电气可编程控制原理与应用(第3版)(高等院校电子信息科学与工程规划教材) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王阿根著 著

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出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302338635

商品编码：29704030568

包装：平装

出版时间：2014-03-01

基本信息

书名:电气可编程控制原理与应用(第3版)(高等院校电子信息科学与工程规划教材)

：49.80元

售价：33.9元,便宜15.9元,折扣68

作者:王阿根著

出版社：清华大学出版社

出版日期：2014-03-01

ISBN：9787302338635

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

内容提要

三菱公司生产的小型、超小型系列可编程控制器产品是进入我国市场早的PLC产品之一，在我国电气自动化控制系统中有较多的应用。为了适应高等教育的各类教学要求，本书选择比较有代表性的三菱FX2N系列可编程控制器进行讲述，补充介绍FX3U系列PLC的新增功能和特点。
全书共分10章，内容根据教学的需要进行编排，兼顾实际工程应用。、2章介绍常用低压电器、电气逻辑控制基础知识和常见电器控制电路，作为可编程控制器的基础知识；第3章是从常规电气控制过渡到可编程控制的基础，介绍二者的共同点和特殊性，并进一步说明可编程控制器的基本控制原理；第4～
6章分别介绍三菱FX系列PLC的三大类指令：基本逻辑指令、步进顺控指令和功能指令；第7章介绍FX系列PLC的扩展设备，主要介绍输入/输出扩展模块和模拟量模块；第8章介绍PLC的基本设计方法和典型实例；第9章介绍FX3U系列PLC的新增功能和特点；0章介绍FX系列PLC编程软件的使用
方法，并列举了10个电气控制电路和PLC控制电路的实验项目，以提高读者的实践能力。
本书可作为高等院校自动化、电气工程及其自动化、机械工程及其自动化、电子工程自动化、机电一体化等相关专业的本科、专科教材，也可供相关工程技术人员参考。

目录

第 1 章常用低压电器

1.1 常用低压电器的分类
1.2 刀开关
1.2.1 HD 型单投刀开关
1.2.2 HS 型双投刀开关.
1.2.3 HR 型熔断器式刀开关
1.2.4 组合开关.
1.2.5 开启式负荷开关和封闭式负荷开关 .
1.3 熔断器
1.3.1 熔断器的结构原理及分类 .
1.3.2 熔断器的主要技术参数 .
1.3.3 常用的熔断器.
1.4 断路器
1.4.1 断路器的结构和工作原.
1.4.2 低压断路器的选择原则 .
1.5 控制器
1.6 接触器
1.7 起动器
1.8 控制继电器
1.8.1 电磁式继电器.
1.8.2 中间继电器.
1.8.3 电流继电器和电压继电器.
1.8.4 时间继电器.
1.8.5 热继电器.
1.8.6 速度继电器 .
1.8.7 液位继电器.
1.8.8 压力继电器.
1.9 主令电器
1.9.1 按钮.
1.9.2 行程开关.
1.9.3 转换开关.
1.10电阻器

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电气可编程控制原理与应用（第 3 版）

1.11变阻器
1.12电压调整器
1.13电磁铁
1.14其他
1.14.1 信号灯.
1.14.2 报警器.
1.14.3 液压控制元件.
1.15电器的文字符号和图形符号
1.15.1电器的文字符号.
1.15.2电器的图形符号.
习题.

第 2 章电气控制基本电路

2.1控制电路的基本逻辑概念
2.1.1 控制电路的基本组成 .
2.1.2 控制电器的状态和值 .
2.1.3 控制电路的逻辑表达式 .
2.1.4 基本逻辑电路的类型 .
2.2三相交流异步电动机基本控制电路
2.2.1 鼠笼型电动机直接起动控制电路.
2.2.2 鼠笼型电动机降压起动控制电路.
2.2.3 绕线型异步电动机起动控制电路 .
2.2.4 异步电动机的制动控制电路 .
2.2.5 异步电动机的调速控制电路 .
2.3直流电动机的控制电路
2.3.1 直流电动机的基本控制特点 .
2.3.2 直流电动机的控制电路 .
习题.

第 3 章PLC 的基本结构和工作原理 .

