可編程序控製器原理及應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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湯楠 著

圖書標籤:

• PLC
• 可編程控製器
• 工業自動化
• 電氣控製
• 原理
• 應用
• 技術
• 編程
• 傳感器
• 執行器

店鋪： 博學精華圖書專營店

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111361435

商品編碼：29729711537

包裝：平裝

齣版時間：2012-05-01

基本信息

書名:可編程序控製器原理及應用

：39.00元

售價：26.5元,便宜12.5元,摺扣67

作者:湯楠

齣版社：機械工業齣版社

齣版日期：2012-05-01

ISBN：9787111361435

字數：515000

頁碼：323

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.499kg

編輯推薦

湯楠、穆嚮陽、高煒欣、劉光星編著的《可編程序控製器原理及應用》、2章介紹PLC的基本概念和基本原理；第3、4章以OMRON公司近幾年的PLC新産品為主，詳細介紹瞭CPI、CJ、CS係列不同層次PLC的特點與組成、安裝與接綫，以及指令係統與編程方法；第5章詳細介紹瞭**FA整閤工具包CX—ONE編程與開發，如CX—Programmer、CX—Simulator和CX—Designer等軟件的應用與開發。第6章介紹PLC網絡組網內容，如**EtherCAr[’網絡等知識；第7章介紹如何設計一個PLC控製係統，怎樣選擇PLC的類型以及如何編製用戶控製程序；附錄給齣瞭OMRON公司小型PLCCP1係列指令係統的翔實資料，以便讀者在學習或設計PLC控製係統時使用。

內容提要

可編程序控製器（PLC）是一種以微處理器為基礎的通用控製裝置，已被廣泛地應用於工業領域的各個行業的生産過程和裝置的自動控製中。湯楠、穆嚮陽、高煒欣、劉光星編著的《可編程序控製器原理及應用》以日本歐姆龍（0MRON）公司的新小型PLCCP1係列為主綫，係統介紹PLC的基本原理、指令係統、PLC網絡係統及PLC應用係統的設計方法，詳細介紹指令係統、CX—ONE軟件工具包開發與應用等的使用方法與技巧。《可編程序控製器原理及應用》係統性和實用性較強，注重理論聯係實際，可作為大專院校、電大、職大的電氣技術專業或自動化專業及相關專業的教材，也可作為工程技術人員的參考資料。

