Programmable Logic Controller (PLC) Tutorial, GE Fanuc pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Stephen Philip Tubbs

作者:Stephen, Philip Tubbs

出品人:

页数:140

译者:

出版时间:2007-01-12

价格:USD 35.95

装帧:Paperback

isbn号码:9780965944670

丛书系列:

图书标签:

• PLC
• Programmable Logic Controller
• GE Fanuc
• Industrial Automation
• Control Systems
• Electrical Engineering
• Manufacturing
• Automation
• Robotics
• Process Control

现代工业自动化系统与先进控制理论深度解析 本书旨在为读者提供一个全面、深入的视角，聚焦于现代工业自动化领域的基石技术、前沿控制策略以及系统集成实践。本书内容覆盖了从经典控制理论到最新智能算法在工业现场的应用，并着重探讨了如何构建高可靠性、高效率的自动化生产线。 --- 第一部分：现代工业控制系统的架构与核心组件（约400字） 本部分详细阐述了现代工业控制系统的整体架构，超越了传统的集中式控制模式，着重于分布式、网络化和模块化的设计理念。 1.1 工业控制系统的演进与分层结构： 我们将探讨从早期的继电器控制系统到目前的基于PC的控制平台（如SCADA/MES）的演变历程。重点分析了ISA-95参考模型在实际工厂中的应用，包括现场设备层、控制层、监控层和企业管理层的接口与数据流关系。尤其关注控制层内部如何实现实时性、冗余性和安全性的平衡。 1.2 传感器、执行器与现场总线技术： 详细介绍了新一代智能传感器的特性，如基于MEMS技术的微型传感器、高精度测量设备的工作原理及其在复杂环境下的数据采集挑战。在执行器方面，深入分析了伺服驱动器、变频驱动器（VFD）的高级控制模式（如矢量控制、直接转矩控制）及其对系统动态响应的影响。现场总线部分，将重点比较和解析EtherCAT、PROFINET IO、CC-Link IE等主流高速以太网现场总线协议的实时性机制、时间同步技术（如IEEE 1588 PTP）和诊断能力，而非聚焦于特定品牌的可编程逻辑控制器（PLC）内部编程语言。 1.3 工业网络安全基础： 在系统互联日益加深的环境下，网络安全成为控制系统的生命线。本章介绍工业控制系统（ICS）安全的基本概念，包括CIA三元组在OT环境下的特殊含义，常见威胁模型（如DDoS、恶意代码注入）以及基础的纵深防御策略，例如物理隔离、访问控制列表（ACL）的配置原则和安全审计的重要性。 --- 第二部分：先进控制理论与算法实现（约550字） 本部分深入探讨了支撑高性能自动化系统的数学模型和控制算法，为系统优化提供理论基础。 2.1 经典控制理论的深化与局限性分析： 回顾并深化对PID控制器的理解，重点分析了如何在非线性系统或存在大量时间延迟的环节中进行参数自整定（Auto-tuning）的鲁棒方法，例如基于模糊逻辑或增量模型的整定策略。同时，讨论了传统线性控制方法在应对高度耦合、多变量系统时的固有局限性。 2.2 现代控制理论：状态空间法与最优控制： 详细介绍基于状态空间表示的系统建模方法，如何处理多输入多输出（MIMO）系统。核心内容聚焦于LQR (Linear Quadratic Regulator) 控制器的设计原理，如何通过优化二次型性能指标函数来实现全局最优性能。此外，还将探讨卡尔曼滤波（Kalman Filtering）在状态观测与噪声抑制中的关键作用，这对于提高传感器数据的可靠性至关重要。 2.3 模型预测控制（MPC）的工业应用： MPC作为先进控制领域的核心技术，被单独用一章进行深入剖析。解释其核心思想——基于系统模型，在每个采样周期内对未来一段时间进行优化计算。详细讲解约束处理机制（不等式约束和等式约束的集成）、滚动时域的原理，并结合具体的化工过程、电力系统负荷预测等实际案例，展示MPC如何有效地处理系统惯性、输入饱和和复杂操作目标。 2.4 模糊逻辑与神经网络在控制中的集成： 探讨如何利用模糊逻辑处理难以精确建模的领域知识（如操作员经验），构建模糊推理系统。同时，介绍神经网络在系统辨识（System Identification）和自适应控制中的潜力，特别是如何利用机器学习方法建立更精确的系统动态模型，从而指导控制器的在线调整。 --- 第三部分：系统集成、可靠性工程与数字化转型（约550字） 本部分将理论与工程实践相结合，关注大型自动化项目的实施细节、系统的长期稳定运行保障以及面向工业4.0的集成挑战。 3.1 过程建模与仿真： 在实施任何复杂控制策略之前，准确的模型至关重要。本章详细介绍了使用过程辨识工具包进行系统阶数选择、参数估计的方法。重点讲解如何利用动态仿真环境（如MATLAB/Simulink或其他专业仿真平台）搭建数字孪生模型，并在虚拟环境中对控制策略进行高保真测试和验证，有效降低现场调试风险。 3.2 高可用性与冗余系统设计： 对于关键任务型系统，系统的平均无故障时间（MTBF）是核心指标。本章系统地分析了不同级别的冗余配置策略：从处理器（热备份、温备份）、I/O模块到网络通信链路的冗余设计。讲解了故障检测、故障隔离和无缝切换（Failover）的机制和时间要求，确保系统在关键部件失效时仍能维持生产或进入安全停车状态。 3.3 过程数据管理与工业物联网（IIoT）集成： 现代控制不再孤立运行，必须与上层数据系统有效通信。本章关注OPC UA (Unified Architecture) 协议在实现安全、跨平台数据交换中的关键作用。探讨如何利用工业物联网架构，将分散在现场的设备数据高效、实时地汇聚到云端或边缘计算平台。重点分析了时间序列数据库（Time-Series Databases）在存储和分析海量操作数据中的优势。 3.4 自动化项目的调试与验收标准： 从工程实施的角度，系统性地介绍了自动化项目的完整生命周期：需求规格定义、设计审查、出厂测试（FAT）和现场调试（SAT）。强调了功能安全标准（如IEC 61508/61511）在安全仪表系统（SIS）设计和验证中的应用，确保安全联锁逻辑的正确性与可靠性。 --- 总结： 本书超越了对单一硬件或编程语言的介绍，聚焦于构建高性能、高可靠性、网络化和智能化的现代工业自动化控制大脑。它为控制工程师、系统架构师和自动化专业研究人员提供了理解和驾驭复杂工业控制系统的理论深度和工程广度。

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