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页数:273

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出版时间:2009-6

价格:48.00元

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isbn号码:9787111268482

丛书系列:西门子工业自动化技术丛书

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图书简介：面向未来的工业控制系统开发与实践 书名： 工业自动化核心技术：PLC、HMI与SCADA系统集成应用详解 目标读者： 自动化工程技术人员、电气工程师、系统集成商、高校相关专业师生以及希望深入了解现代工业控制体系的工程爱好者。 内容概述： 本书聚焦于当前工业界主流的、高性能的自动化控制系统架构，旨在为读者提供一个从底层逻辑控制到上层数据可视化与管理的全方位、系统化的知识体系。我们深知，在“工业4.0”和“智能制造”的大背景下，单一的PLC编程已不足以应对复杂的生产需求。因此，本书将重点放在如何高效、稳定地集成不同层次的控制设备与软件平台，构建具有高可靠性、强扩展性和良好数据互操作性的智能工厂解决方案。 全书内容结构围绕“系统化集成”这一核心理念展开，共分为六大部分，共计二十章。 --- 第一部分：现代工业控制系统架构与基础理论（第1-4章） 本部分是构建全局视野的基础。我们首先解析了当前主流的自动化金字塔模型（从现场层到决策层）的最新演变，特别强调了基于Ethernet/IP、PROFINET等工业以太网协议的扁平化网络结构趋势。 第1章：工业控制系统（ICS）的演进与新范式： 详细阐述了传统分布式控制系统（DCS）与集散控制系统（PCS）的特点，并引入了面向服务的架构（SOA）在控制领域的应用，探讨了如何平衡实时性与信息化的需求。 第2章：控制器选型与硬件平台对比分析： 深入比较了不同厂商（如罗克韦尔、施耐德、三菱等）的旗舰级CPU模块在处理速度、冗余设计、I/O扩展能力上的差异。重点分析了模块化设计与机架式设计的适用场景。 第3章：过程控制理论基础强化： 并非重复基础PID，而是深入探讨了先进控制策略，如串级控制、前馈控制、比拟控制以及模型预测控制（MPC）在复杂多变量系统中的应用原理和参数整定技巧，侧重于如何利用现代控制器强大的计算能力实现这些高级算法。 第4章：工业网络安全基础与防护策略： 鉴于OT（操作技术）网络日益暴露于IT风险之下，本章详细介绍了ISA/IEC 62443标准框架，讲解了网络分段（DMZ设计）、端口安全、身份验证机制在工业网络中的具体实施方法。 --- 第二部分：高性能逻辑控制与程序设计范式（第5-8章） 本部分侧重于超越基本指令集的程序设计方法论，强调代码的可读性、可维护性和可重用性。 第5章：结构化编程在复杂逻辑中的应用： 详细介绍了如何采用功能块（Function Blocks）而非单纯的功能（Functions）来封装设备驱动和控制逻辑，实现面向对象思想在PLC编程中的初步应用，包括状态机的有效设计与实现。 第6章：数据结构、数组与数据块的高效管理： 探讨了如何利用大型数据结构（UDTs）来组织复杂的设备参数集，并演示了如何使用数组和指针技术高效地处理批处理（Batch）流程中的变量映射与追溯。 第7章：运动控制系统集成与编程规范： 专注于伺服驱动器、变频器（VFD）与控制器之间的高速同步通信（如同步跟踪、电子凸轮）。讲解了行业内通用的运动控制指令集及其在复杂路径规划中的应用。 