系统辨识在建立预测模型中的关键作用。我们详细解析了多变量系统的解耦技术,并展示了如何利用鲁棒控制理论来应对系统参数不确定性和外部扰动,确保系统在复杂工况下的稳定性。此外,本章还引入了自适应控制的几种主流实现方法,包括基于梯度下降和模糊逻辑的参数整定策略。 第二章:模糊逻辑与神经网络在过程优化中的集成 传统的控制系统往往依赖精确的数学模型,但在许多化工、冶金等领域,系统的非线性和不确定性使得精确建模极其困难。本章重点研究了如何将模糊推理系统(FIS)集成到控制循环中,实现基于专家经验的柔性决策。我们不仅分析了常用的Mamdani和Takagi-Sugeno推理模型,还探讨了神经模糊系统(ANFIS)如何通过学习过程数据自动优化隶属函数和规则库,从而实现对复杂非线性过程的精确控制和故障预警。 第三章:基于离散事件系统(DES)的批次过程调度 对于制药、精细化工等经常涉及批次操作的行业,仅仅关注连续过程的控制是不够的。本章专注于离散事件系统的建模,特别是Petri网在描述批次生产状态转换、资源共享和互锁逻辑方面的强大能力。我们将讲解如何利用扩展的Petri网(如彩色Petri网或时间Petri网)来仿真和优化复杂的配方管理和设备调度流程,以最小化批次间的等待时间和最大化设备利用率。 第二部分:现代传感器技术与数据采集架构 第四章:工业现场总线与时间敏感网络(TSN) 现代过程控制要求数据传输具有确定性、低延迟和高同步性。本章详细对比了主要的现场总线技术(如PROFIBUS DP/PA, Foundation Fieldbus, HART协议),并重点剖析了时间敏感网络(TSN)在以太网基础上的时间同步机制(如IEEE 802.1AS/AS),及其如何为高精度控制和安全关键应用提供可靠的数据传输骨架。我们将展示TSN在汇聚来自不同控制域的实时数据时的配置与性能评估方法。 第五章:高精度测量技术与信号调理 过程控制的精度受限于前端传感器的能力。本章系统介绍了用于温度、压力、流量和物位测量的先进技术,如热电阻(RTD)的高精度校准、超声波和雷达液位计的穿透性误差分析,以及科里奥利质量流量计的工作原理及其对流体特性的补偿算法。重点讨论了传感器输出的噪声抑制技术(如数字滤波与抗混叠设计)以及信号调理电路的设计,确保微弱的模拟信号能以最高的信噪比送入数据采集系统。 第六章:基于光纤与无线技术的分布式传感 在极端环境(如高电磁干扰、高温高压或爆炸危险区域)中,传统布线面临挑战。本章探讨了光纤传感器(如分布式温度传感DTS)在长距离、高精度温度监测中的独特优势。同时,本章也深入研究了工业物联网(IIoT)环境下的低功耗广域网(LPWAN)技术在监测大型、分散资产(如管线完整性、大型储罐群)中的应用,并分析了数据安全与能源效率的平衡策略。 第三部分:系统集成与信息安全策略 第七章:跨平台数据集成与OPC UA的应用 构建统一的控制架构需要克服不同制造商和代际系统间的通信壁垒。本章将OPC统一架构(OPC UA)作为核心工具,详细解析其信息模型构建、安全会话建立以及服务发现机制。我们将演示如何利用OPC UA实现从底层传感器数据到高层制造执行系统(MES)的信息无缝传递,实现真正意义上的OT/IT融合。 第八章:工业控制系统(ICS)的信息安全实践 随着系统联网程度的提高,网络攻击风险剧增。本章将ICS安全框架划分为“纵深防御”的多个层面。内容覆盖网络分段与防火墙策略(特别是DMZ区的配置)、远程访问的安全审计,以及资产库存管理在识别和修补已知漏洞中的关键作用。此外,还将介绍异常行为检测(ABD)技术,用于识别潜在的内部威胁或零日攻击,并强调遵循ISA/IEC 62443标准的最佳实践。 --- 本书特色: 本书摒弃了对特定编程语言语法和指令集的详细罗列,转而聚焦于“如何设计更智能、更可靠、更安全的过程控制系统”的系统工程思维。它为读者提供了从底层传感器到顶层数据集成之间的完整技术桥梁,是迈向下一代工业自动化架构的必备参考。

