现场总线技术与应用

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出版者:
作者:张凤登
出品人:
页数:368
译者:
出版时间:2008-9
价格:42.00元
装帧:
isbn号码:9787030227454
丛书系列:
图书标签:
  • 现场总线
  • 工业通信
  • 自动化
  • PLC
  • CAN总线
  • Modbus
  • Profibus
  • EtherCAT
  • 工业网络
  • 嵌入式系统
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具体描述

《现场总线技术与应用》系统地介绍了现场总线技术的产生背景、理论与技术基础,深入揭示了导致现场总线标准多样化的媒体访问控制技术,并将现有20多种总线国际标准划分为I/O位传输现场总线、设备现场总线、狭义现场总线和工业以太网4个大类,从总线的技术特点、规范、总线接口电路设计及现场总线控制系统设计与应用等方面,较全面地阐述了4类总线的典型代表CAN、Profibus、FF-H1和FF-HSE,同时也给出了其他总线标准的技术要点和区别。

《现场总线技术与应用》共分9章,每章配有习题。第1章介绍现场总线的产生和发展趋势;第2章介绍数据通信基础与通信接口标准;第3章介绍一些网络基本概念和术语,分析构成现场总线的要素和现场总线的一般体系结构;第4章深入揭示了导致现场总线标准多样化的媒体访问控制技术;第5、6、7、8章,将现有20多种总线国际标准划分为I/O位传输现场总线、设备现场总线、狭义现场总线和工业以太网4个大类,从总线的技术特点、规范、总线接口电路设计以及现场总线控制系统设计与应用等方面,较全面地阐述这4类总线的典型代表CAN、Profibus、FF-H1和FF-HSE,同时给出其他总线标准的技术要点以及它们之间的差别;第9章则介绍现场总线控制系统的一般设计方法、集成技术,并分析现场总线网络与企业信息网络的相互关系。

