西门子S7-200PLC入门和应用分析 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:梁德成

出品人:

页数:227

译者:

出版时间:2010-6

价格:28.00元

装帧:

isbn号码:9787512301986

丛书系列:

图书标签:

• t
• PLC
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精密控制的基石：现代工业自动化系统设计与实践 本书导读：聚焦工业控制的宏大叙事与前沿技术融合 本书旨在为读者构建一个全面、深入且极具实践指导意义的现代工业自动化系统（IAS）的知识框架。我们不局限于单一硬件平台或特定型号的控制器，而是将视角提升至整个自动化系统的生命周期管理与集成应用层面。本书深度剖析了从需求定义、系统架构设计、核心组件选型、软件工程实践到系统调试、安全防护和未来升级的全流程，为工程师和技术管理者提供一套可复用的、面向复杂工程挑战的解决方案。 --- 第一部分：工业自动化系统设计理论与方法论 第一章：面向工业4.0的自动化系统战略规划 本章首先阐述了工业4.0、信息物理系统（CPS）和工业物联网（IIoT）对传统自动化体系带来的深刻变革。重点讨论如何制定适应未来柔性制造和大规模定制需求的自动化战略。内容包括： 系统生命周期管理（PLM）在自动化中的应用：如何通过数字化手段优化从概念设计到退役的全过程。 模块化与标准化设计原则：深入探讨IEC 61508/61511功能安全标准在系统架构层面的映射，以及如何实现面向服务的架构（SOA）在工厂层面的部署。 跨领域集成挑战：分析OT（运营技术）与IT（信息技术）深度融合所必需的系统接口和数据模型标准（如OPC UA）。 第二章：高级过程控制（APC）理论与算法实现 本章超越了传统的PID控制范畴，聚焦于提升复杂、多变量过程控制性能的高级策略。 模型预测控制（MPC）的原理与参数整定：详细介绍MPC如何处理约束条件、预测未来动态，并提供不同应用场景下的模型辨识方法（如最小二乘法、系统辨识工具箱的应用）。 自适应控制与鲁棒控制：探讨在过程特性随时间变化的工况下，如何设计能自动调整参数或抵抗外部扰动的控制算法。 基于模糊逻辑与神经网络的控制：介绍如何利用人工智能技术处理非线性、难以建立精确数学模型的复杂系统，并提供MATLAB/Simulink中的仿真实例。 第三章：工业网络通信与数据采集架构 本章全面覆盖了从现场总线到工业以太网的演进路径，并侧重于数据的高效、可靠传输。 现场总线技术比较与选型：深入分析PROFIBUS DP/PA、CANopen、DeviceNet等技术在带宽、实时性、冗余性方面的优劣，以及在特定行业（如过程工业、离散制造）中的最佳实践。 工业以太网协议栈：详细解读EtherNet/IP、PROFINET IO/RT/IRT的帧结构、同步机制（如IEEE 1588 PTP）和时间敏感网络（TSN）的关键技术点。 数据采集与历史数据库（Historian）设计：讨论高频数据采集的性能优化，以及如何构建具备高压缩率、高查询效率的工业级历史数据库，支撑后续的实时分析和追溯。 --- 第二部分：现代自动化硬件平台与软件工程 第四章：分布式控制系统（DCS）的高级配置与集成 本章专注于大型、复杂流程工业中主流DCS平台的配置、编程范式及系统集成方法。 DCS的软件结构与对象模型：解析基于功能块和图形化编程的DCS软件结构，探讨如何利用标准化的函数库实现快速、可重用的配置。 人机界面（HMI）的设计标准与可用性工程：引用ISA 101和EEMUA 191指南，讨论如何设计符合操作人员认知负荷的图形界面，减少误操作。 