工厂电气控制技术

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出版者:中国电力
作者:李道霖
出品人:
页数:198
译者:
出版时间:2006-2
价格:18.80元
装帧:
isbn号码:9787508340623
丛书系列:
图书标签:
  • 电气控制
  • 工厂自动化
  • PLC
  • 变频器
  • 电机控制
  • 传感器
  • 控制电路
  • 工业电气
  • 自动化技术
  • 电气工程
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具体描述

《教育部职业教育与成人教育司推荐教材•工厂电气控制技术》为教育部职业教育与成人教育司推荐教材。《工厂电气控制技术》分为3个部分。第一部分主要介绍常用低压电器及其控制电路,典型生产机械的电气控制。在基本控制电路这一章中,增加了并励直流电动机控制电路、异步电动机软启动控制电路、变频调速控制电路,而对异步电动机控制电路只进行了部分介绍。第二部分主要介绍了OMRON公司C系列PLC的基本构成、内部元件、基本指令、功能指令、梯形图的编程方法和实际应用系统的设计方法等。第三部分主要介绍了电气控制装置的设计内容、方法、步骤和应注意的问题。最后罗列了电气控制技术的部分实验与实训项目。本课程的参考教学时数为74到90学时(包括实验课)。

《现代工业自动化系统与设计》图书简介 本书聚焦于当前工业生产中应用最广泛、技术更新迭代最快的自动化控制系统,旨在为读者提供从理论基础到工程实践的全面指导。 --- 第一部分:工业自动化基础理论与技术演进(约350字) 本部分深入探讨了现代工业自动化的核心概念、发展历程及其在不同行业中的应用广度。内容涵盖了从传统的继电器控制向现代分布式控制系统(DCS)、可编程逻辑控制器(PLC)的演变路径。 1.1 自动化系统的层次结构与功能划分: 详细剖析了典型的自动化金字塔模型,从现场总线层(传感器、执行器)到控制层(PLC/PAC)、管理层(SCADA/HMI),直至企业资源规划层(ERP)。着重分析了各层级之间的数据流、控制流和信息流的交互机制。 1.2 传感器与执行器技术前沿: 并非简单罗列常用元件,而是侧重于新型智能传感器的原理(如基于MEMS技术的压力/流量传感器、光纤传感器的应用),以及伺服驱动器、变频器在提升系统动态响应和节能方面的最新技术。讨论了信号调理、抗干扰措施在复杂工业环境中的重要性。 1.3 控制理论在工程中的应用深化: 回顾了经典的PID控制原理,但重点放在了先进控制策略的工程化实现,如模型预测控制(MPC)在处理多变量耦合系统中的优势、模糊控制与神经网络控制在非线性系统优化中的潜力。对数字信号处理(DSP)在实时控制中的作用进行了技术性阐述。 --- 第二部分:主流工业控制平台深度解析(约450字) 本部分完全围绕当前主流工业控制器件的硬件架构、编程语言和应用集成展开,提供详实的案例和深入的原理分析。 2.1 可编程逻辑控制器(PLC)的体系结构与选型: 全面对比分析了主流品牌(如西门子S7系列、罗克韦尔ControlLogix、三菱Q系列)的CPU架构、I/O模块的扩展能力及通信接口特性。重点讲解了冗余系统的构建、热插拔技术以及PLC在严苛环境下的可靠性设计考量。 2.2 结构化文本与功能块编程实践: 严格遵循IEC 61131-3标准,系统介绍指令表(IL)、梯形图(LD)、结构化文本(ST)、功能块图(FBD)的编程规范和适用场景。特别强调ST语言在实现复杂算法和数据处理中的高效性,并通过多个工程实例演示如何设计可复用、易维护的功能块库。 2.3 分布式控制系统(DCS)的系统集成: 阐述了DCS在流程工业中的核心地位,聚焦于其高可靠性、大规模集成能力。深入分析了控制器(Controller)、工程师站(Engineering Station)、操作员站(Operator Station)的配置与网络冗余设计。讨论了DCS与第三方系统的安全集成协议(如OPC UA)。 