电气控制与PLC工程应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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刘美俊 著

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出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111344018

商品编码：29644959181

包装：平装

出版时间：2011-09-01

基本信息

书名：电气控制与PLC工程应用

定价：33.00元

作者：刘美俊

出版社：机械工业出版社

出版日期：2011-09-01

ISBN：9787111344018

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.381kg

编辑推荐

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内容提要

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《电气控制与plc工程应用》从满足教学要求和实际工程应用出发，以三菱公司fx系列plc为背景，重点介绍了常用低压电器、电气控制电路基础，plc的工作原理、系统配置、编程元件与指令系统、功能指令与常用功能模块、plc程序设计方法、plc通信及网络技术，详细阐述了梯形图程序的设计方法、plc系统设计与调试方法、plc在工程应用中应注意的问题，并且列举了工程应用实例。
　　《电气控制与plc工程应用》注重理论和实际应用相结合，内容由浅人深、通俗易懂，既便于教学又利于自学，各章配有适量的习题。
　　《电气控制与plc工程应用》可作为高等院校自动化、电气工程、电子信息、机电一体化及其他有关专业的教材，也可供工程技术人员自学或作为培训教材使用。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《智能制造中的传感器技术与数据采集》 前言 在当前工业4.0和智能制造浪潮席卷全球的背景下，传感器技术作为工业生产的“眼睛”和“触角”，其重要性日益凸显。从对物理量的精准感知，到对生产流程的实时监控，再到对设备状态的动态分析，无不依赖于先进的传感器及其高效的数据采集系统。没有可靠的传感器，智能制造将无从谈起；没有精准的数据，智能决策就如同空中楼阁。本书正是聚焦于这一核心领域，旨在为广大工程技术人员、科研工作者以及相关专业的学生提供一本全面、深入且实用的技术参考。 本书并非对某一具体控制系统的详尽解析，而是着力于构成智能制造“神经系统”的基石——传感器与数据采集技术。我们将从传感器的工作原理、分类、选型出发，深入探讨不同类型传感器的特性及其在工业环境中的应用，并重点介绍当前主流的数据采集方法、技术及系统架构。我们的目标是，让读者在理解“是什么”的同时，更能把握“为什么”和“怎么做”，从而能够根据实际工程需求，选择合适的传感器，设计高效可靠的数据采集方案，并为后续的数据处理、分析与应用打下坚实基础。 第一章 传感器技术基础 本章将为读者构建起对传感器技术最基础、最核心的认知。我们将从传感器最本质的定义——将某种物理量或化学量转换为电信号的器件——开始，阐述其在现代工业自动化中的关键作用。 传感器的基本原理与分类： 详细介绍各种传感器实现能量转换的基本物理效应，如压电效应、热电效应、磁致伸缩效应、霍尔效应、电阻效应、电容效应、光电效应等。在此基础上，我们将对传感器进行系统性分类，例如按被测量类型（温度、压力、流量、位移、力、液位、气体、光、声音等）、按工作原理（电阻式、电容式、电感式、压电式、光电式、半导体式、磁敏式、声波式等）以及按输出信号类型（模拟量、数字量、开关量、脉冲量）进行划分。每种分类方式都将结合实际应用案例进行说明，帮助读者建立清晰的认识。 