工业PC及测控系统

工业PC及测控系统 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:机械工业出版社
作者:陈曾汉
出品人:
页数:299
译者:
出版时间:2004-1
价格:25.0
装帧:平装
isbn号码:9787111135173
丛书系列:
图书标签:
  • 工业PC
  • 测控系统
  • 自动化
  • 嵌入式系统
  • 数据采集
  • 工业控制
  • PLC
  • SCADA
  • 仪器仪表
  • 工业网络
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具体描述

本书介绍工业PC的基本概念,多种接噪反卡的基本结构、工作原理、使用方法及C语言编程;介绍多任务实时系统中硬件的设计原则以及如何构成多任务系统。在实际装置的基础上,描述了任务调度及多任务并发操作;介绍如何设计在测控系统中运行的多任务调度程序,包括基本概念和编程思路。最后介绍一个小型的DCS系统。

本书还介绍了一套开放性实验系统,配备了30个以上的实验程序(包括板卡使用、多任务实时测控和DCS实验),给读者一个可操作、可修改、可自己组建的多任务实时系统。没有该实验系统的读者,同样可以从本书对该实验系统的介绍中“触摸”到一个实际的多任务实时系统,并学习相关的知识。

本书适合理工科本科生、研究生作为教材,也可供有关科技人员参考、阅读。

《精密机械设计与制造:理论、方法与应用》 前言 在现代工程领域,精密机械的设计与制造是衡量一个国家工业技术水平的重要标志。从微米级的半导体制造设备到航天航空的复杂传动机构,精密机械无处不在,其性能直接决定了最终产品的精度和可靠性。本书旨在系统梳理精密机械设计与制造领域的核心理论、先进方法以及工程实践,为从事相关领域的工程师、科研人员和高年级学生提供一本全面而深入的参考指南。 本书的编写立足于扎实的理论基础,同时紧密结合当前工业界的前沿技术和实际应用需求。我们避免了对过于基础的通用机械原理的赘述,而是聚焦于提升机械系统“精度”和“可靠性”的关键技术环节。 第一部分:精密机械设计基础与误差理论 第一章:精密机械系统的概念与特点 本章首先界定了“精密机械”的内涵与外延,区分了普通机械与精密机械在设计目标、结构特点和制造精度上的本质差异。重点探讨了精度、刚度、可靠性这三大核心指标之间的相互制约关系。我们将分析精密机械系统在热、力、电、光多物理场耦合下的复杂行为,并介绍描述和评估系统性能的常用量化指标体系。 第二章:精密机械的误差源与误差传递分析 精密机械的性能瓶颈往往在于误差的累积与传递。本章深入剖析了制造误差、装配误差、运行误差(如热变形、振动)的来源及其对系统最终精度的影响。 误差建模: 介绍基于参数化模型和有限元方法的误差建模技术,特别是针对复杂结构的三维误差分析。 误差传递链分析(Error Budgeting): 详细讲解如何构建误差传递树,运用误差传递公式(如最小二乘法、蒙特卡洛模拟)进行误差分配和优化,确保系统设计满足整体精度要求。 动态误差分析: 探讨高速运动部件带来的时变误差,包括运动学误差和动力学误差的耦合分析。 第三章:精密机械结构设计原理 精密结构设计强调“少即是多”的理念,即在满足功能的前提下,力求结构简洁、刚度最大化、误差源最小化。 高刚度结构设计: 介绍梁、板、壳等基本构件的刚度优化方法,包括拓扑优化在精密结构初步设计中的应用。重点讨论柔顺机构(Compliant Mechanisms)的设计原理,利用材料弹性变形实现无摩擦运动。 热稳定性设计: 阐述热膨胀系数匹配原则,介绍隔热、温控系统在精密设备中的集成设计方法,以及如何通过结构布局来减小温度梯度对精度的影响。 环境适应性设计: 针对真空、高低温、高加速等极端环境,讨论材料选择和结构密封的特殊要求。 第二部分:精密运动与传动技术 第四章:高精度运动学与动力学 本部分聚焦于实现高精度、高速度运动的核心部件与技术。 精密导轨系统: 对比分析滚动导轨、滑动导轨、空气轴承和磁悬浮轴承的性能特点。重点讲解空气轴承的流体动力学原理、承载特性及控制方法,尤其是在超精密加工和测量设备中的应用。 精密传动链: 深入研究滚珠丝杠、谐波减速器、行星齿轮传动等在精密定位中的误差来源与补偿技术。介绍如何通过预紧、反向间隙消除和齿形优化来提高传动精度。 第五章:精密驱动与控制 本章探讨如何将设计目标转化为实际的运动控制。 精密驱动器: 详述步进电机、伺服电机、直线电机在精密定位中的优劣势。重点分析直线电机(如音圈电机)的电磁设计和热管理。 