可编程序控制器原理及应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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汤楠 著

图书标签:

• PLC
• 可编程控制器
• 工业自动化
• 电气控制
• 原理
• 应用
• 技术
• 编程
• 传感器
• 执行器

店铺： 博学精华图书专营店

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111361435

商品编码：29729711537

包装：平装

出版时间：2012-05-01

基本信息

书名:可编程序控制器原理及应用

：39.00元

售价：26.5元,便宜12.5元,折扣67

作者:汤楠

出版社：机械工业出版社

出版日期：2012-05-01

ISBN：9787111361435

字数：515000

页码：323

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.499kg

编辑推荐

汤楠、穆向阳、高炜欣、刘光星编著的《可编程序控制器原理及应用》、2章介绍PLC的基本概念和基本原理；第3、4章以OMRON公司近几年的PLC新产品为主，详细介绍了CPI、CJ、CS系列不同层次PLC的特点与组成、安装与接线，以及指令系统与编程方法；第5章详细介绍了**FA整合工具包CX—ONE编程与开发，如CX—Programmer、CX—Simulator和CX—Designer等软件的应用与开发。第6章介绍PLC网络组网内容，如**EtherCAr[’网络等知识；第7章介绍如何设计一个PLC控制系统，怎样选择PLC的类型以及如何编制用户控制程序；附录给出了OMRON公司小型PLCCP1系列指令系统的翔实资料，以便读者在学习或设计PLC控制系统时使用。

内容提要

可编程序控制器（PLC）是一种以微处理器为基础的通用控制装置，已被广泛地应用于工业领域的各个行业的生产过程和装置的自动控制中。汤楠、穆向阳、高炜欣、刘光星编著的《可编程序控制器原理及应用》以日本欧姆龙（0MRON）公司的新小型PLCCP1系列为主线，系统介绍PLC的基本原理、指令系统、PLC网络系统及PLC应用系统的设计方法，详细介绍指令系统、CX—ONE软件工具包开发与应用等的使用方法与技巧。《可编程序控制器原理及应用》系统性和实用性较强，注重理论联系实际，可作为大专院校、电大、职大的电气技术专业或自动化专业及相关专业的教材，也可作为工程技术人员的参考资料。

