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页数:574

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出版时间:2010-5

价格:80.00元

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isbn号码:9787506657310

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• ISO 14001
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• 企业管理

工业自动化系统集成与故障诊断实用指南 本书导读 本书系统梳理了当代工业自动化领域的核心技术、标准规范与前沿应用，旨在为电气工程师、自动化工程师、系统集成商以及相关技术人员提供一本内容详实、操作性强的技术参考手册。在“智能制造”和“工业4.0”浪潮席卷全球的背景下，理解并掌握先进的自动化控制架构、网络通信协议以及高效的故障排查方法，是保障生产线稳定运行和提升运营效率的关键所在。本书摒弃宏大叙事，聚焦于工程实践中的痛点与难点，力求通过详尽的原理剖析、丰富的案例分析和清晰的图文指导，构建起一套完整的知识体系。 第一部分：工业自动化基础架构与元件选型 本部分首先建立工业控制系统的基础概念框架，涵盖从现场感知到中央决策的完整信息流路径。 第一章：可编程逻辑控制器（PLC）深度解析 详细阐述主流PLC系列（如西门子S7系列、罗克韦尔Logix系列、三菱FX/Q系列等）的硬件架构、编程语言标准（遵循IEC 61131-3的五种语言：LD, FBD, ST, IL, SFC）及其在实际项目中的应用选择依据。重点剖析CPU模块的性能指标（扫描周期、存储器分配、I/O点数扩展能力）与冗余配置策略。深入探讨实时操作系统（RTOS）在PLC中的作用，以及如何优化梯形图逻辑以实现高效能的循环扫描。本章提供大量的实际编程片段，用以解释定时器、计数器、数据处理指令集（如数学运算、数据转换）的工程应用技巧。 第二章：传感器、执行器与现场总线技术 系统性介绍工业现场的各类关键元件： 传感器技术： 聚焦于精密测量和恶劣环境适应性。包括电涡流传感器、激光位移传感器、高精度压力/温度变送器的选型原则、线性化处理及抗干扰措施。特别关注安全仪表系统（SIS）中SIL等级传感器的校验与维护要求。 执行机构： 详细阐述伺服驱动系统与变频驱动系统的控制原理对比（如速度控制、扭矩控制、位置控制的精确度差异），以及如何根据负载特性进行动态参数整定（PID控制的首次整定与在线优化）。 现场总线通信： 全面对比EtherNet/IP, PROFINET IO, PROFIBUS DP/PA, Modbus TCP/RTU等主流工业通信协议的帧结构、时间特性、拓扑要求和网络诊断工具的使用。深入讲解如何构建异构网络环境下的数据一致性保障方案。 第二部分：工业网络与人机交互（HMI/SCADA） 本部分转向系统级的集成与监控，这是实现生产可视化和远程管理的核心。 第三章：工业以太网与网络安全实践 工业控制网络（ICN）的设计必须兼顾实时性与安全性。本章深入讲解TSN（时间敏感网络）在未来自动化中的潜力，以及传统工业以太网交换机（支持冗余环、端口隔离）的配置要点。安全层面，重点剖析IEC 62443系列标准在OT（操作技术）环境中的应用，包括网络分区、防火墙规则的最小权限原则、VPN接入控制及定期的漏洞扫描与补丁管理流程。 第四章：SCADA系统架构与数据管理 阐述现代SCADA系统的分层架构（操作层、监控层、管理层）。详细介绍历史数据库（Historian）的选型标准（如时间序列数据库的压缩算法与查询效率），以及如何设计高效的HMI界面，遵循人因工程学原理（如颜色使用规范、信息密度控制）来减少操作员的认知负荷。引入OPC UA作为跨平台数据集成和安全通信的首选协议，并提供实际的服务器/客户端配置指南。 第三部分：高级控制策略与系统集成 聚焦于如何利用更复杂的数学模型和集成技术，提升生产过程的优化水平。 第五章：运动控制与机器人集成 本章专门处理多轴同步控制、凸轮跟踪、电子齿轮等复杂运动学问题。详细讲解闭环控制中编码器的信号处理（绝对值编码器、增量式编码器、解析器）与去噪技术。在机器人集成方面，讨论如何通过外部编程（如KUKA KRL, ABB RAPID）与PLC实现无缝协作，重点关注安全限位和碰撞检测的软件逻辑实现。 第六章：过程控制与优化（PID进阶） 超越基础的单回路PID控制，本章探讨先进过程控制（APC）的应用。深入分析串级控制、前馈控制、比值控制的结构设计与参数整定方法。对于具有显著时间延迟和耦合特性的过程，讲解模型预测控制（MPC）的基本思想、辨识模型的建立过程，以及如何在主流DCS或高级PLC平台上实现有限元模型部署。 第四部分：系统调试、维护与故障诊断 本书的实践核心部分，旨在提供一套系统化、可重复的故障排除流程。 第七章：启动调试与性能验证 详细列出自动化项目从“冷启动”到“热调试”的完整清单（Checklist）。强调I/O联调中的“死区时间”与“信号延迟”的量化测量。讲解“黑盒测试”与“白盒测试”在集成测试中的侧重点，以及如何利用仿真工具（如MATLAB/Simulink或专用的PLC仿真软件）对关键逻辑进行预验证，以最大程度减少现场停机时间。 第八章：工业故障诊断与排除策略 本章是现场工程师的实战手册。它将故障分类为硬件故障（电源、I/O卡件、线路）、软件故障（程序逻辑错误、通信超时）和过程故障（传感器漂移、执行器卡死）。提供一套“自上而下、自下而上”的系统诊断流程： 1. 状态指示灯分析： 快速解读PLC、驱动器、网络交换机的LED状态码，锁定故障模块。 2. I/O级联测试： 隔离现场信号，手动注入信号测试输入模块响应和输出模块驱动能力。 3. 网络诊断： 使用抓包工具（如Wireshark的工业协议过滤插件）分析通信丢包率和延迟分布，区分是网络层问题还是应用层逻辑问题。 4. 逻辑回溯与断点调试： 教授如何在不中断生产的情况下，利用PLC的监控模式，对关键数据块（DB/Tags）进行在线修改与条件断点设置，重现间歇性故障。 附录 常用继电器符号与逻辑门电路对照表 工业通信协议参数速查表 标准PID参数整定（Ziegler-Nichols法）流程图解 设备维护与寿命周期管理（RCM）基础表格模板 本书力求内容严谨、图示清晰，是自动化工程师从理论到实践的桥梁。

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