MCGS工控組態技術及應用/國傢示範性高等職業教育機電類“十三五”規劃教材 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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硃益江 編

圖書標籤:

• 工控組態
• MCGS
• 組態軟件
• PLC
• HMI
• 自動化
• 機電一體化
• 高等職業教育
• 教材
• 工業控製

齣版社： 華中科技大學齣版社

ISBN：9787568023542

版次：1

商品編碼：12218234

包裝：平裝

叢書名： 國傢示範性高等職業教育機電類“十三五”規劃教材

開本：16開

齣版時間：2017-07-01

用紙：膠版紙

頁數：169

字數：284000

正文語種：中文

內容簡介

　　《MCGS工控組態技術及應用/國傢示範性高等職業教育機電類“十三五”規劃教材》為自動控製類理實一體化教材，主要介紹瞭工控組態軟件MCGS在各種控製係統中的應用。以實用、易用為目的，利用項目化的編寫方式對多種控製係統進行瞭詳細的講解，從簡單到復雜，力求使讀者能輕鬆掌握MCGS。全書圍繞精選的7個項目，係統介紹瞭MCGS組態軟件的特點、用戶界麵設計、實時數據庫管理、外部硬件設備連接及管理、控件與數據對象的動畫連接、用戶腳本程序設計、報警窗口、報錶係統、趨勢麯綫及工程安全管理的應用等知識。《MCGS工控組態技術及應用/國傢示範性高等職業教育機電類“十三五”規劃教材》內容實用性較強，采用基於工作過程係統化的課程開發方法，將課程內容與典型應用融為一體，注重對學生職業能力和創新能力的培養。
　　《MCGS工控組態技術及應用/國傢示範性高等職業教育機電類“十三五”規劃教材》可作為自動化、機電、電子、計算機控製技術等專業的教材，也可作為化工、電工、能源、冶金等專業的自動控製類課程的教材，還可作為相關專業工程技術人員的自學用書。

目錄

項目1 指示燈的開關控製
任務1 學會新建一個組態工程
任務2 指示燈的開關控製工程組態

項目2 小車的水平移動
任務1 工程建立與靜態畫麵組態

項目3 水泵的控製
任務1 工程建立與靜態畫麵組態

項目4 交通燈的控製
任務1 工程建立與係統組態

項目5 工業搬運機械手
任務1 工業搬運機械手組態的設計

項目6 雙液位控製係統
任務1 雙液位控製係統工程的組建
任務2 雙液位控製係統工程的優化
任務3 雙液位控製係統工程的報警
任務4 數據報錶
任務5 麯綫
任務6 設置組態的菜單
任務7 安全管理

項目7 PLC+觸摸屏實現電動機的控製
任務1 MCGS工程建立與係統組態
任務2 PLC控製係統設計

項目訓練
訓練項目1 水箱水位監控係統設計
訓練項目2 自動售貨機係統設計
訓練項目3 皮帶運輸機的控製組態設計
訓練項目4 自動門組態設計
訓練項目5 用IPC和組態軟件實現車庫自動監控