3.1 PLC 的组成 .
3.1.1 概述.
3.1.2 初步认识可编程控制器（PLC ）
3.2 PLC 的基本工作原
3.2.1 PLC 的等效电路.
3.2.2 PLC 的工作过程.
3.2.3 PLC 的接线图和梯形图的绘制方法.
3.2.4 串行工作方式对梯形图控制结果的影响.

IV

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目 录

3.3 PLC 的输入/输出接口电路.
3.3.1 开关量输入接口模块.
3.3.2 开关量输出接口模块.
3.4 FX2N 型 PLC 的配制
3.4.1 FX2N 型 PLC 的主要种类及型号.
3.4.2 FX2N 型 PLC 的产品规格.
3.5 PLC 中的软元件
3.5.1 输入/输出继电器（X、Y ）
3.5.2 辅助继电器（M ） .
3.5.3 状态继电器（S）.
3.5.4 定时器（T）
3.5.5 计数器（C）
3.5.6 数据寄存器（D ）
3.5.7 指针（P、I） .
习题.

第 4 章基本逻辑指令及应用.

4.1 单接点指令
4.1.1 普通单接点指令 .
4.1.2 边沿单接点指令 .
4.2 连接导线指令
4.2.1 接点组连接导线指令 .
4.2.2 回路分支导线指令.
4.3 接点逻辑取反指令
4.3.1 接点逻辑取反指令的基本用法 .
4.3.2 边沿常闭接点 .
4.3.3 边沿接点 M2800～M3071 的特点
4.4 逻辑线圈指令
4.4.1 普通线圈指令 .
4.4.2 置位线圈指令和复位线圈指令 .
4.4.3 边沿线圈指令 .
4.4.4 主控线圈指令和主控复位线圈指令 .
4.5 空操作和结束指令
4.5.1 空操作指令.
4.5.2 结束指令.
4.6 编程注意事项
4.7 编程实例
4.7.1 十字路口交通灯控制 .

V

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电气可编程控制原理与应用（第 3 版）

4.7.2 按钮人行道.
4.7.3 送料车自动循环控制 .
4.7.4 三相异步电动机星形-三角形降压起动控制电路
习题.

第 5 章步进顺控指令

5.1步进梯形图指令与状态转移图
5.1.1 步进梯形图指令.
5.1.2 状态转移图和步进梯形图 .
5.1.3 SFC 图和 STL 图编程注意事项
5.1.4 状态转移条件的有关处理方法 .
5.2 SFC 图的跳转与分支
5.2.1 SFC 图的跳转.
5.2.2 SFC 图的分支.
习题.

第 6 章功能指令.

6.1功能指令的表达形式
6.1.1 功能指令的图形符号和指令
6.1.2 功能指令的格式及说明
6.2程序流程指令
6.2.1 条件跳转指令（CJ）
6.2.2 子程序调用（CALL）、子程序返回（SRET）和主程序
结束指令（FEND ）
6.2.3 中断指令（IRET、EI、DI）
6.2.4 监视定时器（WDT ）
6.2.5 循环指令（FOR、NEXT ）
6.3传送比较指令
6.3.1 比较指令（CMP）
6.3.2 区间比较指令（ZCP ）
6.3.3 传送指令（MOV ）
6.3.4 移位传送指令（SMOV）
6.3.5 取反传送指令（CML）
6.3.6 成批传送指令（BMOV ）
6.3.7 多点传送指令（FMOV ）
6.3.8 交换指令（XCH ）
6.3.9 BCD 交换指令（BCD ）
6.3.10 BIN 交换指令（BIN ）