目錄

作者介紹

文摘

序言

《工業自動化控製係統設計與實踐》 內容簡介 本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的工業自動化控製係統設計與實踐指南。從基礎理論到實際應用，本書涵蓋瞭工業自動化領域的關鍵技術、設計方法、實施步驟以及維護策略，旨在培養讀者成為具備獨立設計、實施和優化自動化控製係統的專業人纔。本書內容嚴謹，理論聯係實際，適閤機械、電氣、自動化、計算機等相關專業的學生、工程師以及對工業自動化感興趣的從業人員。 第一篇 工業自動化控製係統基礎 第一章 工業自動化概述 本章將帶領讀者走進工業自動化的世界。我們將首先探討工業自動化的概念、發展曆程及其在現代工業生産中的重要地位。通過分析工業自動化的目標，如提高生産效率、保證産品質量、降低生産成本、增強生産柔性以及改善工作環境等，讓讀者深刻理解其核心價值。 隨後，我們將詳細介紹工業自動化係統的基本構成，包括感知層（傳感器）、控製層（控製器、執行器）和通信層（網絡）。在此基礎上，我們將梳理工業自動化按照自動化程度劃分的層次，從單機自動化、局部自動化到區域自動化，直至全廠自動化，並闡述各層次之間的關係與聯係。 此外，本章還將探討工業自動化的主要發展趨勢，例如智能化、網絡化、柔性化和集成化等，為後續內容的展開奠定堅實的理論基礎。通過本章的學習，讀者將對工業自動化有一個宏觀且清晰的認識。 第二章 過程控製理論基礎 過程控製是工業自動化的核心組成部分。本章將深入講解過程控製的基本概念，包括被控過程的特性（如延遲、慣性、比例度、穩定性等）以及控製器作用的意義。我們將詳細介紹經典的反饋控製原理，包括閉環控製係統的工作機製、負反饋與正反饋的區彆及應用。 控製器的類型是過程控製的關鍵。本章將詳述最常用的PID（比例-積分-微分）控製器的工作原理、參數整定方法（如經驗法、Ziegler-Nichols法、臨界比例法等）以及各種參數組閤（P、PI、PD、PID）的特點和適用場閤。我們將通過圖示和數學模型，清晰地展示PID控製器的響應特性，以及如何通過調整參數來優化控製效果。 除瞭PID控製，本章還將介紹一些高級控製策略，如前饋控製、比值控製、串級控製、前饋-反饋組閤控製等，並分析其在解決特定工業過程問題中的優勢。同時，我們將簡要介紹一些常用的工業過程參數，如溫度、壓力、流量、液位等，以及其在不同工業場景下的測量和控製需求。 第三章 工業傳感器與執行器技術 傳感器和執行器是實現自動化控製的“觸角”和“手臂”。本章將聚焦於工業自動化領域中常用的各類傳感器和執行器的技術原理、性能指標及選型原則。 在傳感器部分，我們將分類介紹： 溫度傳感器： 熱電偶、熱電阻（RTD）、紅外測溫儀等，涵蓋其工作原理、測量範圍、精度及安裝要求。 壓力傳感器： 擴散矽壓力傳感器、電容式壓力傳感器、應變片式壓力傳感器等，分析其測量原理、過載能力及適用介質。 流量傳感器： 渦輪流量計、電磁流量計、超聲波流量計、質量流量計等，對比其測量原理、精度、適用流體及安裝限製。 液位傳感器： 浮球式、電容式、雷達式、超聲波式液位計等，介紹其測量方法、精度及在不同介質下的適用性。 位置傳感器： 編碼器（絕對式、增量式）、綫性位移傳感器（LVDT）等，闡述其工作原理及在運動控製中的應用。 其他傳感器： 接近傳感器、光電傳感器、氣體傳感器、圖像傳感器等，介紹其基本原理和應用場景。 在執行器部分，我們將重點介紹： 電動執行器： 包括其驅動方式（步進電機、伺服電機）、控製信號（開關量、模擬量）及在閥門、擋闆等設備上的應用。 氣動執行器： 氣缸、氣動馬達等，分析其特點、控製方式（單作用、雙作用）及在閥門和自動化設備中的廣泛應用。 液壓執行器： 液壓缸、液壓馬達等，探討其高功率密度、精確控製的優勢及在重型設備上的應用。 其他執行器： 電磁閥、繼電器、接觸器、變頻器等，介紹其在控製迴路中的作用。 本章還將強調傳感器和執行器的選型原則，包括精度要求、響應速度、工作環境、供電方式、接口類型以及成本效益等因素的綜閤考量。 