自動(dòng)化設(shè)備和工程的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、故障診斷

《自動(dòng)化設(shè)備和工程的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、故障診斷》力圖使學(xué)習(xí)者在短期內(nèi)基本掌握實(shí)際工作中最常用的一些實(shí)用知識(shí)，為自動(dòng)化專業(yè)大中專畢業(yè)生、本科畢業(yè)生、研究生及愛好者快速進(jìn)入實(shí)戰(zhàn)狀態(tài)提供幫助。《自動(dòng)化設(shè)備和工程的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、故障診斷》可作為自動(dòng)化專業(yè)的短期速成培訓(xùn)教材或自學(xué)教材。

編輯推薦

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目錄

前言 

第1章自動(dòng)化設(shè)備和自動(dòng)化工程 

1.1自動(dòng)化設(shè)備、自動(dòng)化系統(tǒng)和自動(dòng)化項(xiàng)目 

1.2電氣自動(dòng)化和過程自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn) 

1.3電氣自動(dòng)化、電力自動(dòng)化、采礦自動(dòng)化和機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)成 

1.4過程自動(dòng)化和冶金自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)成 

1.5綜合自動(dòng)化系統(tǒng) 

1.6自動(dòng)化工程與自動(dòng)化知識(shí)的區(qū)別 

第2章自動(dòng)化設(shè)備和工程常用器件 

2.1指示燈 

2.2按鈕和急停開關(guān) 

2.3熔斷器 

2.4轉(zhuǎn)換開關(guān)和電源開關(guān) 

2.5斷路器 

2.6交流接觸器 

2.7中間繼電器 

2.8熱繼電器 

2.9延時(shí)繼電器 

2.10刀開關(guān) 

2.11漏電開關(guān) 

2.12控制變壓器和自耦變壓器 

2.13進(jìn)線電抗器、直流電抗器和出線 

電抗器 

2.14固態(tài)繼電器和調(diào)功器 

2.15避雷器 

2.16多層報(bào)警燈 

2.17蜂鳴器和報(bào)警器 

2.18電壓表 

2.19電流表 

2.20電流互感器 

2.21功率因數(shù)表 

2.22電能表 

2.23開關(guān)電源 

第3章自動(dòng)化設(shè)備和工程常用傳感器 

3.1行程開關(guān) 

3.2接近開關(guān) 

3.3光電開關(guān) 

3.4直線位移（距離）傳感器 

3.5角度傳感器 

3.6力傳感器 

3.7液位傳感器 

3.8壓力傳感器 

3.9溫度傳感器 

3.10流量傳感器 

3.11成分分析傳感器 

3.12測(cè)速發(fā)電機(jī) 

3.13安全光幕 

3.14視覺傳感器 

3.15電壓變送器 

3.16電流變送器 

3.17功率因數(shù)變送器和功率變送器 

第4章自動(dòng)化設(shè)備和工程常用輔件 

4.1電線電纜 

4.2冷壓接線端頭、銅線鼻子、壓線帽 

4.3端子排 

4.4電氣導(dǎo)軌 

4.5絕緣子 

4.6配線槽和電纜橋架 

4.7拖鏈 

4.8金屬蛇管（軟管） 

4.9尼龍?jiān)鷰?nbsp;

4.10電纜牌 

4.11纏繞管 

4.12束線固定座 

4.13電纜固定頭、護(hù)線環(huán)、護(hù)線齒 

4.14酡線標(biāo)志 

4.15熱收縮套管 

第5章自動(dòng)化設(shè)備和工程常用工具 

5.1線號(hào)機(jī)（打號(hào)機(jī)） 

5.2壓線鉗 

5.3銅（鋁）排彎曲機(jī) 

5.4剝線鉗和專用剝線工具 

5.5斜口鉗、電纜剪 

5.6鉗子、扳手、螺釘旋具和銼刀 

5.7卷尺、千分尺和游標(biāo)卡尺 

5.8手鋸、曲線鋸和鉚釘槍 

5.9電鉆、開孔器和砂輪機(jī) 

