MCGS工控组态技术及应用/国家示范性高等职业教育机电类“十三五”规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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朱益江 编

图书标签:

• 工控组态
• MCGS
• 组态软件
• PLC
• HMI
• 自动化
• 机电一体化
• 高等职业教育
• 教材
• 工业控制

出版社： 华中科技大学出版社

ISBN：9787568023542

版次：1

商品编码：12218234

包装：平装

丛书名： 国家示范性高等职业教育机电类“十三五”规划教材

开本：16开

出版时间：2017-07-01

用纸：胶版纸

页数：169

字数：284000

正文语种：中文

内容简介

　　《MCGS工控组态技术及应用/国家示范性高等职业教育机电类“十三五”规划教材》为自动控制类理实一体化教材，主要介绍了工控组态软件MCGS在各种控制系统中的应用。以实用、易用为目的，利用项目化的编写方式对多种控制系统进行了详细的讲解，从简单到复杂，力求使读者能轻松掌握MCGS。全书围绕精选的7个项目，系统介绍了MCGS组态软件的特点、用户界面设计、实时数据库管理、外部硬件设备连接及管理、控件与数据对象的动画连接、用户脚本程序设计、报警窗口、报表系统、趋势曲线及工程安全管理的应用等知识。《MCGS工控组态技术及应用/国家示范性高等职业教育机电类“十三五”规划教材》内容实用性较强，采用基于工作过程系统化的课程开发方法，将课程内容与典型应用融为一体，注重对学生职业能力和创新能力的培养。
　　《MCGS工控组态技术及应用/国家示范性高等职业教育机电类“十三五”规划教材》可作为自动化、机电、电子、计算机控制技术等专业的教材，也可作为化工、电工、能源、冶金等专业的自动控制类课程的教材，还可作为相关专业工程技术人员的自学用书。

目录

项目1 指示灯的开关控制
任务1 学会新建一个组态工程
任务2 指示灯的开关控制工程组态

项目2 小车的水平移动
任务1 工程建立与静态画面组态

项目3 水泵的控制
任务1 工程建立与静态画面组态

项目4 交通灯的控制
任务1 工程建立与系统组态

项目5 工业搬运机械手
任务1 工业搬运机械手组态的设计

项目6 双液位控制系统
任务1 双液位控制系统工程的组建
任务2 双液位控制系统工程的优化
任务3 双液位控制系统工程的报警
任务4 数据报表
任务5 曲线
任务6 设置组态的菜单
任务7 安全管理

项目7 PLC+触摸屏实现电动机的控制
任务1 MCGS工程建立与系统组态
任务2 PLC控制系统设计

项目训练
训练项目1 水箱水位监控系统设计
训练项目2 自动售货机系统设计
训练项目3 皮带运输机的控制组态设计
训练项目4 自动门组态设计
训练项目5 用IPC和组态软件实现车库自动监控