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现场总线技术与应用

《工业自动化系统集成与优化》 内容简介: 本书深入探讨了现代工业自动化系统中的核心要素、设计理念、实施策略以及优化方法。我们将目光聚焦于如何构建一个高效、稳定、适应性强的自动化生产环境,从宏观的系统架构到微观的控制逻辑,进行全面而细致的解析。 第一部分:工业自动化系统基础理论与关键技术 本部分将奠定坚实的理论基础,帮助读者理解工业自动化系统的发展脉络和核心驱动力。 工业自动化的演进与发展趋势: 回顾工业自动化从早期机械化、电气化到信息化、智能化(工业4.0)的各个阶段,分析不同时期关键技术的突破及其对生产效率、产品质量、成本控制的影响。探讨物联网(IoT)、大数据、人工智能(AI)、云计算等新兴技术如何重塑工业自动化格局,以及柔性制造、个性化定制等新模式的兴起。 工业控制系统(ICS)架构与分层: 详细介绍工业控制系统的典型分层架构,包括现场控制层(传感器、执行器)、控制器层(PLC、DCS、IPC)、监控与操作层(HMI、SCADA)以及企业管理层(MES、ERP)。深入剖析各层级的功能、通信方式以及相互间的协作关系,阐述信息流和控制流在整个系统中的传递路径。 关键自动化组件的原理与选型: 传感器与变送器: 涵盖各类常用工业传感器(温度、压力、流量、液位、位置、视觉等)的工作原理、技术指标(精度、稳定性、响应时间)、选型原则以及在不同工况下的应用注意事项。 执行机构: 深入分析电动机、伺服电机、变频器、液压与气动执行器的工作原理、控制方式、性能特点以及在自动化生产中的应用场景。 控制器(PLC、DCS、IPC): 详细介绍可编程逻辑控制器(PLC)、分布式控制系统(DCS)、工业个人计算机(IPC)的硬件结构、指令集、编程语言(Ladder Diagram, Structured Text, Function Block Diagram等)、通信接口以及在复杂过程控制、顺序控制、运动控制等方面的应用。 人机界面(HMI)与监控组态(SCADA): 讲解HMI的设计原则、功能模块(画面、报警、趋势、报表)以及SCADA系统的体系结构、数据采集、远程监控、操作管理和报警处理机制。探讨用户体验设计在提升操作效率和降低误操作方面的作用。 第二部分:工业自动化系统集成方法与实践 本部分将聚焦于如何有效地将不同设备、系统和软件集成在一起,构建协同工作的自动化解决方案。 系统集成概述与挑战: 定义系统集成,分析其在工业自动化中的重要性,讨论集成过程中可能遇到的技术难题(协议不兼容、数据格式差异、软硬件互操作性、网络安全等)和管理挑战(项目管理、供应商协调、风险控制)。 通信协议与网络基础: 工业以太网: 详细介绍EtherNet/IP, PROFINET, EtherCAT, Modbus TCP等主流工业以太网协议的工作原理、帧结构、实时性保障机制以及在不同应用领域的优势。 现场总线技术(概述与对比): 简要介绍CAN, Profibus, Foundation Fieldbus等传统现场总线技术的历史地位、技术特点、应用范围,并与现代工业以太网进行对比分析,说明其在特定领域或遗留系统中的价值。 OPC UA(Open Platform Communications Unified Architecture): 深入解析OPC UA作为行业标准通信技术的重要性,讲解其信息模型、通信模式、安全特性以及在实现跨平台、跨厂商互操作性中的核心作用。 数据采集与处理: 探讨各种数据采集方法,包括直接从设备读取、通过OPC服务器进行数据转发、以及利用IoT网关进行边缘计算。讲解数据预处理、过滤、清洗、转换和存储的技术,以及数据有效性验证和追溯机制。 系统集成方案设计: 提出一套系统化集成方案设计流程,包括需求分析、系统架构设计、设备选型与适配、通信方案规划、软件接口开发、功能模块集成、测试与验证等环节。强调模块化设计和标准化接口的应用。 案例分析: 通过具体的工业场景(如某汽车制造工厂的产线自动化、某化工厂的 DCS 改造、某食品生产企业的 MES 部署等)展示系统集成的实际应用过程,详细说明所采用的技术方案、面临的挑战以及解决方案。 第三部分:工业自动化系统优化与维护 本部分将关注如何进一步提升自动化系统的性能、可靠性和效率,并确保其长期稳定运行。 系统性能评估与诊断: 介绍用于评估自动化系统性能的关键指标(如生产节拍、设备利用率、能源消耗、故障率等)。讲解常用的诊断工具和方法,如日志分析、性能计数器监控、振动分析、热成像等,以识别系统瓶颈和潜在故障。 过程控制优化: 深入研究PID控制参数整定方法(如Ziegler-Nichols法、临界比例法、步进响应法等)及其在实际应用中的调整策略。探讨高级过程控制(APC)技术,如模型预测控制(MPC)、模糊逻辑控制、神经网络控制等,及其在复杂、非线性系统中的应用。 系统可靠性与冗余设计: 分析影响系统可靠性的因素,讲解冗余配置(如PLC冗余、网络冗余、电源冗余)、故障转移(Failover)机制以及热备(Hot Standby)等技术,以提高系统的可用性和容错能力。 生产执行系统(MES)与制造智能化: 探讨MES在连接车间层和企业层信息流中的作用,包括生产计划调度、物料跟踪、质量管理、设备维护管理(TPM)等。介绍如何利用MES数据驱动生产优化,实现精益生产和智能制造。 工业物联网(IIoT)与预测性维护: 阐述IIoT平台如何集成来自传感器、设备、SCADA等的实时数据,并通过大数据分析和机器学习算法实现预测性维护。讲解预测性维护的优势,如减少非计划停机、降低维护成本、提高设备寿命等。 网络安全在自动化系统中的防护: 强调工业控制系统网络安全的重要性,介绍常见的网络威胁(如病毒、勒索软件、DDoS攻击等)和防护策略,包括防火墙配置、访问控制、入侵检测与防御、数据加密、安全审计以及安全更新和补丁管理。 系统升级与现代化改造: 讨论在保留原有投资价值的基础上,如何对老旧自动化系统进行升级改造,包括硬件替换、软件更新、通信协议升级、架构优化等,以适应新的生产需求和技术发展。 本书旨在为工业自动化领域的工程师、技术人员、项目经理以及相关专业的学生提供一套系统性的知识体系和实践指导,帮助他们更好地理解、设计、实施和优化工业自动化系统,从而提升企业的生产效率、降低运营成本,并最终实现智能制造的目标。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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这本书的内容具有非常强的前瞻性和启发性,它不仅介绍了当前主流的现场总线技术,还对未来的发展趋势进行了深入的探讨。作者在分析现有技术的同时,并没有停滞不前,而是积极地将目光投向未来,探讨了工业物联网、边缘计算等新兴技术与现场总线技术的融合,以及这些融合将如何改变未来的工业自动化格局。我尤其喜欢书中关于“工业以太网”的章节,作者详细阐述了其在实时性、带宽、灵活性等方面相对于传统现场总线的优势,并分析了其在智能制造中的应用前景。书中还提到了诸如TSN(时间敏感网络)等前沿技术,并解释了它们如何解决工业以太网在确定性实时通信方面的挑战,这让我对未来工业通信的发展方向有了更清晰的认识。此外,作者在讨论“现场总线安全性”时,不仅仅停留在描述威胁,而是提出了各种防护策略和技术手段,包括加密、认证、访问控制等,并分析了它们在实际应用中的可行性和挑战,这对于我理解未来工业控制系统的安全设计非常有帮助。书中对“人机交互”和“现场总线”的结合进行了探讨,分析了如何通过更加友好的界面和更加直观的操作方式来提升现场操作人员的工作效率和安全性,这让我对未来工业自动化的人性化发展有了新的思考。总而言之,这本书不仅传授了当前的技术知识,更点亮了未来的发展方向,让我对工业自动化的未来充满了期待。