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读后感

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用户评价

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这本书对于故障安全(Failsafe)和诊断编程的论述,简直可以用“教科书级别”来形容。在涉及人员和设备安全的应用中,任何微小的编程疏忽都可能导致灾难性的后果。作者对S7-F系统的编程规范和硬件冗余配置的描述极其细致,尤其是在安全等级认证(Safety Integrity Level, SIL)要求的背景下,如何编写满足标准要求的逻辑代码,书中有非常明确的指导方针。我特别关注了关于诊断缓冲区(Diagnostic Buffer)管理的章节,以往我总是被动地去查看报警信息,而这本书教会了我如何主动地利用S7的诊断功能块,构建复杂的事件触发机制,实现对设备早期故障的预警,而不是等到系统完全崩溃。这种从“被动响应”到“主动预防”的思维转变,是这本书带给我最宝贵的职业素养提升。它的叙述逻辑严密,每一步操作都有理有据,绝不含糊其辞,确保了读者在处理高风险应用时能够拥有足够的信心和技术支撑。

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我必须承认,这本书的某些高级算法和数学建模部分对我来说具有相当的挑战性,需要我查阅大量的相关控制理论资料才能完全领会其精髓。书中对高级PID控制器优化、模糊逻辑(Fuzzy Logic)在非线性系统控制中的应用,以及状态估计(State Estimation)算法在S7平台上的实现进行了深入的探讨。这远超出了传统PLC编程的范畴,已经触及了现代控制工程的核心。作者没有满足于提供现成的库函数,而是详细推导了这些算法背后的数学原理,并展示了如何将其高效地映射到S7的有限资源环境中。对于那些追求极致性能、试图解决复杂工艺难题的工程师来说,这本书提供了理论武装和实战工具的双重支持。它成功地架起了一座理论控制科学与工业现场实施之间的桥梁,使得那些原本只存在于实验室中的先进控制策略,得以在真实的生产线上生根发芽。这无疑是本书极具前瞻性和学术价值的体现。

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我花了近一个月的时间才大致消化完这本书中关于网络通信和分布式控制的部分,可以说,这是我职业生涯中对PROFINET和Industrial Ethernet理解最深刻的一次飞跃。市面上许多教材往往只是简单介绍一下配置步骤,但这本书却敢于深入到协议栈的底层机制,探讨了数据帧的结构、时间同步(Time Synchronization)的实现细节,以及如何在高负载网络环境下进行故障诊断和性能优化。书中的章节对冗余系统(Redundancy)的介绍尤为精彩,它没有回避在实际工业现场中遇到的各种棘手问题,比如网络抖动导致的间歇性通信中断,并提供了基于S7高级功能块的有效解决方案。读完这部分,我立即着手优化了我们工厂中一条关键生产线的网络架构,效果立竿见影。这种将理论深度与现场实践完美结合的写作风格,是这本书最大的亮点。它迫使我跳出“搭积木式”的编程思维,转向更具系统性和前瞻性的设计思路,对于渴望成为系统架构师的工程师来说,这几乎是一本必读的“内功心法”。

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这部关于SIMATIC S7高级编程的巨著,坦白地说,给我带来了巨大的冲击和启示。我最初接触工业自动化编程时,总觉得S7编程语言的严谨性和复杂性令人望而却步,尤其是涉及到复杂的算法和实时控制时。然而,这本书以其深入浅出的笔触,系统地梳理了从基础逻辑到高级功能实现的每一个环节。作者似乎对西门子PLC的设计哲学有着深刻的洞察力,能够将那些晦涩难懂的指令集和数据结构,通过生动的实例和清晰的图解展现出来。特别是关于面向对象编程在S7环境下的应用,这部分内容极大地拓宽了我的思路,让我意识到,即便是传统的PLC编程,也可以借鉴现代软件工程的最佳实践,从而编写出更健壮、更易于维护的代码。书中对中断处理和周期性任务调度的详尽分析,对于任何从事关键任务系统开发的人来说,都是不可多得的宝贵财富。我尤其欣赏它对于“为什么”的解释,而不仅仅是停留在“怎么做”的层面,这使得读者能够真正理解底层原理,从而举一反三,应对未知的挑战。它不仅仅是一本工具书,更像是一份资深工程师的多年心血结晶,值得反复研读。

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阅读此书的过程,与其说是学习编程技巧,不如说是一次对工业软件工程哲学的洗礼。作者在章节的穿插中,反复强调了代码的可读性、模块化设计以及版本控制的重要性,这在节奏快、变动多的项目现场中常常被忽视的“软技能”。书中对结构化文本(Structured Text, ST)的深入讲解,配合对数据块(Data Block)的高效管理,极大地改善了我过去代码冗余、变量定义混乱的旧习惯。它强调的“高内聚、低耦合”设计原则,在PLC项目管理中的应用,是这本书在方法论上给我最大的启发。通过书中的案例分析,我学会了如何将一个庞大复杂的控制任务,分解为清晰定义接口的独立功能块,这不仅加快了开发速度,更重要的是,极大地降低了集成和调试的难度。这本书,是送给每一个希望从“程序编写者”蜕变为“系统架构师”的工程师的一份厚礼,它教会我们如何用更专业、更规范的方式去驾驭SIMATIC S7这一强大的工具。

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