目录

作者介绍

文摘

序言

《工业自动化控制系统设计与实践》 内容简介 本书旨在为读者提供一个全面而深入的工业自动化控制系统设计与实践指南。从基础理论到实际应用，本书涵盖了工业自动化领域的关键技术、设计方法、实施步骤以及维护策略，旨在培养读者成为具备独立设计、实施和优化自动化控制系统的专业人才。本书内容严谨，理论联系实际，适合机械、电气、自动化、计算机等相关专业的学生、工程师以及对工业自动化感兴趣的从业人员。 第一篇 工业自动化控制系统基础 第一章 工业自动化概述 本章将带领读者走进工业自动化的世界。我们将首先探讨工业自动化的概念、发展历程及其在现代工业生产中的重要地位。通过分析工业自动化的目标，如提高生产效率、保证产品质量、降低生产成本、增强生产柔性以及改善工作环境等，让读者深刻理解其核心价值。 随后，我们将详细介绍工业自动化系统的基本构成，包括感知层（传感器）、控制层（控制器、执行器）和通信层（网络）。在此基础上，我们将梳理工业自动化按照自动化程度划分的层次，从单机自动化、局部自动化到区域自动化，直至全厂自动化，并阐述各层次之间的关系与联系。 此外，本章还将探讨工业自动化的主要发展趋势，例如智能化、网络化、柔性化和集成化等，为后续内容的展开奠定坚实的理论基础。通过本章的学习，读者将对工业自动化有一个宏观且清晰的认识。 第二章 过程控制理论基础 过程控制是工业自动化的核心组成部分。本章将深入讲解过程控制的基本概念，包括被控过程的特性（如延迟、惯性、比例度、稳定性等）以及控制器作用的意义。我们将详细介绍经典的反馈控制原理，包括闭环控制系统的工作机制、负反馈与正反馈的区别及应用。 控制器的类型是过程控制的关键。本章将详述最常用的PID（比例-积分-微分）控制器的工作原理、参数整定方法（如经验法、Ziegler-Nichols法、临界比例法等）以及各种参数组合（P、PI、PD、PID）的特点和适用场合。我们将通过图示和数学模型，清晰地展示PID控制器的响应特性，以及如何通过调整参数来优化控制效果。 除了PID控制，本章还将介绍一些高级控制策略，如前馈控制、比值控制、串级控制、前馈-反馈组合控制等，并分析其在解决特定工业过程问题中的优势。同时，我们将简要介绍一些常用的工业过程参数，如温度、压力、流量、液位等，以及其在不同工业场景下的测量和控制需求。 第三章 工业传感器与执行器技术 传感器和执行器是实现自动化控制的“触角”和“手臂”。本章将聚焦于工业自动化领域中常用的各类传感器和执行器的技术原理、性能指标及选型原则。 在传感器部分，我们将分类介绍： 温度传感器： 热电偶、热电阻（RTD）、红外测温仪等，涵盖其工作原理、测量范围、精度及安装要求。 压力传感器： 扩散硅压力传感器、电容式压力传感器、应变片式压力传感器等，分析其测量原理、过载能力及适用介质。 流量传感器： 涡轮流量计、电磁流量计、超声波流量计、质量流量计等，对比其测量原理、精度、适用流体及安装限制。 液位传感器： 浮球式、电容式、雷达式、超声波式液位计等，介绍其测量方法、精度及在不同介质下的适用性。 位置传感器： 编码器（绝对式、增量式）、线性位移传感器（LVDT）等，阐述其工作原理及在运动控制中的应用。 其他传感器： 接近传感器、光电传感器、气体传感器、图像传感器等，介绍其基本原理和应用场景。 在执行器部分，我们将重点介绍： 电动执行器： 包括其驱动方式（步进电机、伺服电机）、控制信号（开关量、模拟量）及在阀门、挡板等设备上的应用。 气动执行器： 气缸、气动马达等，分析其特点、控制方式（单作用、双作用）及在阀门和自动化设备中的广泛应用。 液压执行器： 液压缸、液压马达等，探讨其高功率密度、精确控制的优势及在重型设备上的应用。 其他执行器： 电磁阀、继电器、接触器、变频器等，介绍其在控制回路中的作用。 本章还将强调传感器和执行器的选型原则，包括精度要求、响应速度、工作环境、供电方式、接口类型以及成本效益等因素的综合考量。 第四章 工业通信网络与现场总线 现代工业自动化系统高度依赖于高效可靠的通信网络。本章将深入探讨工业通信网络的基本原理、体系结构以及各种主流的工业现场总线技术。 我们将从 OSI 模型入手，介绍工业通信网络的层次划分，包括物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层等，并分析各层在工业环境下的特殊需求。 随后，我们将详细介绍各种关键的工业通信技术： 串行通信： RS-232、RS-485 等，分析其通信方式、传输距离、组网能力及在简单设备连接中的应用。 以太网技术： 标准以太网在工业环境下的应用，以及工业以太网的特点，如实时性、鲁棒性。 现场总线技术： Profibus (DP/PA)： 详细介绍其拓扑结构、通信协议、数据传输速率、在过程控制和离散制造中的应用。 Profinet： 介绍其基于以太网的特点、实时性保证机制、在自动化系统中的优势。 EtherNet/IP： 分析其开放性、与标准以太网的兼容性以及在北美市场的广泛应用。 