工业过程控制系统及工程应用

工业过程控制系统及工程应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

黄宋魏 等 著
图书标签:
  • 工业控制
  • 过程控制
  • 自动化
  • 系统工程
  • 控制系统
  • 工业自动化
  • 仪表控制
  • PLC
  • DCS
  • 过程仪表
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出版社: 化学工业出版社
ISBN:9787122244949
版次:1
商品编码:11742823
包装:平
开本:16开
出版时间:2015-09-01
页数:353
正文语种:中文

具体描述

编辑推荐

适读人群 :自动化工程技术人员、研究生、高年级本科生
1.《工业过程控制系统及工程应用》的作者从事工业过程自动化研究和教学工作20余年,有丰富的实践经验。
2.《工业过程控制系统及工程应用》着眼于工业过程控制系统的设计,从规划、设计规范、仪表设计与选型、硬件系统设计、软件功能及用法系统调试等方面全面阐述系统设计的过程。
3.《工业过程控制系统及工程应用》对刚步入企业进行自动化设计系统的学生、本科高年级学生、研究生有较好的参考作用。可以快速进入自动化系统设计与应用领域。

内容简介

《工业过程控制系统及工程应用》以工业过程控制系统的设计开发及工程应用为主线,从当前工业过程控制的实际需要和过程控制的最新发展出发,结合编著者控制系统工程应用的研究成果,系统地介绍了控制系统设计开发与工程应用需要具备的基础知识和基本技术方法。并在全书最后详细介绍了底吹熔炼炉控制系统的设计开发及工程应用案例。
本书共9章,第1章介绍控制系统的基本概念和基本原理;第2章介绍控制系统的设计开发及工程应用规划;第3章为控制系统的最新设计规范;第4章介绍控制系统现场检测仪表和执行仪表的应用选型及设计;第5章介绍控制计算机的硬件技术及系统设计方法;第6章介绍控制编程软件的功能及用法;第7章介绍监控组态软件的功能及用法;第8章介绍控制系统调试与维护方法;第9章介绍底吹炉熔炼生产过程控制系统的设计开发与工程应用案例。
本书主要面向自控类专业的读者编写,涉及的内容基本涵盖了构建一般工业过程控制系统所必需的基础知识和基本技术方法,内容较为系统全面,叙述简明扼要、通俗易懂、循序渐进、方便自学。可作为工程技术人员、相关专业的师生以及刚步入工作岗位的大学毕业生的教材和参考书,可以作为高等学校的研究生和高年级本科生的专业教材。