工业自动化控制系统设计与实践 概述 本书旨在为读者提供一套全面、深入的工业自动化控制系统设计与实践的知识体系。从基础理论到高级应用，本书循序渐进地引导读者掌握现代工业自动化领域的关键技术和核心技能，培养解决实际工程问题的能力。本书适用于电气工程、自动化、机电一体化等相关专业的学生，以及从事工业自动化设备设计、系统集成、生产管理和维护的工程师。 第一部分：工业自动化控制系统基础 第一章：工业自动化控制系统概述 1.1 工业自动化的定义与发展历程 什么是工业自动化？其核心目标是什么？ 从机械化到电气化，再到信息化、智能化的发展脉络。 关键里程碑事件及其对工业自动化的影响。 工业4.0、智能制造等前沿概念的提出与发展。 1.2 工业自动化控制系统的组成 感知层： 传感器、仪表等，负责采集现场数据（温度、压力、流量、液位、位置、速度等）。 各类传感器的基本原理、选型原则与应用场景（例如：光电传感器、接近开关、编码器、压力变送器、热电偶、热电阻等）。 测量不确定性与误差分析。 决策层（控制层）： PLC（可编程逻辑控制器）、DCS（分布式控制系统）、PAC（可编程自动化控制器）等，负责逻辑处理、运算与指令生成。 PLC的基本结构、指令系统、编程语言（梯形图、指令表、结构化文本等）及其在离散控制中的应用。 DCS的特点、系统架构、控制策略与在连续过程控制中的优势。 PAC的融合性与在复杂自动化任务中的表现。 执行层： 执行机构（电机、阀门、变频器、伺服驱动器等），负责根据控制指令驱动生产设备。 各种执行机构的工作原理、选型要求及与控制器的匹配。 直流电机、交流电机、步进电机、伺服电机及其驱动技术的介绍。 比例阀、伺服阀、气动阀、液压阀等。 1.3 工业自动化控制系统的分类 按控制对象分类： 过程控制系统、离散控制系统、运动控制系统、顺序控制系统。 过程控制的特点（连续性、精度要求、稳定性）与典型应用（化工、冶金、电力、制药）。 离散控制的特点（事件驱动、逻辑判断）与典型应用（装配线、包装机、物料搬运）。 运动控制的特点（高精度、动态响应）与典型应用（数控机床、机器人、印刷设备）。 顺序控制的特点（按预设顺序执行）与典型应用（电梯、起重机）。 按系统结构分类： 集散控制系统（DCS）、集中控制系统、分散控制系统。 按信息处理方式分类： 模拟控制系统、数字控制系统。 1.4 工业自动化面临的挑战与发展趋势 挑战： 复杂性增加、互联互通需求、数据安全、技术人才短缺、成本控制。 趋势： 工业互联网、物联网（IoT）、大数据分析、人工智能（AI）、边缘计算、数字孪生、柔性制造、网络安全。 第二章：传感器与信号处理 2.1 传感器的工作原理与分类 力/压力传感器： 压电效应、应变片原理、电容式、磁致伸缩式。 温度传感器： 热电偶、热电阻（RTD）、红外测温仪、半导体温度传感器。 流量传感器： 涡轮流量计、电磁流量计、超声波流量计、质量流量计、孔板流量计。 液位传感器： 浮球式、静压式、超声波式、雷达式、电容式。 位置/位移传感器： 编码器（增量式、绝对式）、LVDT（线性可变差动变压器）、霍尔传感器、超声波测距。 速度传感器： 测速发电机、编码器、霍尔传感器。 其他传感器： 气体传感器、光传感器、图像传感器等。 2.2 信号的类型与处理 模拟信号与数字信号： 定义、区别与转换。 信号调理： 放大、滤波、隔离、线性化。 模数转换（ADC）与数模转换（DAC）： 原理、分辨率、采样率。 数字信号处理（DSP）基础： 傅里叶变换、滤波算法。 2.3 传感器选型原则与注意事项 测量范围、精度、响应时间、环境适应性（温度、湿度、腐蚀性）、供电方式、输出信号类型、成本。 信号干扰的来源与抑制方法。 传感器的安装与校准。 第三章：控制器与控制理论基础 3.1 控制器的基本功能与分类 PID控制器： 比例（P）、积分（I）、微分（D）的作用，PID参数整定方法（手动整定法、Ziegler-Nichols法、自动整定）。 P控制、PI控制、PID控制的响应特性对比。 PID参数整定的意义与实践技巧。 模糊逻辑控制器（FLC）： 模糊化、模糊推理、去模糊化，适用于参数不确定或数学模型难以建立的系统。 神经网络控制器（NNC）： 基于神经网络的学习能力，实现自适应和智能控制。 状态空间控制： 描述系统内部状态，实现最优控制。 3.2 控制系统稳定性分析 开环系统与闭环系统。 稳定性定义： 限界输入，限界输出。 稳定性判据： 劳斯判据、奈奎斯特判据、根轨迹法。 3.3 系统辨识基础 目的：建立系统的数学模型。 常用方法：时域法、频域法、模型结构选择。 第二部分：工业自动化系统硬件与软件 第四章：可编程逻辑控制器（PLC） 4.1 PLC的硬件结构与组成 CPU模块： 中央处理器、内存（程序存储器、数据存储器）、通信接口。 输入/输出（I/O）模块： 数字量输入/输出（DI/DO）、模拟量输入/输出（AI/AO）。 I/O模块的隔离与电气特性。 