VI

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目 录

6.3.11应用举例
6.4 四则逻辑运算指令
6.4.1 BIN 加法指令（ADD ）
6.4.2 BIN 减法指令（SUB）
6.4.3 BIN 乘法指令（MUL ）
6.4.4 BIN 除法指令（DIV）
6.4.5 BIN 加 1 指令（INC）
6.4.6 BIN 减 1 指令（DEC ）
6.4.7 逻辑字与指令（WAND）
6.4.8 逻辑字或指令（WOR）
6.4.9 逻辑字异或指令（WXOR）
6.4.10求补码指令（NEG ）
6.5 循环移位指令
6.5.1 循环右移指令（ROR ）
6.5.2 循环左移指令（ROL ）
6.5.3 循环带进位右移指令（RCR ）
6.5.4 循环带进位左移指令（RCL ）
6.5.5 位右移指令（SFTR）
6.5.6 位左移指令（SFTL）
6.5.7 字右移指令（WSFR ）
6.5.8 字左移指令（WSFL）
6.5.9 位移写入指令（SFWR）
6.5.10位移读出指令（SFRD）
6.6 数据处理指令
6.6.1 全部复位指令（ZRST ）
6.6.2 译码指令（DECO ）
6.6.3 编码指令（ENCO）
6.6.4 1 的个数指令（SUM）
6.6.5 置 1 位判断指令（BON ）
6.6.6 平均值指令（MEAN）
6.6.7 报警器置位指令（ANS ）
6.6.8 报警器复位指令（ANR ）
6.6.9 BIN 数据开方指令（SQR）
6.6.10BIN 转为 BIN 浮点数指令（FLT ）
6.7 高速处理指令
6.7.1 输入/输出刷新指令（REF ）
6.7.2 滤波调整指令（REFF ）
6.7.3 矩阵输入指令（MTR ）

VII

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电气可编程控制原理与应用（第 3 版）

6.7.4 比较置位指令（高速计数器用）（DHSCS ）
6.7.5 比较复位指令（高速计数器用）（DHSCR ）
6.7.6 区间比较指令（高速计数器用）（DHSZ）
6.7.7 脉冲密度指令（SPD）
6.7.8 脉冲输出指令（PLSY ）
6.7.9 脉宽调制指令（PWM ）
6.7.10 可调速脉冲输出指令（PLSR ）
6.8 方便指令
6.8.1 状态初始化指令（IST）
6.8.2 数据查找指令（SER）
6.8.3 凸轮控制（方式）指令（ABSD ）
6.8.4 凸轮控制（增量方式）指令（INCD）
6.8.5 示教定时器指令（TTMR）
6.8.6 特殊定时器指令（STMR）
6.8.7 交替输出指令（ALT ）
6.8.8 斜波信号指令（RAMP ）
6.8.9 旋转工作台指令（ROTC ）
6.8.10 数据排列指令（SORT）
6.9 外部设备 I/O 指令
6.9.1 十字键输入指令（TKY）
6.9.2 十六键输入指令（HKY ）
6.9.

