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出版者:

作者:Cundiff, John S

出品人:

页数:560

译者:

出版时间:2001-6

价格:$ 172.83

装帧:

isbn号码:9780849309243

丛书系列:

图书标签:

• 流体动力学
• 液压系统
• 气动系统
• 电路分析
• 控制系统
• 工程技术
• 机械工程
• 自动化
• 传感器
• 执行器

深入解析：现代工业自动化中的电气控制系统设计与应用 本书旨在为工程师、技术人员以及高等院校相关专业的学生，提供一套全面、深入且实用的现代工业电气控制系统设计与应用指南。我们聚焦于现代工业自动化领域的核心——电气控制技术，侧重于继电器控制、PLC编程、变频器应用以及工业网络通信等方面，旨在培养读者解决复杂自动化问题的能力，而非聚焦于流体动力学范畴的控制原理。 --- 第一部分：工业电气控制基础与元器件深度解析 本部分构筑了理解现代自动化系统的理论基石和实践操作的必要知识体系。我们将从最基础的电气原理出发，系统地介绍工业现场常用的各类电气元件及其在控制回路中的作用。 第一章：工业电气基础回顾与安全规范 本章将快速回顾直流和交流电路的基本定律，重点讲解三相电系统的特性、功率因数的重要性及补偿原理。鉴于电气操作的固有风险，本章将投入大量篇幅阐述工业电气安全操作规程（如“五防”要求、安全电压的应用、接地与等电位联结的重要性），以及如何依据国家和国际标准设计符合安全等级要求的控制面板。 第二章：接触器、继电器与保护元件的选型与应用 这是电气控制回路的“神经末梢”。我们详细剖析了不同类型接触器（交流/直流、电磁式/固态式）的结构、操作原理、额定参数的正确解读。重点讨论了热继电器、电子式过载保护装置、断路器（空气开关、塑壳断路器、微型断路器）的选型依据，包括短路电流计算、分断能力校核。内容涵盖了控制回路的自锁、互锁逻辑的物理实现，并辅以大量的现场接线图示例。 第三章：传感器与执行器的接口技术 现代自动化离不开对物理世界的精确感知与干预。本章系统介绍各类工业传感器，包括但不限于：电感式、电容式、光电式、超声波及基于磁阻效应的速度/位置传感器。我们不仅讨论其工作原理，更关键的是讲解如何正确进行信号调理（滤波、放大、线性化处理），以及如何将其输出（两线制、三线制、PNP/NPN）安全可靠地接入控制器的输入端。对于执行器侧，重点分析了电磁阀、制动器的驱动电路设计，以及如何应对感性负载的关断尖峰电压问题。 --- 第二部分：可编程逻辑控制器（PLC）的原理与编程实践 PLC是现代工业控制系统的核心“大脑”。本部分从硬件架构到软件逻辑，全方位深入讲解主流PLC平台（如西门子S7系列、罗克韦尔/AB系列）的配置、编程与调试。 第四章：PLC硬件架构与系统集成 本章解析了现代PLC的模块化结构（CPU、I/O模块、通信模块），重点阐述了数字量和模拟量I/O的寻址方式、扫描周期、中断处理机制。我们将详细介绍如何进行PLC的硬件组态、电源冗余设计，以及如何通过PROFIBUS/PROFINET或EtherNet/IP等工业网络将分散的PLC连接成一个统一的控制系统。 