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这本书的结构和内容的组织方式非常合理,让我能够在一个清晰的框架下理解复杂的现场总线技术。作者在介绍每一种现场总线时,都会首先对其技术背景、主要特点进行概述,然后深入到其协议细节、通信机制,并辅以大量的图示和实例来加以说明。这种由浅入深、由宏观到微观的讲解方式,非常适合我这样希望对技术有全面深入理解的读者。我尤其欣赏书中对“现场总线在分散式控制系统(DCS)中的作用”的论述,作者详细分析了现场总线是如何实现设备层、控制层和管理层之间的信息交互,以及它在提高系统集成度、降低工程成本方面所发挥的关键作用。书中还探讨了“工业以太网”技术的发展,特别是其在带宽、实时性和开放性方面的优势,以及其在智能制造中的应用前景,这让我对未来工业通信的发展方向有了更清晰的认识。我还在书中找到了关于“现场总线网络管理和监控”的详细介绍,包括如何使用专业的软件工具来监测网络状态、诊断故障、优化性能等,这些内容对于我维护复杂的工业自动化系统至关重要。此外,书中还涉及了“现场总线技术的标准化和互操作性”问题,以及不同总线标准之间的兼容性挑战,这为我理解整个行业生态提供了重要的视角。总而言之,这本书的内容全面、结构清晰,为我提供了一个理解现场总线技术的完整知识体系。

