可编程控制系统设计与实训 9787303122004 北京师范大学出版社

可编程控制系统设计与实训 9787303122004 北京师范大学出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

吴元修 著
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  • 可编程控制器
  • PLC
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店铺: 晚秋画月图书专营店
出版社: 北京师范大学出版社
ISBN:9787303122004
商品编码:29221317044
包装:平装
出版时间:2011-06-01

具体描述

基本信息

书名:可编程控制系统设计与实训

定价:39.50元

作者:吴元修

出版社:北京师范大学出版社

出版日期:2011-06-01

ISBN:9787303122004

字数:419000

页码:305

版次:1

装帧:平装

开本:16开

商品重量:0.481kg

编辑推荐


内容提要


吴元修等主编的《可编程控制系统设计与实训》以三菱公司的FX2N系列可编程控制器(PLC)为例,以基于工作过程的项目为载体,在相应具体工作任务中介绍了PLC的硬件结构和工作原理;PLC的内部编程软件和指令系统;编程软件的使用和梯形图的设计方法。书中从应用角度出发,基于典型逻辑控制系统、顺序控制系统、位置控制系统(步进电动机的控制)、模拟量闭环控制系统(拌胶机的控制)、变频器控制系统(纺纱卷绕电动机的控制)的设计与安装等工程实例,旨在培养读者PLC技术在生产一线的应用能力,使读者学会PLC控制系统的设计方法,熟悉PLC控制系统施工与质量验收规范,了解外PLC技术发展动向,具有PLC控制系统的安装、接线、调试、维护与维修能力,具有利用PLC完成中等复杂程度机电设备控制系统的改造设计能力。本书可作为高职高专院校电气自动化技术、机电一体化技术、应用电子技术和数控技术等专业的教材使用,也可供企业工程技术人员自学和作为培训教材使用。建议授课时数为72学时。

