教育部职业教育与成人教育司推荐教材 计算机控制技术与系统 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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黄桂梅 著

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出版社： 中国电力出版社

ISBN：9787508365350

商品编码：29592130996

包装：平装

出版时间：2008-01-01

基本信息

书名：教育部职业教育与成人教育司推荐教材 计算机控制技术与系统

定价：22.00元

作者：黄桂梅

出版社：中国电力出版社

出版日期：2008-01-01

ISBN：9787508365350

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.400kg

编辑推荐

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内容提要

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本书主要介绍了计算机控制的概念、过程通道及输入输出接口技术、通信技术、抗干扰技术与可靠性技术、数据采集系统、常用控制算法、分散控制算法、分散控制系统及应用、现场总线控制系统等内容。本书在中编写中注意引进先进技术，在内容编排上考虑教学与自学相结合，内容组织循序渐进，由浅入深，利教利学。
　　本书可作为高职高专电力技术类电厂热能动力设备装置、火电厂集控运行、生产过程自动化技术等专业相关课程教材，也可作为火电厂运行人员培训教材。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《工业自动化基础与实践：PLC、变频器及人机界面应用》 内容简介： 本书旨在为读者构建一个扎实而全面的工业自动化基础知识体系，并重点介绍当前工业生产中最核心、最广泛应用的控制技术与设备，包括可编程逻辑控制器（PLC）、变频器以及人机界面（HMI）。本书内容紧密结合实际工程应用，理论讲解深入浅出，辅以丰富的实例和实践操作指导，力求让读者能够掌握工业自动化的基本原理，并能够独立完成基本的自动化系统设计、编程、调试和维护工作。 第一部分：工业自动化的基本概念与发展 本部分将带领读者走进工业自动化的世界，理解其发展历程、核心理念以及在现代工业生产中的重要地位。 第一章 工业自动化的概念与意义： 自动化是什么？ 详细阐述自动化的定义，从广义和狭义上解析其内涵，强调其在提高生产效率、保证产品质量、降低劳动强度、改善工作环境等方面的重要作用。 工业自动化的发展历程： 回顾自动化技术从早期机械控制到电气控制，再到电子控制，最终发展到信息技术深度融合的各个阶段。重点介绍三次工业革命对自动化发展的推动作用，以及当前工业4.0、智能制造等新概念的兴起。 工业自动化的构成要素： 分析构成一个典型自动化系统的基本要素，包括感知层（传感器）、决策层（控制器）、执行层（执行器）以及通信网络。 工业自动化的应用领域： 列举并分析自动化技术在不同行业的广泛应用，如制造业（汽车、电子、食品）、能源（电力、石化）、交通（轨道交通、智能交通）、楼宇（智能家居、工业厂房）等，展现自动化技术的普适性与重要性。 工业自动化的发展趋势： 探讨当前工业自动化技术的发展方向，如智能化、网络化、柔性化、绿色化等，预测未来自动化技术将如何塑造工业生产的未来。 第二章 自动化系统的基本组成与工作原理： 输入设备（传感器）： 详细介绍各类工业传感器的工作原理、分类及应用。重点讲解常用的传感器，如接近开关、光电开关、行程开关、编码器、温度传感器、压力传感器、液位传感器等，并说明其在检测物理量、转换成电信号方面的作用。 控制器（大脑）： 介绍控制器的基本功能，包括接收输入信号、执行逻辑判断、输出控制指令等。初步引入PLC作为工业自动化中最主流的控制器类型，为后续章节做铺垫。 输出设备（执行器）： 讲解执行器的作用，即接收控制器指令并转化为物理动作的设备。重点介绍常用的执行器，如电磁阀、继电器、接触器、电机、气缸、液压缸等，以及它们如何驱动机械设备完成动作。 信号的传输与处理： 阐述输入信号和输出信号在传感器、控制器和执行器之间传输的原理，以及信号的转换、放大、滤波等基本处理过程。 反馈控制的基本概念： 引入反馈控制的思想，解释闭环控制系统如何通过检测输出量并将其反馈给控制器，从而实现对系统输出的精确控制，提高系统的稳定性和准确性。 第二部分：可编程逻辑控制器（PLC）技术与应用 本部分是本书的核心内容之一，将深入剖析PLC的原理、结构、编程及实际应用，为读者打下坚实的PLC应用基础。 第三章 PLC的概述与基本结构： PLC的定义与特点： 详细解释PLC（Programmable Logic Controller）的含义，突出其可编程性、可靠性、灵活性、易维护性等相对于传统继电器控制的优势。 PLC的组成： 深入剖析PLC的硬件组成，包括中央处理器（CPU）、存储器（内存）、输入模块、输出模块、电源模块、通信模块等。详细讲解各模块的功能和作用。 PLC的分类： 介绍不同类型的PLC，如固定式PLC、模块式PLC、机架式PLC，以及它们在不同应用场景下的选择依据。 PLC的供电与通信： 说明PLC的供电要求和方式，以及PLC与其他设备（如其他PLC、HMI、上位机）之间的通信方式（如RS232/485、Ethernet/IP、Profibus等）。 第四章 PLC的指令系统与编程基础： PLC的编程语言： 介绍国际电工委员会（IEC 61131-3）推荐的PLC编程语言，重点讲解梯形图（Ladder Diagram，LD）、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）等。 常用基本指令讲解： 详细讲解PLC常用的基本指令，包括： 位逻辑指令： 联系指令（LD）、取反联系指令（LDI）、线圈（OUT）、非式线圈（OUT NOT）、双稳态触发器（SET/RST）等。 定时器指令： 通电延时定时器（TON）、断电延时定时器（TOF）、通断电延时定时器（TP）等，以及它们的参数设置与应用。 计数器指令： 向上计数器（CTU）、向下计数器（CTD）、加减计数器（CTUD）等，以及它们的计数方式和复位。 比较指令： 等于（＝）、不等于（≠）、大于（＞）、小于（＜）、大于等于（≥）、小于等于（≤）等。 