計算機控製技術 pdf epub mobi txt 電子書 下載 在線閱讀 2026

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出版者:電子科技大學齣版社

作者:王輝

出品人:

頁數:241

译者:

出版時間:1999-5-1

價格:20.00

裝幀:平裝(無盤)

isbn號碼:9787810651417

叢書系列:

圖書標籤:

• 計算機控製
• 自動化
• 嵌入式係統
• 單片機
• PLC
• 控製理論
• 傳感器
• 電機控製
• 工業控製
• 智能控製

《工業自動化係統設計與實現》 圖書簡介 導言：麵嚮智能製造時代的工業脈絡 在當今以工業4.0和智能製造為核心驅動力的時代背景下，對高效、可靠、靈活的自動化係統的需求達到瞭前所未有的高度。本書《工業自動化係統設計與實現》並非一本聚焦於單一控製理論或特定硬件平颱的教材，而是一部全麵、深入、強調實踐操作的綜閤性工程手冊。它旨在為工業控製領域的工程師、係統集成商以及高年級工科學生提供一套完整的、從需求分析到係統投運的知識框架和方法論，以應對現代復雜工業流程對自動化提齣的嚴苛挑戰。 本書的編寫哲學是“理論指導實踐，實踐反哺理論”。我們深知，脫離實際工程場景的理論知識如同空中樓閣，而缺乏堅實理論支撐的工程實踐則充滿瞭不確定性。因此，全書結構緊密圍繞一個典型的中大型工業自動化項目生命周期展開，確保每一章節的內容都具有清晰的工程應用指嚮性。 第一篇：自動化係統規劃與需求工程 (奠定基石) 本篇是整個自動化項目成功的起點。成功的係統設計始於對用戶需求的精準捕獲和理解。 第一章：工業過程分析與建模： 深入探討如何對一個待自動化的物理過程進行係統性的解構。內容包括但不限於：對生産流程的SOP（標準操作規程）進行詳盡的流程圖（如泳道圖、UML活動圖）繪製；識彆關鍵的輸入變量（傳感器信號、操作員指令）和輸齣變量（執行器控製、顯示反饋）；建立基礎的物理模型，如質量、能量守恒方程在控製係統設計中的初步應用。重點講解如何區分關鍵控製點（Critical Control Points, CCPs）和輔助監控點。 第二章：自動化級彆劃分與係統架構選擇： 詳細闡述ISA-95標準所定義的自動化金字塔結構（從現場設備層到企業管理層）。本書著重分析瞭層次間的數據流、控製邏輯的劃分原則，以及如何根據項目預算、係統復雜度和可靠性要求，選擇閤適的分布式控製係統（DCS）、可編程邏輯控製器（PLC）或基於PC的控製架構（PAC）。探討瞭集中式與分散式控製策略的優劣對比及其在不同行業（如連續流程、離散製造）中的適用性。 第三章：信息安全與可靠性設計基礎： 在萬物互聯的背景下，工業控製係統的安全防護至關重要。本章引入瞭基礎的網絡安全概念（CIA三元組），講解瞭如何設計縱深防禦體係，包括物理隔離、網絡分段（DMZ設置）、訪問控製列錶（ACL）的配置原則。同時，對係統冗餘設計進行瞭探討，包括熱備用、冷備用、I/O模塊冗餘、網絡冗餘（如環網拓撲）的選擇與校驗方法。 第二篇：核心控製技術與軟硬件選型 (構建骨架) 本篇聚焦於實現自動化控製所依賴的核心技術平颱與算法實現。 第四章：傳感器與執行器技術深度剖析： 並非簡單羅列傳感器種類，而是深入探討各種測量原理（如電磁感應、光電效應、超聲波原理）在實際工況下的局限性。重點分析瞭變送器信號的調校、噪聲抑製技術（濾波器的選擇與應用），以及執行器（如調節閥、變頻器、伺服電機）的動態特性對控製性能的影響。特彆闢齣一節講解智能傳感器（如基於現場總綫的設備）的數據接口和配置流程。 第五章：工業現場總綫與網絡通信： 詳盡對比瞭主流現場總綫技術，如Profibus DP/PA、DeviceNet、CANopen、EtherCAT和Profinet IO。重點不在於語法描述，而在於其在實時性、數據帶寬、抗乾擾能力方麵的工程權衡。提供瞭一套基於實際案例的現場總綫選型決策矩陣，指導工程師如何根據控製周期和數據量選擇最優通信介質和協議。 第六章：經典控製算法的工程實現： 係統迴顧瞭PID控製，但側重點在於參數的精確整定（Ziegler-Nichols法、接觸法、基於模型的自整定）。此外，深入講解瞭前饋控製、級聯控製、比值控製等復雜控製策略在水處理、化工反應釜等典型場景中的應用模型構建與參數優化。通過對算法的數值穩定性分析，確保其在有限精度處理器上的可靠運行。 第三篇：人機界麵與上位機集成 (交互窗口) 本篇關注人與機器的有效交互，以及數據的高效管理。 第七章：SCADA係統架構與HMI設計規範： 闡述瞭SCADA（數據采集與監視控製係統）的核心功能模塊（數據采集、報警管理、曆史趨勢、配方管理）。在HMI（人機界麵）設計上，嚴格遵循人機工程學原理，強調“少即是多”的原則，避免信息過載。內容涵蓋瞭報警分級、顔色標準、圖形符號的統一性設計，確保操作員在緊急情況下能快速做齣正確判斷。 第八章：數據庫管理與曆史數據分析： 工業過程數據的管理遠超標準關係型數據庫的應用。本章詳細介紹瞭時間序列數據庫（Time-Series DB）在工業數據存儲中的優勢。講解如何設計高效的曆史數據記錄策略（事件觸發、周期記錄、趨勢預測記錄），以及如何利用這些數據進行OEE（設備綜閤效率）計算、能耗分析和性能基準測試。 第四篇：係統集成、調試與生命周期管理 (落地與維護) 本篇是連接設計藍圖與實際運行的橋梁，強調係統的完整性和長期維護性。 第九章：係統集成與調試方法論： 提齣瞭一套結構化的係統調試流程：從單元測試（UUT）到單機測試（SIT），再到集成聯調測試（FAT/SAT）。詳細介紹瞭“自下而上”的調試順序，包括I/O點錶的核對、I/O迴路的帶載測試、控製邏輯的“凍結”測試以及異常情況下的故障注入測試。特彆強調瞭模擬係統（Simulation Environment）在調試中的重要性。 第十-十章：文檔編製與工程維護： 強調高質量的工程文檔是係統維護的基礎。本書提供瞭詳盡的文檔清單，包括設計規範說明書、硬件選型清單（BOM）、I/O點錶、接綫圖、PLC程序結構圖和詳細的維護手冊。最後，討論瞭係統的遠程診斷、預防性維護計劃（基於磨損率和運行小時數）的製定，以及如何進行控製係統的版本迭代與升級管理。 結語 《工業自動化係統設計與實現》力求成為工程師案頭的常備工具書，通過嚴謹的工程邏輯和豐富的實踐案例，引導讀者從“會編程”跨越到“會設計”，真正掌握現代工業自動化係統的全景視野和核心設計能力。全書內容覆蓋廣度與深度兼具，是理解和實踐先進自動化技術的必備讀物。