内页插图

目录

第1章控制系统概论
1.1控制系统的基本组成1
1.1.1控制主机1
1.1.2检测仪表2
1.1.3执行机构2
1.1.4通信设备2
1.1.5操作器件2
1.1.6人机界面2
1.1.7系统软件3
1.2分布式控制系统3
1.2.1分布式控制系统的结构3
1.2.2分布式控制系统的功能层次4
1.3控制系统的常用通信技术6
1.3.1串行通信6
1.3.2USB通信6
1.3.3工业以太网通信7
1.3.4现场总线通信技术8
1.4常用控制计算机10
1.4.1控制计算机的硬件组成11
1.4.2控制计算机的功能特点12
1.4.3控制系统的规模13
1.5国内外主要PLC产品13
1.5.1美国PLC产品14
1.5.2欧洲PLC产品14
1.5.3日本PLC产品15
1.5.4国产PLC产品16
1.6主要DCS产品16
1.6.1国外主要DCS产品16
1.6.2国产DCS产品19
1.7主要现场总线技术20
1.7.1典型现场总线结构20
1.7.2FF现场总线21
1.7.3Profibus现场总线22
1.7.4Profinet现场总线23
1.8控制系统的发展趋势24
1.8.1PLC在向微型化、网络化、PC化和开放性方向发展24
1.8.2DCS面向测控管一体化设计发展24
1.8.3控制系统正在向现场总线(FCS)方向发展25
1.8.4PLC、DCS、FCS将长期共存25
1.9控制系统监控组态软件25
1.9.1组态软件概念25
1.9.2组态软件的功能26
1.9.3国内外主要组态软件27
1.9.4组态软件的发展趋势27
第2章控制系统工程规划
2.1控制系统设计的基本原则与步骤30
2.1.1控制系统设计的基本原则30
2.1.2控制系统的设计要求30
2.1.3控制系统设计的一般步骤31
2.1.4控制主机总体设计34
2.1.5工业防爆危险区的防爆等级35
2.2控制系统的硬件配置36
2.2.1人-机接口(操作站)36
2.2.2中央处理器(CPU)37
2.2.3通信网络及过程接口38
2.2.4编程终端及工程师站38
2.3控制系统软件配置及编程语言39
2.3.1控制系统软件层次39
2.3.2控制层软件41
2.3.3控制计算机编程语言45
2.4下位控制软件的设计规划47
2.4.1下位控制软件的基本规划47
2.4.2将过程划分为任务和区域48
2.4.3单个功能区域的描述48
2.4.4列出仪表I/O和创建I/O图49
2.4.5建立安全要求50
2.4.6描述所要求的操作界面显示和控制51
2.4.7创建组态图52
2.5控制系统的监控画面设计52
2.5.1主要显示内容52
2.5.2概貌显示画面53
2.5.3过程显示画面54
2.5.4仪表面板显示画面55
2.5.5操作点显示画面55
2.5.6趋势显示画面55
2.5.7报警显示画面57
2.5.8电子表格58
2.5.9系统显示画面58
2.6控制系统工程设计59
2.6.1基础设计/初步设计59
2.6.2工程设计/施工图设计59
2.6.3工程设计阶段应完成的工作60
2.6.4应用软件编程阶段应完成的工作60
2.7控制系统询价、报价60
2.7.1询价60
2.7.2报价及比较61
第3章控制系统设计规范
3.1管道及仪表流程图(P&ID;)的设计63
3.1.1控制方案的确定63
3.1.2管道及仪表流程图(P&ID;)的设计内容64
3.1.3管道及仪表流程图(P&ID;)的绘制66
3.2仪表功能标志67
3.2.1功能标志组成67
3.2.2仪表的位号67
3.3文字符号68
3.3.1基本文字符号68
3.3.2典型的仪表回路号和仪表位号示例71
3.3.3仪表常用缩写字母72
3.3.4缩写字母的应用74
3.4图形符号74
3.4.1基本图形符号74
3.4.2图形符号76
3.5测量点与连接线的图形符号81
3.5.1测量点的表示81
3.5.2仪表的各种连接线规定81
3.6自控系统图形符号示例82
3.6.1单一参数控制系统图形符号示例82
3.6.2常规仪表复杂控制系统图形符号示例83
3.6.3复杂控制系统图形符号示例84
3.6.4合成氨装置H2O/C控制系统(超前/滞后系统)图形符号示例84
3.7控制室设计规定86
3.7.1总图位置的选择86
3.7.2布置和面积86
3.7.3操作站87
3.7.4建筑、结构设计要求87
3.7.5采光与照明88
3.7.6采暖、通风和空气调节88
3.7.7进线方式和室内电缆敷设89
3.7.8接地及安全保护89
3.7.9通信89
3.8仪表供电设计规定89
3.8.1仪表供电范围、负荷等级与电源类型89
3.8.2仪表电源质量与容量90
3.8.3供电系统设计与设计条件90
3.8.4供电器材的选择91
3.8.5供电系统的配线91
3.9信号报警、安全联锁系统设计规定91
3.9.1信号报警系统92
3.9.2安全联锁系统93
3.10仪表配线设计规定95