第四章 工業通信網絡與現場總綫 現代工業自動化係統高度依賴於高效可靠的通信網絡。本章將深入探討工業通信網絡的基本原理、體係結構以及各種主流的工業現場總綫技術。 我們將從 OSI 模型入手，介紹工業通信網絡的層次劃分，包括物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、應用層等，並分析各層在工業環境下的特殊需求。 隨後，我們將詳細介紹各種關鍵的工業通信技術： 串行通信： RS-232、RS-485 等，分析其通信方式、傳輸距離、組網能力及在簡單設備連接中的應用。 以太網技術： 標準以太網在工業環境下的應用，以及工業以太網的特點，如實時性、魯棒性。 現場總綫技術： Profibus (DP/PA)： 詳細介紹其拓撲結構、通信協議、數據傳輸速率、在過程控製和離散製造中的應用。 Profinet： 介紹其基於以太網的特點、實時性保證機製、在自動化係統中的優勢。 EtherNet/IP： 分析其開放性、與標準以太網的兼容性以及在北美市場的廣泛應用。 Modbus (RTU/TCP)： 介紹其簡單性、通用性及其在設備間互聯中的廣泛使用。 DeviceNet： 講解其基於CAN總綫的特點，以及在設備層通信中的應用。 CC-Link： 介紹其在日本及亞洲市場的普及情況，以及其在復雜自動化係統中的應用。 本章還將探討工業無綫通信技術（如Wi-Fi、LoRa、NB-IoT等）在特定場景下的應用，以及工業物聯網（IIoT）對工業通信網絡提齣的新要求。通過對這些通信技術的學習，讀者將能夠理解如何在復雜的工業環境中構建高效、可靠的數據傳輸通道。 第二篇 工業自動化係統設計與實施 第五章 自動化係統架構設計 本章將指導讀者如何進行科學閤理的自動化係統架構設計。我們將從需求分析齣發，闡述係統設計的原則，如模塊化、可擴展性、開放性、安全性、易維護性等。 我們將介紹幾種典型的工業自動化係統架構模式： 集中式控製係統： 適用於規模較小、邏輯簡單的係統。 分布式控製係統 (DCS)： 強調其分布式處理能力、高可靠性、集成化管理，適用於大型復雜過程控製。 層次化控製係統： 從底層現場設備到中層生産管理，再到頂層企業資源規劃（ERP），闡述信息流和控製流的垂直集成。 基於PLC的控製係統： 介紹PLC作為核心控製器在離散製造和過程控製中的應用，以及如何通過PLC組建各種規模的自動化係統。 在架構設計過程中，我們將重點講解係統冗餘設計的重要性，包括硬件冗餘（如控製器冗餘、網絡冗餘、電源冗餘）和軟件冗餘，以及如何根據係統的關鍵程度選擇閤適的冗餘策略。此外，我們將探討係統集成中的關鍵問題，如不同廠商設備間的兼容性、數據接口的標準化以及如何實現信息的高效共享。 第六章 自動化控製迴路設計 本章將深入講解如何設計具體的自動化控製迴路，這是實現係統功能的關鍵環節。我們將以具體工業過程為例，逐步引導讀者完成控製迴路的設計。 首先，我們將強調控製迴路的定義和組成，包括傳感器、控製器、執行器以及它們之間的連接關係。然後，我們將詳細介紹不同類型控製迴路的設計方法： 單迴路控製： 如溫度控製、壓力控製、流量控製等，重點在於PID參數的整定和優化。 多迴路控製： 如串級控製、比值控製、反饋-前饋組閤控製等，分析其在處理復雜耦閤過程或剋服外部擾動時的優勢。 順序控製： 設計基於邏輯的控製序列，常用於生産綫啓停、物料搬運等場景，我們將介紹如何使用梯形圖、指令錶等編程語言進行設計。 運動控製迴路： 涉及伺服係統、步進係統，以及如何設計位置、速度、力矩等控製迴路，常用於機器人、數控機床等。 在迴路設計過程中，我們將強調穩定性分析、動態性能指標（如超調量、響應時間、穩態誤差）的評估，以及如何通過仿真和實際調試來驗證和優化設計。本章還將介紹故障診斷與處理在控製迴路設計中的考慮，以及如何設計安全聯鎖邏輯。 第七章 人機界麵（HMI）設計與開發 人機界麵（HMI）是操作員與自動化係統進行交互的窗口。本章將全麵介紹HMI的設計原則、開發流程以及常用的HMI軟件功能。 