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蔡大泉 ...（等）著 著

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店铺： 夜语笙箫图书专营店

出版社： 中国电力出版社

ISBN：9787512307940

商品编码：29657904691

包装：平装

出版时间：2010-11-01

基本信息

书名：过程控制系统及工程应用

定价：25.00元

作者：蔡大泉 ... 著

出版社：中国电力出版社

出版日期：2010-11-01

ISBN：9787512307940

字数：207000

页码：

版次：5

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.259kg

编辑推荐

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内容提要

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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。

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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探索智能制造的基石：工业自动化与数字化转型 本书并非聚焦于特定的过程控制系统硬件或工程应用实例，而是将目光投向工业自动化领域更宏观的图景，以及其在当今数字化浪潮中的深刻变革。我们将深入剖析工业自动化的核心理念、发展脉络，以及其如何成为驱动现代制造业转型升级的关键力量。 第一部分：工业自动化的演进与核心要素 工业自动化并非一蹴而就，而是人类对提升生产效率、降低劳动强度、保障生产安全不懈追求的结晶。本部分将追溯工业自动化的历史脚步，从最早的机械化、电气化，到如今的数字化、智能化，梳理其演进的驱动因素与里程碑事件。 从机械化到信息化的飞跃： 机械化时代： 早期对人力和畜力的解放，通过简单的机械装置实现重复性劳动。 电气化时代： 电力的引入带来了更强大的动力源和更精确的控制，电动机、继电器等关键技术的发展，为自动化奠定基础。 电子化时代： 半导体技术、集成电路的出现，使得控制系统更加小型化、集成化，功能也日益强大。 信息化时代： 计算机的普及和应用，将数据采集、处理、分析能力引入生产过程，实现了对生产流程的监控和优化。 工业自动化的基本构成： 感知层： 传感器技术是工业自动化的“眼睛”，负责采集生产过程中的各种参数，如温度、压力、流量、液位、位置、速度、光照、声音等。我们将探讨各类传感器的原理、特性、选型原则，以及如何应对复杂工况下的挑战。 控制层： 这是工业自动化的“大脑”，负责根据感知层采集到的信息，以及预设的控制策略，做出决策并发出指令。我们将深入研究各种控制器的类型，包括但不限于： 可编程逻辑控制器 (PLC)： 工业现场的“瑞士军刀”，广泛应用于离散制造和连续过程的自动化控制。 分布式控制系统 (DCS)： 适用于大型、复杂连续过程的集中式与分布式相结合的控制系统，强调系统的集成性、可靠性和可扩展性。 单片机与嵌入式系统： 在特定应用场景下，提供高度定制化和成本效益的解决方案。 工业PC (IPC)： 融合了PC的强大计算能力与工业环境的坚固性，适用于复杂的监控、数据分析和高级控制。 执行层： 这是工业自动化的“手臂”，负责将控制层的指令转化为实际的物理动作。我们将考察各种执行器的类型，如： 电机与驱动器： 提供动力，驱动机械设备运转。 阀门与执行机构： 控制流体、气体的流动，实现流量、压力的调节。 