现场总线仪表技术

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页数:187
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出版时间:2009-8
价格:24.50元
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isbn号码:9787122065117
丛书系列:
图书标签:
  • 现场总线
  • 仪表
  • 工业控制
  • 自动化
  • 测量
  • 传感器
  • 通信
  • 协议
  • 技术
  • PLC
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具体描述

《现场总线仪表技术》不拟对现场总线技术作一般泛泛的介绍,而是选取目前最具影响力的两种现场总线仪表技术:FF基金会现场总线技术及Profibus现场总线技术为代表,讲解现场总线技术的发展、基本概念、工作原理和应用技术,同时也对其他用于工业控制的典型现场总线,如CAN总线、Interbus总线、ControlNet总线、DeviceNet总线、LonWorks总线、WorldFIP总线及ASi总线进行了简单介绍。

《现场总线仪表技术》从工程实用性出发,对现场总线仪表的硬件构成、工作原理、通信协议、功能模块、安装布线、系统设计、组态操作和工程应用进行介绍,力求浅显易懂,以符合高职学生的认知程度及高技能人才的培养模式。为方便高职院校和培训机构作为教材使用,全书各章都配有大量的习题和思考题,在重点章节中给出了多个具体的应用实例。适合作为高职院校自动化及仪表类、计算机控制专业的教学用书,亦可作为从事现场总线系统设计与应用开发的技术人员或相关科研人员的参考书或培训教材。

