具体描述
《PLC应用技术》为国家级职业教育培训规划教材，由劳动保障部培训就业司推荐。《PLC应用技术》根据劳动和社会保障部颁发的金蓝领技师教育培训教学计划和教学大纲，由劳动和社会保障部教材办公室组织编写。《PLC应用技术》以德国西门子公司S7-200 PLC为例，按照任务驱动教学法，系统地介绍了PLC的指令系统、编程方法、应用实例，主要内容包括：PLC基础知识、基本控制指令应用、高级指令应用等。
《PLC应用技术》为金蓝领技师教育培训电气自动化专业教材，也可作为企业技师培训教材和自学用书。
《PLC应用技术》由徐铁主编，吕炳文、高峰、郑勇志参编，史岳荣主审。
图书简介： 书名：工业自动化控制系统设计与实践 作者：张华，李明 出版社：机械工业出版社 出版年份：2023年 --- 内容概要： 本书旨在为读者提供一套全面、深入的工业自动化控制系统设计、实施与维护的理论知识与工程实践指导。全书紧密围绕现代工业生产的实际需求，从基础理论构建入手，逐步深入到复杂的系统集成与应用层面。本书不仅涵盖了传统控制理论的精髓，更侧重于当前工业界广泛采用的先进技术和前沿趋势，旨在培养具备独立完成中小型自动化项目设计与调试能力的工程师和技术人员。 第一部分：自动化控制基础理论与元件选型 本部分为全书的理论基石，系统地梳理了进行工业控制设计所必需的数学模型、信号处理和电气基础知识。 第一章：工业控制系统的基础架构 本章首先明确了工业自动化的基本概念、发展历程及其在现代制造业中的核心地位。详细阐述了典型的工业控制系统（ICS）的层次结构，包括现场设备层、控制层、监控层和决策管理层。重点对比了集中式、分布式和网络化控制系统的架构优点的差异。此外，还引入了工业控制系统的安全性和可靠性设计的基本原则，强调在系统设计初期就要考虑潜在的故障模式与影响分析（FMEA）。 第二章：工业传感器与执行机构原理 本章专注于现场层面的核心元件。详细讲解了各类常用工业传感器的物理原理、输出信号类型（模拟量与数字量）、精度等级以及抗干扰措施。涵盖了温度、压力、流量、物位、速度等关键物理量的传感器技术。在执行机构方面，深入分析了电动机（交流/直流）、伺服驱动器、变频器（VFD）的工作原理及选型标准，特别强调了如何根据负载特性选择合适的驱动技术，以实现精确的速度和力矩控制。 第三章：信号调理与数据采集技术 本章讨论了从传感器到控制器的信号传输路径中的关键环节。内容包括模拟信号的标准（如4-20mA，0-10V）与数字信号协议（如RS-485/Modbus RTU）。详细介绍了隔离、滤波、放大等信号调理电路的设计方法，以确保采集信号的准确性和抗噪性。同时，讲解了数据采集（DAQ）系统的架构，包括多通道同步采集的实现技术和高速数据记录的策略。 第二部分：过程控制系统设计与算法实现 本部分是本书的核心，聚焦于实现自动控制功能所需的逻辑构建和算法应用。 第四章：控制回路基础与经典控制理论 本章回顾并深化了反馈控制系统的基本概念，包括开环与闭环控制、动态响应特性（阶跃响应、频率响应）。重点讲解了经典PID控制器的工作原理、参数整定方法（如Ziegler-Nichols法、IMC法）以及在实际应用中遇到的非线性问题（如饱和、死区）的处理技巧。对于大延迟、强耦合的系统，介绍了Smith预估控制器的设计思路。 第五章：顺序控制与逻辑编程基础 本章转向离散事件控制。详细介绍了用于顺序控制的图形化编程语言——梯形图（LD）的结构与指令集。除了基本的逻辑运算（AND, OR, NOT）和定时器/计数器应用外，重点分析了联锁、互锁逻辑的设计规范，确保生产过程的安全有序。引入了功能块图（FBD）在流程状态控制中的应用示例。 第六章：先进控制策略与系统优化 针对复杂过程，本章引入了超越PID的先进控制方法。