传送指令： 移动（MOV）、块移动（FMOV）、逻辑移位（SFT）等。 算术指令： 加（ADD）、减（SUB）、乘（MUL）、除（DIV）等。 数据类型与存储区域： 介绍PLC内部的数据类型（如布尔量、整型、浮点型等）以及不同存储区域（如输入映象区、输出映象区、内部继电器、定时器、计数器、数据寄存器等）的作用。 编程软件的使用： 介绍主流PLC品牌（如西门子、三菱、欧姆龙等）的编程软件界面、基本操作流程，以及如何进行程序编写、编译、下载和在线监视。 第五章 PLC的项目应用与调试： 自动化控制方案设计： 讲解如何根据工艺要求，分析控制逻辑，设计PLC控制方案。包括对输入输出点的规划、控制功能的划分、梯形图的绘制等。 实例分析： 通过具体的工业控制场景，如流水线控制、电机启停与调速、液位控制、温度控制、多机联动等，演示PLC程序的编写过程。 PLC程序的调试方法： 介绍PLC程序调试的常用技巧，包括使用在线监视功能、单步执行、强制输入输出、查看变量状态等，以及如何排查程序错误。 PLC的故障诊断与维护： 讲解常见的PLC硬件故障和软件故障，以及相应的诊断和排除方法。介绍PLC的日常维护要点。 第三部分：变频器技术与应用 变频器是实现电机调速的关键设备，本书将详细介绍变频器的原理、选型、接线、参数设置及应用。 第六章 变频器的基本原理与结构： 变频器的作用： 阐述变频器在改变交流电机转速方面的核心作用，以及其在节能、改善工艺、减少机械磨损等方面的优势。 变频器的基本工作原理： 详细讲解变频器将三相交流电（AC）转换为直流电（DC），再通过逆变器（INV）将直流电转换为频率和电压可调的三相交流电（AC）的AC-DC-AC变频原理。 变频器的组成： 介绍变频器的主要组成部分，包括整流单元、滤波单元、直流环节、逆变单元、控制单元等。 变频器的类型： 介绍不同类型的变频器，如电压型变频器、电流型变频器，以及根据控制方式（如V/f控制、矢量控制、伺服控制）划分的变频器。 第七章 变频器的选型与接线： 变频器选型依据： 讲解如何根据电机功率、额定电压、额定电流、启动转矩要求、工作环境等因素，选择合适的变频器。 变频器的安装与环境要求： 说明变频器安装的注意事项，如通风散热、防尘防水、接地要求等。 变频器的基本接线： 详细介绍变频器的电源侧接线（进线）、电机侧接线（出线）以及控制信号接线（端子控制、通讯控制）。强调安全接线的规范和重要性。 第八章 变频器的参数设置与调试： 常用参数讲解： 重点讲解变频器中最常用、最重要的参数，如： 基本参数： 电机额定功率、额定电压、额定频率、额定转速等。 运行参数： 加速时间、减速时间、最高运行频率、最低运行频率、基准频率等。 控制参数： 载波频率、PID调节参数、过载保护参数等。 I/O参数： 多功能端子设置、模拟量输入/输出设置等。 参数设置的逻辑： 讲解设置参数时应遵循的逻辑顺序和注意事项，避免因设置不当导致故障。 变频器的调试步骤： 介绍变频器从初步设置到带负载运行的调试流程，包括空载调试、带载调试、性能测试等。 变频器故障排除： 列举变频器常见的报警代码，并提供相应的故障诊断和处理方法。 第四部分：人机界面（HMI）技术与应用 人机界面是实现人与自动化系统之间信息交互的桥梁，本书将介绍HMI的原理、功能及应用。 第九章 HMI的基本概念与组成： HMI的作用： 阐述HMI在可视化监控、操作控制、数据采集、报警显示等方面的重要作用，以及它在提升生产效率和自动化水平中的价值。 HMI的组成： 介绍HMI的主要组成部分，包括显示屏、触摸屏（或按键）、处理器、存储器、通信接口等。 HMI的分类： 介绍不同类型的HMI，如文本式HMI、图形化HMI，以及它们在功能和应用上的区别。 第十章 HMI的组态与编程： HMI组态软件： 介绍主流HMI品牌（如西门子、威纶通、昆仑通态等）的组态软件，如WinCC, EZSoft, Kunlun-View等。 界面设计： 讲解如何进行HMI界面的设计，包括添加控件（按钮、文本框、指示灯、进度条等）、设置画面布局、颜色搭配、字体选择等。 画面与PLC的通信： 详细讲解如何通过组态软件设置HMI与PLC之间的通信参数，并将PLC的变量地址与HMI上的控件进行绑定，实现数据的读写。 常用功能的实现： 演示如何通过HMI实现常见的功能，如： 实时数据监控： 显示PLC的当前工艺参数（如温度、压力、速度、液位等）。 参数设定： 允许操作员修改PLC中的参数，如设定值、控制模式等。 报警处理： 显示和记录系统产生的报警信息，并提供报警的清除和确认功能。 操作控制： 通过HMI上的按钮或开关控制PLC的输出，实现设备的启停、切换等操作。 历史数据记录： 记录和显示生产过程中的历史数据，用于分析和追溯。 第十一章 HMI的应用实例： 典型应用场景： 展示HMI在不同工业场景下的应用，如生产线监控界面、设备操作界面、配料系统界面、包装机控制界面等。 实际案例分析： 通过一个具体的自动化项目，演示HMI的整体设计、组态、连接PLC及调试过程。 第五部分：工业自动化系统集成与实践 本部分将对前面学习的知识进行整合，并介绍更高级的应用和实践建议。 第十二章 工业网络通信与集成： 工业通信协议： 介绍常见的工业通信协议，如Modbus TCP/IP, Profinet, Ethernet/IP, Profibus DP等，并分析它们的特点和应用场景。 系统集成： 讲解如何将PLC、变频器、HMI以及其他传感器、执行器等设备通过工业网络进行有效的连接和集成，构建一个完整的自动化系统。 第十三章 自动化系统的安全与可靠性： 电气安全： 强调工业自动化系统中电气安全的重要性，介绍接地、绝缘、防护等级、急停按钮等安全措施。 程序安全： 讨论PLC程序设计的安全规范，如避免死锁、冗余设计、错误处理等。 系统可靠性设计： 介绍提高自动化系统可靠性的方法，如冗余设计、故障诊断、备用电源等。 第十四章 工业自动化未来的发展方向： 智能制造与工业物联网： 探讨工业物联网（IIoT）如何赋能自动化系统，实现设备间的互联互通、数据共享与智能分析。 大数据与人工智能在工业自动化中的应用： 展望大数据分析和人工智能技术如何进一步提升自动化系统的预测性维护、优化控制和决策能力。 机器人与自动化集成： 讨论机器人技术与传统自动化设备的融合，以及其在提升生产柔性和效率方面的潜力。 本书通过系统性的讲解和丰富的实践指导，旨在帮助读者建立起对工业自动化领域，特别是PLC、变频器和HMI核心技术的深刻理解和实际操作能力，为他们在工业自动化领域的学习、工作和职业发展奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

