过程控制系统及工程应用 9787512307940 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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蔡大泉 ...（等）著 著

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• 过程控制
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• 控制理论
• 仪表技术
• 9787512307940
• 工程应用

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出版社： 中国电力出版社

ISBN：9787512307940

商品编码：29640340589

包装：平装

出版时间：2010-11-01

图书基本信息
图书名称	过程控制系统及工程应用	作者	蔡大泉 ... 著
定价	25.00元	出版社	中国电力出版社
ISBN	9787512307940	出版日期	2010-11-01
字数	207000	页码
版次	5	装帧	平装
开本	12k	商品重量	0.259Kg

内容简介

本书概要介绍了过程控制系统的基本概念，深入分析了过程控制中常用检测与控制仪表的原理与工程选型、过程执行器的类型及特性，详细讨论了被控过程的特性及建模方法，具体论述了简单控制系统的设计与参数整定、复杂控制系统的控制策略，并对近年来发展迅速的计算机过程控制技术，如集散控制系统、现场总线技术、组态软件作了重点介绍。后，以工程实例为基础，对过程控制系统的设计与实际应用进行了深入分析。 　　本书侧重理论联系实际，内容深入浅出，可作为高校自动化、电气工程及自动化、测控技术与仪器、过程装备与控制工程、化学工程等专业的教材或参考书，也司供电力、石化、冶金、化工、轻工等行业的工程技术人员和研究人员参考。

