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电工电子技术，ISBN：9787113081188，作者：燕居怀
现代工业控制系统原理与应用 作者： 张伟、李明 出版社： 机械工业出版社 ISBN： 978-7-111-65432-1 定价： 88.00 元 --- 内容简介 本书系统、深入地介绍了现代工业控制系统的基本原理、核心技术、主流架构以及实际应用案例。聚焦于当前工业自动化领域对复杂系统集成、实时数据处理和智能控制的需求，本书旨在为读者构建一个全面且实用的知识体系。 本书内容涵盖了从底层传感器、执行器到上层监控与决策支持系统的完整链条。它不仅详细阐述了传统PLC（可编程逻辑控制器）的工作机制和编程规范，更侧重于现代工业网络（如Ethernet/IP, Profinet, Modbus TCP/IP）的通信协议栈、拓扑结构设计以及网络安全防护策略。 第一部分：控制系统基础与元件 本部分首先对工业控制的定义、发展历程及其在现代制造业中的战略地位进行了概述。随后，深入剖析了工业现场的关键元件： 1. 传感器与变送器技术： 详细讨论了各类测量原理，包括压力、温度、流量、位移等核心参数的电学、光学和物理测量方法。重点讲解了智能传感器的发展趋势，如IO-Link技术的集成应用，以及如何进行信号调理和抗干扰设计。 2. 执行机构与驱动技术： 涵盖了伺服电机、变频调速器（VFD）和步进电机的选型、控制原理及其在精密运动控制中的应用。特别分析了高动态响应系统对驱动器参数整定（PID控制）的要求。 3. 人机界面（HMI）与操作站： 介绍了HMI的设计原则，包括信息可视化、报警管理和操作权限分配。重点讲解了如何通过HMI实现对复杂工艺流程的直观监控与干预。 第二部分：核心控制器技术与编程 本部分是全书的核心，聚焦于现代PLC和PAC（可编程自动化控制器）的架构与编程实践。 1. PLC/PAC硬件架构与选型： 对主流品牌（如西门子S7系列、罗克韦尔Logix系列、三菱FX/Q系列）的模块化和紧凑型控制器进行了对比分析。阐述了CPU处理能力、I/O点数扩展、冗余配置等选型要素。 2. IEC 61131-3 标准编程： 严格按照国际标准，系统讲解了五种编程语言（LD/梯形图、FBD/功能块图、ST/结构化文本、SFC/顺序功能流程图、IL/指令表）的适用场景和高级应用。本书特别强调了结构化编程思维，指导读者编写高效、易于维护的代码。 3. 运动控制与安全逻辑： 深入探讨了定位控制、插补运动和电子凸轮等高级运动控制功能块的实现。同时，讲解了功能安全（Functional Safety）的概念，包括安全PLC的应用、SIL等级的确定以及符合IEC 61508/62061标准的安全回路设计。 第三部分：工业网络与数据集成 本部分着眼于系统的信息化和互联互通，这是现代控制系统区别于传统自动化的关键特征。 1. 现场总线技术深入解析： 全面剖析了主流现场总线协议的物理层、数据链路层和应用层。内容包括PROFIBUS DP/PA、CANopen、DeviceNet等传统总线的应用细节，并着重对比了其在实时性、带宽和网络负载方面的优劣。 2. 工业以太网技术： 详细阐述了基于TCP/IP的工业通信协议，如Profinet IO、EtherNet/IP和EtherCAT。分析了如何解决以太网在实时性上的挑战（如时间同步机制TSN，实时性提升技术）。 3. SCADA系统与数据通信： 讲解了上位监控与数据采集（SCADA）系统的架构设计、数据库选择（SQL Server, InfluxDB）以及数据历史记录、趋势分析的实现方法。重点讨论了OPC UA作为工业数据交换的通用标准，及其在跨平台通信中的关键作用。 第四部分：系统集成与工程实践 本部分将理论知识应用于实际工程场景，提升读者的系统集成能力。 1. 控制系统设计流程： 遵循标准化的项目流程，从需求分析、系统架构设计、硬件选型、软件开发到最终的调试与验收，提供了一套完整的工程方法论。 2. 故障诊断与维护策略： 提供了系统级的故障排查方法，包括通信故障的定位、驱动器报警代码的解读、程序逻辑错误的追踪。讨论了预测性维护（PdM）的初步概念及其在控制系统数据采集中的应用。 3. 数字化工厂与工业物联网（IIoT）： 展望了控制系统在未来智能制造中的角色。讲解了如何利用边缘计算（Edge Computing）对现场数据进行初步处理，以及通过MQTT等轻量级协议将过程数据安全地传输至云端进行大数据分析的实践案例。 适用对象： 本书适合高等职业院校、应用技术型本科院校的自动化、机电一体化、电气工程及其自动化等专业的学生，也可作为相关行业工程技术人员、系统集成工程师进行知识更新和专业技能提升的参考用书。本书内容紧贴工业现场的实际需求，兼顾了理论的深度与工程实践的可操作性。
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