3.10.1电线、电缆的选用95
3.10.2电线、电缆的敷设96
3.10.3仪表盘(箱、柜)内配管、配线98
3.11仪表系统接地设计规定99
3.11.1仪表系统接地原则99
3.11.2接地系统的构建100
3.11.3接地连接方法100
3.11.4接地连接的规格及结构要求104
3.11.5仪表系统接地注意事项104
第4章控制系统仪表设计选型
4.1温度检测仪表的设计选型105
4.1.1仪表设计选型的总原则105
4.1.2就地温度仪表105
4.1.3集中温度仪表106
4.1.4温度变送器106
4.2压力检测仪表的设计选型106
4.2.1压力检测仪表选型总则106
4.2.2根据应用条件选择压力表107
4.2.3主要性能选择107
4.2.4变送器的选择108
4.2.5压力测量仪表的分类和特点108
4.3流量检测仪表的设计选型108
4.3.1流量检测仪表选型总则108
4.3.2一般流体、液体、蒸汽流量测量仪表的选型109
4.3.3腐蚀、导电或带固体微粒流量测量仪表的选型111
4.3.4高黏度流体流量测量仪表的选型112
4.3.5粉粒及块状固体流量测量仪表的选型112
4.3.6流量测量仪表的选型112
4.4物位仪表的设计选型115
4.4.1物位仪表选型总则115
4.4.2液面和界面测量仪表115
4.4.3料面测量仪表117
4.5过程分析仪表选型118
4.5.1过程分析仪表选型总则118
4.5.2分析气相混合物组分的仪表选型118
4.5.3分析液相混合物组分的仪表选型123
4.6控制阀的设计选型126
4.6.1控制阀组成及流量特性的选择126
4.6.2控制阀类型的选择127
4.6.3阀材料的选择128
4.6.4控制阀口径的确定原则129
4.6.5执行机构的选择130
4.6.6控制阀附件的选择132
第5章控制计算机
5.1西门子系列PLC产品介绍134
5.1.1LOGO!134
5.1.2SIMATIC S7-200系列PLC135
5.1.3SIMATIC S7-1200系列PLC136
5.1.4SIMATIC S7-1500 系列PLC138
5.1.5SIMATIC S7-300 PLC139
5.1.6SIMATIC S7-400 PLC141
5.1.7分布式IO—ET200143
5.2S7-300PLC的硬件配置144
5.2.1S7-300PLC的组装144
5.2.2S7-300PLC的组成及结构145
5.2.3S7-300PLC的扩展147
5.3S7-300的CPU148
5.3.1紧凑型S7-300CPU148
5.3.2标准型CPU149
5.3.3故障安全型CPU151
5.4S7-300的数字量输入/输出模块152
5.4.1SM321数字量输入模块153
5.4.2SM322数字量输出模块154
5.5S7-300模拟量模块156
5.5.1SM331的模拟量输入模块156
5.5.2SM332模拟量输出模块156
5.6S7-300的其他常用模块164
5.6.1电源模块164
5.6.2接口模块164
5.6.3常用CP通讯产品165
5.6.4S7-300常用配件166
5.7S7-400 PLC系统167
5.7.1S7-400概述167
5.7.2S7-400 PLC系统169
5.8S7-400的CPU模块171
5.8.1CPU 412模块171
5.8.2CPU 414模块172
5.8.3CPU 416模块174
5.8.4CPU 417模块176
5.9S7-400H冗余系统176
5.9.1S7-400H概述176
5.9.2S7-400H冗余系统结构177
5.9.3S7-400H冗余系统组成177
5.9.4S7-400H冗余方式及组态编程180
5.9.5S7-400H冗余系统的CPU模块181
5.10S7-400的I/O模块182
5.10.1S7-400数字量模块182
5.10.2S7-400的接口模块187
5.11ET 200分布式I/O系统187
5.11.1ET 200概述187
5.11.2ET 200M分布式I/O站188
第6章控制编程软件
6.1控制编程软件概述191
6.1.1STEP 7软件版本191
6.1.2STEP 7的安装191
6.1.3PC与PLC通信方式193
6.1.4程序的下载193
6.1.5程序的上传194
6.1.6S7-300/400PLC仿真196
6.1.7STEP 7的应用步骤197
6.1.8如何获得帮助197
6.2项目创建及硬件组态197
6.2.1项目的产生197
6.2.2硬件组态的基本步骤199
6.2.3组态中央机架199
6.2.4组态分布式I/O站201
6.2.5组态PROFINET IO站201
6.2.6组态SIMATIC PC站203
6.2.7组态冗余系统204
6.2.8模块参数设置205
6.3STEP 7的程序结构及编程208