传感器的关键技术指标： 深入剖析影响传感器性能的关键参数，包括测量范围、精度、分辨率、灵敏度、响应时间、稳定性、线性度、迟滞、重复性、抗干扰能力、工作温度与湿度范围、防护等级（IP等级）等。我们将详细解释这些指标的物理意义，以及它们在实际工程应用中如何影响传感器的选型和系统设计的可靠性。例如，高精度的要求可能意味着需要选择成本更高的传感器，而快速响应则对信号采集和处理提出了更高的要求。 常用传感器的特性与应用： 本节将聚焦于工业生产中最常用、最核心的几类传感器。 温度传感器： 详细介绍热电偶、热电阻（RTD）、红外测温仪、半导体温度传感器等的工作原理、优缺点、适用范围和典型应用场景，如锅炉温度监测、管道介质温度测量、设备过热保护等。 压力传感器： 讲解膜盒式、应变片式、陶瓷电容式、压阻式等压力传感器的内部结构与工作原理，以及它们在液压系统压力监测、气体压力测量、真空度检测等方面的应用。 流量传感器： 介绍涡轮流量计、电磁流量计、超声波流量计、质量流量计、涡街流量计等原理，并阐述它们在水、油、气等介质流量计量中的应用，以及如何选择适合不同介质和工况的流量传感器。 位移与液位传感器： 涵盖电位计式、LVDT（线性可变差动变压器）、光栅尺、磁致伸缩位移传感器，以及浮球式、电容式、超声波式、雷达式液位传感器，分析它们在机械设备位置反馈、容器液位监测等领域的应用。 力与力矩传感器： 讲解基于应变片的称重传感器、测力传感器，以及扭矩传感器的工作原理，并介绍它们在自动化生产线上的称重、装配力控制、材料力学性能测试等应用。 气体与化学传感器： 简要介绍用于检测特定气体（如CO、H2S、O2）或化学物质的传感器，如半导体气体传感器、电化学传感器等，以及它们在安全监测、环境检测中的作用。 传感器接口电路与信号调理： 传感器输出的原始电信号往往需要经过放大、滤波、隔离、线性化等处理才能被后续的采集设备识别。本节将介绍常见的传感器接口电路设计，包括放大器（差分放大、仪表放大）、滤波器（低通、高通、带通）、隔离电路（光耦、隔离放大器）以及信号调理模块的作用和实现方式。 第二章 数据采集系统设计与实现 本章将重点阐述如何将传感器获取的原始信息，高效、准确地转换为可供后续处理和分析的数字数据，即构建完善的数据采集（DAQ）系统。 数据采集系统的基本组成： 详细介绍一个典型数据采集系统的核心组成部分，包括传感器（已在第一章详细讨论）、信号调理电路（如前所述）、模拟数字转换器（ADC）、微处理器或数据采集卡（DAQ Card）、存储设备、通信接口以及上位机软件等。我们将分析各组成部分之间的相互关系和工作流程。 模拟数字转换（ADC）技术： ADC是连接模拟世界和数字世界的关键桥梁。本节将深入讲解ADC的工作原理，包括采样、量化和编码过程。我们将介绍几种主流的ADC架构，如逐次逼近型ADC（SAR ADC）、双积分型ADC、Σ-Δ（Sigma-Delta）ADC、流水线型ADC等，分析它们的性能特点（如分辨率、转换速率、功耗）以及适用的工程场景。例如，高分辨率但低速率的Σ-Δ ADC适用于音频采集，而高速SAR ADC则常用于实时信号处理。 多通道数据采集： 在实际应用中，往往需要同时采集来自多个传感器的数据。本章将探讨多通道数据采集的几种常见方式，包括多路复用（Multiplexing）方式，详细分析其优缺点。我们将讨论如何有效地管理和同步多个模拟信号的采集。 数据采集卡（DAQ Card）与嵌入式数据采集系统： 介绍市场上常见的PCI/PCIe接口、USB接口的数据采集卡，阐述其功能、接口类型、采样速率、通道数量等关键参数。同时，我们将介绍嵌入式数据采集系统，如基于FPGA、DSP或专用MCU的独立式数据采集模块，以及它们在紧凑型设备或分布式系统中的优势。 采样率与奈奎斯特-香农采样定理： 深入探讨采样率在数据采集中的重要性，并详细阐述奈奎斯特-香农采样定理，解释为何采样率必须是信号最高频率的两倍以上才能保证不失真地恢复原始信号。我们将分析过高或过低的采样率可能带来的问题，以及如何在精度和存储/处理开销之间进行权衡。 数据传输与通信协议： 传感器和数据采集系统产生的数据需要传输到上位机进行分析和控制。