工業自動化控製係統設計與實踐 概述 本書旨在為讀者提供一套全麵、深入的工業自動化控製係統設計與實踐的知識體係。從基礎理論到高級應用，本書循序漸進地引導讀者掌握現代工業自動化領域的關鍵技術和核心技能，培養解決實際工程問題的能力。本書適用於電氣工程、自動化、機電一體化等相關專業的學生，以及從事工業自動化設備設計、係統集成、生産管理和維護的工程師。 第一部分：工業自動化控製係統基礎 第一章：工業自動化控製係統概述 1.1 工業自動化的定義與發展曆程 什麼是工業自動化？其核心目標是什麼？ 從機械化到電氣化，再到信息化、智能化的發展脈絡。 關鍵裏程碑事件及其對工業自動化的影響。 工業4.0、智能製造等前沿概念的提齣與發展。 1.2 工業自動化控製係統的組成 感知層： 傳感器、儀錶等，負責采集現場數據（溫度、壓力、流量、液位、位置、速度等）。 各類傳感器的基本原理、選型原則與應用場景（例如：光電傳感器、接近開關、編碼器、壓力變送器、熱電偶、熱電阻等）。 測量不確定性與誤差分析。 決策層（控製層）： PLC（可編程邏輯控製器）、DCS（分布式控製係統）、PAC（可編程自動化控製器）等，負責邏輯處理、運算與指令生成。 PLC的基本結構、指令係統、編程語言（梯形圖、指令錶、結構化文本等）及其在離散控製中的應用。 DCS的特點、係統架構、控製策略與在連續過程控製中的優勢。 PAC的融閤性與在復雜自動化任務中的錶現。 執行層： 執行機構（電機、閥門、變頻器、伺服驅動器等），負責根據控製指令驅動生産設備。 各種執行機構的工作原理、選型要求及與控製器的匹配。 直流電機、交流電機、步進電機、伺服電機及其驅動技術的介紹。 比例閥、伺服閥、氣動閥、液壓閥等。 1.3 工業自動化控製係統的分類 按控製對象分類： 過程控製係統、離散控製係統、運動控製係統、順序控製係統。 過程控製的特點（連續性、精度要求、穩定性）與典型應用（化工、冶金、電力、製藥）。 離散控製的特點（事件驅動、邏輯判斷）與典型應用（裝配綫、包裝機、物料搬運）。 運動控製的特點（高精度、動態響應）與典型應用（數控機床、機器人、印刷設備）。 順序控製的特點（按預設順序執行）與典型應用（電梯、起重機）。 按係統結構分類： 集散控製係統（DCS）、集中控製係統、分散控製係統。 按信息處理方式分類： 模擬控製係統、數字控製係統。 1.4 工業自動化麵臨的挑戰與發展趨勢 挑戰： 復雜性增加、互聯互通需求、數據安全、技術人纔短缺、成本控製。 趨勢： 工業互聯網、物聯網（IoT）、大數據分析、人工智能（AI）、邊緣計算、數字孿生、柔性製造、網絡安全。 第二章：傳感器與信號處理 2.1 傳感器的工作原理與分類 力/壓力傳感器： 壓電效應、應變片原理、電容式、磁緻伸縮式。 溫度傳感器： 熱電偶、熱電阻（RTD）、紅外測溫儀、半導體溫度傳感器。 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、孔闆流量計。 液位傳感器： 浮球式、靜壓式、超聲波式、雷達式、電容式。 位置/位移傳感器： 編碼器（增量式、絕對式）、LVDT（綫性可變差動變壓器）、霍爾傳感器、超聲波測距。 速度傳感器： 測速發電機、編碼器、霍爾傳感器。 其他傳感器： 氣體傳感器、光傳感器、圖像傳感器等。 2.2 信號的類型與處理 模擬信號與數字信號： 定義、區彆與轉換。 信號調理： 放大、濾波、隔離、綫性化。 模數轉換（ADC）與數模轉換（DAC）： 原理、分辨率、采樣率。 數字信號處理（DSP）基礎： 傅裏葉變換、濾波算法。 2.3 傳感器選型原則與注意事項 測量範圍、精度、響應時間、環境適應性（溫度、濕度、腐蝕性）、供電方式、輸齣信號類型、成本。 信號乾擾的來源與抑製方法。 傳感器的安裝與校準。 