6.3.1STEP 7程序的组成及调用208
6.3.2数据类型及表示方法211
6.3.3编程语言213
6.3.4程序编辑器213
6.3.5创建块的方法214
6.3.6使用库编程214
6.3.7逻辑块的编程215
6.3.8创建数据块217
6.4STEP 7指令系统218
6.4.1指令及其结构218
6.4.2位逻辑指令219
6.4.3数据比较指令220
6.4.4常用数据类型转换指令221
6.4.5整形数计算函数222
6.4.6浮点数计算函数223
6.4.7移位、循环指令224
6.4.8计数器225
6.4.9定时器226
6.5模拟量输入/输出与PID控制227
6.5.1模拟量输入/输出227
6.5.2连续型PID控制器SFD41230
第7章监控组态软件
7.1组态王软件简介233
7.1.1组态王软件版本233
7.1.2安装组态王软件235
7.1.3组态王支持的I/O 设备235
7.2创建监控工程236
7.2.1工程的开发步骤236
7.2.2创建一个工程236
7.3定义外部设备和数据变量238
7.3.1外部设备定义238
7.3.2I/O变量定义238
7.3.3变量的管理242
7.4创建组态画面243
7.4.1画面设计243
7.4.2动画连接244
7.4.3命令语言247
7.4.4画面的切换248
7.4.5运行系统设置249
7.5报警和事件249
7.5.1建立报警和事件窗口249
7.5.2报警和事件的输出251
7.6趋势曲线252
7.6.1实时趋势曲线252
7.6.2历史趋势曲线252
7.7控件254
7.7.1组态王内置控件254
7.7.2Active X控件255
7.8报表系统256
7.8.1创建报表256
7.8.2报表函数257
7.9组态王历史库259
7.9.1组态王历史库概述259
7.9.2组态王变量的历史记录属性259
7.9.3历史记录存储及文件的格式260
7.9.4历史数据的查询、备份和合并262
7.10组态王与其他应用程序的动态数据交换(DDE)263
7.10.1动态数据交换的概念263
7.10.2组态王访问Excel的数据264
7.10.3Excel访问组态王的数据265
7.10.4组态王与VB间的数据交换266
7.10.5重新建立DDE连接菜单命令267
7.11组态王数据库访问(SQL)267
7.11.1组态王SQL访问管理器268
7.11.2配置SQL数据库269
7.11.3组态王使用SQL数据库269
7.12组态王与OPC设备连接272
7.12.1OPC简介272
7.12.2组态王与OPC的连接272
7.13组态王的网络功能275
7.13.1组态王网络结构概述275
7.13.2网络配置简介276
7.13.3网络变量使用280
7.13.4网络精灵280
7.14冗余系统280
7.14.1双设备冗余280
7.14.2双机热备281
7.14.3双机热备配置282
7.15组态王For Internet应用283
7.15.1Web功能介绍283
7.15.2画面发布285
7.15.3在IE浏览器端浏览发布的画面286
7.16无线数据通信在组态王上的使用288
7.16.1组态王的无线通信过程288
7.16.2组态王用到的文件、功能及通信过程288
7.16.3GPRS 通信的组态289
第8章控制系统调试与维护
8.1控制系统的调试方法290
8.1.1控制系统的调试步骤290
8.1.2调试前的准备工作290
8.2控制计算机的检查与测试294
8.2.1控制计算机的现场验收294
8.2.2控制计算机的安全要求294
8.2.3控制计算机上电测试295
8.2.4控制计算机通信的检验与调试296
8.3控制系统现场调试297
8.3.1离线调试297
8.3.2在线调试301
8.4PID控制参数的工程整定方法302
8.4.1临界比例度法303
8.4.2衰减曲线法303
8.4.3经验凑试法304
8.4.4动态特性参数法306
8.4.5整定方法的比较307
8.5控制系统验收307
8.5.1控制系统验收步骤307
8.5.2控制系统验收的竣工资料308
8.6控制系统运行维护311
8.6.1控制系统常见故障311
8.6.2防止干扰和设备损坏的一般方法312
8.6.3系统现场维护常见问题313
8.6.4控制系统日常管理和维护314
第9章底吹炉熔炼生产过程控制系统
9.1底吹炉熔炼生产过程简介317
9.1.1铜熔炼生产过程流程317
9.1.2底吹炉结构317
9.1.3底吹炉工艺318
9.2主要测控内容及设计要求319
9.2.1原料工段主要测控内容319
9.2.2熔炼炉主要测控内容319
9.2.3循环水系统主要测控内容320
9.2.4阀站主要测控内容320
9.2.5电热前床主要测控内容320
9.2.6 控制系统要求320
9.2.7采用的设计规范及标准321