输入信号的电压/电流范围，输出信号的负载能力。 电源模块： 为PLC系统提供稳定电源。 通信模块： 用于不同PLC之间、PLC与上位机之间的通信（RS232/485、Ethernet、Profibus/Profinet等）。 4.2 PLC的编程语言与指令系统 梯形图（LD）： 最常用的PLC编程语言，直观易懂，适合顺序控制和逻辑控制。 基本指令：触点（常开、常闭）、线圈、定时器（TON, TOF, TP）、计数器（CTU, CTD）。 常用指令：移位指令、比较指令、算术指令、逻辑运算指令、数据传送指令。 指令表（IL）： 类似于汇编语言，适用于特定场合。 结构化文本（ST）： 类似于高级编程语言，适合复杂的算法和数据处理。 功能块图（FBD）： 图形化编程，适合过程控制。 顺序功能图（SFC）： 适合描述复杂的顺序控制流程。 4.3 PLC的通信协议与网络 串行通信： RS232、RS485。 工业以太网： Profinet、Ethernet/IP、Modbus TCP。 现场总线： Profibus、DeviceNet、CANopen。 通信矩阵与数据交换。 4.4 PLC的项目开发与调试 需求分析、硬件选型、程序设计、在线调试、离线模拟、故障排除。 PLC程序的优化与可靠性设计。 第五章：人机界面（HMI）与监控系统 5.1 HMI的功能与作用 可视化操作、数据监控、报警处理、参数设置、报表生成。 提高操作效率，降低人为错误。 5.2 HMI的设计原则 用户友好性： 界面直观、操作简便、信息清晰。 信息可视化： 图形、动画、趋势图、仪表盘。 报警管理： 优先级、分类、记录、确认。 安全性： 权限管理、操作记录。 5.3 HMI的硬件与软件 硬件： 触摸屏、工控机、显示器。 软件： 组态软件（例如：KincoHMI KincoEdit, MCGS等），用于HMI界面的设计和与PLC的数据交互。 对象库、控件的使用（按钮、指示灯、文本框、图表等）。 画面切换、事件触发、变量绑定。 5.4 SCADA系统（Supervisory Control And Data Acquisition） SCADA的组成： 数据采集、数据传输、数据处理、监控显示、报警与事件管理、历史数据存储与分析。 SCADA系统的应用： 工业制造、能源管理、水务、交通等。 第三部分：工业自动化系统应用与集成 第六章：过程控制系统设计与应用 6.1 过程控制系统的基本概念 反馈控制、前馈控制、串级控制、比值控制。 开环控制与闭环控制的适用性。 6.2 典型过程控制回路 温度控制回路： 加热炉、反应釜控温。 压力控制回路： 锅炉压力控制、储罐压力调节。 流量控制回路： 管道流量调节、混合比例控制。 液位控制回路： 储罐液位维持、给料控制。 6.3 DCS系统在过程控制中的应用 DCS的分布式架构与冗余设计。 DCS的先进控制功能（MPC - Model Predictive Control）。 DCS的组态与编程。 6.4 过程控制系统的优化与故障诊断 控制性能评价指标（积分绝对误差IAE, 积分平方误差ISE等）。 常见故障及其诊断方法。 第七章：运动控制系统设计与应用 7.1 运动控制器的基本原理 伺服系统、步进系统、闭环步进系统。 位置控制、速度控制、力矩控制。 7.2 伺服驱动器与伺服电机 伺服系统的组成：控制器、驱动器、电机、编码器。 伺服电机的工作原理、类型（交流伺服、直流伺服）。 伺服驱动器的功能：脉冲跟踪、位置环、速度环、力矩环。 7.3 运动控制的常见应用 数控机床： G代码、M代码、插补算法。 机器人： 关节控制、路径规划、运动学与动力学。 包装机械： 精确的封切、填充、输送。 印刷设备： 精准的送纸、套准、喷墨控制。 7.4 运动控制系统的调试与优化 增益调整、参数设置、振动抑制。 运动指令的应用。 第八章：工业网络与通信集成 8.1 工业以太网技术 Ethernet/IP： 与Ethernet结合的开放式工业协议。 Profinet： 西门子推出的高效、可靠的工业以太网标准。 Profinet IO、Profinet CBA。 实时性要求与数据传输。 Modbus TCP： 基于TCP/IP的Modbus协议。 8.2 现场总线技术 Profibus： 广泛应用的现场总线，支持DP、PA、FMS。 Profibus DP (Decentralized Peripherals)：用于连接分布式I/O。 Profibus PA (Process Automation)：用于过程自动化领域，支持本安防爆。 DeviceNet： 由ODVA开发的基于CAN总线的工业网络。 CANopen： 基于CAN总线的应用层协议，适用于运动控制和分布式I/O。 8.3 OPC (OLE for Process Control) 技术 OPC DA (Data Access)：实现不同设备之间的数据实时访问。 