Modbus (RTU/TCP)： 介绍其简单性、通用性及其在设备间互联中的广泛使用。 DeviceNet： 讲解其基于CAN总线的特点，以及在设备层通信中的应用。 CC-Link： 介绍其在日本及亚洲市场的普及情况，以及其在复杂自动化系统中的应用。 本章还将探讨工业无线通信技术（如Wi-Fi、LoRa、NB-IoT等）在特定场景下的应用，以及工业物联网（IIoT）对工业通信网络提出的新要求。通过对这些通信技术的学习，读者将能够理解如何在复杂的工业环境中构建高效、可靠的数据传输通道。 第二篇 工业自动化系统设计与实施 第五章 自动化系统架构设计 本章将指导读者如何进行科学合理的自动化系统架构设计。我们将从需求分析出发，阐述系统设计的原则，如模块化、可扩展性、开放性、安全性、易维护性等。 我们将介绍几种典型的工业自动化系统架构模式： 集中式控制系统： 适用于规模较小、逻辑简单的系统。 分布式控制系统 (DCS)： 强调其分布式处理能力、高可靠性、集成化管理，适用于大型复杂过程控制。 层次化控制系统： 从底层现场设备到中层生产管理，再到顶层企业资源规划（ERP），阐述信息流和控制流的垂直集成。 基于PLC的控制系统： 介绍PLC作为核心控制器在离散制造和过程控制中的应用，以及如何通过PLC组建各种规模的自动化系统。 在架构设计过程中，我们将重点讲解系统冗余设计的重要性，包括硬件冗余（如控制器冗余、网络冗余、电源冗余）和软件冗余，以及如何根据系统的关键程度选择合适的冗余策略。此外，我们将探讨系统集成中的关键问题，如不同厂商设备间的兼容性、数据接口的标准化以及如何实现信息的高效共享。 第六章 自动化控制回路设计 本章将深入讲解如何设计具体的自动化控制回路，这是实现系统功能的关键环节。我们将以具体工业过程为例，逐步引导读者完成控制回路的设计。 首先，我们将强调控制回路的定义和组成，包括传感器、控制器、执行器以及它们之间的连接关系。然后，我们将详细介绍不同类型控制回路的设计方法： 单回路控制： 如温度控制、压力控制、流量控制等，重点在于PID参数的整定和优化。 多回路控制： 如串级控制、比值控制、反馈-前馈组合控制等，分析其在处理复杂耦合过程或克服外部扰动时的优势。 顺序控制： 设计基于逻辑的控制序列，常用于生产线启停、物料搬运等场景，我们将介绍如何使用梯形图、指令表等编程语言进行设计。 运动控制回路： 涉及伺服系统、步进系统，以及如何设计位置、速度、力矩等控制回路，常用于机器人、数控机床等。 在回路设计过程中，我们将强调稳定性分析、动态性能指标（如超调量、响应时间、稳态误差）的评估，以及如何通过仿真和实际调试来验证和优化设计。本章还将介绍故障诊断与处理在控制回路设计中的考虑，以及如何设计安全联锁逻辑。 第七章 人机界面（HMI）设计与开发 人机界面（HMI）是操作员与自动化系统进行交互的窗口。本章将全面介绍HMI的设计原则、开发流程以及常用的HMI软件功能。 我们将首先探讨HMI设计的核心要素，包括信息显示（仪表显示、趋势图、报警列表）、操作输入（按钮、开关、数值输入）、图形化表示（设备动画、工艺流程图）以及用户友好的交互逻辑。我们将强调HMI设计应遵循的原则，如清晰性、直观性、一致性、易用性以及安全性。 随后，我们将介绍HMI的开发流程： 需求分析： 明确操作员的需求、需要监控的参数、需要执行的操作。 画面布局与设计： 采用图形化编辑器，设计主画面、子画面、报警画面等。 变量连接与组态： 将HMI中的控件与PLC或其他控制器中的变量进行绑定。 报警与事件处理： 配置报警条件、报警级别、报警显示及处理机制。 历史数据记录与趋势显示： 实现工艺数据的采集、存储和可视化。 用户权限管理： 设置不同级别的用户权限，保障系统安全。 本章还将介绍不同厂商的HMI软件（如Siemens WinCC, Rockwell FactoryTalk View, Wonderware InTouch等）的典型功能和开发特点，并探讨HMI与SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）系统的关系，以及如何设计更复杂的监控与数据采集系统。 第八章 自动化系统实施与调试 系统的实施与调试是自动化项目成功的关键阶段。本章将详细阐述自动化系统的实施步骤、现场安装、接线规范以及调试策略。 我们将从项目管理角度出发，介绍实施过程中的关键环节，包括： 设备采购与到货验收： 确保所采购设备符合设计要求。 现场安装与布线： 强调规范的设备安装、电缆敷设、接线盒管理，以及接地、屏蔽等措施的实施，以确保系统的稳定运行和电磁兼容性。 系统集成： 将各子系统（如PLC、HMI、传感器、执行器、网络设备）连接起来，形成一个整体。 软件部署： 将控制程序、HMI组态、数据库等部署到相应的硬件平台。 调试是验证系统设计和功能实现的重要环节。本章将重点介绍调试的方法与技巧： 单体调试： 分别对传感器、执行器、控制器等进行单独测试。 回路调试： 逐步调试各个控制回路，验证其响应和性能。 