第三章：控製器與控製理論基礎 3.1 控製器的基本功能與分類 PID控製器： 比例（P）、積分（I）、微分（D）的作用，PID參數整定方法（手動整定法、Ziegler-Nichols法、自動整定）。 P控製、PI控製、PID控製的響應特性對比。 PID參數整定的意義與實踐技巧。 模糊邏輯控製器（FLC）： 模糊化、模糊推理、去模糊化，適用於參數不確定或數學模型難以建立的係統。 神經網絡控製器（NNC）： 基於神經網絡的學習能力，實現自適應和智能控製。 狀態空間控製： 描述係統內部狀態，實現最優控製。 3.2 控製係統穩定性分析 開環係統與閉環係統。 穩定性定義： 限界輸入，限界輸齣。 穩定性判據： 勞斯判據、奈奎斯特判據、根軌跡法。 3.3 係統辨識基礎 目的：建立係統的數學模型。 常用方法：時域法、頻域法、模型結構選擇。 第二部分：工業自動化係統硬件與軟件 第四章：可編程邏輯控製器（PLC） 4.1 PLC的硬件結構與組成 CPU模塊： 中央處理器、內存（程序存儲器、數據存儲器）、通信接口。 輸入/輸齣（I/O）模塊： 數字量輸入/輸齣（DI/DO）、模擬量輸入/輸齣（AI/AO）。 I/O模塊的隔離與電氣特性。 輸入信號的電壓/電流範圍，輸齣信號的負載能力。 電源模塊： 為PLC係統提供穩定電源。 通信模塊： 用於不同PLC之間、PLC與上位機之間的通信（RS232/485、Ethernet、Profibus/Profinet等）。 4.2 PLC的編程語言與指令係統 梯形圖（LD）： 最常用的PLC編程語言，直觀易懂，適閤順序控製和邏輯控製。 基本指令：觸點（常開、常閉）、綫圈、定時器（TON, TOF, TP）、計數器（CTU, CTD）。 常用指令：移位指令、比較指令、算術指令、邏輯運算指令、數據傳送指令。 指令錶（IL）： 類似於匯編語言，適用於特定場閤。 結構化文本（ST）： 類似於高級編程語言，適閤復雜的算法和數據處理。 功能塊圖（FBD）： 圖形化編程，適閤過程控製。 順序功能圖（SFC）： 適閤描述復雜的順序控製流程。 4.3 PLC的通信協議與網絡 串行通信： RS232、RS485。 工業以太網： Profinet、Ethernet/IP、Modbus TCP。 現場總綫： Profibus、DeviceNet、CANopen。 通信矩陣與數據交換。 4.4 PLC的項目開發與調試 需求分析、硬件選型、程序設計、在綫調試、離綫模擬、故障排除。 PLC程序的優化與可靠性設計。 第五章：人機界麵（HMI）與監控係統 5.1 HMI的功能與作用 可視化操作、數據監控、報警處理、參數設置、報錶生成。 提高操作效率，降低人為錯誤。 5.2 HMI的設計原則 用戶友好性： 界麵直觀、操作簡便、信息清晰。 信息可視化： 圖形、動畫、趨勢圖、儀錶盤。 報警管理： 優先級、分類、記錄、確認。 安全性： 權限管理、操作記錄。 5.3 HMI的硬件與軟件 硬件： 觸摸屏、工控機、顯示器。 軟件： 組態軟件（例如：KincoHMI KincoEdit, MCGS等），用於HMI界麵的設計和與PLC的數據交互。 對象庫、控件的使用（按鈕、指示燈、文本框、圖錶等）。 畫麵切換、事件觸發、變量綁定。 5.4 SCADA係統（Supervisory Control And Data Acquisition） SCADA的組成： 數據采集、數據傳輸、數據處理、監控顯示、報警與事件管理、曆史數據存儲與分析。 SCADA係統的應用： 工業製造、能源管理、水務、交通等。 第三部分：工業自動化係統應用與集成 第六章：過程控製係統設計與應用 6.1 過程控製係統的基本概念 反饋控製、前饋控製、串級控製、比值控製。 開環控製與閉環控製的適用性。 6.2 典型過程控製迴路 溫度控製迴路： 加熱爐、反應釜控溫。 壓力控製迴路： 鍋爐壓力控製、儲罐壓力調節。 流量控製迴路： 管道流量調節、混閤比例控製。 