机器人与机械臂： 实现复杂的搬运、装配、焊接等自动化任务。 其他执行元件： 如加热器、冷却器、报警器等。 通信层： 保证各层之间信息流畅、高效、可靠地传递。我们将介绍工业通信的现状与发展，包括： 现场总线技术： 如PROFIBUS, PROFINET, EtherNet/IP, Modbus等，实现设备间的直接通信。 工业以太网： 带来更高的带宽和更强的实时性。 无线通信技术： 在某些场景下提供灵活性和便捷性。 人机界面 (HMI)： 实现操作员与自动化系统之间的交互，提供直观的监控画面、操作指令输入和报警显示。 自动化策略与控制理论基础： 开环控制与闭环控制： 理解反馈在提高控制精度和鲁棒性中的作用。 PID 控制： 经典且广泛应用的反馈控制算法，我们将探讨其原理、参数整定方法及其局限性。 高级控制策略： 如模型预测控制 (MPC)、模糊逻辑控制、神经网络控制等，在应对复杂非线性系统和优化性能方面的应用。 顺序控制与逻辑控制： 适用于离散制造过程中，对操作步骤进行精确排序和逻辑判断。 第二部分：工业互联网与数字化转型 随着信息技术的飞速发展，工业自动化正以前所未有的速度迈向数字化、网络化、智能化。本部分将聚焦于工业互联网的兴起，以及其如何驱动传统制造业向智能制造转型。 工业互联网的内涵与架构： 连接： 将工业设备、生产线、工厂乃至整个供应链连接起来，实现数据的互联互通。 数据： 采集海量的生产数据，并进行清洗、存储、分析。 平台： 提供数据处理、应用开发、资源共享的统一平台。 应用： 基于平台开发各种智能化应用，如预测性维护、智能排产、质量追溯、能效管理等。 大数据与人工智能在工业领域的应用： 大数据分析： 从海量工业数据中挖掘有价值的信息，发现潜在的模式和规律。 机器学习与深度学习： 训练模型，实现故障诊断、异常检测、性能优化等智能功能。 数字孪生 (Digital Twin)： 创建物理实体的虚拟模型，进行模拟、分析和优化，实现“虚实结合”的管理。 边缘计算： 将计算能力部署到靠近数据源的设备端，提高响应速度和数据处理效率。 智能制造的典型应用场景： 预测性维护 (Predictive Maintenance)： 通过监测设备运行状态，提前预警潜在故障，降低停机损失，延长设备寿命。 柔性制造与定制化生产： 快速响应市场需求变化，实现小批量、多品种的定制化生产。 质量追溯与可视化管理： 实现产品从原料到成品的全面追溯，提升产品质量和客户信任度。 能源管理与绿色制造： 通过数据分析优化能源使用效率，降低生产成本，实现可持续发展。 智能仓储与物流： 实现自动化存取、调度和配送，提升供应链效率。 人机协同与增强现实 (AR)： 通过AR技术为操作员提供实时指导和信息支持，提升操作效率和安全性。 工业安全与网络安全： 随着系统互联互通程度的加深，工业安全和网络安全变得尤为重要。我们将探讨面临的挑战，以及应对策略，确保生产过程的安全稳定运行。 第三部分：面向未来的工业自动化 工业自动化的发展永无止境。本部分将展望工业自动化的未来趋势，以及其对人类社会可能带来的深远影响。 工业4.0与智能工厂： 探讨工业4.0的核心理念，以及智能工厂的构建要素。 人机共生与自主系统： 机器人与人类的协同工作模式，以及人工智能驱动的自主系统。 模块化与服务化制造： 强调生产过程的灵活性和可重构性，以及从产品销售向服务提供转变的模式。 工业元宇宙与沉浸式体验： 探索虚拟现实、增强现实等技术在工业领域的进一步应用。 可持续发展与循环经济： 工业自动化如何为实现绿色生产和循环经济做出贡献。 本书旨在为读者提供一个广阔的视角，理解工业自动化的演进历程、核心技术、发展趋势以及其在驱动现代产业变革中的关键作用。通过深入剖析工业互联网和数字化转型所带来的机遇与挑战，帮助读者更好地把握未来工业发展的脉搏，为迎接智能制造时代的到来做好准备。

