P LC编程理论·算法及技巧 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:宋伯生

出品人:

页数:678

译者:

出版时间:2009-5

价格:88.00元

装帧:

isbn号码:9787111263197

丛书系列:

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• 工业IT
• PLC
• 编程
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• 自动化
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• 工程师

工业自动化前沿探索：现代控制系统设计与实践 书籍简介 本书旨在深入剖析现代工业控制系统的设计、实现与优化，聚焦于前沿的自动化技术和工程实践。我们不探讨PLC编程的具体语法或算法原理，而是将视角提升至系统架构、高级控制策略以及工业物联网（IIoT）集成层面。本书面向对工业自动化系统有一定基础，并希望向更高层次的工程应用和前沿技术迈进的工程师、研究人员和高级技术学生。 第一部分：现代控制理论的宏观视角 本部分将从理论基石出发，概述当代控制工程面临的核心挑战与发展趋势。 第一章：复杂系统建模与仿真 本章将回避针对特定硬件（如PLC）的编程细节，转而关注如何利用数学工具对大型、非线性工业过程进行高精度建模。我们将详细讨论状态空间表示法在多变量系统分析中的应用，并对比经典的传递函数模型在处理复杂耦合系统时的局限性。重点内容包括： 1. 非线性系统辨识技术： 侧重于基于实验数据和物理原理的黑箱/灰箱模型构建方法，如Volterra级数和神经网络辨识。 2. 时滞系统的鲁棒性分析： 探讨含有时间延迟环节的系统（如长距离管道输送）的稳定性判据，例如利用延迟微分方程的谱分析法。 3. 高保真仿真环境构建： 介绍使用MATLAB/Simulink等工具箱进行复杂动力学仿真的高级技巧，关注模型验证（Model Validation）与不确定性量化。 第二章：先进控制策略的原理与选择 本章聚焦于超越传统PID控制的现代控制理论，探讨如何根据工业过程的特性选择最优控制算法。 1. 模型预测控制（MPC）： 作为现代过程控制的核心，本章将深入解析MPC的在线优化问题、约束处理机制（软约束与硬约束的实施）、以及其在大规模、多输入多输出（MIMO）系统中的应用潜力，尤其是在能源管理和化工过程优化中的部署。 2. 自适应控制（Adaptive Control）： 讨论系统参数随时间变化的工况下的自适应机制，如梯度法、递归最小二乘法（RLS）的应用，以及它们在面对传感器漂移或催化剂失活等问题时的鲁棒性设计。 3. 模糊逻辑与神经控制的融合： 探讨如何将专家知识（模糊逻辑）与数据驱动学习（神经网络）相结合，构建混合智能控制器，以应对难以精确建模的经验性过程。 第二部分：系统集成与硬件无关的架构设计 本部分将讨论控制系统的宏观架构设计，重点在于信息集成、通信标准以及软硬件解耦。 第三章：分布式控制系统（DCS）的演进与架构 本章将对比传统的集中式控制与现代的分布式架构，侧重于系统可靠性、可扩展性和操作效率的提升。 1. 层次化控制模型： 详细阐述ISA-95等标准中定义的控制层级（从现场设备到企业资源规划），以及不同层级间数据流动的协议与接口要求。 2. 冗余与容错设计： 深入研究热备用、三取二（2oo3）等冗余策略在关键控制回路中的硬件选型与软件逻辑设计，重点关注故障检测与自动切换机制的实现。 3. 开放式系统集成： 分析基于以太网的控制网络（如TSN, EtherCAT）在实时性、带宽和安全方面的优势，以及如何构建跨越不同供应商设备的异构系统集成方案。 第四章：实时数据通信与工业网络安全 随着自动化系统连接性的增强，安全与实时性成为设计的重中之重。 1. 时间敏感网络（TSN）技术： 详述TSN如何通过时间同步（IEEE 802.1AS）和流量整形（IEEE 802.1Qbv）确保控制信息的毫秒级确定性传输，并讨论其在替代传统现场总线方面的潜力。 2. 操作技术（OT）安全框架： 介绍NIST SP 800-82等工业网络安全标准，重点分析攻击面识别、纵深防御（Defense in Depth）策略在控制网络中的具体部署，例如微分段、入侵检测系统的集成等。 3. 数据一致性与同步机制： 讨论在分布式系统中，如何确保传感器数据和控制器状态在不同节点间保持时间上的同步和数值上的一致性，这是实现高性能控制的前提。 第三部分：数字化转型与未来控制趋势 本部分将展望工业自动化领域的未来方向，关注云计算、边缘计算与控制的结合。 第五章：边缘计算在实时控制中的角色 本章探讨将数据处理和部分控制逻辑从传统控制器推向网络边缘的必要性与技术挑战。 1. 边缘智能的架构部署： 分析如何选择合适的边缘设备（如高性能工业PC或嵌入式系统），用于执行复杂的数据预处理、本地模型推断或快速响应控制任务。 2. 云边协同控制模式： 探讨长期优化（如批次优化、预测性维护调度）在云端进行，而瞬时控制和故障隔离在边缘完成的协同机制。 3. 数据治理与局部模型部署： 关注边缘侧数据采集、清洗、本地模型（如训练好的机器学习模型）的安全存储与版本管理，确保控制逻辑的可靠性。 第六章：数字孪生技术与过程验证 数字孪生（Digital Twin）不再是概念，而是现代工程验证的核心工具。 1. 孪生模型的构建层次： 从几何模型、物理模型到行为模型的构建流程，重点阐述如何利用操作数据校准（Calibration）物理模型参数，以确保孪生体与物理实体的高度一致性。 2. 闭环仿真与虚拟调试（Virtual Commissioning）： 详细介绍如何使用高精度数字孪生体在不触碰实际产线的情况下，对新控制策略、设备联调和安全逻辑进行全流程验证，显著缩短项目周期。 3. 基于孪生的持续优化： 探讨如何利用数字孪生体作为“沙盒”环境，对已投运的生产线进行“What-if”分析，探索性能提升边界。 本书内容深度聚焦于控制系统设计方法论、前沿理论应用及系统级集成，完全避开了对任何特定厂商PLC的编程语言、指令集或硬件配置细节的介绍。它是一本关于“如何设计更智能、更安全、更具前瞻性的工业控制大脑”的技术参考书。