目录


作者介绍


文摘


序言



探寻工业自动化大脑的奥秘:一本关于智能控制系统设计的实践指南 在日新月异的工业4.0时代,自动化和智能化已成为衡量一个国家制造业水平的关键指标。而支撑这一切核心的,正是那套看不见的“大脑”——可编程控制系统。它如同工业生产的神经中枢,协调着机器的运转,优化着生产流程,最终实现效率与质量的飞跃。本书并非仅仅罗列枯燥的理论,而是致力于揭示这套“大脑”的设计理念、核心技术以及实际应用中的种种细节。它将带领读者深入探索,如何从无到有地构建一个高效、可靠、智能的工业自动化控制系统。 一、 架设知识的基石:理解可编程控制系统的本质 在开始具体的系统设计之前,首先需要建立对可编程控制系统(Programmable Logic Controller, PLC)的全面认知。本书将从 PLC 的基本原理出发,深入剖析其在工业自动化领域扮演的角色和重要性。我们将一同审视 PLC 的发展历程,了解它如何从最初的继电器控制系统演进而来,并为何能迅速取代传统的控制方式,成为现代工业自动化不可或缺的组件。 PLC 的核心构成与工作原理: 我们将详细解析 PLC 的硬件结构,包括中央处理器(CPU)、存储器、输入/输出(I/O)模块、通信模块等。通过深入浅出地阐述 CPU 的扫描周期、指令执行流程,以及输入信号如何被读取、处理,最终输出控制信号给执行机构,读者将能建立起对 PLC 工作机制的直观理解。 PLC 的优势与应用领域: 为什么 PLC 如此受欢迎?本书将列举并分析 PLC 相较于传统控制系统的突出优势,如灵活性、可重构性、可靠性、易于维护以及强大的通信能力。同时,我们将广泛介绍 PLC 在不同行业的典型应用案例,从离散制造业的生产线控制,到过程控制领域的连续性生产调度,再到楼宇自动化、交通控制等,展现 PLC 的广泛适用性。 PLC 编程语言的演进与选择: PLC 的核心价值在于其可编程性。本书将系统介绍国际电工委员会(IEC 61131-3)标准下的主流 PLC 编程语言,包括梯形图(LD)、指令表(IL)、功能块图(FBD)、结构化文本(ST)以及顺序功能图(SFC)。我们会深入探讨每种语言的特点、适用场景以及编程技巧,并帮助读者理解如何根据具体的应用需求选择最合适的编程语言,从而编写出高效、易读、易于维护的程序。 二、 铸就智慧的灵魂:PLC 程序设计与开发 掌握了 PLC 的基础理论,接下来的重点便是如何赋予系统“智慧”。程序设计是 PLC 应用的核心环节,它直接决定了自动化系统的功能实现和性能表现。本书将以实用的角度,引导读者逐步掌握 PLC 程序的设计与开发过程。 结构化程序设计方法: 在复杂的工业控制系统中,采用结构化程序设计方法至关重要。本书将引入模块化、层次化等设计理念,讲解如何将一个大型控制任务分解为若干个可管理的子程序或功能块,从而提高程序的可读性、可重用性和可维护性。我们将探讨如何利用子程序、功能调用、全局变量等机制,构建清晰的程序结构。 关键控制算法的设计与实现: 自动化控制的核心在于算法。本书将深入探讨几种在工业自动化中常用的控制算法,并演示如何在 PLC 中实现它们。 顺序控制: 针对具有明确操作顺序的生产过程,我们将详细讲解顺序控制的设计思路,包括状态机的构建、步进梯形图(SFC)的应用,以及如何处理异常情况和联锁逻辑。 逻辑控制: 对于需要根据输入条件进行逻辑判断和决策的场景,我们将阐述各种逻辑门电路(AND, OR, NOT)在 PLC 中的实现方式,以及如何设计复杂的组合逻辑和时序逻辑。 PID 控制: 在过程控制领域,比例-积分-微分(PID)控制器是最为普遍和有效的控制算法。本书将详细解析 PID 控制的基本原理,包括比例、积分、微分作用的含义,以及如何进行参数整定(例如 Ziegler-Nichols 方法)。我们还会展示在 PLC 中实现 PID 控制的多种方法,包括使用内置的 PID 功能块以及自定义实现。 运动控制: 对于需要精确控制电机、伺服等执行机构的运动,本书将介绍伺服驱动器、变频器的通信与控制,以及如何通过 PLC 实现点位控制、速度控制、位置控制等。 数据处理与通信: 现代自动化系统往往需要处理大量数据,并与其他设备进行信息交互。本书将讲解如何在 PLC 中进行数据类型转换、数据存储(如寄存器、数据块)、数据处理(如算术运算、逻辑运算)。同时,我们将重点介绍 PLC 常见的通信协议,如 Modbus(RTU/TCP)、PROFINET、Ethernet/IP 等,以及如何在 PLC 之间、PLC 与上位机(SCADA/HMI)之间进行数据交换,构建集成的自动化网络。 异常处理与故障诊断: 工业生产过程中难免会遇到各种异常情况和设备故障。本书将强调异常处理在 PLC 程序设计中的重要性,讲解如何设计有效的错误检测机制,如看门狗定时器、输入/输出状态监测、通信错误检测等。我们还将介绍一些实用的故障诊断方法,帮助读者快速定位问题,减少停机时间。 三、 实践出真知:搭建真实的控制系统 理论的海洋固然浩瀚,但只有通过动手实践,才能真正掌握一门技术。本书将打破理论与实践的隔阂,通过一系列精心设计的实训项目,引导读者将所学知识付诸实践。 硬件选型与组态: 在开始项目之前,我们需要学习如何根据实际需求选择合适的 PLC 型号、CPU 模块、I/O 模块以及其他外围设备。本书将提供详细的硬件选型指南,并指导读者如何使用 PLC 厂商提供的组态软件,对硬件进行配置和初始化。 典型实训项目解析: 我们将选取具有代表性的工业自动化控制场景,设计一系列循序渐进的实训项目。 基础的开关量控制: 例如,控制一个指示灯的亮灭,实现一个简单的自锁或互锁电路。 模拟量控制: 例如,通过温度传感器采集温度,并使用 PID 控制算法控制加热器的输出,实现恒温控制。 电机正反转与速度控制: 例如,控制一个三相异步电机的启停、正反转,并结合变频器实现速度的平滑调节。 流水线上的物料输送与分拣: 例如,设计一套简单的流水线控制系统,包括传送带的启停、光电传感器的检测,以及根据传感器信号进行物料分拣。 人机界面(HMI)的集成: 我们将演示如何将 PLC 与 HMI 连接,设计用户友好的操作界面,实现数据的显示、参数的设置以及命令的输入。 调试与优化: 程序编写完成后,调试是必不可少的环节。本书将介绍 PLC 的在线调试技巧,如程序单步执行、变量监视、强制输入/输出等,帮助读者快速找到并修正程序中的错误。同时,我们还将讨论如何对系统进行性能优化,例如提高扫描周期,减少不必要的计算,以及优化通信效率。 安全与可靠性考量: 在工业环境中,系统的安全性和可靠性至关重要。本书将融入安全控制的设计理念,例如安全联锁、紧急停机回路的实现,以及对系统冗余的考虑。我们还将探讨一些提高系统可靠性的方法,如硬件故障检测、软件容错设计等。 四、 展望与提升:迈向更智能的自动化未来 本书的编写不仅是为了传授现有的技术,更是为了激发读者对工业自动化未来发展的思考。 工业物联网(IIoT)与云平台集成: 随着工业物联网概念的兴起,PLC 的角色正在发生转变。本书将简要介绍 PLC 如何与 IIoT 平台集成,实现数据的远程采集、监控和分析,以及如何利用云端的大数据和人工智能技术,进一步提升自动化系统的智能化水平。 机器人与自动化设备的协同: 现代工业生产越来越依赖于机器人和各种自动化设备的协同工作。本书将探讨 PLC 如何作为协调者,与机器人控制器进行通信和协作,实现更加复杂的生产任务。 持续学习与技术更新: 工业自动化技术发展迅速,持续学习是保持竞争力的关键。本书将鼓励读者积极关注行业动态,学习新的技术和工具,不断提升自身的专业技能。 通过对可编程控制系统设计与实训的深入探讨,本书旨在为读者提供一个系统、全面、实用的学习平台。无论您是初学者,还是有一定基础的工程师,都能从中获益,掌握设计、开发和应用高效智能工业自动化控制系统的关键能力,为推动中国制造业的智能化转型贡献力量。