作者介绍

文摘

序言

现代工业的神经中枢：探索自动化控制的核心技术 在飞速发展的工业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。从工厂流水线的精准运作，到城市交通信号灯的智能调度，再到家用电器的便捷交互，背后都离不开一个强大而精密的系统——自动化控制系统。而电气可编程控制，正是构建这一系统不可或缺的基石，它赋予了机械设备“大脑”和“灵魂”，使其能够根据预设指令自主、高效地执行各项任务。 本书将带领读者深入探索电气可编程控制的奥秘，揭示现代工业自动化背后强大的逻辑与智慧。我们将从最基础的电气控制原理出发，逐步深入到可编程逻辑控制器（PLC）的核心技术、编程方法、应用实践以及最新的发展趋势，旨在为读者构建一个全面、深入且实用的知识体系。 第一章：工业控制的基石——电气控制基础回顾 在深入理解可编程控制之前，我们有必要回顾一下传统的电气控制原理。本章将简要回顾直流和交流电机的工作原理，介绍电动机的启动、停止、调速和制动等基本控制方式。我们将重点讲解继电器、接触器、断路器、熔断器等常用电气元器件的结构、工作原理和选择依据，理解它们在电气控制回路中的作用。此外，还将介绍各种控制逻辑的实现，如顺序控制、联锁控制、自锁控制等，为后续学习PLC编程打下坚实的基础。本章内容侧重于对传统电气控制系统组成和工作方式的理解，为读者搭建一个初步的认知框架。 第二章：可编程控制的灵魂——PLC硬件结构与原理 本章将聚焦于可编程逻辑控制器（PLC）这一核心设备。我们将详细剖瞰PLC的内部结构，包括中央处理器（CPU）、输入模块、输出模块、电源模块以及通信模块等。深入理解CPU的工作原理，它如何执行用户程序、如何处理输入信号并产生输出信号。我们将分析不同类型输入模块（如数字量输入、模拟量输入）和输出模块（如继电器输出、晶体管输出、模拟量输出）的工作特性和接线方式，以及它们如何与外部传感器、执行器进行交互。电源模块在整个系统中的重要性也将被充分阐述。理解PLC硬件的组成和工作机制，是掌握PLC编程和应用的前提。 第三章：驱动设备“思考”的语言——PLC指令系统与编程基础 PLC的核心在于其强大的编程能力。本章将全面介绍PLC的指令系统，这是驱动自动化设备“思考”和“行动”的关键。我们将详细讲解梯形图（Ladder Diagram, LD）语言，这是PLC编程中最常用、最直观的语言之一，类似于电气原理图，易于理解和调试。通过丰富的实例，我们将学习基本逻辑指令（如常开触点、常闭触点、线圈）、定时器指令、计数器指令、比较指令、数据传输指令等。此外，还将介绍其他常用的PLC编程语言，如指令表（Instruction List, IL）、顺序功能图（Sequential Function Chart, SFC）、结构化文本（Structured Text, ST）和功能块图（Function Block Diagram, FBD），让读者了解不同场景下的编程选择。本章将通过大量实例演示，帮助读者掌握PLC编程的基本方法和技巧，能够独立编写简单的控制程序。 第四章：构建复杂的自动化流程——PLC高级编程技巧与应用 在掌握了PLC编程基础后，本章将深入探讨更高级的编程技术，以应对更复杂的自动化控制需求。我们将学习如何利用子程序、中断和块指令来组织和优化程序结构，提高程序的可读性和可维护性。我们将重点讲解如何处理模拟量信号，包括模拟量的采集、转换、运算以及输出控制，这对于实现精确的参数调节至关重要。数据处理和移位指令的应用也将被详细介绍，它们在数据分析和位操作方面具有重要作用。本章还将引入PID（比例-积分-微分）控制器在PLC中的实现，这是实现高精度闭环控制的关键技术。通过学习这些高级技巧，读者将能够设计和实现更复杂的自动化控制系统。 第五章：PLC系统的设计、安装与调试 一个完整的自动化控制系统不仅仅是硬件和软件的结合，更需要严谨的设计、规范的安装和细致的调试。本章将指导读者如何进行PLC系统的设计，包括需求分析、系统选型、I/O点分配、网络配置等。我们将详细介绍PLC系统的安装规范，如配线要求、接地要求、电磁兼容性考虑等，确保系统的稳定性和安全性。调试是PLC系统成功的关键环节，本章将讲解常用的调试方法和工具，如在线监控、强制点位、单步执行等，帮助读者快速定位和解决程序或硬件故障。一个优秀的系统设计和规范的安装调试，是保证自动化系统长期稳定运行的基础。 第六章：PLC在工业自动化中的典型应用 理论结合实践是学习的关键。本章将通过一系列典型的工业应用案例，展示PLC在不同行业的广泛应用。