总的来说，这是一套非常厚重且权威的教材，它散发着一种“官方推荐”的可靠性。在内容深度上，它成功地平衡了理论的严谨性与工程实践的可操作性，非常适合作为职业院校相关专业的标准教材或者工程师的案头参考书。美中不足的是，在排版细节上，偶尔会遇到一些公式的上下标引用跳转不够清晰的地方，需要读者花费额外的时间去核对，这在需要快速查阅的工程场景中会稍微影响效率。但瑕不掩瑜，对于想要系统掌握计算机控制技术核心脉络的学习者而言，这本书提供的知识广度和深度是毋庸置疑的，它确实为我们建立起了一座坚实的技术桥梁，连接了课堂知识与工厂现场的需求。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我期待这本书能更侧重于前沿的工业物联网（IIoT）和边缘计算在现代控制系统中的融合应用。目前的版本，在传统硬件平台和经典算法的讲解上做得非常扎实，堪称教科书级的标准范本，对于打牢基础功来说是无可挑剔的。然而，当我翻到关于“未来趋势”或者“高级应用”的章节时，总觉得信息量稍显不足。例如，关于基于机器学习的自适应控制策略、或者如何利用云平台对分布式控制网络进行集中监控和预测性维护的实例，如果能有更深入的案例分析或者至少是概念性的介绍，那就更符合当前“工业4.0”的时代背景了。现有的内容更像是为构建一个稳固的“控制塔基”而设计，虽然这个基础极其重要，但对于那些已经有一定基础，渴望了解最新技术动态的读者来说，可能需要再寻找其他补充材料来跟进最新的技术浪潮。