高精度位置反馈系统: 详细介绍光学编码器、激光干涉仪、电容传感器等反馈元件的工作原理、精度等级和安装误差对测量的影响。 伺服控制策略: 超越标准的PID控制,本章引入前馈控制、自适应控制和鲁棒控制在消除系统非线性误差和扰动抑制中的应用,以应对精密运动中的动态误差挑战。 第三部分:超精密制造与加工工艺 第六章:超精密加工基础与方法 精密零件的制造是实现设计精度的最后一道关卡。本章侧重于制造环节对表面形貌和尺寸精度的控制。 超精密车削与铣削: 讨论刀具几何、切削参数与表面完整性(如残余应力、微观形貌)之间的关系。介绍金刚石车削在非球面光学元件制造中的应用。 磨削与研磨技术: 探讨不同磨料和磨削液的选择对材料去除率和表面质量的影响。详细分析超精密研磨中抛光垫材料与工件表面的接触机理。 特种加工工艺: 介绍电化学加工(ECM)、离子束抛光(Ion Beam Figuring)等非接触或微接触加工方法,及其在硬脆材料和复杂曲面加工中的优势。 第七章:精密零件的表面工程与处理 零件的表面特性(硬度、耐磨性、摩擦系数)直接影响机械的长期可靠性。 薄膜沉积与涂层技术: 讨论物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)在提高零件耐磨性方面的应用。 表面改性技术: 介绍渗碳、氮化、激光强化等热化学处理工艺对零件表面微观结构和残余应力的影响。 第四部分:精密装配与误差补偿 第八章:精密装配技术与计量 精密机械的性能极度依赖于装配的精度和方法。 装配顺序与方法: 讨论基于刚性、精度、可调性的装配顺序优化原则。介绍柔顺装配(Compliant Assembly)的概念,用于吸收微小偏差。 精密测量学: 深入讲解三坐标测量机(CMM)、光学轮廓仪、原子力显微镜(AFM)等精密测量工具的工作原理、量值溯源及测量不确定度评定。重点讨论在位测量(In-Situ Measurement)技术在实时补偿中的集成应用。 第九章:误差的在线补偿与主动控制 现代精密系统不再仅仅依靠被动的误差控制,而是转向主动补偿。 热误差补偿模型: 建立基于传感器网络的温度场模型与结构响应模型,实现对热漂移的实时、预测性补偿。 运动学误差补偿: 针对丝杠反向间隙、导轨摩擦等系统性误差,采用查表法、迭代学习控制等先进算法,在运动过程中动态修正指令信号。 结构优化与主动调姿: 介绍利用压电陶瓷(PZT)作动器或电磁激励器对关键部件进行微调(Tip/Tilt)的技术,实现对环境扰动或制造残余误差的实时抑制。 结论与展望 本书的最终目标是培养读者从系统层面理解精密机械的设计哲学,掌握从宏观误差预算到微观表面加工的全流程控制能力。未来的精密技术将更加依赖于数字化孪生(Digital Twin)、人工智能辅助设计和超材料结构的深度融合,以期突破当前机械制造的精度极限。 --- (本书内容严格围绕精密机械设计、误差分析、运动控制和先进制造工艺展开,不涉及工业计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、现场总线协议或实时操作系统等自动化控制系统核心内容。)

作者简介

目录信息

前言
第一章 概述
第二章 接口函数. 字符屏幕和图形函数
第三章 接口与总线的一般概念
第四章 IPC系统
第五章 开关量输入/输出板卡及其应用
第六章 模拟量板卡及其应
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读后感

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用户评价

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我得说,这本书的资料来源相当扎实,引用的标准和规范几乎都是最新的国际工业标准,这对于追求前沿技术的读者来说,无疑是一大福音。尤其是在网络安全这一块的阐述,我感到非常超前。它没有简单地停留在防火墙和VPN这种基础概念上,而是深入探讨了工控协议本身的脆弱性,比如Modbus TCP的无认证特性,并提出了基于硬件安全模块(HSM)和可信计算的纵深防御策略。书中还专门开辟了一节讨论了边缘计算在工业物联网(IIoT)中的角色演变,强调了数据就近处理以减少云端延迟的重要性,并给出了一套基于容器化技术的边缘应用部署框架。这种将传统嵌入式技术与新兴的云计算、大数据分析结合起来的视角,使得这本书的视野非常开阔。它不仅仅是一本关于如何“做”工业PC的书,更是一本关于“思考”未来工厂如何运行的书籍,尽管某些前瞻性的预测在短期内可能难以完全落地,但其思考方向极具指导价值。

