具体描述
本书为吉林大学“十五”规划重点项目立项教材。此教材是根据机械工程类专业教学指导委员会推荐的指导性教学计划，并结合这几年高校“机械制造技术基础课程设计”（机械加工工艺规程设计与机床夹具设计）教学的实际情况和吉林大学课程设计教学改革的实际情况编写的。
全书分设两篇共十三章，内容包括“机械加工工艺规程设计”和“机床夹具设计”。
本书提供了机械工程类专业进行机构制造技术基础课程设计（工艺规程设计与机床夹具设计）的一般指导原则、设计方法和设计示例；提供了以先进的三维设计软件“CATIA”为平台的机床夹具设计实用技巧与工程制图示例。
为便于教学和学生课程设计，编者研制开发了与本教材配套的“机械制造技术基础课程设计网络教学系统”。
本书供高等工科院校机械设计制造及其自动化、机械勤务员及自动化、工业工程、汽车工程、热能与动力工程、农业机构化工程等专业师生使用；也可供工厂企业、科研院所从事机械制造、机械设计工作的工程技术人员和高等职业技术教育院校、夜大、函授大学相近专业的师生参考。
工业自动化系统集成与应用实践指南 内容简介 本书是一部面向现代工业生产和工程实践的综合性技术教程，旨在系统梳理和深入剖析工业自动化系统的设计、实施、调试与维护全过程。本书紧密结合当前智能制造、工业物联网（IIoT）和工业4.0的最新发展趋势，提供从底层硬件选型到顶层软件架构的全方位技术指导。全书内容结构严谨，理论联系实际，通过大量的工程案例和实操指导，帮助读者快速掌握构建高效、可靠、智能的自动化生产线所需的核心技能。 第一部分：自动化系统基础理论与元件认知 本部分作为系统集成的理论基石，首先对自动化系统的基本概念、架构模型（如ISA-95标准）和系统集成方法论进行了详尽阐述。重点剖析了工业控制系统的演变历程及其核心要素。 1.1 传感器与执行器技术 详细介绍了各类工业传感器的工作原理、选型标准和最新发展。涵盖了传统的光电、接近、温度、压力、流量传感器，并深入探讨了面向智能制造的新型传感器，如基于机器视觉的检测系统、激光雷达（LiDAR）在定位和避障中的应用，以及无线传感网络的集成。同时，对执行器的性能参数、驱动技术进行了对比分析，包括伺服驱动系统、变频器（VFD）在精确运动控制中的应用，以及气动与液压元件的选择与维护规范。特别强调了传感器数据信号的采集、预处理和标准化接口（如IO-Link）的应用。 1.2 可编程逻辑控制器（PLC）与分布式控制系统（DCS） 本书对主流工业PLC平台（如西门子S7系列、罗克韦尔Logix系列、三菱FX/Q系列等）的硬件结构、编程语言（遵循IEC 61131-3标准）和通信协议进行了深入对比和实践教学。内容涵盖了基本逻辑控制、时序控制、模拟量处理、运动控制指令集等。同时，系统介绍了DCS在大型、流程工业中的应用优势，包括其冗余架构设计、先进过程控制（APC）模块的应用，以及人机界面（HMI）的优化设计原则，以实现稳定、集中的操作管理。 1.3 工业网络与通信技术 重点剖析了支撑现代自动化系统的工业通信骨干网。详细讲解了现场总线技术（如Profibus/Profinet, Foundation Fieldbus, DeviceNet）的底层机制和配置要点。在此基础上，着重介绍了面向更高带宽和实时性要求的以太网技术在工业中的应用，包括工业以太网协议（如EtherCAT, CC-Link IE Field）的同步机制、网络拓扑设计、以及安全隔离技术。此外，还探讨了基于MQTT、OPC UA等协议的IIoT数据传输架构及其在云端集成中的作用。 第二部分：系统设计、建模与仿真 本部分侧重于将理论转化为可执行的工程方案，强调设计的前瞻性和验证的有效性。 2.1 自动化系统方案设计与规范化 指导读者如何依据工艺流程图（PFD）和管道及仪表流程图（P&ID）进行系统性设计。内容包括控制策略的确定（如批次控制、连续控制、安全仪表系统SIS的集成）、控制柜的电气设计规范（包括EMC兼容性、接地与屏蔽要求）、以及项目文档的编制标准（如I/O列表、硬件配置清单、程序设计规范等）。 2.2 工业过程建模与仿真技术 系统介绍了用于描述工业过程动态特性的数学建模方法，如传递函数模型、状态空间模型等。重点介绍了如何利用专业的仿真软件（如MATLAB/Simulink、AMESim等）对控制回路进行离线验证。书中提供了详细的仿真案例，演示如何通过仿真优化PID参数、测试故障响应，并在不干扰实际生产的前提下完成控制逻辑的初步调试。 2.3 运动控制与机器人集成 针对离散制造业的需求，详细讲解了多轴联动控制的原理，包括插补算法、轨迹规划和电子凸轮技术。在机器人应用方面，本书涵盖了工业机器人的选型、离线编程、路径示教、以及机器人与PLC之间的协同工作流程（Handshaking机制），强调了安全区域划分和碰撞检测策略的应用。 第三部分：系统集成、调试与运维 此部分聚焦于自动化项目的实际落地和生命周期管理。 3.1 软件工程与程序开发实践 强调结构化、模块化的高质量程序开发方法。内容包括程序的状态机设计、数据块的有效管理、故障诊断模块的嵌入式设计，以及跨平台变量的映射策略。书中提供了详尽的调试技巧，如如何利用在线监视工具进行时序分析、如何捕获和重现间歇性故障，并探讨了程序版本控制的最佳实践。 3.2 现场调试与系统集成验证 系统阐述了自动化系统投入运行前的系统集成测试（SIT）和现场验收测试（FAT/SAT）的流程和标准。重点讲解了I/O点位的逐点测试流程、网络通信的连通性和数据一致性测试，以及关键工艺动作的联机调试方法。强调了调试过程中人员安全操作规范的执行。 3.3 自动化系统的可靠性、安全与维护 深入探讨了提高系统可靠性的工程措施，包括冗余电源、热备份控制器、以及关键部件的预测性维护策略。安全方面，详细解读了IEC 61508/61511标准，指导读者如何设计符合功能安全等级（SIL）要求的安全仪表系统（SIS）。在维护方面，本书提供了故障树分析（FTA）和根本原因分析（RCA）的工具，以指导操作人员和维护工程师快速定位和解决复杂故障。 3.4 工业物联网（IIoT）与数据增值应用 最后一部分面向未来，介绍了如何将成熟的自动化系统与现代信息技术进行融合。内容包括数据采集网关的搭建、数据清洗与标准化、以及如何利用历史数据库（Historian）和数据分析工具，实现从“自动化控制”向“数据驱动的智能优化”的飞跃。 本书结构清晰，内容详实，理论深度与工程实用性兼备，是控制、电气、自动化工程技术人员、以及相关专业学生进行项目实践和深入学习的理想参考资料。
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