可编程序控制器技术

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出版者:机械工业出版社
作者:戴一平 编
出品人:
页数:127
译者:
出版时间:2006-1
价格:10.00元
装帧:
isbn号码:9787111100690
丛书系列:
图书标签:
  • PLC
  • 可编程控制器
  • 工业自动化
  • 电气控制
  • 技术
  • 编程
  • 传感器
  • 执行器
  • 控制系统
  • 单片机
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具体描述

《可编程序控制器技术》系统地介绍了可编程序控制器(PLC)的原理、特点、结构、指令系统和编程方法;介绍了PLC控制系统的设计、安装、调试和维护,以及PLC网络技术。《可编程序控制器技术》以日本三菱FX2N系列PLC为例进行分析。以求通过典型系统,学会应用,起到举一反三、触类旁通的作用。书中介绍了大量的单元程序和完整的控制系统实例,便于读者学习,快速入门。书后附有编程器的使用说明、FX2N和OMEON两种机型的指令对照表、基于Windows的PLC编程软件使用说明、实验仪使用说明和实验指导书。

《可编程序控制器技术》是面向21世纪中等职业教育国家规划教材,可供中专、职高、技校等中等职业学校相关专业使用,也可作为技术人员和技工的培训教材或自学用书。

《高级嵌入式系统设计与实现》 (本书内容简介) 本书聚焦于当前信息技术领域中最具活力和挑战性的一个分支——高级嵌入式系统设计与实现。它并非对传统可编程逻辑控制器(PLC)技术的简单重复或扩展,而是深入探讨了面向物联网(IoT)、边缘计算、实时控制以及复杂数据处理的现代嵌入式系统架构、硬件选型、操作系统内核优化和软件工程实践。 核心目标读者: 本书主要面向具有一定电子工程、计算机科学或自动化背景的高级本科生、研究生,以及在工业自动化、消费电子、医疗设备和航空航天领域从事嵌入式系统研发的工程师。 --- 第一部分:现代嵌入式系统架构与基础理论 本部分奠定了理解高性能嵌入式系统所需的理论基石,重点在于超越传统固定功能的设备模型。 第一章:嵌入式系统范式演进与前沿趋势 本章首先回顾了嵌入式系统的历史发展,从早期的微控制器(MCU)应用到现代多核异构系统的转变。重点分析了当前主导设计范式——系统级芯片(SoC)的复杂性,探讨了从传统冯·诺依曼结构向数据流驱动架构的迁移趋势。内容包括:系统功耗预算与能效比(Performance Per Watt)的量化分析,系统级可靠性与安全性(Safety & Security)的早期设计考量。 第二章:高性能微处理器与异构计算单元 本章深入剖析了现代嵌入式处理器选型标准,涵盖了高性能应用处理器(如ARM Cortex-A系列)、实时微控制器(RT-MCU)以及专用加速器(如GPU、FPGA、NPU)的内部工作原理。重点讲解了缓存一致性协议(Cache Coherency Protocols)、内存管理单元(MMU)与内存保护单元(MPU)的配置,以及如何利用流水线深度优化和分支预测机制来提升嵌入式应用的吞吐量。 第三章:实时性保证与时序分析 在本章中,我们完全脱离了PLC的定时扫描周期概念,转而研究硬实时系统的严格时序要求。详细介绍了周期性任务调度理论,如Rate Monotonic Analysis (RMA) 和 Earliest Deadline First (EDF) 算法的适用场景与局限性。同时,对中断延迟(Interrupt Latency)的硬件来源进行深入分析,并探讨了如何利用时间触发(Time-Triggered)架构来消除不确定性。 --- 第二部分:嵌入式软件栈与操作系统内核 本部分是本书的核心,专注于构建稳定、高效、具备网络通信能力的嵌入式软件环境。 第四章:嵌入式实时操作系统(RTOS)的深度定制 本章专注于主流RTOS(如FreeRTOS, Zephyr, 或QNX的特定子集)的内核结构。详细描述了任务控制块(TCB)、上下文切换的汇编级实现,以及信号量、互斥锁和消息队列在并发控制中的正确应用。重点探讨了如何进行内核裁剪(Kernel Trimming)以适应资源受限的边缘设备,并介绍了时间片轮转与优先级继承协议在高负载下的冲突解决机制。 第五章:内存管理与地址空间隔离 针对内存碎片化和安全漏洞,本章教授如何配置和管理MMU,实现虚拟内存在嵌入式环境中的应用。内容包括:页表(Page Table)的构建与TLB(Translation Lookaside Buffer)的优化策略。同时,详细讲解了内存保护机制如何防止一个应用模块的崩溃影响到整个系统的实时控制流。 第六章:驱动模型与硬件抽象层(HAL)设计 本章超越了简单的寄存器读写,侧重于设计可移植和可维护的驱动框架。详细阐述了总线通信协议(如PCIe, USB 3.0, 或高性能SPI/I2C)的驱动实现,以及如何构建一个健壮的硬件抽象层(HAL),使得应用代码可以轻松迁移到不同供应商的SoC平台。特别关注DMA(直接内存访问)的编程技巧,以卸载CPU负载,实现高速数据吞吐。 --- 第三部分:连接性、安全与边缘智能 本部分将嵌入式系统提升到物联网和工业互联网的层面,强调数据交换、安全防护和本地决策能力。 第七章:网络协议栈与边缘通信 本章研究嵌入式设备如何高效地接入网络。内容包括:轻量级TCP/IP协议栈(如lwIP)的配置与调优,TSN(时间敏感网络)在工业边缘环境中的应用基础,以及针对低功耗广域网(LPWAN)技术的协议栈适应性。重点讲解了网络负载均衡和拥塞控制算法在嵌入式设备中的实现考量。 第八章:系统级安全与固件完整性 系统安全是现代嵌入式产品的生命线。本章不涉及应用层加密,而是深入到硬件信任根(Root of Trust, RoT)的建立。讲解了安全启动(Secure Boot)流程、可信执行环境(TEE)的概念及其在隔离敏感操作中的作用。如何使用硬件加密加速器进行非对称加密操作,以及固件空中更新(OTA)的安全校验与回滚机制。 第九章:嵌入式机器学习(TinyML)与本地推理 本章探讨将AI能力部署到资源受限边缘设备的技术。内容包括:模型量化(Quantization)和模型剪枝(Pruning)以减小模型体积,以及如何利用专用DSP或NPU进行低延迟的推理计算。我们将分析不同推理引擎(如TensorFlow Lite Micro, ONNX Runtime)在内存占用和计算速度上的差异,并指导读者如何优化输入数据预处理流程以适应硬件限制。 --- 附录 附录包含高级调试技术(如JTAG/SWD的深入使用、逻辑分析仪数据解读),以及系统性能基准测试方法论(Benchmarking Methodology)。 本书特色: 强调异构计算: 明确区分了CPU、DSP、FPGA在处理不同任务时的优势与劣势。 面向未来: 完全聚焦于当代基于SoC和RTOS的复杂系统设计,而非传统继电器逻辑或固定功能的控制器。 实践导向: 每个章节的理论分析后,都附带了基于高性能开发板(如基于ARM Cortex-A72/R52或定制SoC的平台)的代码实现示例和性能调优案例。

