电工基础 电子技术基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:电子工业出版社

作者:河南省职业技术教育教学研究室

出品人:

页数:316 页

译者:

出版时间:

价格:31.0

装帧:其他

isbn号码:9787121103476

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工业自动化控制系统设计与应用：从原理到实践的全面解析 本书简介 在现代工业飞速发展的背景下，自动化控制技术已成为提升生产效率、保证产品质量和实现智能制造的核心驱动力。本书旨在为读者提供一个全面、深入且极具实践价值的工业自动化控制系统设计与应用指南。它超越了基础的电气理论和电子元件知识，直接聚焦于如何构建、编程、调试和维护复杂的工业控制系统。 本书内容结构严谨，逻辑清晰，从系统整体架构的宏观设计，到核心控制单元（PLC、SCADA、DCS）的微观编程与组态，再到现场总线通信和人机交互界面的实现，层层递进，确保读者能够系统地掌握从概念设计到实际落地的全过程。 第一部分：自动化系统架构与基础理论 本部分为后续深入应用奠定坚实的理论基础，重点阐述现代自动化系统的结构特征和设计原则。 第一章：工业自动化系统概述与层次化结构 本章首先界定了工业控制系统的范畴，并详细剖析了国际通用的自动化系统金字塔模型（现场层、控制层、监视与决策层）。重点讨论了不同层级的功能侧重、数据流向以及相互间的接口标准。内容涵盖了从传感器/执行器到MES/ERP系统的完整信息链条。此外，还将探讨当前主流的自动化系统集成趋势，如工业物联网（IIoT）和数字化工厂的概念。 第二章：过程控制理论与反馈机制 深入理解过程控制是设计有效系统的先决条件。本章将详细介绍工业过程中常见的动态特性（如一阶、二阶惯性环节、纯时间滞后），以及传递函数和频率响应等分析工具。核心内容集中在PID控制器的原理、参数整定方法（如Ziegler-Nichols法、工程经验法）及其在不同工业场景（如温度、流量、压力）中的具体应用与局限性。同时，会对比先进控制策略，如串级控制、前馈控制和模糊控制的基本思想。 第三章：工业现场传感与执行器件选型 本章摒弃了对基础电子元件的重复讲解，直接聚焦于工业级传感与执行器的选型、安装和抗干扰处理。内容细致涵盖了智能压力变送器、电磁流量计、超声波液位计等关键测量元件的原理特性、精度等级和仪表选型依据。在执行器方面，重点讲解了气动/电动调节阀的选型标准、伺服与步进电机的特性对比、以及变频器（VFD）在电机调速控制中的参数设置与保护机制。 第二部分：核心控制平台：PLC与工业网络 本部分是本书的核心，详细剖析了现代工业控制的中枢——可编程逻辑控制器（PLC）的编程、配置和网络通信。 第四章：主流PLC硬件结构与编程语言实战 本章以主流工业品牌（如西门子S7系列、罗克韦尔ControlLogix等）为例，深入讲解PLC的硬件选型（CPU、I/O模块、通信模块）和安装规范。编程部分侧重于IEC 61131-3标准下的五种语言：梯形图（LD）、指令表（STL/IL）、功能块图（FBD）、结构化文本（ST）和顺序功能图（SFC）。重点通过大量实际案例（如启停逻辑、连锁保护、定时计数应用）演示如何高效使用ST和SFC进行复杂算法和顺序控制的实现。 第五章：PLC的高级功能与数据处理 本章探讨PLC在复杂工业应用中的数据管理能力。内容包括：模拟量信号的高精度采集与标度、数据存储与配方管理、中断服务程序的编写与应用、以及如何利用PLC内置的数学运算、数据结构和子程序功能来优化控制逻辑，提高代码的模块化和可维护性。 第六章：工业现场总线与网络集成 现代控制系统依赖于稳定、高速的通信网络。本章全面解析了工业通信协议栈，重点剖析了EtherNet/IP、PROFINET、Modbus TCP/RTU以及HART等主流协议的工作原理、数据帧结构和网络拓扑设计。内容指导读者如何构建一个可靠的多层网络结构，实现PLC之间、PLC与上位机之间的数据高速交换和系统同步。 第三部分：监控、可视化与数据管理 本部分聚焦于如何将底层的控制信号转化为直观的操作界面，并实现数据的采集、存储与分析。 第七章：SCADA系统设计与HMI/Web可视化 深入讲解了SCADA（数据采集与监视控制系统）的架构组成，包括服务器、客户端和历史数据库。重点在于人机界面（HMI）的有效设计原则，强调信息密度、操作逻辑和安全警报的可视化策略。本章指导读者使用主流的组态软件（如WinCC、Wonderware）进行画面开发、报警管理、趋势分析和操作员权限配置。 第八章：工业数据历史记录与数据库集成 本章探讨工业数据的生命周期管理。内容包括：如何选择合适的工业级历史数据库（如InfluxDB或关系型数据库）来存储过程数据；数据采集的周期、压缩算法与冗余备份策略。此外，还将介绍OPC UA等标准技术，用于实现控制系统与企业信息系统（如MES）之间安全、标准化的数据接口。 第四部分：系统集成、调试与安全维护 本部分将理论和技术转化为工程实践，指导读者完成从蓝图到投产的最后阶段。 第九章：系统集成与联调策略 本章详细描述了项目实施的工程化步骤。内容涵盖：控制柜的设计与布线规范（EMC/EMI防护）、软件模块的功能测试、I/O点位的地址分配与验证。重点阐述了“自下而上”和“自上而下”两种主要的系统联调方法，并提供了分步调试清单，确保所有控制回路和通信链路的正确性。 第十章：控制系统的可靠性、诊断与网络安全 针对工业环境的特殊要求，本章探讨了提高系统鲁棒性的方法。内容包括：冗余控制器（如热备份）、电源与I/O模块的冗余配置；故障诊断技术的应用（如故障码分析、在线诊断工具）。在网络安全方面，详细讲解了针对工业控制系统的威胁模型，并介绍了网络隔离（DMZ）、端口安全、身份验证等关键的安全加固措施，以应对日益严峻的工控安全挑战。 总结 本书以“系统工程”的思维贯穿始终，致力于培养读者设计、实现和维护高性能、高可靠性工业自动化系统的综合能力。它不是对基础理论的简单重复，而是将这些基础知识转化为解决实际工业难题的工具箱，是工程师、技术人员和自动化专业学生走向高级应用和项目实施的必备参考书。