我们将深入分析： 生产线自动化控制： 例如，在食品饮料生产线中，PLC如何控制输送带、灌装机、封口机、包装机等设备，实现产品的连续化、自动化生产。 机床数控（CNC）系统： 了解PLC如何与数控系统协同工作，控制机床的运动轨迹、加工参数，实现高精度的零件加工。 楼宇自控（BAS）系统： 介绍PLC在建筑物的照明、空调、通风、安防等系统的集成控制，实现节能和智能化管理。 交通信号灯控制系统： 探讨PLC如何根据交通流量变化，智能调整信号灯配时，优化交通运行效率。 环保设备控制： 例如，在污水处理厂，PLC如何控制水泵、阀门、曝气设备等，实现对水质的有效净化。 机器人集成与协同控制： 随着工业机器人的普及，PLC如何与机器人控制器进行通信和协调，实现复杂的自动化作业。 通过这些具体案例，读者将更深刻地理解PLC在现代工业中的重要地位和价值，激发对自动化控制技术的浓厚兴趣。 第七章：PLC网络通信与分布式控制 随着工业自动化的深入发展，单一的PLC系统已难以满足大型、复杂的生产需求。本章将聚焦于PLC的网络通信技术，使多个PLC设备或PLC与其他控制系统（如上位机、HMI）能够高效协同工作。我们将详细介绍RS-485、以太网等常用通信接口和协议，如Modbus RTU/TCP、Profibus、Profinet等。了解它们的工作原理、通信方式以及在实际应用中的配置方法。我们将探讨分布式控制系统的概念，以及如何通过网络实现数据的共享和集中管理，从而构建更具弹性、更易于扩展的自动化解决方案。 第八章：人机交互界面（HMI）技术 人机交互界面（HMI）是操作员与自动化控制系统进行沟通的桥梁。本章将介绍HMI的基本概念、功能和类型。我们将讲解如何设计直观、易用的HMI界面，包括画面布局、控件选择、数据 HMI 画面展示等。重点介绍HMI与PLC之间的数据交换方式，以及如何通过HMI实现对设备的监控、参数设置、报警显示和趋势图绘制等功能。理解HMI技术，能够极大地提升操作的便捷性和系统的可操作性。 第九章：PLC系统的安全与可靠性 在工业自动化系统中，系统的安全与可靠性至关重要，关系到生产安全、设备寿命和经济效益。本章将重点讨论PLC系统的安全设计原则，包括防范误操作、提高抗干扰能力、数据备份与恢复等。我们将分析常见的故障模式，并介绍相应的故障诊断与排除方法。此外，还将探讨PLC系统的冗余技术，如双机热备，以提高系统的可用性和容错能力。对于一些关键应用，还将涉及功能安全（Functional Safety）标准和PLC在其中的作用。 第十章：PLC技术的最新发展与未来趋势 自动化控制技术日新月异，PLC也在不断演进。本章将展望PLC技术的未来发展方向。我们将探讨物联网（IoT）、人工智能（AI）、大数据分析等新兴技术与PLC的融合，以及它们将如何改变未来的工业自动化格局。例如，基于AI的预测性维护、智能化的工艺优化、以及更强大的边缘计算能力等。我们将介绍当前一些先进的PLC平台和解决方案，例如支持IEC 61131-3标准的统一编程环境、具有云连接能力的PLC等。通过了解这些前沿动态，读者可以更好地把握行业发展脉搏，为未来的职业发展做好准备。 总结 电气可编程控制作为现代工业自动化的核心技术，其重要性不言而喻。本书力求从原理到应用，从基础到前沿，系统地介绍PLC技术。我们希望通过本书的深入学习，读者不仅能够掌握PLC的设计、编程、安装、调试和应用技能，更能培养出分析和解决自动化控制问题的能力，成为推动工业自动化进程的优秀人才。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计挺吸引人的，那种深蓝和白色的搭配，再加上清晰的字体，给人一种专业又稳重的感觉。我本来是想找一本比较偏实践操作的书籍，对基础理论的讲解要求不是特别高，希望能快速上手做一些实际的项目。然而，这本书的内容深度超出了我的预期。它在讲解每一个控制算法和硬件接口时，都花费了大量的篇幅来剖析其背后的数学原理和逻辑推导。比如在讲到PID控制算法时，作者并没有简单地给出参数整定公式，而是深入探讨了如何通过拉普拉斯变换来分析系统的动态特性，甚至还引用了一些现代控制理论的知识。这对于我这种更偏向于“调参工程师”的角色来说，一开始阅读起来确实有些吃力，感觉像是在啃一本高等数学教材。不过，当我耐下心去深入研究之后，才发现这种扎实的理论基础对于解决那些复杂的、非标准的工业现场问题时，简直是无价之宝。它让我从“会用”提升到了“理解为什么这么用”，这才是真正的核心竞争力所在。对于那些希望打下坚实理论基础，未来想从事控制系统设计而非仅仅是维护的人来说，这本书绝对是上上之选，但对于急于求成的初学者，可能需要配合一些更直白的入门教程来辅助学习。