联调： 在多个回路或子系统协同工作时进行测试。 系统整体调试： 在实际生产负荷下对整个系统进行全面测试。 我们将介绍常用的调试工具和方法，如在线监控、PLC程序调试器、HMI模拟器、信号发生器等。同时，本章还将讨论调试过程中可能遇到的常见问题及其解决方法，如信号干扰、通信中断、程序逻辑错误、执行器失效等。最后，我们将强调调试报告的撰写和用户培训的重要性。 第三篇 工业自动化系统维护与高级应用 第九章 自动化系统维护与故障诊断 为了保证自动化系统的长期稳定运行，有效的维护至关重要。本章将深入探讨自动化系统的维护策略、常见故障分析以及故障诊断与排除技术。 我们将首先介绍不同类型的维护： 预防性维护： 定期检查、保养、润滑、清洁等，以防止故障发生。 预测性维护： 通过对设备运行状态的监测和分析，预测潜在故障，并在故障发生前进行干预。 纠正性维护： 在故障发生后，进行修复和更换。 随后，我们将重点讲解自动化系统中常见的故障类型及其原因分析： 传感器故障： 信号漂移、零点偏移、断路、短路、灵敏度下降等。 执行器故障： 机械磨损、线圈烧毁、堵转、控制信号失效等。 控制器（PLC）故障： CPU故障、I/O模块故障、程序错误、电源问题等。 通信网络故障： 线缆损坏、连接器松动、通信协议错误、设备故障等。 HMI故障： 触摸屏失灵、画面显示异常、通信中断等。 本章将介绍系统化的故障诊断流程，包括： 故障信息收集： 从HMI报警、操作员反馈、日志文件等获取故障线索。 初步判断： 根据故障现象和经验，缩小故障范围。 工具辅助诊断： 利用示波器、万用表、PLC调试软件、网络分析仪等工具进行深入检查。 隔离与测试： 逐个排除可疑部件，进行单独测试。 根源分析： 找出导致故障的根本原因，避免重复发生。 最后，我们将强调建立完善的维护记录、备品备件管理以及人员培训体系对于提升系统可靠性的重要性。 第十章 工业自动化系统安全 工业自动化系统的安全性是保障生产连续性、人员生命安全以及企业财产安全的关键。本章将全面探讨工业自动化系统的安全风险、安全标准以及防护措施。 我们将从几个方面分析安全风险： 网络安全威胁： 病毒、恶意软件、拒绝服务攻击、数据泄露、未授权访问等。 物理安全威胁： 设备损坏、环境因素（温度、湿度、灰尘）、人为破坏等。 操作安全风险： 操作失误、误操作、程序逻辑错误、安全联锁失效等。 功能安全风险： 与安全相关的功能设计不当，导致人身伤害或设备损坏。 本章将介绍与工业自动化安全相关的国际和行业标准，如IEC 62443（工业通信网络和系统安全）系列标准。 随后，我们将详细介绍各类安全防护措施： 网络安全防护： 防火墙、入侵检测系统（IDS）、虚拟专用网络（VPN）、访问控制、加密通信、安全审计等。 物理安全防护： 设备加固、环境监控、访问控制（门禁、监控摄像头）、容灾备份等。 操作安全保障： 严格的操作规程、培训、操作权限分级、安全联锁回路设计、紧急停机按钮等。 功能安全设计： 采用安全仪表系统（SIS）、安全控制器、冗余设计、故障安全（fail-safe）原则等。 我们还将探讨在系统设计、实施和维护的全生命周期中如何融入安全理念，以及建立有效的安全管理制度和应急响应预案。 第十一章 现代工业自动化技术发展前沿 本章将展望工业自动化的未来，介绍一些正在兴起或已逐渐成熟的现代工业自动化技术，为读者提供更广阔的视野。 工业物联网（IIoT）： 讲解IIoT的核心概念，包括连接性、数据采集、数据分析、云计算和边缘计算，以及IIoT如何赋能智能制造，实现设备互联、数据驱动的决策和预测性维护。 大数据与人工智能在工业自动化中的应用： 探讨如何利用大数据分析优化生产流程、提升产品质量；介绍机器学习、深度学习等AI技术在故障预测、智能控制、质量检测、机器人路径规划等方面的应用。 数字孪生（Digital Twin）： 解释数字孪生的概念，即物理实体在数字空间的映射，以及如何利用数字孪生进行模拟仿真、性能优化、预测性维护和远程监控。 机器人技术与协作机器人： 介绍工业机器人在自动化生产中的应用，重点讲解协作机器人（Cobots）的特点，如安全性、易编程性，以及如何与人类协同工作。 云计算与边缘计算在工业自动化中的融合： 分析云计算带来的可扩展性、计算能力优势，以及边缘计算在低延迟、实时处理方面的必要性，探讨两者如何协同工作，构建高效的工业数据处理架构。 增材制造（3D打印）与自动化生产的结合： 探讨3D打印技术如何与自动化生产线集成，实现定制化生产、快速原型制造以及复杂零件的制造。 本章将通过案例分析，展示这些前沿技术如何正在或将要改变传统的工业自动化格局，为读者描绘一个更加智能、高效、灵活的未来工厂图景。 附录 常用工业控制术语汇编 常见工业自动化故障排除速查表 相关标准与法规参考列表 本书通过理论讲解、案例分析、技术对比等多种方式，力求为读者提供一套系统、全面、实用的工业自动化控制系统设计与实践知识体系。希望本书能够成为读者在工业自动化领域学习和工作中的得力助手。