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我一直觉得，好的编程书籍应该能够激发读者的思考，而不是简单地灌输知识。我希望这本书在讲解理论和算法的同时，能够引导我思考更深层次的问题。例如，在面对日益复杂的控制需求时，PLC编程的未来发展趋势是什么？是否会与人工智能、大数据等新兴技术相结合？书中如果能有一些前瞻性的探讨，将极大地拓展我的视野。

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这本书的封面上印着“PLC编程理论·算法及技巧”，拿到手里的时候，我满怀期待。毕竟，PLC（可编程逻辑控制器）在自动化领域的重要性不言而喻，掌握扎实的PLC编程技能，对于我这个电气工程专业的学生来说，是职业发展的一块基石。我迫不及待地翻开了第一章，想要深入了解PLC的内部工作原理，那些构成控制系统的核心要素，例如CPU的扫描周期、内存的组织结构，以及如何通过指令来模拟现实世界的逻辑判断。书中对这些基础概念的阐述是否足够清晰透彻，是否能够帮助我建立起一个稳固的理论框架，这是我最为关注的。

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“技巧”部分，我非常期待能够从中学习到一些能够提升编程效率和程序可靠性的实用经验。这可能包括一些代码优化的方法，如何编写更具可读性和可维护性的程序，以及一些调试和故障排除的技巧。例如，在实际项目中，当PLC程序出现意想不到的错误时，有哪些系统性的排查思路？又或者，如何通过合理的注释和模块化设计，来简化团队协作和后期维护？这些都是工作中宝贵的财富。

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在学习PLC编程的过程中，一个普遍的挑战是如何保证程序的鲁棒性和安全性。我希望这本书能够在“技巧”或者“理论”部分，给出一些关于异常处理、故障保护以及冗余设计的相关指导。比如，当输入信号发生异常时，PLC程序应该如何做出反应，以避免设备损坏或生产事故？如何设计程序才能最大程度地减少因软件bug带来的风险？这对于工业生产的稳定运行至关重要。

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在我看来，一本优秀的PLC编程书籍，不仅仅是枯燥的指令集罗列，更应该能够引导读者理解“为什么”要这么编程。这本书的“理论”二部分，应该着重于介绍各种PLC架构的优劣，以及它们在不同应用场景下的选择依据。比如，为什么在某些高要求的实时控制系统中，会选择具有特定硬件架构的PLC？又或者，在分布式控制系统中，PLC如何与其他设备进行高效通信？我希望书中能够提供一些真实的案例分析，让我能够将抽象的理论知识与实际的工程应用联系起来，而不是仅仅停留在纸面上的概念。

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“算法”这个词在书名中出现，让我觉得这本书的定位可能不仅仅是入门级别。我期望书中能够介绍一些在PLC编程中常用的、高效的算法，例如PID控制算法的原理和在PLC中的具体实现方式，还有一些状态机编程的思想，以及如何用有限状态机的概念来设计复杂的控制逻辑。更进一步，我希望能够看到一些关于运动控制、安全控制等高级应用场景下的算法讲解，这些往往是衡量一个PLC工程师水平的重要标准。

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拿到这本书，我的首要目标是能够理解并熟练掌握梯形图（Ladder Diagram）、指令表（Instruction List）、功能块图（Function Block Diagram）等几种主要的PLC编程语言。我希望书中能够针对每种语言，提供清晰的语法讲解，丰富的示例，以及它们各自适用的场景。例如，梯形图是否能够很好地模拟继电器控制电路？指令表又在哪些情况下比梯形图更具优势？这些基础的语言掌握，是后续学习更复杂算法和技巧的前提。

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总的来说，一本能够打通PLC编程“理论-算法-技巧”任督二脉的书，对于我这样希望在自动化领域深耕的从业者来说，具有无比的吸引力。我期待这本书能够提供系统性的知识体系，既有扎实的理论基础，又有实用的算法指导，更有能够提升工作效率和解决实际问题的技巧。希望这本书能够成为我学习PLC编程道路上的良师益友。

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对于自动化领域的工程师来说，PLC不仅仅是硬件，更重要的是与上位机、HMI（人机界面）以及其他传感器、执行器之间的联动。这本书如果能够涉及PLC与其他设备的数据交换协议，比如Modbus、Ethernet/IP等，以及如何在PLC编程中实现与HMI的有效集成，那将非常有价值。毕竟，一个完整的自动化系统，离不开这些环节的顺畅配合。

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在实际的PLC编程实践中，我常常会遇到一些难以理解的指令或者晦涩的逻辑。我希望这本书能够提供一个详尽的指令参考手册，并对常用的指令进行深入剖析，解释它们的内部工作原理和实际应用。同时，对于那些复杂的算法，如果能够通过流程图、状态图等可视化工具进行辅助说明，将有助于我更好地理解和消化。

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