智能制造时代的工业通信与控制:深度解析SCADA、PLC、MES与工业物联网 图书简介 本书系统地探讨了现代工业自动化领域中至关重要的信息集成与控制技术,重点聚焦于数据采集与监视控制系统(SCADA)、可编程逻辑控制器(PLC)、制造执行系统(MES)以及工业物联网(IIoT)的架构、核心功能、工程应用与未来趋势。本书旨在为自动化工程师、系统集成商、工厂管理者及相关专业院校师生提供一份全面、深入且实践性强的技术参考资料。 --- 第一部分:工业控制系统的演进与基础架构 本部分首先回顾了工业控制技术的发展历程,将焦点从传统的硬连线继电器控制过渡到基于微处理器的现代分布式控制系统(DCS)和以PLC为核心的自动化单元。 第一章:从硬连线到数字化:工业控制范式的转变 工业控制系统的核心目标是确保生产过程的安全、稳定、高效运行。本章分析了自动化需求的不断升级如何推动了控制硬件和软件的革命。讨论了早期继电器逻辑的局限性,以及晶体管和微处理器技术如何催生了PLC的诞生。重点阐述了从集中式控制向分布式控制和区域化控制的架构演变,并引入了控制层级模型(ISA-95/Purdue模型)的基础框架,为后续深入讨论各层级系统打下基础。 第二章:PLC的架构、编程与高级功能 PLC作为工业现场的“神经中枢”,其重要性无可替代。本章详细剖析了现代PLC的硬件结构,包括中央处理器(CPU)、输入/输出(I/O)模块(数字量、模拟量、特殊功能模块)以及通信接口。 在软件方面,本书详尽讲解了IEC 61131-3标准规定的五种主要编程语言: 1. 梯形图(LD):深入分析其逻辑结构和编程技巧。 2. 指令表(ST):适用于复杂的算法和数据处理。 3. 功能块图(FBD):强调图形化编程在回路控制中的应用。 4. 结构化文本(SCL/ST):用于高级过程控制和数据结构定义。 5. 顺序功能图(SFC):用于描述复杂批次或顺序流程的控制逻辑。 此外,本章深入探讨了PLC的高级功能,如运动控制(步进、伺服系统集成)、故障诊断与冗余设计、以及内置安全功能(Safety PLC)的实现原理和行业标准要求。 --- 第二部分:过程监控与数据集成:SCADA系统深度解析 SCADA系统是连接现场设备与操作员的桥梁,负责实时数据采集、可视化、报警管理和历史趋势分析。 第三章:SCADA系统的核心组件与功能实现 本章从系统集成商的角度,剖析了构建一个健壮SCADA系统的关键要素。详细介绍了RTU(远程终端单元)、HMI(人机界面)与主站服务器之间的协同工作机制。 重点解析了SCADA的四大核心功能模块的工程实现: 1. 实时数据采集(Acquisition):包括轮询、中断驱动采集、数据预处理(滤波、量程转换)。 2. 可视化与操作(Visualization & Control):现代HMI设计原则,如简洁性、信息密度与操作员负荷的关系,以及高级报警管理(如ISA 18.2标准)。 3. 历史数据管理(Historian):时序数据库的选型、数据压缩算法(如Delta-X、Swing算法)以及数据的可靠性与可追溯性。 4. 事件与报警处理:报警抑制、分类、优先级设定与归档机制。 第四章:SCADA与PLC的通信协议栈 SCADA系统的性能高度依赖于底层通信的效率与可靠性。本章不涉及现场总线(如Profibus/Foundation Fieldbus),而是聚焦于上位机与控制设备间的通信协议。详细对比了工业以太网协议(如EtherNet/IP, PROFINET IO的封装机制)在SCADA层面的应用,以及传统串行协议(如Modbus TCP/RTU)的适用场景和优化策略。特别强调了OPC UA(统一架构)作为跨平台、安全数据交换标准的关键作用,及其在实现SCADA与MES之间数据中中中转站的功能。 --- 第三部分:优化生产与信息驱动:MES与数据价值链 MES系统位于控制层(PLC/SCADA)和企业资源计划(ERP)层之间,是实现精益制造和数字化转型的关键执行层。 第五章:制造执行系统(MES)的功能模型与实施挑战 本书将MES定义为“连接蓝图与现实”的系统。深入解析了MES的OEE(整体设备效率)模型构建、生产调度与下达、质量管理(QM)、设备维护管理(EAM接口)以及物料流跟踪等核心模块。 着重分析了MES实施中的难点: 数据语义的统一:如何将现场的原始数据标签转化为业务可理解的生产事件。 柔性化调度:如何根据实时瓶颈调整生产计划,并有效回馈至SCADA层进行指令修正。 与ERP的集成:物料清单(BOM)、生产订单(Work Order)在两个系统间的映射与同步机制。 第六章:数据驱动的决策:从MES到商业智能(BI) 本章探讨了如何从MES中挖掘出具有商业价值的信息。讨论了大数据分析在制造领域的应用,例如预测性维护(PdM)的数据准备、生产过程的根本原因分析(RCA)的数据挖掘流程。介绍了如何利用BI工具对生产效率、能耗、废品率等关键绩效指标(KPIs)进行可视化展示和深度钻取分析,实现从“被动响应”到“主动优化”的转变。 --- 第四部分:下一代工业连接:工业物联网(IIoT)与网络安全 工业物联网(IIoT)是当前技术发展的核心驱动力,它要求控制系统具备更高的互联互通性、数据处理能力以及更严格的安全防护。 第七章:IIoT的关键技术栈与边缘计算 本章不再讨论传统的现场总线,而是聚焦于基于IP网络的IIoT架构。详细介绍了MQTT协议作为轻量级消息中间件在工业环境中的优势与限制,以及时间敏感网络(TSN)在确保实时性方面的突破。 重点阐述了边缘计算(Edge Computing)在IIoT中的角色: 本地智能处理:将数据清洗、初步分析和简单控制逻辑下沉至靠近设备侧的网关或控制器。 降低云端带宽压力:仅上传高价值的聚合信息。 实时响应性:解决远距离云通信带来的延迟问题。 第八章:工业网络安全:架构、威胁与防护策略 随着系统互联度的提升,安全防护成为工业控制系统的生命线。本章系统梳理了工业控制系统(ICS)面临的主要网络威胁(如勒索软件、供应链攻击、内部威胁)。基于ISA/IEC 62443标准,本书提出了分层的安全防护策略: 1. 区域与管道划分(Zoning and Conduits):建立纵深防御体系。 2. 身份验证与访问控制:强化对PLC、HMI和SCADA服务器的访问权限管理。 3. 网络监控与异常检测:使用深度包检测(DPI)技术识别工业协议中的恶意命令。 4. 安全补丁与生命周期管理:针对嵌入式系统的更新策略。 --- 总结与展望 本书最后总结了SCADA、PLC、MES和IIoT如何共同构建起一个高效、智能、可互操作的现代制造信息链。未来的工厂将是一个高度自适应、自优化的系统,本书所涵盖的技术是实现这一愿景的基石。本书的实践案例和工程指导将帮助读者掌握构建下一代工业自动化解决方案所需的全面知识体系。

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这本书的选题真是太棒了!作为一名在自动化领域摸爬滚打多年的工程师,我一直觉得现场总线技术虽然重要,但市面上相关的深入书籍却不多,要么过于理论化,要么就是浅尝辄止。 《现场总线仪表技术》的出现,就像及时雨一样,填补了这个空白。我刚拿到书,就被它扎实的理论基础和丰富的实践案例所吸引。它不仅仅是讲解了各种现场总线(如PROFIBUS、FOUNDATION Fieldbus、CC-Link等)的基本原理和通信协议,更重要的是,它把这些抽象的概念具象化了,通过清晰的图示和详细的参数解析,让我这个曾经对某些现场总线感到头疼的读者,也能豁然开朗。书中对不同总线的优缺点、适用场景的对比分析,更是为我们在实际项目选型时提供了宝贵的参考。 我尤其喜欢书中关于仪表选型和配置的部分,那些具体的步骤和注意事项,简直就是一本操作手册。它没有回避实际工作中可能遇到的各种难题,而是将解决这些问题的思路和方法一一呈现。阅读这本书,我感觉自己就像有了一位经验丰富的导师在身边手把手地指导,让我能够更自信、更高效地完成现场总线的相关工作。