9.3控制系统的测控点设计321
9.3.1原料工段的P&ID;图321
9.3.2底吹炉本体的P&ID;图323
9.3.3阀站的P&ID;图323
9.3.4循环水系统的P&ID;图323
9.3.5电热前床的P&ID;图323
9.4现场测控仪表及选型328
9.4.1概述328
9.4.2原料工段测控仪表选型329
9.4.3底吹炉本体测控仪表选型330
9.4.4阀站测控仪表选型331
9.4.5循环水系统测控仪表选型336
9.5底吹熔炼炉控制系统硬件及软件配置338
9.5.1控制系统结构338
9.5.2控制系统I/O配置338
9.5.3分布式PLC硬件配置342
9.5.4控制系统上位站的配置344
9.6监控系统设计开发345
9.6.1模拟工艺流程图345
9.6.2操作面板346
9.6.3报警窗口347
9.6.4历史数据显示348
9.6.5数据报表350
9.6.6PID控制回路参数调试界面351
参考文献
《智能制造装备中的嵌入式系统设计与实践》 内容简介 本书旨在深入探讨智能制造装备领域中嵌入式系统设计的关键技术、方法论及其工程实践。在当前工业4.0和智能制造浪潮席卷全球的背景下,嵌入式系统作为连接硬件与软件、实现装备智能化、网络化和自主化功能的核心,其重要性日益凸显。本书将系统性地梳理嵌入式系统在现代工业装备中的应用现状,重点聚焦于其在高端数控机床、工业机器人、自动化生产线、智能传感器网络等关键领域的具体设计与实现。 本书的结构设计兼顾理论深度与实践可行性,分为三个主要部分。 第一部分:嵌入式系统基础理论与关键技术 本部分将首先回顾嵌入式系统的基本概念、发展历程及其在工业自动化领域的演变。我们将详细阐述嵌入式处理器(如ARM、RISC-V等)、实时操作系统(RTOS)的选择与配置,包括任务调度、中断管理、进程间通信等核心机制。同时,针对工业应用对实时性、可靠性和安全性的严苛要求,本书将深入分析嵌入式系统设计的软硬件协同优化策略,包括低功耗设计、嵌入式存储技术、接口通信协议(如Ethernet/IP, Profinet, Modbus TCP等)的选型与应用。此外,还将介绍嵌入式硬件加速技术、嵌入式安全防护机制以及常见的嵌入式开发工具链和调试方法,为读者构建坚实的理论基础。 第二部分:智能制造装备中的嵌入式系统设计方法论 本部分将聚焦于智能制造装备特有的嵌入式系统设计挑战与解决方案。我们将探讨面向对象设计原则在嵌入式软件开发中的应用,以及如何利用模型驱动设计(MDD)和自动化代码生成技术提高开发效率和系统质量。针对工业装备的复杂性和多样性,本书将重点介绍嵌入式系统架构设计,包括分层架构、面向服务的架构(SOA)及其在装备控制与信息融合中的应用。在传感器与执行器集成方面,将详细介绍各种工业传感器(如视觉传感器、力觉传感器、温度传感器等)的接口设计、数据采集与预处理技术,以及如何通过嵌入式系统驱动执行器实现精确控制。 人工智能(AI)和机器学习(ML)在现代工业装备中的应用已成为发展趋势。本书将专门章节介绍如何将AI/ML算法嵌入到嵌入式系统中,以实现设备的预测性维护、自适应控制、智能诊断与优化等高级功能。我们将探讨边缘计算在工业嵌入式系统中的作用,以及如何在资源受限的环境下高效运行AI/ML模型。 第三部分:工程应用案例分析与实践指导 本部分为本书的核心亮点,通过一系列详实的工程案例,将前两部分的理论知识与实践紧密结合。我们将选取代表性的智能制造装备,如: 工业机器人控制系统: 分析机器人运动控制、路径规划、视觉伺服等核心功能如何通过嵌入式系统实现。重点讲解多轴协调控制、力控算法的嵌入式实现,以及与上位管理系统的通信集成。 数控机床高级功能实现: 探讨CNC系统中的嵌入式硬件加速、G代码解释、刀具补偿、实时监控等关键模块的设计。特别关注高精度运动控制和故障诊断的嵌入式解决方案。 智能传感器网络与数据采集: 展示如何设计分布式嵌入式系统,实现海量工业数据的实时采集、融合与初步处理,为设备状态监测和工艺优化提供基础。 生产线自动化与协同控制: 分析如何在复杂的生产线环境中,通过嵌入式系统实现设备间的协同工作、生产调度与流程优化,构建柔性化生产体系。 每个案例都将遵循“问题提出—系统需求分析—架构设计—关键模块实现—测试与优化—实际部署”的完整流程,力求为读者提供可操作的工程指导。书中将提供相关的代码片段、硬件选型建议、设计图示和实测数据,帮助读者理解设计背后的逻辑和挑战。 此外,本书还将探讨嵌入式系统在工业物联网(IIoT)中的作用,包括设备连接、数据安全、远程管理和升级等。最后,对未来嵌入式系统在智能制造领域的发展趋势进行展望,如更高集成度、更强的AI能力、更灵活的软件定义硬件等,启发读者进行前沿探索。 本书适用于从事智能制造装备研发、生产、维护的工程师,以及对嵌入式系统在工业领域应用感兴趣的在校研究生和科研人员。通过阅读本书,读者将能够掌握设计和实现高效、可靠、智能的工业嵌入式系统的核心技能,为推动中国智能制造产业的发展贡献力量。