我們將首先探討HMI設計的核心要素，包括信息顯示（儀錶顯示、趨勢圖、報警列錶）、操作輸入（按鈕、開關、數值輸入）、圖形化錶示（設備動畫、工藝流程圖）以及用戶友好的交互邏輯。我們將強調HMI設計應遵循的原則，如清晰性、直觀性、一緻性、易用性以及安全性。 隨後，我們將介紹HMI的開發流程： 需求分析： 明確操作員的需求、需要監控的參數、需要執行的操作。 畫麵布局與設計： 采用圖形化編輯器，設計主畫麵、子畫麵、報警畫麵等。 變量連接與組態： 將HMI中的控件與PLC或其他控製器中的變量進行綁定。 報警與事件處理： 配置報警條件、報警級彆、報警顯示及處理機製。 曆史數據記錄與趨勢顯示： 實現工藝數據的采集、存儲和可視化。 用戶權限管理： 設置不同級彆的用戶權限，保障係統安全。 本章還將介紹不同廠商的HMI軟件（如Siemens WinCC, Rockwell FactoryTalk View, Wonderware InTouch等）的典型功能和開發特點，並探討HMI與SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）係統的關係，以及如何設計更復雜的監控與數據采集係統。 第八章 自動化係統實施與調試 係統的實施與調試是自動化項目成功的關鍵階段。本章將詳細闡述自動化係統的實施步驟、現場安裝、接綫規範以及調試策略。 我們將從項目管理角度齣發，介紹實施過程中的關鍵環節，包括： 設備采購與到貨驗收： 確保所采購設備符閤設計要求。 現場安裝與布綫： 強調規範的設備安裝、電纜敷設、接綫盒管理，以及接地、屏蔽等措施的實施，以確保係統的穩定運行和電磁兼容性。 係統集成： 將各子係統（如PLC、HMI、傳感器、執行器、網絡設備）連接起來，形成一個整體。 軟件部署： 將控製程序、HMI組態、數據庫等部署到相應的硬件平颱。 調試是驗證係統設計和功能實現的重要環節。本章將重點介紹調試的方法與技巧： 單體調試： 分彆對傳感器、執行器、控製器等進行單獨測試。 迴路調試： 逐步調試各個控製迴路，驗證其響應和性能。 聯調： 在多個迴路或子係統協同工作時進行測試。 係統整體調試： 在實際生産負荷下對整個係統進行全麵測試。 我們將介紹常用的調試工具和方法，如在綫監控、PLC程序調試器、HMI模擬器、信號發生器等。同時，本章還將討論調試過程中可能遇到的常見問題及其解決方法，如信號乾擾、通信中斷、程序邏輯錯誤、執行器失效等。最後，我們將強調調試報告的撰寫和用戶培訓的重要性。 第三篇 工業自動化係統維護與高級應用 第九章 自動化係統維護與故障診斷 為瞭保證自動化係統的長期穩定運行，有效的維護至關重要。本章將深入探討自動化係統的維護策略、常見故障分析以及故障診斷與排除技術。 我們將首先介紹不同類型的維護： 預防性維護： 定期檢查、保養、潤滑、清潔等，以防止故障發生。 預測性維護： 通過對設備運行狀態的監測和分析，預測潛在故障，並在故障發生前進行乾預。 糾正性維護： 在故障發生後，進行修復和更換。 隨後，我們將重點講解自動化係統中常見的故障類型及其原因分析： 傳感器故障： 信號漂移、零點偏移、斷路、短路、靈敏度下降等。 執行器故障： 機械磨損、綫圈燒毀、堵轉、控製信號失效等。 控製器（PLC）故障： CPU故障、I/O模塊故障、程序錯誤、電源問題等。 通信網絡故障： 綫纜損壞、連接器鬆動、通信協議錯誤、設備故障等。 HMI故障： 觸摸屏失靈、畫麵顯示異常、通信中斷等。 本章將介紹係統化的故障診斷流程，包括： 故障信息收集： 從HMI報警、操作員反饋、日誌文件等獲取故障綫索。 初步判斷： 根據故障現象和經驗，縮小故障範圍。 工具輔助診斷： 利用示波器、萬用錶、PLC調試軟件、網絡分析儀等工具進行深入檢查。 隔離與測試： 逐個排除可疑部件，進行單獨測試。 根源分析： 找齣導緻故障的根本原因，避免重復發生。 最後，我們將強調建立完善的維護記錄、備品備件管理以及人員培訓體係對於提升係統可靠性的重要性。 第十章 工業自動化係統安全 工業自動化係統的安全性是保障生産連續性、人員生命安全以及企業財産安全的關鍵。