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我花瞭整整一個下午的時間，試圖從中找到一些關於現代數字信號處理在反饋迴路設計中的應用，結果除瞭幾個極其簡化的離散時間模型推導外，幾乎找不到任何有價值的篇幅。作者似乎對非綫性控製和魯棒控製等現代控製理論的突破性進展視而不見，通篇充斥著對綫性時不變係統的過度迷戀。閱讀體驗極其碎片化，作者的敘述邏輯像是一係列散落的知識點堆砌而成，缺乏一個清晰、有機的知識脈絡來串聯這些復雜的數學工具。舉個例子，當講到係統辨識時，它隻是簡單地提及瞭最小二乘法，卻完全沒有深入探討在存在大量噪聲和模型不確定性時，如何選擇閤適的辨識算法，或者如何評估模型的泛化能力。這讓我不禁懷疑，作者是否真的理解，在真實的工業環境中，模型的不確定性和外部乾擾纔是最大的挑戰。這本書在介紹PID控製器時，也僅僅停留在“調參”的層麵，對於如何利用現代軟件工具（比如MATLAB/Simulink的高級功能或者Python的控製庫）進行係統仿真和優化，隻是一筆帶過，深度遠不如網上那些免費的博客文章。它讓人感覺像是在閱讀一份過時的工程規範，而不是一本啓發思考的技術專著。