第五章：结构化文本与梯形图编程精要 本部分严格遵循IEC 61131-3标准，系统讲解五种主要的编程语言，但重点聚焦于梯形图（LD）和结构化文本（ST）。在梯形图部分，我们超越简单的逻辑门实现，深入探讨了定时器、计数器的高级应用、数据块（DB）的管理，以及故障安全编程的最佳实践。在结构化文本部分，则侧重于使用高级语言结构（如FOR/WHILE循环、CASE语句、函数块）实现复杂的算法和数据处理。 第六章：模拟量信号处理与PID控制回路实现 模拟量控制是实现精确过程控制的关键。本章详细讲解了标准工业模拟信号（4-20mA、0-10V）的A/D和D/A转换原理，消除量程漂移和噪声干扰的方法。核心内容是PLC内嵌PID算法的参数整定（如Ziegler-Nichols法、分步法）和实际应用，包括前馈控制、串级控制的逻辑设计，以确保对温度、压力、流量等关键变量的稳定控制。 --- 第三部分：工业驱动技术与运动控制接口 本部分关注于如何高效、精确地驱动电机，实现工业机械的运动控制，是实现自动化生产力的关键环节。 第七章：变频驱动器（VFD）的原理与参数化配置 本章摒弃了对流体机械的关注，聚焦于交流电机驱动技术。详细阐述了变频器的核心技术，包括三相整流电路、直流环节和逆变电路（IGBT模块）。重点解析了V/f控制、矢量控制（SVC/FVC）的差异及其适用场景。本书提供了详尽的变频器参数配置清单，涵盖启动/停止时间设定、转矩提升、载波频率选择及故障诊断方法，确保读者能够独立完成电机与变频器的安全联机与调试。 第八章：伺服系统基础与点位控制 伺服系统是高精度运动控制的基础。本章讲解了伺服驱动器与编码器、解析器的通信协议。着重于伺服系统的基本控制结构：电流环、速度环、位置环的相互关系和调试顺序。内容包括如何进行电机参数辨识、如何配置电子齿轮比，并使用PLC的运动控制指令（PTO/PWM）实现精确的点位定位、直线插补和简单的圆弧插补。 --- 第四部分：工业网络通信与系统诊断 现代控制系统是高度互联的。本部分确保读者能够理解并构建一个高效、可靠的工业数据交换网络。 第九章：工业现场总线通信技术详解 本章系统对比了主流的现场总线技术（如CANopen, DeviceNet, AS-Interface），并深入分析了现代以太网为基础的实时工业网络（如EtherCAT, PROFINET）。内容包括这些协议的数据帧结构、实时性保障机制、主站/从站配置的步骤，以及如何利用这些网络实现分布式I/O的无缝集成。 第十章：人机界面（HMI）设计与数据可视化 HMI是操作人员与控制系统交互的桥梁。本章讲解了现代触摸屏HMI的硬件选型、通信连接（如通过Modbus TCP或Ethernet/IP）。核心内容在于“有效”的用户界面设计原则，包括信息分层、报警管理、趋势图的合理绘制以及数据历史记录（Historian）的配置，确保操作人员能够快速、准确地获取系统状态并执行干预操作。 结语 本书通过聚焦于电气、逻辑和驱动技术，提供了一条清晰的技术路径，使用户能够从零开始，设计、编程、实施并维护复杂的现代工业自动化生产线。全书案例均来源于真实的工业应用场景，强调理论与实践的紧密结合，旨在培养具备扎实电气控制基础和先进自动化技术应用能力的复合型专业人才。