本节将介绍工业现场常用的数据传输方式和通信协议，如RS-232/485、CAN总线、Ethernet（TCP/IP）、PROFINET、EtherNet/IP等。我们将分析不同协议的特点、适用场景、传输速率和网络拓扑结构。 数据存储与预处理： 采集到的数据需要进行有效的存储，以便后续分析。我们将讨论数据存储的策略，包括本地存储、网络存储以及云存储。同时，本节也将简要介绍数据预处理的必要性，如去噪（滤波）、基线校正、数据格式转换等，为后续的高级分析打下基础。 第三章 智能制造中的数据采集应用场景 本章将通过具体的工程案例，展示传感器技术与数据采集系统在智能制造不同环节的应用，帮助读者理解理论知识如何在实践中落地。 设备状态监测与故障诊断： 介绍如何利用振动传感器、温度传感器、电流传感器、压力传感器等采集设备运行数据，通过数据分析（如FFT分析、统计分析）来监测设备的健康状况，预测潜在故障，并实现预测性维护，从而降低停机时间，提高设备利用率。 生产过程监控与质量控制： 阐述如何通过传感器（如视觉传感器、力传感器、温度传感器、湿度传感器）实时采集生产过程中的关键参数，并结合数据采集系统进行分析，实现对产品质量的实时监控和反馈调整，确保产品的一致性和合格率。例如，在精密加工中，通过位移传感器监测刀具位置，通过力传感器监测加工力，以保证加工精度。 环境监测与安全生产： 探讨在工业生产环境中，如何利用气体传感器、粉尘传感器、噪音传感器、辐射传感器等监测环境参数，确保生产安全和员工健康，并符合相关的环保法规。 能源管理与能效优化： 介绍如何通过电能表、流量计、温度传感器等采集能源消耗数据，分析能源使用模式，识别浪费环节，并提出优化方案，实现节能降耗，提高能源利用效率。 仓储与物流自动化： 讲解在智能仓储与物流系统中，如何利用二维码扫描器、RFID读写器、称重传感器、距离传感器等实现物品的自动识别、定位、计量和搬运，提高物流效率。 机器人与自动化系统集成： 阐述传感器在机器人末端执行器（如力控夹爪、视觉传感器）和机器人本体（如关节编码器）中的应用，以及它们如何与数据采集系统协同工作，实现复杂作业任务。 第四章 传感器的选型与系统集成挑战 本章将提升读者的工程实践能力，关注传感器选型过程中的关键考虑因素，以及在实际系统集成过程中可能遇到的挑战与解决方案。 传感器的经济性评估： 在满足技术要求的前提下，如何平衡传感器的性能与成本，选择性价比最高的传感器。分析不同品牌、不同系列传感器之间的差异，以及大规模采购的议价策略。 环境适应性与防护要求： 针对不同工业环境（如高温、高湿、腐蚀、爆炸性气体、强电磁干扰等），如何选择具有相应防护等级（IP防护等级、ATEX防爆认证等）的传感器。 供电与连接方式： 讨论传感器的供电方式（如两线制、三线制、四线制、无线供电）以及常用的电气连接方式（如M5、M8、M12连接器），确保供电稳定性和信号传输的可靠性。 标定与校准： 强调传感器在使用前后的标定与校准的重要性，介绍常用的标定方法和设备，以及如何建立有效的校准周期和追溯体系。 系统集成中的干扰与耦合： 分析在实际工程中，传感器信号传输可能遇到的电磁干扰（EMI）、射频干扰（RFI）等问题，并提供接地、屏蔽、滤波等有效的抗干扰措施。 数据冗余与容错设计： 在关键应用中，如何通过配置多传感器冗余或采用更鲁棒的数据采集算法，提高系统的可靠性和容错能力。 标准化与互操作性： 简要探讨工业自动化领域中的相关标准化组织和技术标准，以及如何设计易于与现有系统集成的产品。 结语 传感器技术与数据采集系统是驱动智能制造发展的核心技术。本书通过理论与实践的结合，力求为读者构建一个全面、深入且易于理解的知识体系。掌握本书内容，读者将能够更自信地应对工业现场的各种挑战，设计出更加智能化、高效化、可靠化的自动化系统。我们相信，本书的出版将对推动中国制造业的转型升级和高质量发展贡献一份力量。 （请注意：以上内容为一个详细的图书简介，不包含任何特定书籍（如“电气控制与PLC工程应用”）的内容，而是围绕“智能制造中的传感器技术与数据采集”这一主题展开，力求达到您所要求的详细程度和自然流畅的语言风格。）