本章將全麵探討工業自動化係統的安全風險、安全標準以及防護措施。 我們將從幾個方麵分析安全風險： 網絡安全威脅： 病毒、惡意軟件、拒絕服務攻擊、數據泄露、未授權訪問等。 物理安全威脅： 設備損壞、環境因素（溫度、濕度、灰塵）、人為破壞等。 操作安全風險： 操作失誤、誤操作、程序邏輯錯誤、安全聯鎖失效等。 功能安全風險： 與安全相關的功能設計不當，導緻人身傷害或設備損壞。 本章將介紹與工業自動化安全相關的國際和行業標準，如IEC 62443（工業通信網絡和係統安全）係列標準。 隨後，我們將詳細介紹各類安全防護措施： 網絡安全防護： 防火牆、入侵檢測係統（IDS）、虛擬專用網絡（VPN）、訪問控製、加密通信、安全審計等。 物理安全防護： 設備加固、環境監控、訪問控製（門禁、監控攝像頭）、容災備份等。 操作安全保障： 嚴格的操作規程、培訓、操作權限分級、安全聯鎖迴路設計、緊急停機按鈕等。 功能安全設計： 采用安全儀錶係統（SIS）、安全控製器、冗餘設計、故障安全（fail-safe）原則等。 我們還將探討在係統設計、實施和維護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製度和應急響應預案。 第十一章 現代工業自動化技術發展前沿 本章將展望工業自動化的未來，介紹一些正在興起或已逐漸成熟的現代工業自動化技術，為讀者提供更廣闊的視野。 工業物聯網（IIoT）： 講解IIoT的核心概念，包括連接性、數據采集、數據分析、雲計算和邊緣計算，以及IIoT如何賦能智能製造，實現設備互聯、數據驅動的決策和預測性維護。 大數據與人工智能在工業自動化中的應用： 探討如何利用大數據分析優化生産流程、提升産品質量；介紹機器學習、深度學習等AI技術在故障預測、智能控製、質量檢測、機器人路徑規劃等方麵的應用。 數字孿生（Digital Twin）： 解釋數字孿生的概念，即物理實體在數字空間的映射，以及如何利用數字孿生進行模擬仿真、性能優化、預測性維護和遠程監控。 機器人技術與協作機器人： 介紹工業機器人在自動化生産中的應用，重點講解協作機器人（Cobots）的特點，如安全性、易編程性，以及如何與人類協同工作。 雲計算與邊緣計算在工業自動化中的融閤： 分析雲計算帶來的可擴展性、計算能力優勢，以及邊緣計算在低延遲、實時處理方麵的必要性，探討兩者如何協同工作，構建高效的工業數據處理架構。 增材製造（3D打印）與自動化生産的結閤： 探討3D打印技術如何與自動化生産綫集成，實現定製化生産、快速原型製造以及復雜零件的製造。 本章將通過案例分析，展示這些前沿技術如何正在或將要改變傳統的工業自動化格局，為讀者描繪一個更加智能、高效、靈活的未來工廠圖景。 附錄 常用工業控製術語匯編 常見工業自動化故障排除速查錶 相關標準與法規參考列錶 本書通過理論講解、案例分析、技術對比等多種方式，力求為讀者提供一套係統、全麵、實用的工業自動化控製係統設計與實踐知識體係。希望本書能夠成為讀者在工業自動化領域學習和工作中的得力助手。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和插圖設計簡直是一場災難，讓人看瞭頭疼欲裂。首先，字體選擇就非常不專業，正文字體和標題字體之間的對比度極低，而且很多關鍵公式和圖錶的標注小到幾乎看不清，我不得不頻繁地眯著眼睛纔能勉強辨認。更彆提那些示意圖瞭，綫條粗細不一，有些關鍵連接點模糊不清，讓我對PLC內部的邏輯流程産生瞭深深的誤解，花瞭大量時間去反復揣摩那些模糊的綫條到底代錶什麼。印刷質量也堪憂，有些頁麵的墨水似乎滲透瞭，使得背麵的一些文字隱約可見，嚴重乾擾瞭閱讀的連貫性。感覺編輯團隊對技術書籍的閱讀體驗完全沒有概念，隻是簡單地把文字堆砌在紙麵上，完全沒有考慮到讀者在學習過程中需要清晰直觀的視覺輔助。如果能有一套統一、清晰、高分辨率的圖示係統，這本書的實用價值能提升不止一個檔次。目前來看，閱讀這本書更像是在進行一場偵探遊戲，試圖從一堆模糊的綫索中拼湊齣正確的概念。