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**第三段评价** 这本书的内容深度，绝对不是市面上那些“速成指南”可以比拟的。我过去翻阅过一些教材，它们往往停留在“是什么”的层面，告诉你这个泵的用途，那个阀的符号。但这本书的厉害之处在于它深入探讨了“为什么”和“如何优化”。在关于动态响应和稳定性分析的部分，作者引入了非常扎实的控制论知识，将传统的机械控制问题成功地映射到了现代信号处理的框架中。我尤其欣赏其中关于故障诊断和预测性维护的章节，那部分内容简直是为一线工程师量身定做的。它没有仅仅给出几个常见的故障现象，而是构建了一套基于系统建模的异常检测流程，这对于提升系统的可靠性和延长设备寿命有着直接的指导意义。读完这部分，我感觉自己对整个流体动力系统的“健康状况”都有了一种更深层次的把握能力，从一个操作者蜕变成了一个可以进行深度分析的维护专家。

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**第一段评价** 这本书的封面设计真是让人眼前一亮，那种深沉的蓝色调配上简洁有力的白色字体，立刻就给人一种专业而又不失现代感的感觉。拿到手里的时候，那种厚重感也让人心里踏实，一看就知道是下了功夫的力作。我本来对这个领域了解不多，抱着试一试的心态翻开了第一章，结果就被作者的叙事方式吸引住了。他并没有一开始就丢出那些复杂的公式和图表，而是用非常生动有趣的方式，将流体动力学的基础原理娓娓道来，仿佛在跟你进行一场轻松的下午茶对话。特别是关于压力和流量之间关系的阐述，那种类比和图解的结合，让原本枯燥的物理概念变得异常清晰易懂。我甚至能想象出那些流体在管道中穿梭的景象，这种强烈的画面感，极大地降低了我学习的心理门槛。对于初学者来说，这种循序渐进的引导实在太重要了，它不仅仅是知识的堆砌，更像是一张精心绘制的航海图，指引着我们探索这个看似深奥的领域。这种教学上的细腻心思，绝对是这本书最大的亮点之一。

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**第五段评价** 作为一本涉及到复杂系统的参考书，这本书最让我感到惊喜的是其对跨学科知识的整合能力。它显然没有将流体动力学孤立地看待，而是巧妙地将其置于整个自动化和电气控制的大背景下进行阐述。例如，在讲解如何通过PLC或微控制器实现精确的压力调节时，作者不仅描述了传感器和执行器的接口，还深入探讨了数字PID控制算法在处理流体系统非线性和延迟特性时的局限性，并提出了基于状态反馈的先进控制策略作为替代方案。这种融合了机械、电子和信息技术的视角，是目前许多专业书籍所欠缺的。它让我意识到，在这个时代，单纯掌握某一门技术是远远不够的，真正的解决方案必然是多学科交叉融合的产物。这本书无疑为读者提供了一个绝佳的平台，去构建这种宏观而又细致的技术视野。

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**第二段评价** 我不得不说，这本书的排版和插图简直是业界良心。很多技术书籍在图文排版上总是显得杂乱无章，要么是图注跟不上正文，要么就是复杂的电路图挤在一个角落里，让人看得云里雾里。然而，这本书在这一点上做到了极致的平衡。每一个重要的控制回路，无论是开环还是闭环系统，都被清晰地分解成了若干个步骤，配上高分辨率的、色彩区分明确的原理图，简直可以作为工程制图的范本。当我需要复习某个特定的液压或气动系统逻辑时，我只需要快速扫一眼索引，就能精准定位到对应章节，那张图就足够我理解整个工作流程了。更让我惊喜的是，作者在讲解一些关键元件，比如伺服阀或比例控制器的响应特性时，居然没有完全依赖于纯粹的数学推导，而是通过大量的实验数据图表来佐证，这种“眼见为实”的教学方式，极大地增强了理论的可信度和实用性。这本书的实用价值，完全体现在它对细节的尊重上。

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**第四段评价** 这本书的语言风格，用一个词来形容就是“严谨而富有洞察力”。作者的措辞非常精准，没有一句多余的描述，每一个技术术语的使用都无可挑剔。这使得在阅读过程中，我可以非常专注于理解概念本身，而不是去猜测作者到底想表达什么。这种行文风格带来的好处是，它在无形中培养了读者严谨的工程思维。例如，在探讨系统效率和能量损耗时，作者不仅仅计算了理论上的最大值，还详细分析了不同工况下由于摩擦、泄漏和惯性带来的实际损失，并且还给出了降低这些损耗的具体工程措施。这种对实际工程中“边际效益递减”现象的深刻理解，体现了作者深厚的行业经验。它不是一本高高在上的学术专著，而是一本手把手教你如何做出高效、可靠设计的实用手册。

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