OPC UA (Unified Architecture)：跨平台、面向对象的通信协议。 8.4 系统集成与互联互通 不同厂商设备、不同通信协议的兼容性问题。 网关、转换器的应用。 MES (Manufacturing Execution System) 和ERP (Enterprise Resource Planning) 系统的对接。 第九章：工业安全与维护 9.1 工业安全的重要性 人员安全、设备安全、数据安全。 9.2 工业控制系统的网络安全 防火墙、入侵检测、身份验证、加密通信。 安全漏洞与风险防范。 9.3 设备维护策略 预防性维护： 定期检查、润滑、清洁、更换易损件。 预测性维护： 基于状态监测（振动、温度、电流等）预测故障。 纠正性维护： 故障发生后的修复。 9.4 故障排除与应急响应 故障分析方法：逻辑分析、硬件诊断、软件排查。 应急预案的制定与演练。 第十章：案例分析与项目实践 10.1 典型工业自动化项目剖析 例如：自动化生产线设计、智能仓储系统、节能控制系统等。 从需求分析到方案设计、硬件选型、软件开发、系统集成、调试运行的全过程展示。 10.2 基于实际数据的仿真与优化 使用仿真软件进行系统行为模拟。 根据仿真结果优化控制参数和系统设计。 10.3 创新应用与未来展望 人工智能在工业自动化中的应用（智能故障诊断、预测性维护、自主优化）。 数字孪生在设计、仿真和运维中的价值。 绿色制造与可持续发展。 本书通过丰富的理论知识、详实的实例分析和深入的技术探讨，力求为读者构建一个扎实的工业自动化知识体系，并为实际工程应用提供有力的支撑。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度着实让我眼前一亮。我原本以为作为一本“规划教材”，可能会偏向于理论的梳理和知识点的罗列，但实际阅读体验完全颠覆了我的想象。作者在内容的编排上，充分考虑了不同层次读者的需求。对于有一定基础的读者，书中对MCGS软件的深入解析，包括其高级功能、二次开发接口以及与其他硬件设备的联动方式，提供了宝贵的学习资源。我特别欣赏其中关于PLC通信协议、网络集成以及故障诊断部分的讲解，这些都是在实际工作中经常会遇到的挑战，而本书提供了相当详尽的解决方案和思路。书中不仅讲解了“怎么做”，更深入探讨了“为什么这么做”，从原理层面剖析了组态技术的精髓，这对于提升技术人员的综合素养至关重要。我尝试着书中介绍的一些高级应用，比如数据分析和趋势图的绘制，发现MCGS在这些方面的强大能力被充分挖掘出来，而且操作过程并不像我想象的那么复杂。这本书就像一位经验丰富的工程师，将他的知识和实践经验毫无保留地分享出来，让我受益匪浅。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在自动化生产一线摸爬滚打多年的老兵，我对各种组态软件都不陌生，但《MCGS工控组态技术及应用》这本书，仍然给了我不少新的认识。这本书的强大之处在于，它将MCGS软件的“招式”和“内功”都讲解得非常到位。不仅有详细的操作指导，更有背后深厚的理论支撑。我尤其对书中关于“实时数据库设计”和“分布式控制系统架构”的分析非常感兴趣，这部分内容能够帮助我们从宏观层面理解组态软件在复杂系统中的定位和作用。书中还提及了一些在实际项目中经常遇到的“疑难杂症”，并且给出了有效的解决方案，比如如何处理网络延迟导致的画面卡顿，如何优化大量数据的显示和存储，这些都非常贴合一线人员的实际需求。此外，书中对于“人机交互设计”的探讨也十分到位，强调了易用性和可视化界面的重要性，这对于提升操作人员的工作效率和减少误操作非常有帮助。这本书绝对是工控领域从业人员值得拥有的一本参考书。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是我近期遇到的惊喜！作为一名对工控领域充满好奇的初学者，我之前在网上找了不少资料，但总是感觉碎片化，难以形成系统性的认知。直到我翻开了这本《MCGS工控组态技术及应用》，才算是找到了“对症下药”的教材。从最基础的MCGS软件安装配置讲起，每一个步骤都清晰明了，即便是对电脑操作不太熟悉的朋友，也能轻松上手。最棒的是，它并没有停留在理论层面，而是用大量的实际案例贯穿其中。从简单的温度控制，到复杂的生产线监控，书中提供的每一个项目都像是真实工业场景的缩影，让我能够边学边练，亲手搭建自己的工控系统。那些详细的截图和代码示例，简直就是最贴心的“私人教练”，随时随地指导我解决遇到的问题。我尤其喜欢书中关于数据采集和报警处理的章节，那些讲解让原本抽象的概念变得具体可感，我仿佛看到了数据在屏幕上流动，感受到了系统响应的“心跳”。这本书的优点在于，它能够循序渐进地引导读者，让你在不知不觉中掌握一项实用的技能，为未来在工控领域的探索打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