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这本书在工业控制系统的“优化与故障诊断”这块内容,可以说是我最惊喜的部分。很多技术书籍往往在系统搭建和基本原理上就戛然而止,但这本书却深入探讨了如何让系统运行得更好,以及当出现问题时如何快速定位和解决。作者详细介绍了各种性能指标,比如超调量、调节时间、稳态误差等,并阐述了如何通过调整控制器参数,甚至是改变控制结构来优化这些指标。在故障诊断方面,他列举了许多典型的故障场景,比如传感器失效、执行器故障、通信中断等,并提供了一套系统的分析方法,包括如何利用历史数据、报警信息、以及现场的观测来判断故障的根源。我记得有一个关于“死区”问题的分析,作者解释了死区是如何产生的,以及它对控制精度的影响,并且提供了几种消除或减小死区影响的策略。这种实操性很强的指导,对于解决实际工程中的难题非常有帮助。

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对于“自动化”这一概念,这本书提供了一个非常全面和深入的视角。我之前一直以为自动化就是用机器代替人工,但读了这本书之后,我才意识到自动化是一个更广泛、更复杂的概念。它不仅仅是关于硬件设备,更重要的是关于信息的采集、处理、决策和执行的整个流程。作者在介绍“过程自动化”时,详细阐述了从传感器到控制器的到执行器的信息流,以及在这个过程中如何实现数据的实时监控和智能决策。我记得有一个章节讲的是“数据采集与监控系统(SCADA)”,作者详细介绍了SCADA系统如何对分散在各处的生产过程进行远程监控和管理,以及它在提高生产效率、降低运营成本方面的作用。这让我对工业生产的现代化管理有了全新的认识。