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这本书的实用性和指导性是我选择它的主要原因,而它也完全没有辜负我的期望。在我工作的过程中,经常会遇到各种各样的工业自动化设备,它们使用了不同的通信协议,导致集成和互联互通成为一个巨大的挑战。这本书就像是一本“万能手册”,为我提供了解决这些问题的思路和方法。书中详细介绍了各种现场总线的工作原理、通信方式、数据格式,并且提供了大量的实际配置和调试步骤。我印象特别深刻的是,书中针对几种主流现场总线,都提供了完整的“从零开始”的组态示例,包括硬件连接、软件安装、参数设置、网络诊断等,这些内容对于我在实际项目中快速上手具有极大的指导意义。作者还特别强调了在实际应用中可能遇到的各种问题,例如信号干扰、总线负载、节点冲突等,并给出了相应的解决方案和注意事项,这使得我在项目实施过程中能够少走弯路,提高效率。我还在书中找到了关于“现场总线性能优化”的章节,其中介绍了如何通过调整参数、优化拓扑结构、采用合适的传输介质等方法来提升通信的稳定性和实时性,这些技巧对于我正在进行的一个高精度控制项目非常有帮助。此外,书中还提供了许多关于现场总线标准、测试认证等方面的信息,这对于我了解整个行业生态和技术规范也很有价值。总而言之,这本书的实用性无与伦比,它不仅仅是一本书,更是一套解决实际问题的工具箱。

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这本书的逻辑结构非常严谨,章节之间的过渡自然流畅,让我能够轻松地把握整个知识体系。作者在讲解每一个现场总线技术时,都遵循着一套清晰的逻辑框架:首先介绍其发展背景和技术定位,然后深入分析其核心技术特点(如物理层、数据链路层、应用层),接着阐述其在不同应用场景下的优势和局限性,最后会结合实际案例进行说明。这种系统化的讲解方式,让我能够循序渐进地建立起对现场总线技术的全面认知。我特别欣赏书中对不同现场总线进行“横向对比”的部分,作者并没有孤立地介绍每一种总线,而是通过对比分析它们在性能、成本、实时性、开放性等方面的差异,帮助读者理解它们各自的市场定位和适用范围。例如,在对比Profibus和CANopen时,作者详细分析了它们在自动化生产线、运动控制等不同领域的应用特点,以及它们在协议复杂度和灵活性上的权衡。书中关于“现场总线通信的诊断与分析”章节,更是将技术细节推向了极致,作者详细讲解了如何使用示波器、逻辑分析仪等工具来捕获和分析总线上的数据流,以及如何解读这些数据以判断通信故障,这对于我这种需要深入排查问题的技术人员来说,是极其宝贵的知识。我还在书中找到了关于“现场总线互联互通”的讨论,探讨了如何通过网关、转换器等设备实现不同总线系统之间的集成,这对于我理解大型复杂工业控制系统的构建非常有启发。总之,这本书的严谨逻辑和系统性,让我受益匪浅,为我打下了坚实的理论基础。

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我一直认为,一本好的技术书籍,不仅要传授知识,更要激发读者的学习热情。而这本书,无疑做到了这一点。作者的写作风格非常生动有趣,他巧妙地将复杂的概念融入到一个个引人入胜的故事和案例中,让我在阅读的过程中,仿佛置身于一个充满魅力的工业世界。我特别喜欢书中关于“现场总线在机器人控制中的应用”的部分,作者通过一个生动的机器人手臂运动控制案例,详细阐述了CANopen总线是如何实现高精度、低延迟的运动控制的,这让我对机器人技术的底层原理有了更直观的认识。书中还涉及了许多有趣的“小知识”和“冷知识”,例如不同现场总线的设计者的一些趣闻轶事,或者在某些特殊应用场景下遇到的奇特问题和解决方案,这些内容不仅增加了阅读的趣味性,也让我对现场总线技术有了更全面的了解。作者在讲解某些关键概念时,会采用多种不同的解释方式,例如文字、图示、表格、甚至代码片段,这使得不同学习风格的读者都能找到适合自己的理解方式。我还在书中找到了关于“现场总线性能基准测试”的详细方法论,以及如何根据实际需求来选择合适的测试工具和评估指标,这对于我评估和优化现有系统非常有价值。总而言之,这本书不仅让我学到了知识,更重要的是,它点燃了我对工业自动化技术的热情,让我愿意投入更多时间和精力去深入探索。