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這本書的封麵設計簡直是一場視覺的災難，那種老式的、灰濛濛的藍色背景配上硬邦邦的襯綫字體，讓我想起上世紀八十年代那種充斥著過時理論的教材。我原本對“控製技術”這個主題抱有很高的期待，希望看到一些關於現代係統集成、物聯網傳感器應用或者至少是麵嚮對象編程在控製算法中的新穎實踐。然而，翻開目錄，映入眼簾的卻是大篇幅的拉普拉斯變換、傳遞函數和頻域分析，這些內容固然是基礎，但編排得極其枯燥乏味，仿佛是直接從一本幾十年前的教科書上掃描下來，連排版都沒有做任何優化。更令人沮喪的是，書中對實際工程案例的介紹少得可憐，即便有，也都是些對普通直流電機或簡單的液位控製係統的描述，完全無法激發起一個渴望瞭解前沿自動化技術的讀者的興趣。我甚至懷疑作者是否接觸過現代的PLC編程環境，或者對嵌入式係統的實時性要求有所瞭解。這本書更像是一份博物館展品，而非指導當代工程師的實用手冊。它沉浸在經典的、理論的象牙塔中，與正在飛速發展的工業4.0時代脫節得太遠瞭。對於初學者來說，它可能提供瞭一些基礎的數學工具，但對於任何想將理論付諸實踐的人而言，它提供的指導幾乎是零。

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從排版和印刷質量來看，這本書似乎也經受不起現代齣版標準的檢驗。字體大小不一，公式的行間距處理得非常糟糕，很多復雜的矩陣運算看起來擁擠不堪，極大地增加瞭閱讀的難度和齣錯的概率。更令人睏惑的是，一些關鍵定義和定理的錶述顯得含糊不清，仿佛作者在撰寫時，自身的理解就存在一定的模糊地帶。例如，在介紹狀態空間錶示法時，對可控性和可觀測性的定義隻是機械地羅列瞭判據，卻未能提供直觀的物理意義解釋，這使得初學者很難建立起對係統內在結構和設計自由度的深刻理解。對於一本號稱是“技術”的書籍來說，清晰、準確的錶達是最低要求，而這本書在這方麵錶現得非常不盡人意。我不得不頻繁地在其他更權威的資料中交叉驗證那些模糊不清的錶述，這無疑大大降低瞭我的學習效率。這本書的物理呈現，與它試圖傳達的“精確”和“嚴謹”的控製科學精神形成瞭巨大的反差。

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這本書的價值，如果非要找一個的話，或許隻能作為曆史文獻來審視。它詳盡地描述瞭上世紀中葉到末期控製理論的“經典範式”，對於想要追溯控製理論發展脈絡的研究者來說，或許具有一定的參考意義。然而，作為一本麵嚮當前或未來工程師的教材或參考書，它的時效性和實用性幾乎為零。書中對現代計算工具的依賴程度幾乎為負數，這在今天這個一切皆數字化的時代是不可想象的。任何試圖通過這本書來掌握現代控製係統設計，比如自適應控製、模糊邏輯控製或者基於模型預測控製（MPC）的讀者，都將發現自己處於信息繭房之中，被睏在瞭過於簡化的數學模型和過時的分析工具裏。我花瞭時間和金錢購買它，期望能獲得前沿知識的輸入，但最終收獲的卻是一次對過去理論的緩慢且痛苦的重溫，這種體驗對於追求效率和實用性的現代技術人員來說，是難以接受的。我強烈建議，如果目標是掌握現代工業自動化和智能控製，應該尋找那些緊密結閤現代計算平颱和新興應用場景的著作。

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這本書的習題設計水平，隻能用“敷衍瞭事”來形容。它們大多是直接套用課本例題的數字變形，要求讀者進行機械性的計算，幾乎不包含任何需要創新性思維或係統級集成的設計任務。我期望能看到一些需要結閤傳感器數據處理、通信協議約束或者多輸入多輸齣（MIMO）係統協調控製的綜閤性問題，但這些在這本書裏完全是稀缺資源。例如，書中沒有一個關於如何設計一個能夠實時補償通信延遲的預測控製器的案例分析，這在如今的分布式控製係統中是至關重要的。更嚴重的是，書中對於如何使用現代仿真軟件進行建模和驗證的指導缺失，使得讀者即便通過瞭習題的計算，也缺乏將這些數學模型轉化為實際可運行代碼或硬件配置的能力。學習控製技術，最終目的在於實現對物理世界的精確乾預，而這本書似乎隻關注瞭紙麵上的代數推導，完全忽略瞭工程實現中至關重要的軟硬件接口和軟件實現細節。讀完一個章節，除瞭腦子裏塞滿瞭復雜的公式外，手上卻沒有任何可以實際操作的藍圖或代碼片段，這種失落感非常強烈。

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