我是一名在校大学生，平时在学校的课程中接触到一些自动化和控制方面的知识，但总是觉得理论脱离实际，动手能力不足。这本《MCGS工控组态技术及应用》就像是打通了我理论与实践之间“任督二脉”的桥梁。它提供的不仅仅是知识，更重要的是一种解决问题的能力。书中的案例非常贴近工业现场的需求，从设备接入、信号采集到画面组态、逻辑控制，每一个环节都讲解得非常细致。我最喜欢的是书中关于用户自定义控件和动态链接库开发的章节，这让我看到了MCGS组态软件的灵活性和可扩展性，能够根据实际需求进行定制化开发，这对于我们未来进入自动化行业非常有帮助。我利用书中提供的示例，在自己的电脑上搭建了一个小型模拟控制系统，成功实现了对虚拟设备的监控和操作，那种成就感是无与伦比的。这本书的语言风格非常平实易懂，没有太多生涩的专业术语，即使是初学者也能很快理解。它让我体会到工控组态技术的魅力，也激发了我对这个领域更深入学习的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我之前对工控组态技术了解不多，只知道大概是个和工业自动化相关的领域。拿到这本书后，抱着试试看的心态翻阅，结果却被深深吸引了。作者的叙述方式非常独特，他没有上来就抛出一堆公式和定义，而是通过一个个生动的故事和场景，娓娓道来MCGS组态软件的强大功能和应用潜力。我特别喜欢书中对于“故障排除”和“优化设计”的讨论，这部分内容往往是其他教材所忽略的，但对于实际工作来说却至关重要。它让我意识到，优秀的工控系统不仅要能运行，更要稳定、高效，并且易于维护。书中提供的许多技巧和建议，都是作者在多年实践中积累的宝贵经验，比如如何合理规划画面布局，如何提高数据刷新的效率，如何设置有效的报警策略等等，这些都给我带来了很多启发。我尝试着将书中提到的某些优化方法应用到我之前接触过的一个小项目中，效果立竿见影，这让我对这本书的价值有了更深的体会。