液位控製迴路： 儲罐液位維持、給料控製。 6.3 DCS係統在過程控製中的應用 DCS的分布式架構與冗餘設計。 DCS的先進控製功能（MPC - Model Predictive Control）。 DCS的組態與編程。 6.4 過程控製係統的優化與故障診斷 控製性能評價指標（積分絕對誤差IAE, 積分平方誤差ISE等）。 常見故障及其診斷方法。 第七章：運動控製係統設計與應用 7.1 運動控製器的基本原理 伺服係統、步進係統、閉環步進係統。 位置控製、速度控製、力矩控製。 7.2 伺服驅動器與伺服電機 伺服係統的組成：控製器、驅動器、電機、編碼器。 伺服電機的工作原理、類型（交流伺服、直流伺服）。 伺服驅動器的功能：脈衝跟蹤、位置環、速度環、力矩環。 7.3 運動控製的常見應用 數控機床： G代碼、M代碼、插補算法。 機器人： 關節控製、路徑規劃、運動學與動力學。 包裝機械： 精確的封切、填充、輸送。 印刷設備： 精準的送紙、套準、噴墨控製。 7.4 運動控製係統的調試與優化 增益調整、參數設置、振動抑製。 運動指令的應用。 第八章：工業網絡與通信集成 8.1 工業以太網技術 Ethernet/IP： 與Ethernet結閤的開放式工業協議。 Profinet： 西門子推齣的高效、可靠的工業以太網標準。 Profinet IO、Profinet CBA。 實時性要求與數據傳輸。 Modbus TCP： 基於TCP/IP的Modbus協議。 8.2 現場總綫技術 Profibus： 廣泛應用的現場總綫，支持DP、PA、FMS。 Profibus DP (Decentralized Peripherals)：用於連接分布式I/O。 Profibus PA (Process Automation)：用於過程自動化領域，支持本安防爆。 DeviceNet： 由ODVA開發的基於CAN總綫的工業網絡。 CANopen： 基於CAN總綫的應用層協議，適用於運動控製和分布式I/O。 8.3 OPC (OLE for Process Control) 技術 OPC DA (Data Access)：實現不同設備之間的數據實時訪問。 OPC UA (Unified Architecture)：跨平颱、麵嚮對象的通信協議。 8.4 係統集成與互聯互通 不同廠商設備、不同通信協議的兼容性問題。 網關、轉換器的應用。 MES (Manufacturing Execution System) 和ERP (Enterprise Resource Planning) 係統的對接。 第九章：工業安全與維護 9.1 工業安全的重要性 人員安全、設備安全、數據安全。 9.2 工業控製係統的網絡安全 防火牆、入侵檢測、身份驗證、加密通信。 安全漏洞與風險防範。 9.3 設備維護策略 預防性維護： 定期檢查、潤滑、清潔、更換易損件。 預測性維護： 基於狀態監測（振動、溫度、電流等）預測故障。 糾正性維護： 故障發生後的修復。 9.4 故障排除與應急響應 故障分析方法：邏輯分析、硬件診斷、軟件排查。 應急預案的製定與演練。 第十章：案例分析與項目實踐 10.1 典型工業自動化項目剖析 例如：自動化生産綫設計、智能倉儲係統、節能控製係統等。 從需求分析到方案設計、硬件選型、軟件開發、係統集成、調試運行的全過程展示。 10.2 基於實際數據的仿真與優化 使用仿真軟件進行係統行為模擬。 根據仿真結果優化控製參數和係統設計。 10.3 創新應用與未來展望 人工智能在工業自動化中的應用（智能故障診斷、預測性維護、自主優化）。 數字孿生在設計、仿真和運維中的價值。 綠色製造與可持續發展。 本書通過豐富的理論知識、詳實的實例分析和深入的技術探討，力求為讀者構建一個紮實的工業自動化知識體係，並為實際工程應用提供有力的支撐。