评分☆☆☆☆☆

这本书的阅读体验，就像是在进行一场跨学科的思维漫步。作者的文字功底非常扎实，叙述流畅中带着一种特有的逻辑美感。最让我印象深刻的是，它没有将各个控制单元孤立地看待，而是始终强调整个过程控制系统的“集成性”和“生命周期管理”。从项目的前期需求分析、硬件选型、软件开发，一直延伸到后期的调试、试运行，再到长期的维护和升级，这本书形成了一个完整的闭环。特别是关于“系统生命周期成本”的分析，它引导读者思考前期投入与后期运维之间的平衡关系。书中对不同行业标准（比如ISA标准）的引用和解读也非常到位，这对于需要与国际项目合作的专业人士来说，简直是如虎添翼。它不是一本零散的知识点堆砌，而是一部有机的、关于如何将理论转化为稳定、可盈利的工业资产的百科全书。每一次翻阅，都能在不同的章节中发现新的启发点，这得益于作者在宏观视野和微观细节之间切换的自如。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的编排侧重点感到非常惊喜，它居然花了大量的篇幅来讨论“人机交互”和“系统安全”这两个在传统教材中经常被轻描淡写的方面。在描述分布式控制系统（DCS）和可编程逻辑控制器（PLC）的集成应用时，作者的关注点明显超越了单纯的逻辑编程。他详细阐述了如何设计一个直观、高效的操作员站界面，如何通过有效的报警管理机制来避免“报警风暴”，以及在紧急情况下，操作员应如何快速做出正确的判断。这部分内容充满了实战经验的智慧，比如关于冗余设计的必要性、故障安全（Fail-Safe）原则的贯彻，以及网络安全在工业控制领域日益重要的地位。我之前参与过几次系统升级项目，深知人为失误导致的停机损失有多大，这本书提供了很多预防性的设计思路。它教会我，一个优秀的控制系统，不仅要“控得准”，更要“用得顺”和“坏得稳”。这种关注用户体验和系统韧性的视角，是这本书区别于其他技术手册的显著标志。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构简直是为我这种刚入门的工程新人量身定做的。它没有上来就抛出一堆晦涩难懂的公式和理论，而是选择了一种非常平易近人的叙事方式，像一位经验丰富的前辈在手把手地教你。我尤其欣赏它在基础概念上的阐述，那些关于反馈、前馈、PID控制器的介绍，不仅清晰明了，而且还配上了大量的实际案例图解，这使得我这个在课堂上总是抓不住重点的学生，也能很快理解其中的精髓。读到中间部分，作者开始深入探讨不同类型传感器的选型和数据采集的注意事项，这一点对我后续参与实际项目至关重要。书里详细分析了不同环境下传感器的精度、稳定性和抗干扰能力，甚至连校准的流程都写得一丝不苟。坦白说，我以前总觉得这些是“边角料”知识，但这本书让我意识到，在实际运行中，一个糟糕的传感器配置能让再精妙的算法形同虚设。这种由浅入深的编排逻辑，真正体现了“工程应用”的精髓，让人感觉自己不是在背书本知识，而是在学习一门实用的手艺。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度着实让人惊叹，它绝非市面上那些浮光掠影的入门读物可比。我特别关注了其中关于现代控制理论与先进控制策略的部分，那几章内容简直是干货满满，简直可以作为研究生阶段的参考教材了。作者对非线性控制和鲁棒控制的介绍，不仅仅停留在理论推导上，而是紧密结合了化工、电力等行业的典型难题进行剖析。例如，书中关于模型预测控制（MPC）的应用实例，详细描述了如何建立精确的系统模型，如何设定优化目标函数，以及如何处理约束条件。我对比了其他几本同类书籍，这本书对MPC中预测步长和控制步长的选择对系统性能影响的分析，无疑是最细致入微的。阅读这些章节时，我不得不频繁地停下来，用草稿纸演算，才能完全消化作者的思路。对于那些希望从基础操作员晋升到系统架构师的工程师来说，这本书无疑提供了一个坚实的理论基石和实践指导方向，读完后感觉自己的认知层次被拔高了好几个台阶。

评分☆☆☆☆☆

从一个技术文档鉴赏者的角度来看，这本书的排版和图表的质量达到了极高的专业水准。我很少看到一本技术书籍能将如此复杂的流程图和时序图绘制得如此清晰、不混淆。那些关于复杂控制回路的逻辑流程图，线条干净利落，关键节点的注释准确无误，即便是初次接触该回路的读者，也能迅速抓住其核心逻辑。此外，书中对数据可视化的处理也值得称赞。它展示了如何将大量的实时过程数据，通过趋势图、直方图等方式有效地转化为管理层和操作层都能理解的信息。这种对“信息传达效率”的极致追求，反映出作者深厚的工程实践背景。相比于那些图文模糊、索引混乱的同类书籍，这本书无疑是一份可以长期信赖的工具书。它不仅是知识的载体，更是一份高标准的技术美学范本，让人在使用过程中感到愉悦和高效。