SIEMENS系统数控机床的编程 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:崔兆华 编

出品人:

页数:214

译者:

出版时间:2008-6

价格:28.00元

装帧:

isbn号码:9787508367637

丛书系列:

图书标签:

• 数控机床
• SIEMENS
• 编程
• CNC
• 加工
• 自动化
• 工业控制
• 机床
• 技术
• 制造业

《现代制造业中的高级过程控制与优化》 本书旨在深入探讨现代制造业领域中，尤其针对复杂、动态生产环境所设计的先进过程控制（APC）策略、优化算法及其在实际工业应用中的部署与效果评估。本书聚焦于如何超越传统的PID控制范畴，引入更具前瞻性和适应性的控制方法，以应对日益严苛的质量要求、能耗限制以及快速变化的市场需求。 --- 第一部分：现代工业过程控制的理论基石与挑战 本部分将奠定读者对现代工业过程控制系统的全面认识，重点分析当前制造业面临的控制难题和未来发展方向。 第一章：工业过程的复杂性与控制需求演进 本章首先梳理了从传统批次处理到连续流程制造的演变，并详细分析了现代生产线中普遍存在的非线性、强耦合、时滞性以及模型不确定性等核心挑战。我们将探讨过程建模的必要性，从机理建模（第一性原理）到数据驱动建模（如系统辨识）的过渡与融合。重点讨论如何量化过程的动态特性，为后续的高级控制设计提供数学基础。同时，本章将对比分析不同行业（如石油化工、精细化工、电力能源）对过程控制性能的具体要求差异。 第二章：经典控制方法的局限性与高级控制的引入 对经典的比例-积分-微分（PID）控制进行回顾与批判性分析，阐明其在面对多变量、约束条件和优化目标时的内在不足。本章引入了先进过程控制（APC）的概念框架，明确APC并非是对传统控制的简单替换，而是集成化、智能化控制体系的体现。我们将详细介绍APC系统的基本架构，包括核心的监测单元、预测模型、优化求解器以及执行层。 第三章：系统辨识与过程模型的构建 准确的过程模型是APC成功的关键。本章深入讲解系统辨识的理论与实践。内容涵盖时域和频域的辨识方法，重点介绍基于亚斯克尔（ARX）、传递函数模型（TFT）以及状态空间模型的构建流程。对于大型工业过程，我们还将讨论子模型集成技术和模型的在线更新策略，以确保模型对实际工况变化的敏感性和准确性。特别关注如何处理工业现场数据中的噪声和异常值对模型辨识精度的影响。 --- 第二部分：先进过程控制（APC）的核心技术 本部分是全书的核心，详细阐述当前工业界最常用和最有效的几类APC技术，并分析其适用场景。 第四章：模型预测控制（MPC）的原理与实现 模型预测控制（MPC）作为当前应用最广泛的APC技术，将在本章进行详尽阐述。从基本的线性MPC（LMPC）的优化问题推导（二次规划QP求解）开始，深入解析滚动时域、预测时域的定义与选择对控制性能的影响。随后，本章将聚焦于非线性MPC（NMPC）的建模方法，包括基于能量函数的NMPC和使用神经网络的NMPC。我们将提供实际的案例研究，展示MPC如何有效地处理输入/输出约束和软约束，实现多目标优化控制。 第五章：智能控制与模糊逻辑系统 针对那些难以建立精确数学模型的复杂非线性系统，本章介绍以智能方法为主的控制策略。重点讲解模糊逻辑控制（FLC）的设计流程，包括模糊集、隶属度函数和推理机制的构建。此外，本章还会引入人工神经网络（ANN）在过程控制中的应用，特别是径向基函数网络（RBFN）和多层感知机（MLP）在软测量（Soft Sensing）和模型辨识中的作用。讨论如何将智能控制与经典控制相结合，形成混合智能控制结构。 第六章：自适应控制策略 现代工业过程的参数往往会随时间漂移（如催化剂失活、设备磨损）。本章专门讨论自适应控制技术，确保控制器参数能够实时跟踪系统动态变化。我们将详细介绍基于模型的自适应控制（如MRAC，参考模型自适应控制）和基于重辨识的自适应控制。重点分析参数估计算法（如最小二乘法）在工业环境中的鲁棒性考量。 --- 第三部分：过程优化、安全与系统集成 本部分将控制系统提升至更高层次的“优化”层面，并讨论在实际工厂环境中部署控制系统的工程实践与安全规范。 第七章：过程优化与经济性提升 控制不仅仅是稳定运行，更是追求最优经济效益的手段。本章将优化理论应用于控制系统。内容涵盖静态优化（如拉格朗日乘子法在设定值优化中的应用）和动态优化。重点讨论如何将生产成本、原料消耗和产品质量指标集成到MPC的成本函数中，实现“经济型模型预测控制”（E-MPC）。分析在市场价格波动下，控制系统如何动态调整运行指标以最大化利润。 第八章：系统集成、仿真与验证 先进控制系统的成功部署高度依赖于稳健的工程实践。本章探讨从实验室到工厂的部署流程。内容包括：控制系统与分布式控制系统（DCS）、安全仪表系统（SIS）的接口设计；使用仿真环境（如Aspen HYSYS Dynamics, MATLAB/Simulink）进行离线验证和故障注入测试。强调“硬件在环”（HIL）和“软件在环”（SIL）测试在确保系统可靠性中的重要性。 第九章：安全控制、故障诊断与容错 在强调先进控制性能的同时，过程安全永远是第一位。本章讲解如何将安全保护层（Safety Instrumented Systems, SIS）与APC系统解耦并协同工作。重点介绍基于模型的故障诊断（FDD）技术，例如残差分析法和基于信息论的故障检测方法。讨论容错控制（FTC）的概念，以便在传感器或执行器发生部分失效时，系统仍能维持在可接受的运行范围内。 --- 总结与展望 本书最后将对当代过程控制的发展趋势进行展望，包括引入大数据分析、深度强化学习（DRL）在复杂调度与控制中的潜力，以及工业物联网（IIoT）对控制架构带来的变革。 目标读者： 本书适合过程控制工程师、自动化领域的研发人员、相关专业的硕士及博士研究生，以及希望深化自身在复杂工业过程控制领域专业知识的资深技术人员。本书的编写风格注重理论的严谨性与工程实践的可操作性相结合，通过大量实例剖析帮助读者将理论知识转化为解决实际问题的能力。