2.4 人机界面(HMI)与数据可视化设计: 不局限于界面布局,而是探讨了提升操作员效率的关键因素,包括信息密度、报警管理系统的设计哲学(基于ISA 18.2标准的最佳实践)以及触摸屏技术的选型标准。 --- 第三部分:工业网络通信与数据集成(约400字) 本部分专注于连接控制系统各个节点的“神经系统”——工业通信网络,这是实现信息透明化的关键。 3.1 现场总线技术(Fieldbus)的对比与部署: 详尽对比了Profibus DP/PA、Foundation Fieldbus、CANopen等现场总线的物理层特性、数据帧结构、实时性指标和应用限制。指导读者如何根据设备距离、数据吞吐量和对确定性的要求进行正确选型。 3.2 工业以太网的兴起与关键协议: 重点解析了基于以太网的实时控制技术,如Profinet IO、EtherNet/IP、EtherCAT的工作机制。深入探讨了时间敏感网络(TSN)技术如何解决传统以太网的抖动问题,实现确定性通信。 3.3 SCADA系统的数据采集与监控: 介绍现代SCADA系统的架构,包括数据服务器、历史数据库(Historian)的构建与优化。强调数据压缩、时间戳同步以及在边缘侧进行初步数据清洗的重要性。 3.4 工业网络的安全防护策略: 针对日益增长的网络攻击风险,系统介绍了基于ISA/IEC 62443标准的工业控制系统(ICS)安全框架。内容包括网络分段(DMZ设计)、身份验证机制、固件更新管理以及物理访问控制。 --- 第四部分:系统集成、调试与前瞻性技术(约300字) 本部分将理论与工程实践相结合,并展望了工业控制的未来方向。 4.1 自动化项目生命周期管理: 详细梳理了从需求分析(URS)、硬件选型、软件设计、模拟测试(FAT/SAT)、现场调试到最终交付的全过程管理方法。特别关注调试阶段的故障诊断流程和系统验证的规范化操作。 4.2 运动控制与伺服系统集成: 探讨了在数控机床、包装机械等领域中,多轴同步控制、电子凸轮、高速数据插补的技术要求和实现方法。讲解了如何利用示波器和网络分析仪进行伺服回路的性能调优。 4.3 工业物联网(IIoT)与边缘计算: 阐述了如何将传统PLC/DCS数据安全地导出至云端或本地数据湖。讨论了边缘计算在实现本地数据预处理、控制逻辑卸载和降低云端带宽压力方面的工程价值。 4.4 预测性维护与数字孪生(Digital Twin)的初步应用: 介绍了如何利用设备运行数据(如振动、温度、电流特征)建立状态监测模型,从而实现从被动维护向预测性维护的转变。概述了如何利用高保真仿真模型辅助系统设计和操作员培训。 --- 本书特色: 本书的编写严格遵循工程应用的视角,所有理论阐述均围绕如何解决实际生产中的控制难题展开,强调不同控制层级之间的协同工作,并融入了最新的信息物理系统(CPS)集成理念,为工程技术人员提供一套系统、前沿且高度实用的技术参考手册。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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我得说,这本书在系统集成和故障排查方面展现出的深度,让我这个有些年头的老电工都感到惊喜。它没有停留在讲解单个元器件(比如继电器、接触器)的工作原理上,而是花了大量的篇幅去探讨如何构建一个可靠、高效的整体控制架构。特别是关于工业网络通信的部分,如Profibus和Ethernet/IP的介绍,虽然篇幅不算特别长,但关键点把握得极其精准。它不仅介绍了通信协议的基本概念,更重要的是,它着重分析了在噪声环境下如何进行信号隔离和抗干扰设计,这对于身处强磁场环境的工厂车间至关重要。我最近接手了一个老旧的数控机床改造项目,原有的控制系统频繁出现随机通信中断,查阅了这本书中的“电磁兼容性设计原则”一章后,我针对性地优化了屏蔽层和接地方式,问题立竿见影地解决了。这本书的价值就在于,它不仅告诉你“怎么做”,更重要的是告诉你“为什么必须这么做”,这种对底层逻辑的深挖,体现了作者深厚的工程素养。对于希望从操作层迈向设计优化层次的工程师来说,这本书提供了非常坚实的理论支撑和实战经验指导。