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这本书的深度和广度都让我感到震撼,它不仅仅是一本技术手册,更是一次对工业自动化核心技术的深入探索。作者在介绍每一种现场总线时,都从其产生的背景、技术优势、应用领域等方面进行了详尽的阐述,并且深入到其通信协议、数据传输方式、网络拓扑等细节。我特别欣赏书中关于“现场总线与工业以太网的对比分析”的部分,作者详细剖析了两者在性能、实时性、成本、开放性等方面的差异,并分析了它们在不同应用场景下的适用性,这为我选择合适的技术提供了重要的参考。书中还深入探讨了“现场总线在工业控制系统中的集成与互联互通”问题,包括如何通过网关、协议转换器等设备实现不同总线系统之间的通信,以及如何构建统一的工业控制平台,这些内容对于我理解复杂工业系统的构建至关重要。我还在书中找到了关于“现场总线技术的性能测试与优化”的详细方法论,以及如何根据实际需求来评估和改进系统的通信性能,这些知识对我优化现有的自动化生产线非常有价值。此外,书中还涉及了“现场总线技术的标准化与发展趋势”的讨论,包括对工业4.0、工业互联网等概念的阐述,以及对未来工业通信技术发展的展望,这让我对这项技术的发展前景充满了信心。总而言之,这本书为我提供了一个全面而深入的现场总线技术知识体系,是我在工业自动化领域学习和实践的宝贵财富。

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这本书的内容深度和广度都达到了一个令人惊叹的水平,完全超出了我的预期。我原本以为这只是一本介绍现场总线基础知识的书籍,但实际阅读后,我发现它更像是一本关于工业通信和控制策略的百科全书。作者在对各种主流现场总线进行详细介绍的同时,并没有止步于此,而是进一步探讨了这些总线在实际工业环境中的集成、配置和维护问题。我特别欣赏书中关于“现场总线选型指南”的部分,作者结合了成本、性能、实时性、可靠性、易用性等多个维度,给出了非常实用的对比分析,帮助读者根据具体的应用需求做出最佳选择。此外,书中还涉及了现场总线网络的安全防护、故障诊断与排除、以及与其他自动化系统(如SCADA、DCS)的协同工作等高级话题,这些内容在其他同类书籍中是很难找到的。作者通过大量的实际工程案例,生动地展示了现场总线技术在冶金、电力、石油化工、汽车制造等不同行业的应用场景,让我清晰地看到了这些技术是如何解决实际生产难题,提高效率和安全性的。例如,书中关于Profibus DP在生产线上的应用案例,详细描述了从设备选型、网络设计、组态设置到最终投入运行的全过程,让我仿佛置身于生产现场,亲身经历了整个项目的实施。这种“理论与实践相结合”的写作方式,不仅增强了知识的可理解性,更培养了我的解决实际问题的能力。我强烈推荐这本书给所有对工业自动化感兴趣的工程师、技术人员以及相关专业的学生,它绝对会成为你案头必备的参考书。

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这本书的叙述方式非常有感染力,我很少能读到一本技术书籍,能够让我产生如此强烈的求知欲和探索欲。作者的文笔流畅,用词精准,但他又善于运用生动形象的比喻和类比,将那些抽象复杂的概念变得易于理解。例如,在解释现场总线通信的“报文结构”时,作者将报文比作一封寄往特定地址的信件,信封上的地址、寄信人和收信人信息,以及信件的内容,都对应着报文中的不同字段,这个比喻让我瞬间明白了报文的逻辑结构。而且,书中并没有回避技术难点,而是迎难而上,用清晰的逻辑和条理化的解释,层层剥茧,直至真相大白。我尤其喜欢作者在讲解“实时性”这个概念时,并没有简单地给出一个定义,而是通过对比不同现场总线在响应时间上的差异,以及这些差异对不同应用场景的影响,让我深刻理解了“实时性”的重要性以及其背后涉及的复杂技术权衡。书中关于“现场总线协议的解析”部分,我花费了大量时间去钻研,作者不仅列出了协议的各个层次和功能,还详细分析了数据帧的组成、错误检测机制、冲突解决策略等,这对于我理解现场总线的底层运行原理至关重要。此外,书中还涉及了许多与现场总线相关的边缘技术,例如无线现场总线、工业以太网等,并对其发展趋势进行了前瞻性的展望,这让我能够站在更高的视角来审视这项技术。总而言之,这本书不仅是一本技术指南,更是一次引人入胜的技术探索之旅,它让我对现场总线技术产生了前所未有的兴趣。