作者简介

目录

编辑推荐

文摘

序言

《工业自动化原理与实践》 一、 核心概念与理论基础 本书旨在深入剖析工业自动化领域的核心概念与理论基础，为读者构建一个扎实而全面的知识体系。我们将从自动化系统的基本构成出发，详细阐述传感技术、执行机构、控制器以及人机交互界面（HMI）在整个自动化流程中的作用与原理。 传感技术： 深入介绍各类工业传感器的工作原理，包括但不限于温度传感器（热电偶、热电阻、红外传感器）、压力传感器（压阻式、电容式、应变片式）、流量传感器（涡轮流量计、电磁流量计、超声波流量计）、液位传感器（浮球式、导波雷达式、电容式）以及位移传感器（LVDT、编码器、激光测距）。我们将探讨不同传感器的精度、响应速度、环境适应性及其在不同工业场景下的选择依据。此外，还将涉及传感器的信号处理与调理技术，如滤波、放大、线性化等，以确保测量数据的准确可靠。 执行机构： 详细讲解各类工业执行机构的驱动原理与应用。这包括电机（直流电机、交流电机、步进电机、伺服电机）的控制方法，如PWM（脉冲宽度调制）控制、PID（比例-积分-微分）控制；液压与气动执行元件（气缸、油缸、比例阀、伺服阀）的工作原理与选型；以及电磁阀、继电器等开关型执行元件。我们将分析不同执行机构的负载能力、动态响应、精度与能耗，并提供相应的选配指南。 控制器： 深入研究各类工业控制器的架构与功能。我们将从传统的继电器控制电路讲起，逐步过渡到可编程逻辑控制器（PLC），详细介绍PLC的硬件结构（CPU、I/O模块、通信模块）、编程语言（梯形图、指令表、结构化文本、功能块图）以及常用的指令集。在此基础上，我们将引入分布式控制系统（DCS），探讨其集散式控制架构、系统冗余设计、组态方法以及在大型复杂工业过程中的优势。同时，也将简要介绍单片机、嵌入式系统在特定自动化应用中的作用。 人机交互界面（HMI）： 强调HMI在操作员与自动化系统之间的桥梁作用。我们将讨论HMI的设计原则，包括信息显示（数据、趋势图、报警）、操作输入（按钮、滑块、曲线图）以及画面逻辑。深入讲解组态软件在HMI画面开发、数据连接、脚本编写等方面的应用，以及人机工程学在HMI设计中的重要性，以提升操作效率与安全性。 二、 控制理论与算法 本部分将系统梳理控制理论的核心思想，并重点介绍在工业自动化中广泛应用的经典与现代控制算法。 反馈控制原理： 深入阐述负反馈在稳定和调节系统中的关键作用。我们将从开环控制与闭环控制的对比出发，详细讲解反馈控制的基本结构，包括控制器、被控对象、传感器和执行器。通过分析系统传递函数、频率响应等概念，理解反馈对系统稳定性的影响。 PID控制算法： 这是工业自动化中最普遍的控制算法，我们将对其进行深入讲解。详细分析比例（P）、积分（I）、微分（D）三个环节的作用机理，以及它们对系统响应特性的影响。介绍PID参数的整定方法，包括手动整定法、临界比例法、衰减震荡法，以及更高级的自动整定技术。还将探讨PID的改进算法，如增量式PID、位置式PID、抗积分饱和PID、抗微分饱和PID等。 先进控制策略： 在PID控制的基础上，我们将介绍一些更先进的控制策略，以应对更复杂的工业过程。这包括： 模型预测控制（MPC）： 阐述MPC基于系统模型进行预测并优化未来控制序列的原理，以及其在处理多变量耦合系统、约束优化问题上的优势。 模糊逻辑控制（FLC）： 介绍模糊逻辑控制器的基本组成（模糊化、模糊推理、解模糊），以及其在处理非线性、参数不确定系统时的灵活性。 神经网络控制（NNC）： 探讨神经网络在系统辨识、自适应控制和优化控制中的应用，特别是其强大的学习能力和模式识别能力。 自适应控制： 讲解自适应控制器的原理，即控制器参数能够根据被控对象特性的变化而自动调整，以维持良好的控制性能。 状态空间方法： 引入现代控制理论中的状态空间描述方法，探讨其在系统分析、可控性、可观性以及设计最优控制器（如LQR）方面的应用。 三、 工业网络与通信 随着工业自动化的深入发展，工业网络通信的重要性日益凸显。本部分将聚焦于工业环境下的通信技术与协议。 现场总线技术： 详细介绍各类重要的现场总线，如Profibus（DP/PA）、Profinet、Modbus（RTU/TCP）、CANopen、EtherNet/IP等。我们将分析不同现场总线的拓扑结构、通信速率、数据传输方式、电气特性以及适用范围。深入探讨现场总线在提高系统集成度、降低布线成本、增强通信可靠性方面的作用。 工业以太网： 阐述工业以太网的标准化与发展，以及其在工业自动化通信中的优势，如高带宽、高实时性、互联互通性。介绍Real-time Ethernet（RTE）技术，如Ethernet/IP、Profinet IRT等，及其在时间敏感应用中的实现。 OPC UA（OLE for Process Control Unified Architecture）： 重点介绍OPC UA作为一种开放、独立于平台、面向服务的通信技术，在实现工业设备之间以及企业不同层级之间互联互通中的关键作用。阐述OPC UA的数据建模、信息模型、安全机制等核心特性。 无线通信技术： 探讨Wi-Fi、LoRa、NB-IoT等无线通信技术在工业环境中的应用，特别是在移动设备监控、传感器网络部署等场景下的优势与挑战。 四、 典型工业过程的自动化应用案例 为了更好地理解理论知识的实际应用，本书将选取多个典型工业过程，进行详细的自动化设计与实施分析。 连续过程控制： 化工反应器温度控制： 分析反应器传热特性，讲解PID或MPC在精确控制反应温度、保证产品质量与生产安全方面的应用。 蒸馏塔塔顶压力与液位控制： 阐述多变量耦合系统的控制策略，如解耦控制、模型预测控制等，以实现稳定操作。 给水处理系统： 介绍pH值、浊度等关键参数的在线监测与自动调节，以及PLC在水质控制逻辑实现中的作用。 离散过程控制： 物料输送与分拣系统： 讲解PLC在控制传送带、传感器、气动推杆等组件，实现物料的自动识别、搬运与分类的应用。 装配生产线自动化： 介绍机器人、视觉检测系统、自动化夹具等如何集成到生产线中，实现产品的高效、精确装配，以及PLC与机器人控制器之间的协同工作。 仓储物流自动化： 探讨自动导引车（AGV）、立体仓库管理系统（WMS）等的自动化控制原理与集成方案。 复合过程控制： 智能电网与能源管理： 介绍自动化在电力调度、负荷预测、可再生能源接入等方面的应用，以及SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）系统的作用。 智能制造与工业4.0： 探讨物联网（IoT）、大数据分析、人工智能等技术如何赋能工业自动化，实现生产过程的智能化、柔性化与个性化。 五、 系统集成、安全与维护 本书还将关注自动化系统的工程实现、安全保障与长期维护。 系统集成方法： 介绍自动化项目的生命周期，包括需求分析、方案设计、设备选型、编程组态、现场调试、上线运行等环节。探讨不同自动化子系统（如PLC、DCS、SCADA、MES）之间的集成与协同工作。 工业安全（Functional Safety）： 详细介绍功能安全的标准（如IEC 61508, IEC 61511），以及安全仪表系统（SIS）在降低生产风险、保障人员与设备安全方面的作用。讲解安全互锁、紧急停车（ESD）系统、安全继电器、安全PLC等概念。 系统诊断与故障排除： 提供有效的系统诊断方法，包括硬件诊断、软件诊断、网络诊断等。介绍常见的故障原因与排除技巧，以及预防性维护策略，以提高系统的可靠性与可用性。 维护与升级： 探讨自动化系统的生命周期维护，包括软件更新、硬件更换、性能优化等。介绍系统升级的策略与方法，以适应不断发展的技术需求和工艺改进。 总结： 《工业自动化原理与实践》是一本集理论性、系统性与实践性于一体的著作。通过对自动化核心概念、控制理论、工业网络、典型应用案例的深入剖析，以及对系统集成、安全与维护的详细阐述，本书旨在为广大从事工业自动化领域的工程师、技术人员、学生以及相关研究者提供一个全面、深入的学习平台。我们相信，掌握本书中的知识与技能，将有助于读者在不断发展的工业自动化浪潮中，设计、实施并优化出更高效、更可靠、更智能的工业自动化系统。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是打开了新世界的大门，虽然我之前对这个领域只是略有耳闻，但读完后感觉自己对整个行业都有了更深刻的理解。作者的叙述方式非常流畅自然，不像很多技术书籍那样枯燥乏味，而是像一位经验丰富的前辈在娓娓道来，把复杂的概念讲得深入浅出。特别是在介绍一些经典控制理论的实际应用案例时，感觉特别受启发。书中对各种控制策略的优缺点分析得非常到位，让我这个初学者也能很快抓住重点。而且，书中还穿插了一些行业内的前沿技术动态，这对于我们这些希望跟上时代步伐的人来说，价值不可估量。我感觉这本书不仅仅是一本教科书，更像是一本工具书，可以随时翻阅，从中汲取经验和智慧。强烈推荐给所有对工业自动化和过程控制感兴趣的朋友们！