详细阐述了比例如模控制（MPC）的基本原理、模型建立方法及其在多变量耦合系统中的应用优势。讲解了模糊逻辑控制（FLC）的设计步骤，包括隶属度函数的构建和推理规则的制定，特别适用于缺乏精确数学模型的系统。此外，探讨了自适应控制的基本概念，以应对过程参数随时间变化的工况。 第三部分：工业网络通信与系统集成 本部分关注于如何将分散的控制单元连接成一个高效、可靠的集成化系统。 第七章：工业现场总线技术 本章系统比较了主流的工业现场总线技术，包括基于以太网的工业以太网（Ethernet/IP, PROFINET）和传统的串行总线（CANopen, DeviceNet）。深入分析了它们的通信机制、实时性要求和拓扑结构设计。重点讲解了如何根据项目需求（如数据量、实时性要求）进行总线协议的选择和网络规划。 第八章：分布式控制系统（DCS）架构与配置 本书对DCS的结构、特点和应用场景进行了全面介绍。详细讲解了DCS中的控制器组态、I/O分配、控制站与操作站之间的通信链路建立。通过一个典型的化工过程案例，演示了如何进行功能块的调用、报警管理和历史数据趋势分析的配置，强调了DCS在高可靠性、大规模流程控制中的优势。 第九章：数据接口与上位机监控 本章探讨了控制系统与上层信息系统（如MES/ERP）之间的数据交互。详细讲解了OPC（OLE for Process Control）技术的工作原理及其在统一数据访问中的作用。内容涵盖了OPC Classic和最新的OPC UA标准，包括安全通信和数据模型构建。此外，还介绍了基于SCADA（数据采集与监视控制系统）软件平台进行人机界面（HMI）设计的最佳实践，包括信息可视化原则和操作员工作站的设计规范。 第四部分：系统调试、维护与安全管理 本部分聚焦于自动化系统的全生命周期管理，确保系统长期稳定运行。 第十章：自动化系统的工程实施与调试 本章提供了从工厂验收测试（FAT）到现场启动（SAT）的实用指导。详细阐述了调试的流程：硬件连接检查、I/O点信号确认、逻辑程序单步运行与联调。特别强调了“先静态、后动态”的调试原则。针对变频器和伺服系统的调试，提供了空载和带载测试的规范步骤。 第十一章：故障诊断与维护策略 本章旨在提高读者的故障排除能力。系统地分类了自动化系统常见的故障类型（传感器故障、通信中断、控制算法漂移等）。提供了基于症状的诊断流程图，指导技术人员快速定位问题。讲解了预防性维护（PM）和预测性维护（PdM）的策略，包括对关键设备运行参数的在线监测和健康评估方法。 第十二章：工业信息安全与标准化 随着工业物联网（IIoT）的发展，网络安全成为关键议题。本章深入分析了工业控制系统（ICS）面临的主要网络威胁（如勒索软件、恶意代码注入）。讲解了ISA/IEC 62443系列标准在控制系统安全设计中的应用，包括网络分段、访问控制和安全审计的基本要求。同时，简要介绍了国内外与自动化相关的标准规范，如电气布线标准和安全互锁标准。 --- 本书特色： 1. 理论与工程的深度融合： 摒弃纯粹的数学推导，所有理论均配以实际工程案例和详细的参数设置说明。 2. 面向主流平台的实践指导： 书中涉及的编程逻辑和通信配置，均结合目前工业界主流的软硬件平台进行讲解，具有极强的可操作性。 3. 全生命周期覆盖： 从元件选型、系统设计、网络集成到最终的调试维护和安全管理，构建了一个完整的工业自动化知识体系。 4. 强调系统集成思维： 特别增加了关于工业网络、DCS和上位机集成的章节，培养读者宏观的系统集成能力。 适用对象： 工业电气、自动化、机电一体化专业的本科生及研究生。 工业企业中从事自动化设备操作、维护、升级的技术人员。 希望系统学习现代工业控制技术的工程师和技术顾问。
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