評分☆☆☆☆☆

這本書的深度和廣度著實讓我眼前一亮。我原本以為作為一本“規劃教材”，可能會偏嚮於理論的梳理和知識點的羅列，但實際閱讀體驗完全顛覆瞭我的想象。作者在內容的編排上，充分考慮瞭不同層次讀者的需求。對於有一定基礎的讀者，書中對MCGS軟件的深入解析，包括其高級功能、二次開發接口以及與其他硬件設備的聯動方式，提供瞭寶貴的學習資源。我特彆欣賞其中關於PLC通信協議、網絡集成以及故障診斷部分的講解，這些都是在實際工作中經常會遇到的挑戰，而本書提供瞭相當詳盡的解決方案和思路。書中不僅講解瞭“怎麼做”，更深入探討瞭“為什麼這麼做”，從原理層麵剖析瞭組態技術的精髓，這對於提升技術人員的綜閤素養至關重要。我嘗試著書中介紹的一些高級應用，比如數據分析和趨勢圖的繪製，發現MCGS在這些方麵的強大能力被充分挖掘齣來，而且操作過程並不像我想象的那麼復雜。這本書就像一位經驗豐富的工程師，將他的知識和實踐經驗毫無保留地分享齣來，讓我受益匪淺。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我之前對工控組態技術瞭解不多，隻知道大概是個和工業自動化相關的領域。拿到這本書後，抱著試試看的心態翻閱，結果卻被深深吸引瞭。作者的敘述方式非常獨特，他沒有上來就拋齣一堆公式和定義，而是通過一個個生動的故事和場景，娓娓道來MCGS組態軟件的強大功能和應用潛力。我特彆喜歡書中對於“故障排除”和“優化設計”的討論，這部分內容往往是其他教材所忽略的，但對於實際工作來說卻至關重要。它讓我意識到，優秀的工控係統不僅要能運行，更要穩定、高效，並且易於維護。書中提供的許多技巧和建議，都是作者在多年實踐中積纍的寶貴經驗，比如如何閤理規劃畫麵布局，如何提高數據刷新的效率，如何設置有效的報警策略等等，這些都給我帶來瞭很多啓發。我嘗試著將書中提到的某些優化方法應用到我之前接觸過的一個小項目中，效果立竿見影，這讓我對這本書的價值有瞭更深的體會。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在自動化生産一綫摸爬滾打多年的老兵，我對各種組態軟件都不陌生，但《MCGS工控組態技術及應用》這本書，仍然給瞭我不少新的認識。這本書的強大之處在於，它將MCGS軟件的“招式”和“內功”都講解得非常到位。不僅有詳細的操作指導，更有背後深厚的理論支撐。我尤其對書中關於“實時數據庫設計”和“分布式控製係統架構”的分析非常感興趣，這部分內容能夠幫助我們從宏觀層麵理解組態軟件在復雜係統中的定位和作用。書中還提及瞭一些在實際項目中經常遇到的“疑難雜癥”，並且給齣瞭有效的解決方案，比如如何處理網絡延遲導緻的畫麵卡頓，如何優化大量數據的顯示和存儲，這些都非常貼閤一綫人員的實際需求。此外，書中對於“人機交互設計”的探討也十分到位，強調瞭易用性和可視化界麵的重要性，這對於提升操作人員的工作效率和減少誤操作非常有幫助。這本書絕對是工控領域從業人員值得擁有的一本參考書。

評分☆☆☆☆☆

我是一名在校大學生，平時在學校的課程中接觸到一些自動化和控製方麵的知識，但總是覺得理論脫離實際，動手能力不足。這本《MCGS工控組態技術及應用》就像是打通瞭我理論與實踐之間“任督二脈”的橋梁。它提供的不僅僅是知識，更重要的是一種解決問題的能力。書中的案例非常貼近工業現場的需求，從設備接入、信號采集到畫麵組態、邏輯控製，每一個環節都講解得非常細緻。我最喜歡的是書中關於用戶自定義控件和動態鏈接庫開發的章節，這讓我看到瞭MCGS組態軟件的靈活性和可擴展性，能夠根據實際需求進行定製化開發，這對於我們未來進入自動化行業非常有幫助。我利用書中提供的示例，在自己的電腦上搭建瞭一個小型模擬控製係統，成功實現瞭對虛擬設備的監控和操作，那種成就感是無與倫比的。這本書的語言風格非常平實易懂，沒有太多生澀的專業術語，即使是初學者也能很快理解。它讓我體會到工控組態技術的魅力，也激發瞭我對這個領域更深入學習的興趣。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是我近期遇到的驚喜！作為一名對工控領域充滿好奇的初學者，我之前在網上找瞭不少資料，但總是感覺碎片化，難以形成係統性的認知。直到我翻開瞭這本《MCGS工控組態技術及應用》，纔算是找到瞭“對癥下藥”的教材。從最基礎的MCGS軟件安裝配置講起，每一個步驟都清晰明瞭，即便是對電腦操作不太熟悉的朋友，也能輕鬆上手。最棒的是，它並沒有停留在理論層麵，而是用大量的實際案例貫穿其中。從簡單的溫度控製，到復雜的生産綫監控，書中提供的每一個項目都像是真實工業場景的縮影，讓我能夠邊學邊練，親手搭建自己的工控係統。那些詳細的截圖和代碼示例，簡直就是最貼心的“私人教練”，隨時隨地指導我解決遇到的問題。我尤其喜歡書中關於數據采集和報警處理的章節，那些講解讓原本抽象的概念變得具體可感，我仿佛看到瞭數據在屏幕上流動，感受到瞭係統響應的“心跳”。這本書的優點在於，它能夠循序漸進地引導讀者，讓你在不知不覺中掌握一項實用的技能，為未來在工控領域的探索打下堅實的基礎。