评分☆☆☆☆☆

这本书的写作节奏感很强,不同章节之间的过渡处理得非常巧妙,就像一个经验丰富的老教授在给你讲课,总能预判到你可能产生的疑问并提前给出解答。比如,在讲完如何构建一个健壮的实时操作系统(RTOS)调度策略后,紧接着就用了一个章节专门来探讨在系统宕机或异常中断发生时,如何设计一个高效、安全的故障恢复机制。书中多次强调“冗余”和“容错”设计的重要性,并详细对比了硬冗余(如双CPU热备)和软冗余(如算法层面的错误检测与修复)的成本效益分析。我个人尤其欣赏其中对时间同步技术的探讨,特别是关于IEEE 1588(PTP)协议在分布式控制网络中的部署细节和精度校准方法。这种对时间精确性的执着,充分体现了现代工业控制对确定性的极高要求。这本书的行文虽然专业,但逻辑链条清晰,如果你能跟上作者的思路,你会感觉自己对整个系统架构的掌控力提升了一个量级。

评分☆☆☆☆☆

翻阅全书,最让我感到耳目一新的是其对“人机交互界面(HMI)”的重新定义。作者显然不满足于传统的触摸屏和指示灯,而是引入了更先进的视觉识别和自然语言处理技术在工业环境中的应用潜力。书中详细描述了如何利用机器视觉来监测操作员的疲劳状态,并在关键操作点进行干预提醒,这极大地提升了操作的安全性。此外,关于诊断和维护的章节,作者推崇的是“预测性维护”而非“反应性维护”。书中详细介绍了如何利用系统运行时的各项关键性能指标(KPIs)构建健康指数模型,并通过机器学习算法预测组件的剩余使用寿命(RUL)。这种以数据驱动的维护哲学,对于降低非计划停机时间具有直接的经济效益。总而言之,这本书的价值在于,它成功地将深奥的底层技术与面向业务价值的顶层设计巧妙地融合在了一起,对于希望在智能制造领域有所建树的工程师来说,这本书提供了坚实的理论基础和前瞻性的实践指导。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计倒是挺有工业风的,那种深灰和橙色的搭配,一下子就能让人联想到精密仪器和流水线上的那种严谨感。我刚翻开目录,就被“高可靠性嵌入式设计”这几个字吸引住了。内容深度上,作者似乎很注重底层逻辑的剖析,从硬件选型到操作系统内核的优化,都有比较详尽的论述。特别是关于噪声抑制和电磁兼容性(EMC)那一章,举了好多实际工程中的案例,讲解了如何通过布局布线和屏蔽设计来确保信号的完整性。我记得有一个段落专门讨论了不同工业总线协议——比如EtherCAT和PROFINET——在实时性、数据吞吐量上的差异以及在特定应用场景下的最佳实践,这对我当前正在做的项目非常有启发。作者的行文风格偏向于技术手册的严谨,缺乏一些初学者友好的比喻或类比,但这对于有一定基础的工程师来说,简直是宝典级别的参考资料。它不是那种泛泛而谈的概述,而是深入到代码和电路图层面的干货,需要读者具备扎实的电子和计算机基础才能完全消化。整体感觉,这是一本为经验丰富的系统集成工程师准备的“工具箱”,而不是给入门者准备的“扫盲读物”。

评分☆☆☆☆☆

我印象最深的是关于数据采集与处理那一块的论述,简直是把“精准”二字刻在了骨子里。作者对于A/D转换器的选择标准阐述得非常透彻,不仅仅停留在分辨率和采样率,还引入了积分非线性度(INL)和微分非线性度(DNL)这些关键指标的实际影响。更精彩的是,书中详细介绍了一种基于FPGA的实时信号预处理架构,它如何利用流水线并行处理来应对高速、高密度的传感器数据流,这一点在传统的基于微处理器的架构中是很难实现的高性能突破。读到后面关于状态估计和滤波算法的部分,如扩展卡尔曼滤波(EKF)在非线性系统中的应用,作者没有直接给出教科书式的公式堆砌,而是结合一个实际的运动控制系统案例,一步步推导出参数和协方差矩阵的更新过程,使得抽象的数学概念瞬间变得可视化和可操作。这本书的优势在于,它成功地搭建起了理论模型和实际工控环境之间的桥梁,避免了纯粹学术论文的晦涩难懂,也超越了一般应用指南的浅尝辄止。

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