评分☆☆☆☆☆

在项目管理和工程实施层面，如何有效地将理论知识转化为可交付的、按时保质的产品，是我一直思考的重点。这本《敏捷项目管理与工程质量保障》恰好提供了构建这一体系的蓝图。我发现市面上的项目管理书籍要么过于偏重理论模型（如PMBOK），要么过于侧重Scrum或Kanban的单一实践，缺乏对工程实践深度融合的探讨。这本书的独特之处在于，它成功地架起了一座连接“过程管理”与“技术交付”的桥梁。它没有要求读者死板地套用流程，而是强调了“适应性”和“持续反馈”的重要性。书中关于“技术债务管理”和“自动化测试集成到CI/CD流程”的章节尤其精彩，它直观地展示了如何通过精益的工程实践来从源头上保障质量，而不是等到最后阶段才进行昂贵且低效的返工。作者通过对多个跨领域项目的复盘，揭示了技术决策失误如何演变为项目风险。这本书的语言风格沉稳而务实，它所倡导的不是“完美”的流程，而是“足够好”且“持续改进”的工程文化。对于希望提升团队整体交付效能和产品可靠性的管理者和资深工程师来说，这本书无疑提供了宝贵的、可立即应用的战略指导。

评分☆☆☆☆☆

我是一名从事工业自动化系统集成的技术人员，日常工作经常需要处理各种复杂的通信协议和数据采集任务。我们常常面临一个挑战：如何在异构设备和老旧系统之间建立稳定、高效的数据桥梁。因此，我非常期待能找到一本系统介绍工业通信协议的权威著作。这本书《工业以太网与现场总线技术解析》正好满足了我的需求。它对Modbus、Profibus、CANopen以及最新的工业以太网标准（如EtherCAT和PROFINET）进行了极为详尽的对比和剖析。作者的分析视角非常专业，他不仅仅停留在协议的数据帧结构层面，而是深入探讨了每种技术在实时性、抗干扰能力、网络拓扑结构以及成本效益上的优缺点。例如，书中对EtherCAT的分布式时钟同步机制的解释，深入浅出，让我彻底理解了它为何能在高精度运动控制中脱颖而出。此外，书中还包含大量关于网络规划、故障诊断和安全防护的实战案例，这些内容对于我们日常维护和系统升级提供了直接的指导。阅读此书，感觉就像拥有了一本最新的工业通信“工具书”，它将各种标准从概念的云端拉到了实际应用的地面，极大地提升了我解决现场疑难杂症的能力。

评分☆☆☆☆☆

我最近在研究人工智能领域中关于卷积神经网络（CNN）的优化问题，希望能找到一些提升模型推理速度的有效方法。市面上很多关于深度学习的书籍都聚焦于算法的模型构建和高级应用，比如TensorFlow或PyTorch的高级API调用，但对于底层如何加速计算，尤其是如何利用现有的硬件特性进行优化，讲解得比较浅。这本《高性能计算与并行编程实践》意外地填补了我的知识空白。它没有过多纠缠于神经网络的具体结构，而是将重点放在了如何将计算任务分解和并行化上。书里对OpenMP和MPI的讲解非常透彻，通过大量的实例，清晰地展示了如何利用多核CPU和多机集群来加速矩阵运算，这正是深度学习训练和推理的核心瓶颈。特别是书中关于“缓存友好型编程”的章节，让我茅塞顿开，原来代码的内存访问模式对性能的影响可以如此巨大。作者用一种非常“工程化”的视角来审视性能问题，从数据布局到线程同步，无一不体现出实战经验。这本书的结构安排也很有条理，从串行性能分析入手，逐步过渡到细粒度的并行化，再到粗粒度的分布式计算。对于任何希望将自己写的算法真正跑出“飞”起来的开发者来说，这本书的价值无可估量，它提供了一套完整的性能调优思维框架。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我之前对电路和电子学的认识仅限于大学里那些晦涩难懂的理论课，对实际的模拟电路设计一直心存敬畏，觉得那是一门需要天赋的艺术。因此，当我翻开《模拟集成电路设计与仿真分析》时，本以为会再次陷入公式的泥潭。出乎意料的是，这本书的叙事方式非常注重“设计哲学”的传达。它不是简单地罗列晶体管的参数和公式，而是像一位经验丰富的设计师在传授“经验之谈”。比如，书中在讲解运算放大器的设计时，会详细对比不同架构在噪声、增益带宽积和功耗之间的权衡取舍，这比单纯推导一个公式要实在得多。它强调了“目标驱动”的设计思路，即先确定系统需求，再反推电路拓扑的选择。仿真部分是这本书的亮点之一，它没有局限于SPICE的简单操作，而是深入探讨了如何设置合理的仿真模型、如何进行蒙特卡洛分析来评估工艺偏差的影响，甚至还涉及了版图对电路性能的二次影响。这种从理论到设计，再到验证的全流程指导，让原本觉得遥不可及的模拟IC设计变得清晰可见。它教会我的不是如何记住公式，而是如何像一个真正的工程师那样去思考和决策。

评分☆☆☆☆☆

这本《数字信号处理与C语言实现》简直是为我这种对理论望而生畏，但又想在实践中有所建树的人量身定做的。我一直觉得DSP理论太抽象，那些傅里叶变换、Z变换的公式看得我头昏脑胀，感觉自己离真正的信号处理工程师隔着十万八千里。然而这本书的切入点非常接地气，它没有一开始就堆砌复杂的数学公式，而是先带你领略一下数字信号处理在实际中的应用场景，比如音频降噪、图像识别，一下子就抓住了读者的兴趣。接着，作者巧妙地将C语言的编程技巧融入到算法的实现过程中。我尤其喜欢它在讲解FFT（快速傅里叶变换）时，不是直接给出最终代码，而是通过分步解析，一步步教你如何用C语言把复杂的数学步骤转化为清晰可执行的代码。书中的代码示例非常规范，注释详尽到仿佛作者就坐在旁边手把手教你。最让我惊喜的是，它还涉及到了一些底层硬件的交互知识，虽然不是硬核的嵌入式开发，但对于想深入了解信号如何在处理器中“跳动”的读者来说，提供了绝佳的视角。这本书让我深刻体会到，理论是骨架，编程才是血肉，只有把它们结合起来，才能真正掌握数字信号处理这门手艺。读完这本书，我感觉自己不再是那个只会在课本上画重点的学生，而是有能力去构建和调试实际系统的工程师了。