用户评价

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我是一名在自动化行业摸爬滚打多年的工程师,对于各种自动化控制系统可谓是了如指掌。近期有幸接触到这本书,起初并未抱有太大的期望,认为市面上这类书籍早已良莠不齐,很难再有惊喜。然而,这本书的出现,无疑刷新了我对“教科书”的认知。 它在设计理念上,并没有固步自封于传统的PLC编程方法,而是积极引入了当下最新的技术发展趋势,并将其巧妙地融入到理论讲解和实训设计之中。书中对于一些前沿的通信协议,例如EtherNet/IP和PROFINET的介绍,以及它们在现代可编程控制系统中的应用,都写得颇具深度。 更让我感到惊喜的是,作者在阐述复杂概念时,能够运用类比和比喻的手法,将抽象的原理具象化。例如,在解释PID(比例-积分-微分)控制算法时,作者并没有仅仅给出数学公式,而是将其比作“医生给病人调整药量”的过程,从“感觉病人烧得厉害(比例)”、“病人反复发烧(积分)”到“预测病人未来体温变化(微分)”,层层递进,将PID控制的三个环节的意义和作用清晰地展现在读者面前。 这本书的实训部分,也更加注重培养解决实际问题的能力。它不仅仅是提供一个简单的程序框架,而是鼓励读者在已有框架的基础上进行二次开发和创新。书中提出的挑战性问题,往往需要读者结合所学知识,进行深入的分析和思考,并最终找到最优的解决方案。这对于锻炼工程师的独立思考能力和问题解决能力,具有非常重要的意义。 此外,书中的内容组织结构严谨,逻辑性极强。每个章节的知识点都层层递进,前后呼应,形成了一个完整的知识体系。阅读过程中,我能够清晰地感受到作者在知识结构设计上的匠心独运,仿佛在跟随一位经验丰富的导师,一步步地引领我深入探索可编程控制的奥秘。