第8章：故障诊断与安全连锁机制设计： 强调冗余系统中的故障切换逻辑、热备份管理。并详细介绍了功能安全（Functional Safety）的概念，如何通过安全PLC和安全I/O模块实现符合SIL等级要求的紧急停车和安全联锁回路。 --- 第三部分：人机界面（HMI）设计与用户体验（第9-11章） 优秀的HMI是操作员与机器高效沟通的桥梁。本部分侧重于提升HMI的可用性和信息传递效率。 第9章：面向操作员的界面设计原则（HMI Ergonomics）： 引入人机工程学理论，指导读者设计清晰的颜色编码方案、警报管理层级，以及如何避免信息过载，提升关键信息的识别速度。 第10章：高级图形对象与动态反馈实现： 讲解如何利用矢量图形、3D可视化技术来模拟真实设备状态。重点分析了趋势图、历史数据记录（Data Logging）的配置与高效调用方法。 第11章：跨平台HMI解决方案与移动端集成： 探讨现代HMI软件如何支持Web发布和移动客户端访问，以及在不同操作系统（Windows、Linux、Android）上部署控制界面的技术挑战与解决方案。 --- 第四部分：数据采集与监控系统（SCADA）架构与实施（第12-15章） SCADA是连接车间与管理层的关键环节，本部分深入其架构设计和数据库交互。 第12章：SCADA系统的主站与从站配置： 详细解析了SCADA服务器（Master Station）与多个远程终端单元（RTU）或PLC（Slave）之间的通信协议配置，包括轮询机制、数据压缩与断线重连策略。 第13章：历史数据库（Historian）的选型与优化： 比较了关系型数据库（SQL Server/Oracle）和时间序列数据库（如InfluxDB）在存储海量生产数据时的性能差异，并教授如何设置有效的采样频率和数据压缩策略。 第14章：报警管理与事件追溯： 基于ISA 18.2标准，设计分级报警系统。讲解如何对报警进行优先级排序、抑制和确认，确保操作员能及时处理最高优先级的异常事件。 第15章：远程数据访问与云端接口： 介绍了OPC UA作为行业标准的互操作性协议，如何安全地将工厂数据传输至企业资源规划（ERP）或制造执行系统（MES）的中间件层。 --- 第五部分：系统集成与项目管理实务（第16-18章） 从理论走向实践，本部分关注项目实施过程中的集成挑战和质量保证。 第16章：多平台异构系统的数据交换策略： 针对包含不同品牌控制器和不同通信协议的复杂系统，提出数据映射表（Data Mapping Table）的建立流程，确保数据一致性。 第17章：系统调试与工厂验收测试（FAT/SAT）： 提供了标准化的调试流程清单，包括I/O点位核对、运动轴标定、程序逻辑循环测试。重点讲解如何设计有效的“黑箱”和“白箱”测试用例。 第18章：生命周期管理与文档标准化： 强调自动化项目文档的重要性，包括设计规范、硬件清单、程序注释标准、操作手册和维护手册的编写规范，确保系统长期可维护性。 --- 第六部分：面向未来的趋势：数字化转型中的控制（第19-20章） 展望未来，本部分探讨了控制系统如何融入更宏大的数字化生态。 第19章：边缘计算（Edge Computing）在自动化中的定位： 分析了为什么需要将部分数据预处理和简单分析逻辑从云端下沉到现场控制器或工业PC上，以及如何部署轻量级的容器化应用来实现这一目标。 第20章：工业物联网（IIoT）的实施蓝图： 探讨了传感器数据的标准化采集、消息队列遥测传输（MQTT）在低带宽环境下的应用，以及如何利用云平台进行全局设备健康监测和预测性维护策略的制定。 本书力求以工程实践为导向，通过大量的真实案例分析和流程图示，帮助读者掌握构建下一代智能制造系统的核心能力，实现从“会编程”到“会集成”的飞跃。