冗余与故障切换策略：详细分析控制器、I/O模块和通信网络的双/三冗余架构设计，以及热备份、冷备份和无扰动切换的实现细节。 第五章：高可靠性与功能安全系统设计 安全不再是附加功能，而是系统设计的核心。本章深入探讨功能安全管理体系的构建。 风险评估与安全完整性等级（SIL）确定：系统学习如何依据IEC 61508和IEC 61511标准，通过危害与可操作性分析（HAZOP）和风险矩阵，科学确定所需的SIL等级。 安全仪表系统（SIS）的设计与验证：从传感器选型（如安全阀、紧急停车按钮）到最终执行器，探讨如何确保满足目标SIL等级的随机失效概率（PFDavg）要求。 安全编程规范与认证：分析支持功能安全认证的编程语言扩展（如结构化文本的安全子集），以及系统投运前的独立验证和确认（IV&V）流程。 第六章：嵌入式系统与边缘计算在控制中的角色 随着算力下沉，边缘计算正在重塑数据处理的边界。 实时操作系统（RTOS）选型与调度策略：比较VxWorks、QNX等主流RTOS内核，重点分析中断延迟、任务优先级反转等实时性关键指标。 基于ARM/FPGA的定制化控制算法加速：探讨如何利用硬件加速技术（如GPU或FPGA）承载复杂的信号处理和控制算法，以满足极高的时间要求。 边缘数据预处理与过滤：设计在现场侧进行的初步数据清洗、特征提取和异常检测模型，减少传输到云端的数据量，降低网络延迟。 --- 第三部分：系统集成、调试与生命周期优化 第七章：自动化系统集成与调试方法论 成功的系统调试依赖于系统化的方法，而非经验的堆砌。 分层集成测试策略：提出从单元测试（UUT）、集成测试（SIT）到工厂接受测试（FAT）和现场验收测试（SAT）的递进流程。 I/O分配与布线规范：讲解如何依据EMC/EMI要求进行屏蔽、接地和电缆桥架的物理设计，避免现场电磁干扰引发的间歇性故障。 自动化调试工具箱：介绍使用网络抓包工具（如Wireshark）、示波器和逻辑分析仪来诊断底层通信和时序问题的实用技巧。 第八章：系统可靠性工程与故障诊断 本章专注于如何构建一个高可用性、易于维护的自动化系统。 预测性维护（PdM）的数据基础：探讨如何利用设备运行的振动、温度、电流等特征数据，建立故障预测模型，实现从“坏了再修”到“预测性维护”的转变。 基于状态监测的诊断系统开发：介绍如何结合SCADA平台和历史数据库，构建可视化、可追溯的故障诊断界面，缩短平均修复时间（MTTR）。 系统备份、恢复与灾难恢复计划（DRP）：制定详细的软硬件配置备份策略，并针对核心控制系统设计快速切换至冗余系统或离线备用系统的应急预案。 第九章：网络安全合规性与深度防御体系 工业控制系统的网络安全是当前工程实践中的重中之重。 ISA/IEC 62443标准详解与实施路径：系统介绍该标准框架，重点阐述如何进行资产分类、安全区域划分和安全级别（SL）的确定。 工业网络隔离与纵深防御：探讨使用工业级防火墙、数据二极管和堡垒机构建OT网络安全纵深防御体系，实现物理隔离、逻辑隔离和数据流控制。 漏洞管理与安全补丁的受控部署：针对工控系统对非计划停机的高度敏感性，设计一套安全、低风险的固件和软件补丁管理流程。 --- 本书特点： 聚焦系统集成：强调不同组件（PLC、HMI、驱动器、安全系统）间的协同工作和接口标准。 理论与工程并重：平衡了高级控制算法的数学基础与实际工程中参数调优的经验法则。 前瞻性视角：深入探讨了IIoT、TSN、边缘计算和功能安全等当前工业界最关注的前沿技术。 读者对象： 本书适合于自动化工程专业的本科高年级学生、研究生，以及在化工、能源、汽车制造、制药等行业从事过程控制、系统集成、自动化维护和项目管理的工程师和技术主管。具备基础电气和过程控制知识者可更高效地吸收内容。

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