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这是一本我一直以来都在寻找的书,它准确地填补了我知识体系中的一个重要空白。我之前对可编程控制系统的理解,主要停留在一些零散的知识点上,缺乏一个系统性的框架。这本书的出现,恰好为我构建了一个清晰、完整的知识图谱。 在阅读过程中,我被作者对于细节的关注程度所折服。无论是元器件的选型,还是接线方式的规范,亦或是程序设计的注意事项,书中都给出了详尽的指导。这些细节虽然看似微小,但在实际的工程应用中,却往往是决定项目成败的关键因素。 书中对于不同品牌的PLC(如西门子、三菱、欧姆龙等)的通用性和兼容性问题,也进行了深入的探讨。作者并没有将重点放在某个特定品牌的PLC上,而是侧重于讲解其背后的通用原理和编程思想。这使得读者在学习后,能够更轻松地适应不同品牌PLC的编程环境,具备更强的通用性。 我特别喜欢书中关于“故障诊断与排除”的部分。在实际的工业生产中,设备的故障是不可避免的,而如何快速准确地找到并解决问题,则是一项至关重要的技能。这本书为我们提供了系统性的故障分析方法和排除技巧,例如通过PLC的状态指示灯、报警信息以及程序逻辑的分析,来定位故障原因。 而且,书中在讲解过程中,非常注重理论与实践的结合。作者不仅提供了大量的理论知识,还穿插了许多实际案例的分析,让我们可以将理论知识运用到实际场景中去。这些案例的分析,往往是从问题的产生、原因的分析到解决方案的实施,都进行了详细的阐述,为我们提供了一个完整的解决问题的思路。 整体而言,这本书的知识密度很高,但叙述方式却非常清晰流畅,让我能够高效地吸收和理解其中的内容。它不仅是一本学习PLC编程的入门指南,更是一本帮助我提升实际工程能力的宝贵参考。

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作为一个对嵌入式系统和自动化控制领域充满好奇的学习者,我一直在寻找一本能够将理论知识与实际操作完美结合的书籍。偶然的机会,我翻开了这本书,立刻就被它所吸引。它就像一位经验丰富的向导,带领我一步步深入探索可编程控制系统的奇妙世界。 书中对于PLC内部工作原理的讲解,非常到位。它不仅介绍了CPU的工作流程、存储器的结构,还深入剖析了扫描周期的概念,以及如何通过扫描周期来理解PLC程序的执行过程。这对于我理解PLC的“思考”方式,有着至关重要的作用。 在程序设计的层面,书中对于指令系统的讲解,可谓是面面俱到。从基础的逻辑指令、定时器、计数器,到更复杂的位指令、字指令,甚至是一些比较和运算指令,作者都进行了详细的介绍,并提供了丰富的示例。我发现,通过对这些指令的熟练掌握,几乎可以实现任何复杂的控制逻辑。 让我感到特别惊喜的是,书中还涉及了一些关于人机界面(HMI)的设计和应用。在现代自动化系统中,HMI扮演着越来越重要的角色,它能够直观地展示系统运行状态,并提供方便的操作界面。这本书对HMI的设计原则、常用控件的使用,以及与PLC的数据交换等内容,都进行了清晰的阐述,为我打开了另一扇重要的学习之门。 而且,这本书的排版设计也十分考究。清晰的标题、易读的字体、合理的段落划分,都让阅读体验变得非常舒适。同时,书中穿插的各种表格和流程图,也为内容的理解提供了极大的便利,让我能够更快速地抓住关键信息。 总而言之,这本书的优点数不胜数。它不仅内容详实、条理清晰,而且在理论与实践的结合上做得尤为出色,对于渴望掌握可编程控制系统技术的读者来说,绝对是一本不可多得的优秀教材。

