具體描述
《工業流程自動化與控製係統設計》 圖書簡介 本書聚焦於現代工業生産綫上廣泛應用的自動化控製係統，深入剖析瞭從基礎理論到復雜係統集成的全過程。全書旨在為讀者提供一個全麵、係統且具有高度實踐指導意義的知識框架，涵蓋瞭現代工業自動化領域的核心概念、關鍵技術以及最新的發展趨勢。 第一部分：自動化基礎理論與元件 本部分首先奠定瞭讀者理解工業控製係統的理論基礎。我們從經典的控製理論齣發，詳細闡述瞭自動控製係統的基本組成、工作原理、性能指標，並引入瞭現代控製理論中的狀態空間分析方法。這部分內容強調瞭理論與實際工程應用的緊密結閤。 緊接著，本書深入講解瞭工業現場的“神經末梢”——傳感器和執行器。涵蓋瞭溫度、壓力、流量、液位等關鍵過程參數的測量技術，包括電阻式、電容式、超聲波式等多種傳感器的工作原理、選型原則和誤差分析。在執行器方麵，詳細介紹瞭各種調節閥、電機驅動器（如變頻器VFD和伺服驅動係統）的控製特性、選型標準和故障診斷方法。特彆地，我們對智能傳感器的發展和應用進行瞭探討，強調瞭數據采集的準確性和可靠性對於控製係統優至關重要。 第二部分：可編程邏輯控製器（PLC）編程與應用 PLC是現代工業控製的絕對核心。本部分投入瞭大量篇幅，係統地介紹瞭主流PLC的硬件結構、指令集和編程規範。我們采用瞭結構化編程的視角，詳細講解瞭梯形圖（LD）、指令錶（STL）、功能塊圖（FBD）和結構化文本（ST）等標準編程語言的應用場景。 內容覆蓋瞭基本的邏輯運算、定時器、計數器、數據處理指令，並重點解析瞭復雜的運動控製指令和網絡通信協議的配置。本書不僅僅停留在編程語法層麵，更深入到實際工程案例的分析，例如：如何使用PLC實現復雜的啓停邏輯、故障連鎖保護機製，以及如何通過程序設計優化生産節拍和能源效率。我們通過多個完整的工廠自動化案例（如攪拌反應釜控製、輸送帶係統同步控製），展示瞭從需求分析、係統設計、程序編寫到現場調試的完整生命周期管理。 第三部分：分布式控製係統（DCS）與現場總綫技術 隨著過程工業對控製精度和係統冗餘性要求的不斷提高，DCS已成為大型、復雜流程控製的首選方案。本部分詳細介紹瞭DCS的係統架構，包括控製站、操作員站、工程師站和監控服務器之間的協同工作方式。我們著重分析瞭DCS在大型石化、電力和冶金行業中的應用優勢，特彆是其強大的係統集成能力和高可靠性設計。 在數據傳輸方麵，本書全麵覆蓋瞭工業通信網絡，特彆是現場總綫技術（Fieldbus Technology）。深入講解瞭Profibus DP/PA、Foundation Fieldbus、CANopen以及現代工業以太網（如Profinet、EtherNet/IP）的協議棧、物理層特性、數據幀結構和網絡拓撲設計。內容強調瞭如何根據不同的應用環境（如本質安全區域、高速數據交換需求）選擇最閤適的現場總綫技術，並提供瞭網絡故障排除的實用指南。 第四部分：人機界麵（HMI）與上位監控（SCADA） 有效的操作和監控是確保生産安全和高效運行的關鍵。本部分探討瞭HMI的設計原則和SCADA係統的構建。我們遵循人機工程學原理，講解瞭有效HMI屏幕布局的設計要素，包括信息層次結構、報警管理策略和趨勢顯示的最佳實踐。內容強調瞭如何設計齣直觀、易懂且能快速響應操作員指令的界麵。 在SCADA層麵，本書分析瞭數據采集、曆史趨勢分析、報警管理和操作員權限控製等核心功能模塊的實現方式。我們結閤實際項目經驗，討論瞭如何利用SCADA係統進行生産調度、能耗監控和報錶生成，從而實現從“控製”到“管理”的跨越。 第五部分：係統集成、安全與未來趨勢 最後一部分，本書將視角提升至係統工程層麵。我們詳細闡述瞭如何進行多品牌、多層級控製係統的集成，包括如何確保PLC、DCS、MES（製造執行係統）之間的數據無縫連接。重點分析瞭係統集成過程中的接口定義、數據映射和同步機製。 在工業信息安全日益重要的今天，本書專門設立章節討論瞭工控係統的網絡安全防護。內容涵蓋瞭ISA/IEC 62443標準框架下的風險評估方法、網絡分段策略、訪問控製和安全審計實踐，旨在幫助讀者構建抵禦網絡威脅的縱深防禦體係。 展望未來，本書對工業4.0、物聯網（IIoT）和邊緣計算在過程控製中的應用進行瞭前瞻性探討，分析瞭如何利用大數據分析和機器學習技術提升預測性維護和過程優化能力。 本書內容詳實，理論與實踐並重，配有大量的原理圖、接綫圖和程序流程圖，是自動化工程師、係統集成商、自動化專業學生及相關領域研究人員的理想參考資料。它不僅僅是一本教材，更是一部指導工業控製係統從概念設計到實際運行的實用手冊。
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