作者简介

目录信息

前言 第一章
可编程序控制器的构成及工作原理 第一节
PLC概述 第二节
PLC的基本构成及工作原理 第三节
PLC的技术规格与分类 第二章
可编程序控制器的硬件系统 第一节
系统的硬件配置 第二节
基本I/O单元 第三节
特殊扩展设备 第四节
机型和产品规格 习题 第四章
可编程序控制器的应用 第一节
控制系统的设计步骤和PLC 第二节
PLC外围电路设计 第三节
控制
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读后感

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用户评价

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如果说这本书有什么让我感到惊喜,那一定是它对未来技术趋势的把握和融入。很多传统技术书籍往往停留在当前的主流技术上,对新兴领域讨论不多。但《可编程控制器技术》在接近尾声的部分,专门开辟了一章来探讨工业物联网(IIoT)与PLC的集成。它讨论了如何利用PLC的数据采集能力,通过OPC UA等协议将现场数据安全、高效地传输到云端进行大数据分析,以及如何实现云端模型的下发和远程诊断。这种前瞻性的内容,使得这本书的生命周期得到了极大的延长。它没有回避当前制造业数字化转型的浪潮,反而积极地将PLC——这个传统工业的基石——定位在未来智能工厂的关键节点上。对于希望从传统自动化工程师向智能制造工程师转型的读者来说,这本书提供的不仅仅是巩固基础的工具,更是一张通往未来岗位的路线图。它确保读者所学的知识体系不是一潭死水,而是能够与时俱进,适应工业4.0时代的挑战。

