具体描述
《机电一体化技术丛书•工控组态软件实例教程》以天工组态软件为例，全面阐述了监控组态软件理论及其应用，对组态软件的发展现状和发展趋势做了详细介绍。同时《机电一体化技术丛书•工控组态软件实例教程》提供了多个实际工程案例，使读者以实训的方式从工程人员实际操作出发，迅速掌握工业自动化等领域系统集成的各个环节，达到快速成为具有良好工程实施经验，具备实际操作能力工程师的目的。
《现代工业控制系统架构与实践》 书籍简介 面向对象与定位： 本书旨在为工业自动化领域的工程师、系统集成商、高级技术学生以及需要深入理解和设计现代工业控制架构的专业人士提供一份全面且实用的参考指南。它超越了单一软件或硬件的学习范畴，聚焦于整个控制系统的生态系统、互联互通性、数据处理流程以及未来趋势。本书假设读者已具备基础的电气工程、PLC编程或过程控制知识，致力于将其提升至系统架构设计与复杂集成的高度。 核心内容概述： 本书共分为七个主要部分，深入剖析了从底层传感器到云端数据分析的完整控制链条。 第一部分：工业控制系统（ICS）的演进与现代架构模型 本部分首先回顾了传统DCS、SCADA系统向基于IP网络和软件定义的控制架构的转变。重点阐述了ISA-95和Purdue模型在现代企业集成中的应用，并详细分析了基于控制域（Control Domain）和信息域（Information Domain）的清晰分层策略。探讨了如何设计一个既能保证实时性，又能满足企业数据共享需求的混合型架构。引入了“控制平面的去中心化”概念，为后续的分布式控制系统设计打下理论基础。 第二部分：实时操作系统与高性能过程控制 本部分侧重于控制执行层面的技术选型与优化。详细对比了不同实时操作系统（RTOS）在硬实时（Hard Real-time）与软实时（Soft Real-time）任务中的性能差异，特别关注了基于确定性以太网（如PROFINET IRT, EtherCAT）的同步机制和延迟管理。内容包括：先进的反馈控制算法（如自适应控制、模型预测控制MPC）在嵌入式平台上的移植与性能优化，以及如何利用FPGA或特定ASIC加速关键算法的运算。 第三部分：面向互联互通的现场总线与网络安全 本部分是关于数据传输层面的深度解析。不仅仅停留在常见总线的协议介绍，而是深入到工业以太网的拓扑设计、冗余机制（如Ring Topology、MRP）的实现细节与故障恢复时间测试。特别辟出一章专门讨论工业控制系统网络安全——侧重于IEC 62443标准框架下的风险评估方法、网络分段（Segmentation）策略、边界防护（Firewalling）在OT环境中的特殊配置，以及如何安全地实现OT/IT融合所需的数据接口。 第四部分：分布式控制系统（DCS）的高级设计原理 本书详细拆解了新一代DCS的设计理念，不同于集中式SCADA，DCS强调过程的自主性与系统的冗余可靠性。内容涵盖：冗余控制器设计（Active/Standby, Hot Swap, Seamless Switchover）的工程实现；如何利用高可靠性硬件平台实现流程的连续运行；以及分布式I/O的处理延迟分析与补偿技术。同时，探讨了基于对象的控制编程范式（Object-Oriented Programming for Control）如何提高大型项目的可维护性。 第五部分：数据采集、历史记录与操作员接口（HMI/MMI） 本部分聚焦于人机交互与数据生命周期管理。深入探讨了高性能历史数据库（Historian）的选择标准（如时间序列数据库的优化、数据压缩算法、数据质量标签的嵌入）。在HMI设计方面，本书强调“认知工程学”，遵循ISA 101（高表现力HMI）的原则，指导读者如何设计减少操作员认知负荷、提高关键信息可视化效率的图形界面，而非仅仅是简单的流程图叠加。 第六部分：工业物联网（IIoT）与边缘计算在控制中的集成 针对当前趋势，本部分详细阐述了如何将传统的封闭控制系统安全地接入IIoT环境。内容包括：OPC UA作为安全数据桥梁的深度应用；边缘计算节点在现场数据预处理、实时分析（如设备状态监测，Condition Monitoring）中的部署策略；以及如何利用MQTT等轻量级协议实现对资源受限设备的有效数据采集。重点分析了边缘智能部署的挑战，如模型版本控制和远程安全更新机制。 第七部分：系统集成、验证与生命周期管理 本书的最后部分回归到工程实践。提供了标准化的系统集成方法论，包括需求分析、功能安全（SIL/PL）的生命周期管理流程。详细介绍了系统调试、工厂验收测试（FAT）和现场验收测试（SAT）的规范制定，尤其强调了“闭环”调试方法，以确保所有控制回路的稳定性和操作界面的有效性。最后，探讨了系统退役和技术升级的规划策略。 本书的独特价值： 本书并非针对某一特定厂商的软件操作手册，而是致力于教授跨平台、跨协议的系统思维和架构设计能力。它通过深入剖析底层运行机制、网络通信原理和现代工程标准，帮助读者建立起一个稳健、安全且面向未来的工业控制系统蓝图。读者学到的将是如何构建一个“自愈合”和“可扩展”的工业基础设施，而非仅仅是配置一个软件界面。
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