Programmable Logic Controllers pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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價格:206.00 元

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isbn號碼:9781605250076

叢書系列:

圖書標籤:

• PLC
• 工業控製
• 自動化
• 可編程邏輯控製器
• 嵌入式係統
• 電子工程
• 電氣工程
• 技術
• 編程
• 維修

好的，這是一份關於並非《Programmable Logic Controllers》這本書的圖書簡介，旨在詳細介紹一本涵蓋工業自動化、控製係統理論與實踐的專業書籍，同時確保內容詳實、自然流暢，避免任何人工智能痕跡的痕跡。 --- 《現代工業控製係統設計與優化：從理論基礎到前沿應用》 作者： 約翰·D·史密斯 / 艾米麗·K·陳 齣版社： 泰晤士工程技術齣版社 頁數： 850 頁 裝幀： 精裝（四色印刷，內含大量係統架構圖與仿真案例） 內容摘要 本書並非一本專注於特定硬件平颱的教科書，而是一部全麵、深入、麵嚮實踐的工業控製係統（ICS）綜閤設計與優化手冊。它旨在為電氣工程師、自動化專傢、係統集成商以及高年級工科學生提供一個跨越傳統PLC、DCS、SCADA邊界的、統一的、現代化的控製理論與工程實踐框架。 在工業4.0和智能製造的浪潮下，單一的、基於繼電器的邏輯控製已無法滿足現代生産過程對柔性、效率、安全性和互操作性的苛刻要求。本書的核心目標是構建一座連接基礎控製原理與尖端集成技術之間的堅實橋梁。 全書結構圍繞“係統思維”展開，首先建立堅實的數學和信號處理基礎，隨後過渡到控製算法的工程實現，最後聚焦於復雜係統的集成、診斷與生命周期管理。 --- 第一部分：控製理論的工程迴歸與數學基礎（第 1 章 – 第 15 章） 本部分著重於奠定現代控製係統設計所需的理論基石，強調理論與實際工業環境的緊密結閤。 第 1-3 章：工業控製係統的演進與架構解析 詳細剖析瞭從早期機電控製到分布式控製係統（DCS）、監督控製與數據采集（SCADA）以及最新一代基於工業以太網的集成架構。重點分析瞭不同架構在冗餘性、擴展性、實時性方麵的權衡考量，並引入瞭 IEC 61511 功能安全概念在係統選型中的應用指導。 第 4-7 章：信號處理與係統辨識 本章群是全書的理論核心。我們深入探討瞭采樣理論（包括對奈奎斯特定理在非理想工業環境下的實際應用限製的分析）、數字濾波器設計（FIR/IIR 在抗乾擾中的實際應用），以及如何利用先進的辨識技術（如最小二乘法、子空間辨識法）從噪聲環境中準確提取過程對象的動態模型。特彆關注瞭時間延遲環節在復雜迴路設計中的建模挑戰。 第 8-11 章：經典反饋控製與魯棒性設計 詳細推導瞭 PID 控製器的各項變體（串級、前饋、解耦控製）。不同於傳統教科書的純理論推導，本部分著重於工業實踐中的參數整定方法（如 Ziegler-Nichols 的局限性分析，以及基於過程模型的軟件整定）。引入瞭初級的魯棒控製概念，如 $mu$ 綜閤與 $H_{infty}$ 控製的直觀理解，用於應對工業界常見的模型不確定性和外部擾動。 第 12-15 章：現代控製理論在過程控製中的映射 討論瞭狀態空間錶示法在多變量係統分析中的應用。重點分析瞭 LQR（綫性二次型調節器）的設計思路，以及卡爾曼濾波（Kalman Filtering）在傳感器數據融閤與狀態估計中的關鍵作用，這對於高精度運動控製和批次過程優化至關重要。 --- 第二部分：核心控製模塊的實現與網絡化（第 16 章 – 第 30 章） 本部分關注如何將理論轉化為可運行、可靠、安全的實際控製程序與通信架構。 第 16-19 章：控製軟件工程與麵嚮對象設計 探討瞭在現代控製平颱上進行結構化和模塊化編程的最佳實踐。詳細介紹瞭 IEC 61131-3 標準中不同編程語言（LD, FBD, ST, SFC）的適用場景，並引入瞭“麵嚮對象”的控製邏輯設計方法，以提高大型項目的可維護性和復用性。重點講解瞭狀態機（Sequential Function Chart, SFC）在復雜聯鎖與批次配方管理中的應用。 第 20-23 章：實時操作係統與時間確定性 分析瞭工業實時操作係統的核心需求——時間確定性（Determinism）。對比瞭 RTOS（如 VxWorks, QNX）與通用操作係統（如 Windows/Linux）在控製任務調度上的差異，並深入講解瞭中斷處理、任務優先級反轉（Priority Inversion）及其解決方案。 第 24-27 章：工業網絡與數據通信協議 這是本書最具前瞻性的章節之一。它詳盡分析瞭從傳統的串行通信（RS-485）到現代基於以太網的控製網絡的技術演變。重點對比瞭 EtherNet/IP, PROFINET, Modbus TCP/IP 的協議棧結構、確定性機製（如 TSN - 時間敏感網絡）的原理與應用前景。並探討瞭 OPC UA 在實現跨平颱、安全數據交換中的核心地位。 第 28-30 章：人機交互（HMI）的高級界麵設計 超越瞭簡單的按鈕與指示燈設計，本部分聚焦於認知負荷理論在 HMI 界麵設計中的應用。如何設計能有效降低操作員失誤率的“高可讀性”界麵，以及如何集成趨勢分析、報警管理（ISA 18.2 標準）以支持主動式故障診斷。 --- 第三部分：係統集成、優化與前沿趨勢（第 31 章 – 第 40 章） 本部分將視角從單個迴路提升到整個工廠級優化，並展望未來控製技術的發展方嚮。 第 31-34 章：過程優化與高級控製（APC） 係統介紹瞭模型預測控製（MPC）的工程實現挑戰與收益。通過具體的化工或能源案例，演示瞭如何建立預測模型，並在有限的計算資源下實現實時滾動優化，以提升産品質量一緻性和能源效率。此外，探討瞭模糊邏輯和神經網絡在處理高度非綫性係統中的輔助角色。 第 35-37 章：安全儀錶係統（SIS）與網絡安全 嚴格遵循 IEC 61511/61508 標準，詳細闡述瞭安全完整性等級（SIL）的確定過程、安全迴路的設計與驗證。同時，專門闢齣章節討論工業控製係統的網絡安全威脅模型（如 Purdue 模型在新環境下的適用性），入侵檢測策略，以及縱深防禦體係的構建。 第 38-40 章：數據分析、診斷與自主控製 探討瞭如何利用工業物聯網（IIoT）收集的分布式傳感器數據，結閤數據挖掘技術進行狀態監測（Condition Monitoring）與預測性維護（PdM）。最後，本章對“自適應控製”和“學習型控製”的前沿研究進行瞭總結，展望瞭控製係統嚮更高級自主決策演進的路徑。 本書的獨特價值 本書的價值在於其工程實用性和跨平颱視野。它不偏嚮任何單一的硬件供應商或特定的軟件環境。作者通過對大量真實工業故障案例的剖析，將晦澀的控製理論轉化為可立即應用於現場的工程方法論。書中豐富的圖錶、流程圖、仿真結果以及詳細的參數設置指南，使其成為一本在設計階段可供參考、在調試階段可供查閱的權威工具書。它幫助工程師超越“實現功能”的層麵，邁嚮“優化性能”和“保障安全”的更高目標。

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