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这本书的实战案例库的丰富程度是超乎我预料的。市面上很多教材的案例往往是高度简化的“Hello World”级别,缺乏真实工业环境的复杂性,学完后反而不知道如何应对实际工况。但《可编程控制器技术》的案例设计明显是基于多年的现场经验提炼出来的。它覆盖了从简单的物料搬运、传送带控制到复杂的配方管理、多机联动同步等多个层次的典型应用。令人称赞的是,每个案例都不仅仅提供了最终的程序代码,更重要的是,作者详细记录了**“需求分析——硬件选型——程序设计思路——故障排查模拟”**的完整流程。例如,在一个涉及急停和安全联锁的案例中,书中详细说明了如何根据国家安全标准(虽然没有直接引用标准号,但体现了其精神)来设计冗余和互锁逻辑,而不是简单地堆砌IF语句。这种系统性的方法论指导,远比单纯的语法教学要重要得多,它教会的不是如何“写程序”,而是如何“设计一套可靠的控制系统”。这使得这本书的价值从一本技术参考书,提升到了工程实践的指南手册的层面。

评分☆☆☆☆☆

我必须承认,我对高级控制算法和网络通信部分原本是抱着跳读的心态,因为这类内容往往是理论最难啃的部分。然而,这本书处理这些“硬骨头”的方式非常巧妙,体现了作者深厚的教学功力。它没有直接抛出复杂的数学模型或晦涩的通信协议标准(比如Profibus或EtherNet/IP的底层帧结构),而是采用了“问题驱动”的教学法。例如,在讲解PID控制时,它首先设置了一个常见的工业难题——“如何稳定控制一个大惯性加热炉的温度”,然后逐步引入了P、I、D三个参数的作用,并用形象的比喻(比如P项是你的反应速度,I项是你的记忆力,D项是你的预判能力)来描述它们对系统动态性能的影响,随后才过渡到PLC中如何通过特定功能块来实现这些算法。这种由浅入深、紧密结合实际应用场景的讲解方式,让我这个非科班出身的读者也能迅速抓住核心要点。这种务实的态度,使得本书不仅仅停留在知识的传递层面,更在于培养读者解决实际工程问题的思维框架,这一点非常宝贵。

评分☆☆☆☆☆

这本书《可编程控制器技术》的封面设计得简洁大方,配色上选择了沉稳的深蓝与科技感的银灰,给人一种专业而可靠的印象。**我原本以为这会是一本晦涩难懂的教材,主要聚焦于枯燥的硬件规范和晦涩的指令集,所以最初有些犹豫。** 然而,翻开内页后,发现它在内容组织上着实花了一番心思。它似乎并不满足于仅仅罗列技术参数,而是试图构建一个完整的知识体系。我注意到,开篇并没有直接跳入复杂的梯形图编写,而是花了大量篇幅讲解了工业自动化系统的背景、PLC在现代制造中的角色定位,以及不同品牌PLC的体系架构对比,这对于初学者来说,无疑建立了一个扎实的宏观视角。作者似乎非常注重“为什么”而非仅仅是“是什么”。例如,在讲解输入/输出模块时,它没有停留在隔离电路的原理介绍,而是结合实际的传感器和执行器案例,生动地描述了信号的噪声抑制和电气兼容性在真实工业环境中的重要性,这一点远超了我对一本技术专著的预期。书中对西门子、三菱等主流品牌的案例分析也相当到位,不同于市面上那种只停留在表面功能的介绍,它深入探讨了它们在特定行业应用中的优化策略和编程哲学上的差异,让我得以窥见不同技术流派的精髓。整体来看,这本书的叙事脉络清晰,理论深度适中,更像是一位经验丰富的工程师在耐心地为你铺设通往工业控制核心的阶梯,而非冰冷的官方手册。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图文编排简直是业界的一股清流,让阅读体验得到了极大的提升。我经常遇到一些技术书籍,图注和文字描述脱节,或者图表过于简陋,根本无法辅助理解复杂的逻辑关系。但《可编程控制器技术》在这方面做得非常出色。它大量采用了高清晰度的实物接线图、模块内部结构示意图,以及关键程序逻辑流转的流程图,这些图示不仅仅是装饰,而是阅读理解的基石。尤其让我印象深刻的是,在讲解中断和高速计数器这类对时序要求极高的功能时,作者专门设计了一套色彩编码系统,用不同的颜色高亮显示扫描周期中的不同阶段(如输入扫描、逻辑运算、输出刷新),这使得原本复杂的时间逻辑变得一目了然,极大地降低了我对实时操作理解的认知负荷。此外,书中的字体选择和行间距也体现了对读者友好性的考量,长时间阅读下来,眼睛的疲劳感明显减轻。相比于那些充斥着大量未经优化的截图和低分辨率扫描件的资料,这本书无疑展现了出版方在专业图书制作上的专业水准和对读者群体的尊重。它几乎像一本精心制作的工艺品,而不是简单的技术文档堆砌。

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