评分☆☆☆☆☆

这本书在配套资源和学习支持方面做得相当到位，这对于自学或者课堂教学而言都是巨大的加分项。我注意到书的某些章节后面提到了配套的实验指导手册和仿真软件的使用说明。这表明编写者不仅仅是把知识点写在纸面上，更考虑到了知识的转化和应用过程。我特别欣赏它对实验环节的重视程度，很多教材只是简单地罗列实验项目，而这本书似乎在引导读者如何设计实验、如何分析实验数据中存在的不确定性，这种对“科学方法论”的培养，远比单纯学会操作某个设备更有价值。它构建了一个从理论学习、软件仿真验证到硬件实际操作验证的完整闭环，使得知识点不再是孤立的符号，而是真正融入了工程实践的思维框架之中。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计非常朴实，一看就是那种严谨的教科书风格，那种能让人感受到出版方对内容质量的重视。我拿到手的时候，首先注意到的是它的字号和排版，非常清晰易读，对于需要长时间阅读学习的教材来说，这一点至关重要。翻开目录，能看出它对学科内容的覆盖面很广，从基础的概念引入到后期的系统集成与应用，逻辑层次非常分明。特别是那些插图和图示，绘制得非常专业，复杂的技术流程通过图形化展示后，一下子就变得直观起来，这对于初学者理解那些抽象的控制原理大有裨益。我尤其欣赏它在每个章节末尾设置的思考题和实践环节的建议，这些不仅仅是简单的知识点回顾，更像是引导我们去构建一个完整的知识体系，而不是零散地记忆知识点。那种循序渐进的编排，让人觉得学习过程是可控且充满成就感的，不是那种上来就抛出晦涩难懂公式的“劝退”教材。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格可以说是教科书里的“典范”——准确、严谨，却又不失引导性。它在阐述像PID控制这种核心算法时，没有一味地堆砌数学公式，而是先用清晰的文字描绘出控制对象的实际物理意义和控制目标，然后再逐步推导出数学模型，最后才引出参数整定的方法。这种“从实际到理论，再从理论回溯实践”的叙事方式，极大地降低了理解门槛。我感觉作者团队对职业教育的理解非常到位，他们明白读者群体可能更侧重于动手能力和工程应用，因此在理论深度上做了精妙的取舍，既保证了科学性，又避免了陷入纯理论研究的泥沼。比如，在介绍传感器和执行器的接口规范时，涉及到的标准和实际产品选型之间的关系讲解得尤为细致，这种对工程细节的关注，是很多理论导向型教材所欠缺的宝贵之处。