评分☆☆☆☆☆

我尝试着用这本书来辅导我团队里的一些年轻技术人员进行再培训。坦白说，这本书的“阅读门槛”设置得相当高。它的术语使用非常专业且统一，对于那些刚从学校出来，对标准术语还不太熟悉的读者来说，初期会感到非常吃力。许多核心概念的定义和推导过程非常严谨，但缺乏足够的口语化解释或者类比。例如，在讲解模拟量滤波时，书中直接引入了卡尔曼滤波的基本思想框架，虽然这在算法层面上是先进的，但对于那些只熟悉传统的一阶或二阶数字滤波的工程师来说，理解起来需要消耗大量额外的时间去查阅背景资料。这使得这本书更偏向于研究生阶段或者专业研究机构的内部参考读物，而非面向广大高职高专或本科低年级学生的“规划教材”。如果能增加一些对照现代微控制器（如STM32系列）或主流工业PC的实际编程接口和库函数的应用实例，或许能更好地连接学术理论与工程实践的桥梁，让学习过程更加平滑和直观。

评分☆☆☆☆☆

我是在准备一个自动化工程师资格认证考试时开始阅读这本书的。这本书的章节组织结构非常严谨，逻辑递进性很强，这一点我非常欣赏。从最基础的二进制逻辑运算讲起，逐步过渡到定时器、计数器、数据处理，最后到复杂的程序控制结构和模拟量处理，整个学习路径设计得非常科学合理。它不是简单地罗列指令集，而是将指令的运用场景嵌入到具体的控制流程分析中，让你在学习指令的同时，就理解了它在实际工艺流程中的作用。特别是关于中断处理和故障诊断那一章，内容写得非常深入且实用，提供了很多在实际生产线上进行快速排故的思路和技巧，这些内容在很多其他教材中往往是一笔带过。我发现，很多其他书籍只是告诉你“怎么写程序”，而这本书更多地是在教你“如何像一个系统工程师一样思考整个控制任务”。对于备考或者希望系统性掌握PLC编程思维的人来说，这本书的框架价值无可替代。它提供了一个从宏观系统架构到微观指令实现的完整蓝图。

评分☆☆☆☆☆

这本书的作者在撰写过程中，似乎更侧重于对“原理”的阐述，而对“应用中可能遇到的坑”的描述相对较少。举个例子，当讲解到步进电机控制时，书里详细介绍了如何通过脉冲和方向信号实现精准定位，理论上完美无瑕。但是，在实际操作中，我们经常会遇到共模干扰、驱动器过温保护、高低速区间抖动等问题，这些与电磁兼容性（EMC）和电机选型直接相关的问题，在书中几乎没有得到关注。我的个人经验是，理论知识固然重要，但工业现场的复杂性往往体现在这些“非理想因素”上。如果能增加一些“常见故障与排除”的专题讨论，或者加入一些真实的、包含噪声干扰的实验数据分析，这本书的实用价值会倍增。它现在更像是一本优秀的理论参考书，但距离一本“一线工程师的工具手册”还有一点距离。对于那些已经具备一定实践经验，希望将理论知识体系化的人来说，这本教材的价值是毋庸置疑的，但对于新手来说，可能需要自己去踩很多“坑”才能真正理解书本知识的局限性。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和插图质量，说实话，只能算是中规中矩，并没有给我带来太多惊喜。图表部分，尤其是那些涉及到继电器逻辑图或者PLC梯形图的示例，线条的清晰度和标注的详尽程度，都让人感觉像是上个世纪的印刷品。很多电路原理图的细节，比如元器件的型号标注，都比较模糊，这在需要对照实物进行接线调试的时候，确实带来了不少麻烦。我记得有一次对照书上的一个传感器接线图进行实际操作，因为图示的极性标注不清，我差点把输入模块烧毁。此外，书中的项目案例似乎有些陈旧，很多例子还停留在早期的可编程逻辑控制器（PLC）范畴，对于现在主流的基于工业以太网和分布式I/O的现代架构描述得不够充分。我更期待看到一些关于功能安全（Functional Safety）或者基于OPC UA协议的现代通信集成的章节，但这些在书中几乎没有涉及。整体来说，内容是硬核的，但作为一本面向“应用”的教材，其视觉呈现和案例的时效性，确实有很大的提升空间，希望能看到未来修订版能在这方面有所改进，毕竟现代工业控制越来越依赖清晰、现代化的视觉辅助工具。