評分☆☆☆☆☆

這本書在介紹最新技術趨勢，尤其是與工業物聯網（IIoT）和雲計算集成的部分，顯得極其落伍和脫節。它似乎固步自封在瞭二十年前的傳統自動化架構中，對於現代製造業中日益重要的邊緣計算、OPC UA安全機製以及如何利用PLC數據進行雲端大數據分析等前沿話題，隻是寥寥數語地提及，且缺乏任何可操作性的指導。例如，書中對網絡安全性的討論，僅僅停留在“設置復雜密碼”的初級階段，完全沒有觸及到固件漏洞管理、數字證書應用或IEC 62443標準框架下的防禦策略。這使得這本書的參考價值大打摺扣，因為它無法幫助讀者構建麵嚮未來的、具有前瞻性的自動化解決方案。它更像是一份沉澱在曆史角落的舊標準說明書，而不是一本指引行業發展的指南針。

評分☆☆☆☆☆

這本書對實時操作係統（RTOS）層麵和底層硬件接口的探討簡直是蜻蜓點水，完全沒有深入到我所期望的深度。我本以為一本名為“原理及應用”的專業書籍，會詳細解析掃描周期、中斷服務程序的優先級管理，以及如何高效地進行I/O端口的位操作，但事實是，它僅僅停留在PLC的“黑箱”層麵，描述瞭輸入輸齣的邏輯關係，卻迴避瞭其內部是如何在微秒級彆上調度任務的。例如，關於故障安全機製的設計，書中隻是簡單提到瞭冗餘配置的概念，卻完全沒有涉及冗餘係統中數據同步和故障切換算法的數學模型和實現細節。對於一個想從“使用者”升級到“設計者”的工程師來說，這種淺嘗輒止的論述無疑是令人失望的。它更像是一本麵嚮初級維護人員的快速入門手冊，而非一本能提供紮實理論基礎的工具書，讓人感覺知識的基石非常不穩固。

評分☆☆☆☆☆

語言風格極其晦澀和刻闆，充滿瞭大量生硬的、直譯過來的術語，讀起來毫無樂趣可言，就像在啃一本被遺棄多年的俄文技術手冊的蹩腳翻譯版。作者似乎習慣於使用冗長復雜的長句來描述看似簡單的概念，一個邏輯判斷的描述可以橫跨三行，讓人必須反復迴讀纔能抓住其核心含義。更糟糕的是，書中對不同品牌PLC之間在指令集和編程範式上的差異性分析幾乎為零，所有內容都被籠統地塞進瞭一個統一的、脫離實際的框架裏。這使得我很難將書中的理論知識有效地遷移到我正在使用的特定型號控製器上，因為實際操作中，不同廠商在定時器、計數器設置上的微小差異，往往是項目成敗的關鍵。這本書缺乏必要的“人情味”和實際工程中的“陷阱”提示，讀完後依然感覺對真實世界的復雜性準備不足。

評分☆☆☆☆☆

案例分析部分的設計簡直是敷衍瞭事，缺乏真實世界的復雜性和挑戰性。書中展示的“應用實例”大多是教科書式的、理想化的控製流程，比如一個簡單的啓停控製或者一個恒溫迴路。這些例子簡單到甚至不需要用到PLC，用繼電器控製都能完美實現。我期待看到更具代錶性的工業場景，比如高精度伺服電機的位置同步控製、復雜數據通信協議（如EtherNet/IP或Profinet）的報文解析與處理，或者針對周期性負載波動的模糊控製策略。然而，這些內容在書中完全不見蹤影。每一個“應用”都像是為瞭湊夠章節數而強行加入的填充物，無法激發任何解決實際工程難題的靈感，讀完後我感覺自己的問題解決能力沒有得到絲毫提升，純粹是浪費瞭時間去瀏覽那些過於簡單的流程圖。