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我必须承认,在阅读这本书的初期,我对其中一些关于传感器和执行器的描述感到有些迷茫。比如,作者提到了各种类型的传感器,如热电偶、热电阻、压力变送器、液位计等等,并且详细介绍了它们的原理和选型依据。但作为一个初学者,要一下子消化这么多专业名词和技术参数,确实有些挑战。然而,当我读到后面关于“自动控制系统设计流程”的部分时,之前这些零散的知识点就串联起来了。作者用一个完整的流程图,从“需求分析”到“方案设计”、“设备选型”、“系统集成”、“调试运行”再到“维护优化”,清晰地勾勒出了一个工业控制系统从无到有的全过程。在设备选型这一环节,他会回过头来,解释为什么在某个特定的应用场景下,需要选用某种类型的传感器,它的精度、响应速度、防护等级等等是如何满足工艺要求的。这种“先铺垫,后整合”的方式,虽然在中间可能需要一些耐心,但最终让我对整个控制系统的构成和运行逻辑有了更深刻的理解。

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我之所以会持续阅读这本书,很大程度上是因为它所展现的“系统性”思维。作者在介绍工业过程控制系统时,并不是孤立地讲解每一个子系统,而是将其置于整个工业生产的大背景下进行阐述。他会从一个宏观的角度,介绍不同类型的工业过程,比如化工、冶金、电力等等,以及这些过程中常见的控制需求。然后,他再逐层深入,讲解实现这些控制需求的具体技术和设备。例如,在讨论“安全仪表系统(SIS)”时,作者并没有仅仅停留在技术原理,而是将其与“基本过程控制系统(BPCS)”进行对比,阐述了它们各自的功能、设计理念以及在整个工厂安全管理中的定位。这种从宏观到微观,再从微观回到宏观的讲解方式,让我能够更清晰地理解工业控制系统在整个工业体系中的地位和作用,以及它所面临的挑战和机遇。

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这本书在讨论一些具体的控制策略时,显得尤为扎实。我特别对书中关于“模糊控制”和“神经网络控制”的部分留下了深刻的印象。虽然这两部分的内容相对前面介绍的PID控制要更深入一些,涉及到一些模糊逻辑和神经网络的基本概念,但作者并没有回避,而是试图用通俗易懂的方式进行解释。他用了一些非常贴切的类比,比如模糊控制就像是人类凭经验判断,而不用严格的数学公式来定义“温度太高”。这种解释方式,让我这个非计算机专业背景的读者也能大致理解其核心思想。而且,作者并没有仅仅停留在理论讲解,他还给出了这些先进控制方法在一些特定工业场景下的应用案例,比如在某些难以建模的非线性系统中,模糊控制是如何发挥其优势的。这让我看到了工业控制领域不断发展的可能性,以及理论研究如何推动实际应用的技术进步。

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这本书的封面设计,老实说,一开始并没有立刻吸引我。是一种比较传统的,教科书式的风格,蓝色为主调,上面印着“工业过程控制系统及工程应用”几个字,旁边配着一些模糊的流程图和仪器图标。我当时只是抱着了解一下工业控制大概是什么样子,是不是很枯燥的想法去翻开的。但当我真正开始阅读,特别是读到关于PID控制算法的章节时,我才真正被吸引住了。作者用一种非常清晰,甚至可以说是循序渐进的方式,从最基础的原理讲起,例如什么是反馈,什么是闭环,然后慢慢引入比例、积分、微分这三个参数是如何影响系统响应的。他并没有一开始就抛出复杂的数学公式,而是通过一些生动的比喻,比如恒温器控制房间温度,或者汽车的定速巡航,来解释这些概念。我尤其喜欢作者在解释积分作用时,举的“累计误差”的例子,这让我一下子就明白了为什么积分项对于消除稳态误差如此重要。虽然书里确实有一些公式,但作者都给出了详细的推导过程,并且强调了这些公式在实际应用中的意义,而不是单纯地为了展示理论的严谨性。对于我这样一个对控制理论知之甚少的读者来说,这种由浅入深的讲解方式,让我感到非常受用,也大大降低了学习门槛。