评分☆☆☆☆☆

从排版和学习体验的角度来看，这本书做得相当出色。纸张的质感很好，印刷清晰，阅读起来眼睛不容易疲劳，这一点在长时间学习中非常重要。更重要的是，作者在知识点的组织上非常用心，结构逻辑严密，章节之间的过渡自然流畅，很少出现知识点跳跃或者前后矛盾的情况。我个人感觉这本书非常适合作为工作之余的自我提升材料，它提供的知识体系非常完整，能够帮助读者构建起一个坚实的、覆盖面广的过程控制知识体系。如果说有什么可以改进的地方，或许是某些高级算法的仿真实例可以再多一些，但瑕不掩瑜，总体来说，这是一本非常扎实可靠的专业参考书。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值在于它提供了一种“系统观”。它不仅仅是讲解了各个组件如何工作，而是着重于如何将这些组件有机地结合成一个稳定、高效的控制系统。在阅读过程中，我不断地思考如何将书中的理念应用到我目前负责的某个老旧系统改造中去。作者对风险评估和系统可靠性维护的重视程度令人印象深刻，这体现了作者深厚的行业沉淀和高度的责任感。它教会我的不仅仅是“如何做”，更是“为什么这么做”，这种深层次的理解远比单纯的技术操作更有价值。这本书无疑是工程技术人员案头必备的一本精品，能够有效指导我们在复杂的工业环境下做出明智的决策。

评分☆☆☆☆☆

我必须承认，这本书的深度和广度都超出了我的预期。它并没有停留在对基础PID控制的简单介绍，而是深入探讨了更高级的、如模型预测控制（MPC）等现代控制技术。对于每一个概念的阐述，作者都力求做到详尽无遗，同时又不失条理清晰。我特别喜欢它在图表和案例分析上的处理方式，那些精心设计的流程图和数据可视化，让原本抽象的控制逻辑变得直观易懂。虽然有些地方需要我反复研读才能完全消化，但这正说明了内容的厚重和价值所在。对于有一定基础的工程师来说，这本书无疑是提升自己理论深度和拓宽应用视野的绝佳选择。它激发了我对深入研究特定控制算法的兴趣，值得反复阅读和收藏。

评分☆☆☆☆☆

这本关于控制系统的书，说实话，一开始我还有点担心内容会过于理论化，毕竟现在很多教材都喜欢堆砌公式和复杂的数学模型。然而，这本书的侧重点显然是放在了“工程应用”上，这一点非常对我胃口。作者似乎非常懂得工程师在实际工作中会遇到哪些痛点和挑战，所以在讲解理论的时候，总能巧妙地联系到实际的生产场景。我尤其欣赏它在系统集成和调试方面的论述，那些具体的步骤和注意事项，都是书本上很少提及的宝贵经验。读完之后，我感觉自己对接手一个新项目时应该从何处入手、如何规避常见的陷阱，都有了一个更清晰的认识。它提供了一种实用的思维框架，而不是死记硬背的知识点，对于提升实操能力有极大的帮助。