评分

这本书的封面设计虽然朴实,但其内容却着实令人眼前一亮。作为一名刚刚接触可编程控制领域的新手,我在阅读这本书的过程中,仿佛打开了一扇新世界的大门。书中并没有上来就抛出晦涩难懂的专业术语,而是循序渐进地引导我理解PLC(可编程逻辑控制器)的基本原理,从它最核心的构成到各种功能模块的详解,都描绘得细致入微。 尤其让我印象深刻的是,作者在讲解每一个概念时,都配有大量的实际案例和图示。这些图例不仅仅是简单的示意图,而是能够直观地展现出指令的执行过程、信号的流转方向,甚至是不同模块之间的连接方式。这对于我这种需要“看到”才能理解的人来说,简直是福音。 在学习过程中,我发现书中关于梯形图(Ladder Diagram)的讲解尤为详尽,几乎涵盖了所有常用的触点、线圈以及指令。每一种指令的用法,作者都通过简单的逻辑关系进行阐述,并配合实际的控制场景进行分析,让我能够快速掌握如何运用梯形图来设计和实现各种控制逻辑。 而且,书中不仅停留在理论层面,还融入了大量的实训环节。这些实训项目的设计,从基础的开关量控制到复杂的模拟量处理,都紧密结合了工业生产中的实际需求。我能够跟随书中的步骤,一步步地搭建电路、编写程序,并在模拟环境中进行调试。这种“学以致用”的学习方式,极大地增强了我对知识的理解和掌握程度,也让我对未来的工作充满了信心。 这本书的语言风格也很值得称赞。作者在保证专业性的同时,并没有使用过于学术化的语言,而是以一种清晰、简洁、易于理解的方式进行阐述。这使得即使是初学者,也能在阅读过程中感到轻松愉快,不会因为语言的障碍而产生畏难情绪。

评分

这本书就像一本“内功心法”,让我深刻理解了可编程控制系统的核心奥秘。我之前的理解,可能更多是停留在“招式”层面,即知道如何使用某些指令,但却不理解背后的原理。这本书则从根本上改变了我的认知。 在讲解PLC的硬件结构时,作者并没有仅仅列出各种硬件模块的名称,而是深入分析了它们在整个控制系统中的作用和相互关系。例如,对于输入模块,书中详细解释了如何将外部的开关信号转化为PLC能够识别的数字信号,以及在转换过程中可能遇到的问题和注意事项。 在软件编程方面,除了基础的梯形图,书中还对其他几种常用的编程语言,如指令表(Instruction List, IL)、结构化文本(Structured Text, ST)、功能块图(Function Block Diagram, FBD)和顺序功能图(Sequential Function Chart, SFC)进行了介绍。作者在讲解每种语言时,都强调了它们的适用场景和优缺点,并提供了相应的实例,让我能够根据不同的需求选择最合适的编程方式。 书中关于“程序优化”的内容,更是让我受益匪浅。在实际的工程项目中,程序的效率和可靠性至关重要。作者在这一部分,分享了许多提高程序执行速度、减少资源占用、增强程序可读性和可维护性的技巧。例如,如何合理地使用定时器和计数器,如何避免不必要的循环和判断,如何编写清晰注释的程序等等。 另外,我注意到书中还对一些“软”方面的知识进行了探讨,例如“项目管理”和“团队协作”在可编程控制系统设计中的重要性。这让我认识到,技术本身固然重要,但如何有效地进行项目管理和团队协作,同样是完成一个成功项目的关键。 总的来说,这本书的价值在于它提供了一个全面、深入的视角来理解可编程控制系统。它不仅仅教授我们如何“做”,更重要的是教会我们“为什么这样做”,以及“如何做得更好”。这本书的阅读过程,是一种智力上的享受,也是一种能力的提升。

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