评分☆☆☆☆☆

案例分析部分的设计简直是敷衍了事，缺乏真实世界的复杂性和挑战性。书中展示的“应用实例”大多是教科书式的、理想化的控制流程，比如一个简单的启停控制或者一个恒温回路。这些例子简单到甚至不需要用到PLC，用继电器控制都能完美实现。我期待看到更具代表性的工业场景，比如高精度伺服电机的位置同步控制、复杂数据通信协议（如EtherNet/IP或Profinet）的报文解析与处理，或者针对周期性负载波动的模糊控制策略。然而，这些内容在书中完全不见踪影。每一个“应用”都像是为了凑够章节数而强行加入的填充物，无法激发任何解决实际工程难题的灵感，读完后我感觉自己的问题解决能力没有得到丝毫提升，纯粹是浪费了时间去浏览那些过于简单的流程图。

评分☆☆☆☆☆

这本书在介绍最新技术趋势，尤其是与工业物联网（IIoT）和云计算集成的部分，显得极其落伍和脱节。它似乎固步自封在了二十年前的传统自动化架构中，对于现代制造业中日益重要的边缘计算、OPC UA安全机制以及如何利用PLC数据进行云端大数据分析等前沿话题，只是寥寥数语地提及，且缺乏任何可操作性的指导。例如，书中对网络安全性的讨论，仅仅停留在“设置复杂密码”的初级阶段，完全没有触及到固件漏洞管理、数字证书应用或IEC 62443标准框架下的防御策略。这使得这本书的参考价值大打折扣，因为它无法帮助读者构建面向未来的、具有前瞻性的自动化解决方案。它更像是一份沉淀在历史角落的旧标准说明书，而不是一本指引行业发展的指南针。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和插图设计简直是一场灾难，让人看了头疼欲裂。首先，字体选择就非常不专业，正文字体和标题字体之间的对比度极低，而且很多关键公式和图表的标注小到几乎看不清，我不得不频繁地眯着眼睛才能勉强辨认。更别提那些示意图了，线条粗细不一，有些关键连接点模糊不清，让我对PLC内部的逻辑流程产生了深深的误解，花了大量时间去反复揣摩那些模糊的线条到底代表什么。印刷质量也堪忧，有些页面的墨水似乎渗透了，使得背面的一些文字隐约可见，严重干扰了阅读的连贯性。感觉编辑团队对技术书籍的阅读体验完全没有概念，只是简单地把文字堆砌在纸面上，完全没有考虑到读者在学习过程中需要清晰直观的视觉辅助。如果能有一套统一、清晰、高分辨率的图示系统，这本书的实用价值能提升不止一个档次。目前来看，阅读这本书更像是在进行一场侦探游戏，试图从一堆模糊的线索中拼凑出正确的概念。

评分☆☆☆☆☆

这本书对实时操作系统（RTOS）层面和底层硬件接口的探讨简直是蜻蜓点水，完全没有深入到我所期望的深度。我本以为一本名为“原理及应用”的专业书籍，会详细解析扫描周期、中断服务程序的优先级管理，以及如何高效地进行I/O端口的位操作，但事实是，它仅仅停留在PLC的“黑箱”层面，描述了输入输出的逻辑关系，却回避了其内部是如何在微秒级别上调度任务的。例如，关于故障安全机制的设计，书中只是简单提到了冗余配置的概念，却完全没有涉及冗余系统中数据同步和故障切换算法的数学模型和实现细节。对于一个想从“使用者”升级到“设计者”的工程师来说，这种浅尝辄止的论述无疑是令人失望的。它更像是一本面向初级维护人员的快速入门手册，而非一本能提供扎实理论基础的工具书，让人感觉知识的基石非常不稳固。

评分☆☆☆☆☆

语言风格极其晦涩和刻板，充满了大量生硬的、直译过来的术语，读起来毫无乐趣可言，就像在啃一本被遗弃多年的俄文技术手册的蹩脚翻译版。作者似乎习惯于使用冗长复杂的长句来描述看似简单的概念，一个逻辑判断的描述可以横跨三行，让人必须反复回读才能抓住其核心含义。更糟糕的是，书中对不同品牌PLC之间在指令集和编程范式上的差异性分析几乎为零，所有内容都被笼统地塞进了一个统一的、脱离实际的框架里。这使得我很难将书中的理论知识有效地迁移到我正在使用的特定型号控制器上，因为实际操作中，不同厂商在定时器、计数器设置上的微小差异，往往是项目成败的关键。这本书缺乏必要的“人情味”和实际工程中的“陷阱”提示，读完后依然感觉对真实世界的复杂性准备不足。