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我注意到这本书在对一些关键概念的解释上使用了非常具有个人色彩的表达方式，这使得它的可读性在某些章节有了意外的提升，仿佛不是在读一本冰冷的教材，而是在听一位经验丰富的老师在课堂上娓娓道来。举个例子，讲解场效应管的导通和截止机制时，作者用了一个非常形象的比喻，将栅极电压比作“水坝的闸门”，而漏极电流则被形容为“通过闸门的河流流量”。这个比喻深入浅出，立刻就让原本晦涩的PN结反向偏压和耗尽层的概念变得直观易懂。这种“口语化”的叙事技巧在介绍半导体物理基础时尤为明显，极大地降低了初学者的认知门槛。虽然整体结构依然保持着理工科教材的规范，但这种点缀其间的生动描述，成功地打破了传统教材的沉闷感，让我在深夜阅读时也能保持住专注力，不至于昏昏欲睡。

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这本书的深度和广度在入门级教材中是毋庸置疑的，但它的“厚度”带来的另一个问题是，信息密度实在太高了。对于我这种时间有限的在职学习者来说，每一页都充满了需要仔细消化的信息点。如果稍微走神或者漏看了一句话，可能就跟不上后续的章节逻辑了。我发现自己不得不频繁地使用荧光笔和便利贴，将关键的公式、重要的实验结论以及作者特别强调的注意事项进行标记，否则，知识点之间很容易混淆，尤其是关于晶体管BJT和FET的参数对比，它们在不同工作区的行为差异，必须反复研读才能形成稳定的记忆网络。这本书的“硬核”程度要求读者必须具备高度的自律性和时间投入，它不会主动“迁就”读者的学习节奏，而是以一种近乎全景展示的方式，要求你一次性吸收所有内容。它更像是一部详尽的“百科全书”的缩影，而不是一本精炼的“速查手册”。

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这本书的装帧设计挺有意思的，封面选用了深沉的蓝色调，配上一些简洁的电路图线条作为点缀，整体感觉既专业又不失现代感。拿在手上分量很足，一看就知道内容肯定很扎实。我本来以为这种基础类的教材都会很枯燥乏味，但翻开目录后，发现它对各个章节的划分非常清晰，从最基础的电荷、电流概念讲起，一直延伸到复杂的半导体器件应用，逻辑链条处理得相当顺畅。特别值得一提的是，书中的插图和示意图绘制得非常精细，很多复杂的电路结构用三维透视图来展现，这对于初学者来说简直是福音，一下子就能抓住核心原理，避免了因为看不懂二维平面图而产生的挫败感。而且，每节后面的习题设置也很有层次感，从概念理解到计算应用，循序渐进，让人感觉每学完一部分都能真正掌握下来，而不是停留在理论的表面。这本书的印刷质量也很棒，纸张挺厚实，油墨散发着那种新书特有的油墨香，读起来体验感非常好，光是抚摸书页都能感受到作者和编者对知识的敬畏。

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这本书的行文风格非常……可以说是“学院派”的典范。每一个定义、每一个定理的阐述都极其严谨，力求无懈可击，充满了教科书特有的那种不容置疑的权威感。我个人偏爱那种带有更多生活化案例或者工程实例的叙述方式，能够帮助我更好地将抽象的物理定律与实际工作场景联系起来。但很遗憾，这本书在这方面做得不够充分。它更侧重于理论推导和公式的完美呈现，案例大多是简化的理想模型，比如纯粹的理想二极管模型、无损耗传输线模型等。虽然这保证了理论的纯粹性，但对于初入职场的技术人员来说，当你面对一个充满寄生参数、受到环境噪声干扰的真实电路时，书本上的知识直接套用起来会显得力不从心，找不到应用的切入点。总而言之，它是一部优秀的“理论基石”构建者，但不是一本称职的“工程实践”向导。它教会你如何完美地计算，但没能充分教会你如何在不完美的世界中解决问题。

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说实话，我一开始对这本教材抱有很高的期望，毕竟“基础”二字意味着它应该能覆盖电工和电子领域的全部基石。然而，在阅读过程中，我发现它在某些深入的分析上处理得略显粗糙。比如，在讲解RLC串并联电路的暂态分析时，虽然给出了最终的微分方程解，但对于如何推导这个方程的过程，尤其是拉普拉斯变换在处理初始条件时的具体应用步骤，介绍得过于简略，更像是直接给出了结论。对于那些希望真正理解动态系统响应机制的读者来说，这部分内容可能稍显不足，可能需要额外查阅更专业的信号与系统教材来补充。此外，书中对现代高频电路和电磁兼容性（EMC）的探讨几乎是空白，这在当今这个高速数字化的时代背景下，显得有些脱节了。一本面向未来工程师的教材，应该至少对这些前沿领域有入门级的介绍，哪怕只是概念性的铺垫也好，这让这本书的适用性在某些高精尖领域受到了限制，更像是一本严格限定在上世纪末期知识体系内的参考书。

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