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这本书最让我印象深刻的是它对于“工程应用”的侧重点。它不仅仅是停留在理论的层面,而是花了相当大的篇幅去介绍这些控制系统是如何在现实世界的工厂里落地生根的。我记得有一个章节讲的是 DCS(集散控制系统)的应用,作者详细阐述了 DCS 的架构,包括主控站、操作员站、工程师站以及现场的 I/O 模块等等。他不仅解释了这些组件的功能,还模拟了在实际工程项目中,如何进行系统设计、组态、调试以及后期的维护。其中一个案例分析,是关于一个大型化工厂的温度控制系统,作者通过图文并茂的方式,展示了如何根据工艺要求选择合适的传感器、执行器,如何设计控制回路,以及在实际运行中可能会遇到的问题,比如传感器漂移、执行器卡死等等,并给出了相应的解决方案。这让我意识到,工业控制远不止是理论公式的推导,更重要的是将这些理论转化为能够稳定可靠运行的工程实践。书里还提到了一些关于网络通信、安全防护以及人机界面的设计原则,这些都是在实际工程中必不可少的考量因素。

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我之所以会选择阅读这本书,很大程度上是源于我对“工程实践”的兴趣。我总是对那些能够切实解决实际问题,并且能在现实世界中看到效果的技术充满好奇。这本书在这方面做得非常好。它并没有仅仅停留在理论的海洋里,而是花费了大量的篇幅去介绍实际的工程案例和应用场景。作者会从一个具体的工业问题出发,比如“如何精确控制反应釜的温度以保证产品质量”,然后一步步地分析这个问题,选择合适的控制方案,并最终给出实现方案的详细步骤。我印象非常深刻的是,他举了一个关于“锅炉给水控制”的例子,从最简单的单回路控制,到多变量耦合控制,再到使用先进控制策略的演进过程,都进行了详细的阐述。这种“问题导向”的学习方式,让我觉得非常实用,也让我看到了理论知识的价值所在。

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这本书中关于“标准化与规范”的介绍,虽然不像前面提到的控制原理或工程应用那样吸引眼球,但却是我认为非常重要的一环。作者在书中多次强调了工业控制系统设计、实施和维护中的标准化原则。他会提到一些与工业控制相关的国际标准和行业规范,比如IEC系列标准,以及它们在确保系统互操作性、安全性和可靠性方面的重要性。他解释了为什么在项目实施过程中,必须遵循这些标准,否则可能会带来严重的后果,比如系统集成困难、设备兼容性问题,甚至安全事故。虽然这部分内容读起来可能没有那么“有趣”,但它让我深刻认识到,一个稳定可靠的工业控制系统,不仅仅依赖于先进的技术,更离不开一套完善的标准化体系的支持。这让我从一个更宏观的角度去审视整个工业控制领域。

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这本书的语言风格,对我来说是一种恰到好处的平衡。它既不像一些学术论文那样晦涩难懂,充斥着大量的专业术语和长句,又不像一些普及读物那样过于简化,缺乏深度。作者在介绍复杂的概念时,会尽量使用清晰、准确的语言,并且辅以图表和实例。即使涉及到一些数学公式,也通常会有前面提到的那样,详细的推导和解释。我感觉作者在努力地让每一个读者,无论其专业背景如何,都能尽可能地理解和掌握其中的知识。有时候,我会遇到一些不熟悉的术语,我会先尝试在文中寻找解释,如果实在找不到,我就会暂时放下,去网上查阅相关资料,然后再回过头来阅读。这种学习过程虽然需要一些主动性,但回报是巨大的,因为我感觉自己确实在一步步地积累和理解。

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