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我对技术书籍的评价标准往往很苛刻，因为我深知，一本好的书能够节省我数周甚至数月摸索的时间。这本书给我最大的直观感受是它的“可用性”极强。它似乎将复杂的编程语言特性拆解成了可被立即应用到实际工作流中的模块化知识块。例如，在涉及运动控制或复杂配方管理时，数据的持久化和安全存储是核心难题。我期待书中能详细阐述如何利用特定功能块（Function Blocks）来实现这些功能，特别是涉及到非易失性存储器（NVRAM）读写时的最佳实践，避免在断电后关键参数丢失的风险。此外，针对不同级别的用户，这本书的内容组织是否能做到张弛有度？也就是说，初级用户能从中找到清晰的起步路径，而资深工程师也能在更深层次的优化技巧中找到新的启发。如果它真的能做到对不同学习阶段的读者都保持高度的吸引力和实操价值，那么它就超越了一般的参考手册，晋升为行业内的经典之作了。

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这本书的封面设计着实抓人眼球，那种深沉的蓝色调配上简洁的白色字体，给人一种专业而可靠的感觉，就像是直接告诉你，里面装载的都是硬核的干货。我拿到书的时候，首先就被它的厚度震慑住了，这绝不是那种蜻蜓点水的入门小册子，而是真正下了血本的工具书。我一直以来都在寻求一本能够真正帮我跨越理论与实践鸿沟的指南，市面上很多教材往往把复杂的概念讲得过于抽象，或者反过来，只堆砌一堆看似高深的术语却缺乏实际操作的指导。我特别关注那些关于“技巧”的部分，因为在实际的工厂调试中，那些书本上找不到的“小窍门”，往往才是决定项目成败的关键。这本书的排版非常清晰，图文并茂的布局让我在阅读时很少感到疲惫，特别是那些带有高亮和批注的章节，似乎是作者在用过来人的经验耳提面命。我期待它能深入讲解一些在官方手册中一笔带过的，但在实际应用中却频繁遇到的棘手问题，比如复杂数据类型的处理优化，或者如何在老旧设备上实现高效的诊断和故障排除。总而言之，从第一印象来看，这本书的气场很足，充满了解决实际问题的决心和能力。

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说实话，我手里已经堆了不少关于工业自动化软件的书了，但很多都停留在基础指令集和基本逻辑构建的层面，读完一遍后，感觉自己还是个“半吊子”。我真正需要的，是那种能够揭示软件底层逻辑和高级功能应用场景的深度剖析。这本书的目录结构给我带来了不小的惊喜，它似乎并没有按照传统的“入门到精通”的僵硬路线来组织内容，而是更侧重于解决特定应用场景中的痛点。比如，我希望能看到关于SCL语言在处理复杂算法优化方面的独到见解，不仅仅是语法层面的介绍，更重要的是如何利用其结构化编程的优势，写出既高效又易于维护的代码。再者，对于许多工程师来说，模拟和测试环境的搭建往往是耗时耗力的环节，这本书如果能提供一些关于如何高效利用仿真工具进行预先验证的“捷径”或最佳实践，那价值就不可估量了。我对其中提到的“使用技巧”抱有极高的期待，希望能学到一些能让我未来在项目报告中能拿出来炫耀的独门绝招，让我的程序在运行效率和稳定性上都能达到一个新的高度。

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当我翻阅这本书时，最吸引我的是它在叙事风格上展现出的那种老工程师的沉稳与洞察力。它不像某些教程那样咄咄逼人地推销新特性，而是以一种娓娓道来的方式，引导读者去理解每一个编程决策背后的深层考量。我特别欣赏那种对历史版本演变和兼容性问题的细致讲解，因为在现实的工业界，我们很少能从零开始一个全新的项目，更多的是面对遗留系统和不同版本间的迁移与集成。这本书如果能在这些方面提供详实的案例分析，比如如何平稳地将老项目迁移到最新平台，或者在不同硬件平台间保持代码逻辑一致性的方法论，那它就不仅仅是一本工具书，更像是一部浓缩的行业实践百科全书。我感觉作者并非一个纯粹的理论家，而是一位真正经历过无数次现场抢修和系统优化的实干家，这种经验的沉淀，是任何纯粹的教科书都无法比拟的宝贵财富。

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这本书的装帧和纸张质量也让人感到满意，这在技术书籍中是相当重要的，毕竟我们需要反复翻阅和做笔记。但更重要的是内容本身所流露出的那种严谨性。在处理像时间戳同步、中断服务程序的优先级管理这类对实时性要求极高的模块时，任何微小的偏差都可能导致灾难性的后果。我非常关注书中对这些“边界条件”的处理方式。理想中的技术书籍，应该能够清晰地勾勒出软件的性能瓶颈可能出现在哪里，并提供经过严格验证的优化方案，而不是模糊的建议。我希望看到具体的性能对比数据，比如采用不同数据结构或不同逻辑流程时，扫描周期（Cycle Time）的变化曲线。如果这本书能提供一些关于代码健壮性设计的深入探讨，例如如何通过冗余校验和异常捕获机制，将程序的“容错率”提升到极致，那么它无疑将成为我工作台上最不可或缺的参考资料之一。

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