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这本书在系统兼容性和软件版本迭代方面的论述，展现了作者紧跟行业前沿的敏锐度。在数控领域，技术的更新速度快得惊人，一本过时的指南书几乎等同于误导。这本书显然避免了这种陷阱，它对不同代际的SIEMENS控制器的特性差异进行了清晰的对比分析，尤其是在人机交互界面（HMI）的演变上，有独到的见解。我惊喜地发现，它不仅涵盖了传统的G代码编程，还深入探讨了面向对象编程在现代数控系统中的应用趋势，这对于希望向自动化、智能化方向发展的工程师来说，无疑是宝贵的指引。这种前瞻性的视角，让这本书的价值远远超出了当前的项目需求，它为读者构建了一个面向未来十年数控技术发展的知识蓝图，确保所学知识具有长期的生命力，而不是昙花一现的技巧集合。

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这本书的封面设计实在是让人眼前一亮，那种深邃的工业蓝搭配上精密的机械线条插图，一下就勾起了我对现代制造技术的好奇心。我一直对数控技术心存敬畏，总觉得那是一个充满高深学问的领域，不是轻易能触碰的。然而，这本书的排版风格却显得异常的沉稳和专业，从目录的结构就能看出作者对SIEMENS系统数控机床的理解是多么的透彻和系统化。我尤其欣赏它在介绍基础概念时所采用的那种层层递进的逻辑，仿佛领着一个初学者，小心翼翼地走进一个复杂但井然有序的知识迷宫。阅读过程中，我能够清晰地感受到作者希望将复杂的编程指令转化为易于理解的思维框架的努力，这一点对于像我这样希望从零开始构建知识体系的读者来说，简直是莫大的福音。这本书的厚度本身就预示着内容的广度和深度，它不仅仅是一本操作手册，更像是一部深入剖析现代高端数控系统的百科全书，让人对未来的精密加工充满信心和期待。

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翻开内页，首先映入眼帘的是那些严谨的图表和大量的代码示例，这立刻让我意识到，这本书绝非泛泛而谈的理论灌水之作。那些具体的G代码和M代码的解析，配上不同机床运动轨迹的示意图，简直是教科书级别的示范。我特别关注了其中关于复杂曲面加工策略的章节，那部分内容的处理方式非常细腻，它没有简单地罗列公式，而是结合实际的刀具路径规划，讲解了如何最大限度地保证加工精度和表面质量。那种将数学原理与工程实践完美结合的叙述方式，让人不禁拍案叫绝。对我来说，理解这些细节比死记硬背指令更重要，而这本书恰恰在这方面下足了功夫，它教会的不是“怎么做”，而是“为什么这么做”，这才是真正的高水平技术著作的标志。阅读这些详尽的案例分析，仿佛我正坐在那台高速运转的西门子机床旁边，亲身参与到每一次精密下刀的过程中，那种沉浸式的学习体验是任何在线教程都无法比拟的。

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从整体的阅读感受来看，这本书的作者无疑是一位拥有丰富实战经验的行业专家。行文风格中，既有工程师的精准和客观，又不乏教育者的耐心和引导。在讲解一些涉及到高精度运动控制的深奥原理时，作者总能巧妙地穿插一些行业内的“小窍门”或“经验之谈”，这些看似不经意的补充，往往是书本上难以学到的宝贵财富。例如，关于如何优化G64连续曲率补偿参数的微调技巧，书中描述得细致入微，这种对细节的偏执，正是铸就卓越产品的关键。总而言之，这是一部结构严谨、内容扎实、面向实战的权威著作，它不仅满足了我们对SIEMENS数控编程技术的系统学习需求，更像是一位经验丰富的老前辈，在我们攀登技术高峰的路上，给予了最坚实可靠的支撑和方向指引。

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我必须赞扬这本书在故障诊断与排除方面的章节设置。在实际的机加工车间里，90%的效率提升往往来自于对突发状况的快速响应能力。这本书没有回避那些最让人头疼的报警代码和系统死锁问题，反而用一种近乎于临床诊断的严谨态度，对常见的系统错误进行了系统性的梳理和归类。每种错误都有对应的排查步骤和可能的硬件或软件根源分析，这种条理清晰的“急救指南”对于一线技术人员来说，简直是“救命稻草”。它教会读者如何透过表象，直击问题的核心，而不是简单地重启系统了事。这种注重实战、强调独立解决问题能力的引导方式，让这本书从一本理论读物，升华为一套完整的现场应急处理工具箱，极大地增强了读者的实战信心。

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