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这本《工厂电气控制技术》读下来,最大的感受就是它真的非常实在,从基础的电路原理讲起,循序渐进地深入到复杂的工业控制系统。我尤其欣赏它在讲解PLC(可编程逻辑控制器)部分时所采用的案例驱动教学法。作者并没有堆砌晦涩难懂的专业术语,而是直接拿车间里常见的物料搬运系统、自动化生产线故障诊断等场景入手,让你明白为什么要用某种指令,这个指令在实际应用中会产生什么效果。比如,在讲解定时器和计数器时,它不像一些教科书那样干巴巴地罗列功能块,而是设计了一个模拟的烘干炉温控系统,清晰地展示了如何通过逻辑判断来精确控制加热和冷却过程,确保产品质量的稳定。对于我们这些一线工程师来说,这种“学以致用”的知识体系构建方式,远比纯理论推导来得有效得多。书中的图解部分也做得极其出色,那些电气原理图和接线图都非常规范和清晰,即便是初次接触这些复杂图纸的新手,也能很快理清信号流向和电源路径。我感觉作者对电气控制的理解已经达到了炉火纯青的地步,能把如此庞杂的知识点梳理得井井有条,实属不易。这本书绝对是现场维护和系统升级的必备参考手册。

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坦白讲,这本书的阅读体验是极其流畅且具有引导性的。我通常对厚重的技术书籍容易产生畏难情绪,但《工厂电气控制技术》的章节划分逻辑性非常强,仿佛有一位经验丰富的老师在旁边耐心地为你讲解。比如,它在介绍变频器应用时,并非简单地介绍V/F控制和矢量控制的区别,而是结合了不同类型负载(如泵、风机、起重机械)的具体调速需求,给出了最优化的控制策略推荐,并附带了详细的参数设置步骤。这种注重实际应用场景的叙述方式,极大地降低了学习曲线。更值得称赞的是,书中对于安全规范的强调,贯穿始终。它在描述任何控制回路设计时,都会提醒读者注意紧急停止回路的冗余设计和安全联锁机制的建立,这对于提升工厂的本质安全水平是至关重要的。我感觉作者在编写时,时刻将读者的安全和系统的长期稳定性放在首位,这使得这本书的权威性和实用性大大增强,远超市面上那些只关注功能实现的教材。

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这本书在电气控制系统的现代化趋势把握上做得非常到位。我特别关注了其中关于“工业物联网(IIoT)与云端集成”的讨论。虽然这是一个新兴领域,但作者没有浮于表面地喊口号,而是具体分析了如何利用OPC UA等标准协议,将传统的PLC数据安全、高效地上传至更高层级的MES或ERP系统。它提供了一个清晰的架构图,展示了从现场传感器到云端数据分析的完整链路。这对于我们这些需要推动工厂数字化转型的技术人员来说,提供了宝贵的路线图。此外,对于节能控制的专题讨论也很有启发性,例如,如何通过优化电机的启停逻辑和利用伺服系统的能量回馈功能来实现显著的电能消耗降低。这些前沿且贴合实际的优化方向,使得这本书不仅仅是一本维护手册,更像是一部面向未来的技术前瞻指南。它的内容密度很高,每一页都塞满了干货,值得反复研读。

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这本书的结构设计有一种教科书式的严谨,但在内容呈现上却充满了实践的温度。我特别欣赏它对传统继电器控制到固态继电器乃至晶体管输出控制的过渡描述。作者没有像某些书籍那样将传统控制束之高阁,而是清晰地展示了在什么情况下,利用经典继电器逻辑(例如复杂的时序控制)仍然是成本效益最高的选择,而在哪些场景下,必须转向更快速、更可靠的电子控制方案。这种对技术选型的辩证分析,非常体现出工程师的成熟思维。此外,书中对故障诊断流程的图解步骤,简直是现场救急的“标准作业程序”。它不是简单地罗列“可能的原因”,而是提供了一套系统性的排除法:先测电源,再查输入信号,最后确认输出执行器的状态,每一步都有明确的判断标准和相应的处理建议。这种结构化的思维训练,远比零散的故障排除技巧更具长期价值,它教会读者如何像一名专家一样思考问题,而不是盲目地更换零件。

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