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作为一名刚刚接触工业自动化领域的新人,我怀揣着忐忑的心情翻开了《现场总线仪表技术》。坦白说,在读这本书之前,我对“现场总线”这个词汇的理解仅仅停留在“一种通信方式”的层面,具体是什么、有什么用,完全是一头雾水。然而,这本书以一种极其友好的方式,将我引入了这个复杂的领域。作者并没有上来就抛出艰涩的技术术语,而是从工业自动化发展的历史讲起,循序渐进地介绍了现场总线诞生的背景和意义,让我明白为什么我们需要它,它解决了什么问题。书中的语言通俗易懂,比喻生动形象,我甚至可以用日常的通信方式来类比理解某些复杂的协议。最让我惊喜的是,书中穿插了大量实际工程中的应用案例,通过这些案例,我能够直观地看到现场总线是如何在各种工业场景中发挥作用的,比如在石油化工、电力、制造业等。这些真实的场景让我对理论知识有了更深刻的理解,也激发了我进一步学习的兴趣。这本书不仅为我打下了坚实的理论基础,更重要的是,它让我对这个行业充满了好奇和期待。

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从一个资深的项目经理角度来看,《现场总线仪表技术》这本书的价值体现在其极高的实践指导性和系统性。在项目管理中,对现场总线技术的理解和应用是确保项目顺利实施的关键因素之一。这本书在这一点上做得非常出色。它不仅涵盖了主流现场总线的技术细节,更重要的是,它从项目的全生命周期出发,考虑了现场总线的选型、集成、调试、维护等各个环节。书中关于总线拓扑结构的选择、线缆的敷设规范、接口的匹配原则、以及不同厂商设备的兼容性问题,都进行了详尽的阐述。我特别欣赏书中关于故障诊断和排除的章节,里面列举了许多典型的故障场景,并提供了系统化的分析方法和解决方案,这对于减少项目延期、降低返工率具有极大的帮助。此外,书中对现场总线在智能工厂、工业物联网等新兴技术中的应用前景进行了展望,为我们把握行业发展趋势提供了方向。这本书的深度和广度,使其成为项目管理人员、技术负责人以及设备工程师不可或缺的参考工具。

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这本书简直是为我量身定做的!作为一名刚刚从学校毕业,进入一家大型化工厂工作的技术员,我对现场总线仪表的技术细节一直感到有些力不从心。学校里学的理论知识,和实际工作中遇到的情况总是有差距。 《现场总线仪表技术》这本书,就像是一本“救命稻草”。它里面的内容非常实用,不像一些教科书那样晦涩难懂。书中对各种现场总线的操作步骤,比如如何连接、如何配置、如何进行基本的故障排查,都写得特别详细,配上图示,我很快就能理解。我尤其欣赏书中关于不同总线在不同工况下的应用建议,这能帮助我选择最适合的仪表,避免不必要的麻烦。书中还提到了很多实际操作中的“坑”,提醒我们要注意的地方,这真的太有用了!读完这本书,我感觉自己对现场总线仪表的理解提升了好几个档次,在工作中也更有信心了。以前遇到问题,我可能会束手无策,现在我至少知道从哪里入手去分析和解决了。

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我一直对工业仪表的底层通信技术非常感兴趣,特别是那些能够让不同设备之间“无缝对话”的技术。《现场总线仪表技术》这本书,真是满足了我对这个领域的好奇心。我原以为它会是一本枯燥的技术手册,但读起来却让我爱不释手。作者在描述各种现场总线时,不仅仅停留在参数和协议的堆砌,而是深入浅出地剖析了每种总线的独特设计理念和优势所在。例如,在介绍FOUNDATION Fieldbus时,书中详细阐述了其“设备级自主控制”的理念,以及这种理念如何改变了传统的控制架构,让我对分布式控制有了更深的认识。书中关于仪表仪表参数的解释也十分到位,对于理解各种参数的含义以及如何根据实际需求进行设置,提供了清晰的指导。 我尤其喜欢书中关于总线安全和网络冗余的章节,这些都是在实际应用中至关重要但又容易被忽视的方面。通过书中生动的图解和案例,我能够更清晰地理解这些技术是如何保障系统稳定运行的。总而言之,这本书不仅让我学到了知识,更让我对工业自动化领域的底层技术产生了更浓厚的兴趣。

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