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这本书简直是我近期阅读过的技术类书籍中的一股清流!我一直对工业自动化领域有着浓厚的兴趣,尤其是在了解了各种控制系统如何协同工作后,那种精妙的设计更是让我着迷。然而,市面上很多关于自动化控制的书籍,要么过于理论化,充斥着复杂的数学公式和抽象的概念,让初学者望而却步;要么则过于浅显,仅停留在表面介绍,缺乏深入的原理讲解和实际应用案例。当我翻开《现场总线技术与应用》时,我立刻感受到了一种截然不同的体验。作者的写作风格非常接地气,他并没有上来就抛出一堆晦涩难懂的术语,而是循序渐进地引导读者进入现场总线这个庞大的技术体系。从基础的概念,比如什么是现场总线,它为何重要,以及它与传统串行通信方式的区别,都讲解得非常透彻。让我印象深刻的是,书中并没有将现场总线仅仅作为一个技术名词来罗列,而是深入剖析了不同现场总线(例如Profibus、Modbus、CANopen等)的设计理念、技术特点、优势劣势,以及它们在不同工业场景下的适用性。更难得的是,书中还穿插了大量的图示和表格,清晰地展示了总线拓扑结构、数据传输方式、通信协议栈等关键信息,这对于我这样需要直观理解的读者来说,简直是福音。我尤其喜欢作者在讲解某个总线技术时,会追溯其发展历程,分析其在不同历史阶段的演进和改进,这让我能更深刻地理解这项技术为何会成为今天的样子,也为我后续的学习打下了坚实的基础。总而言之,这本书为我打开了一扇通往工业自动化核心技术的大门,让我对现场总线有了系统而深刻的认识,为我后续深入研究打下了坚实的基础。

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我之前一直对现场总线技术了解不多,感觉它是一个非常专业且难以入门的领域。然而,当我开始阅读这本书时,我惊喜地发现,作者的讲解方式非常易于理解,而且充满了启发性。作者并没有回避技术细节,而是用一种非常巧妙的方式,将复杂的概念分解成易于消化的小块,并通过生动的比喻和形象的插图来加以解释。我特别喜欢书中关于“现场总线通信的实时性保证”的讨论,作者详细分析了各种提高实时性的技术手段,例如优先级调度、周期性传输、以及各种时间同步机制,并结合实际案例展示了这些技术在提高系统响应速度方面的作用。书中还深入探讨了“现场总线在安全性方面的考量”,包括如何防止非授权访问、数据篡骗,以及如何保证系统的可靠运行,这些内容对于我理解现代工业控制系统的安全设计非常有帮助。我还在书中找到了关于“现场总线技术的未来发展方向”的展望,包括与云计算、人工智能等技术的融合,以及对工业4.0等概念的阐述,这让我对这项技术的发展前景充满了信心。此外,书中还提供了许多关于“现场总线选型和配置”的实践指南,包括如何根据不同的应用需求来选择合适的总线类型、如何进行合理的网络设计、以及如何进行有效的系统调试等,这些内容对于我即将进行的一个项目非常有指导意义。总而言之,这本书为我打开了一个全新的技术视野,让我对现场总线技术产生了浓厚的兴趣。

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