5.10電烙鐵、焊錫絲、電吹風(fēng)、熱熔膠槍和絕緣膠帶 

5.11驗(yàn)電筆、萬用表、鉗形表和示波器 

5.12絕緣電阻表和接地電阻表 

5.13手持式轉(zhuǎn)速表 

第6章自動(dòng)化設(shè)備和工程的常用控制 

裝置 

6.1電磁鐵 

6.2電磁閥和氣動(dòng)閥 

6.3電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥 

6.4電／氣轉(zhuǎn)換器 

6.5氣動(dòng)和液壓換向電磁閥 

6.6電液比例閥 

6.7電液伺服閥 

6.8電滾數(shù)字閥 

6.9磁粉離合器和磁粉制動(dòng)器 

6.10電磁離合器和電磁制動(dòng)器 

6.11電動(dòng)推桿和電液推桿 

6.12自力式調(diào)節(jié)閥 

6.13其他電動(dòng)裝置 

第7章三相交流電動(dòng)機(jī)、變頻器與 

軟起動(dòng)器 

7.1三相交流異步電動(dòng)機(jī)的基本原理 

7.2三相交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和反向運(yùn)行 

7.3三相交流電動(dòng)機(jī)的極數(shù) 

7.4三相交流異步電動(dòng)機(jī)的實(shí)際結(jié)構(gòu) 

7.5三相交流電動(dòng)機(jī)常用參數(shù)的計(jì)算和 

估算 

7.6三相永磁同步交流電動(dòng)機(jī) 

7.7三相交流同步電動(dòng)機(jī) 

7.8繞線轉(zhuǎn)子三相交流異步電動(dòng)機(jī) 

7.9三相變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī) 

7.10變頻器的結(jié)構(gòu) 

7.11變頻器的變頻原理 

7.12變頻器輸入／輸出電抗器的估算 

7.13變頻器的基本使用方法 

7.14變頻器的散熱問題和無功補(bǔ)償問題 

7.15變頻器的U／f控制 

7.16變頻器的矢量控制 

7.17交頻器的直接轉(zhuǎn)矩控制 

7.18MICROMASTER440系列變頻器 

7.19軟起動(dòng)器 

第8章伺服電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與直流 

電動(dòng)機(jī) 

8.1伺服電動(dòng)機(jī) 

8.2交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器的接線及 

外形 

8.3步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的原理 

8.4步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的參數(shù)和接線 

8.5直線電動(dòng)機(jī) 

8.6直流電動(dòng)機(jī) 

8.7直流無刷電動(dòng)機(jī) 

第9章PLC和運(yùn)動(dòng)控制器 

9.1PLC 

9.2PLC中的PID閉環(huán)控制 

9.3PLC的編程工具 

9.4S7—200系列小型PLC 

9.5S7—300系列中型PLC 

9.6運(yùn)動(dòng)控制器 

第10章人機(jī)界面與組態(tài)軟件 

10.1人機(jī)界面 

10.2人機(jī)界面的使用方法 

10.3人機(jī)界面的外形及生產(chǎn)廠家 

10.4組態(tài)軟件 

第11章現(xiàn)場總線的方案設(shè)計(jì) 

和配置 

11.1MPI和DP總線的總體方案設(shè)計(jì)和通信配置 

11.2—個(gè)網(wǎng)段上接入的設(shè)備數(shù) 

11.3RS—485中繼器占用地址 

11.4區(qū)段連接 

11.5MPI通信速度和距離 

11.6DP總線通信速度和距離 

11.7MPI／DP地址分配 

11.8PG電纜的總長度 

11.9MPI總線和DP總線混合使用 

11.10MPI和DP總線的分叉問題 

11.11MPI和DP總線中繼器后的電氣隔離 

11.12MPI總線上PC機(jī)的數(shù)量 

11.13DP總線的光纖傳輸 

11.14—種廉價(jià)的雙機(jī)熱備方案 

11.15工業(yè)以太網(wǎng)PROFINET的總體方案設(shè)計(jì) 

第12章常用電氣控制電路 

12.1控制柜內(nèi)電路的一般排列和標(biāo)注規(guī)律 

12.2電動(dòng)機(jī)起�？刂齐娐� 

12.3電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制電路 

12.4電動(dòng)機(jī)自耦減壓起動(dòng)控制電路 

12.5電動(dòng)機(jī)星一三角形減壓起動(dòng)電路 

12.6水箱和壓力容器自動(dòng)上水電路 

12.7污水自動(dòng)排放電路 

12.8電動(dòng)機(jī)自動(dòng)往復(fù)運(yùn)行電路 

12.9電動(dòng)閥門控制電路 

12.10定時(shí)自動(dòng)往返噴淋車電控電路 

12.11機(jī)柜照明 

第13章自動(dòng)化系統(tǒng)常用圖形符號(hào) 

13.1常用電氣電路的圖形符號(hào) 

13.2常見過程控制儀表及元件的功能標(biāo)志、縮寫和圖形符號(hào) 

13.3常見氣動(dòng)液壓系統(tǒng)的圖形符號(hào) 

第14章自動(dòng)化項(xiàng)目案例 

14.1變頻恒壓控制系統(tǒng) 

14.2恒溫度控制 

14.3恒流量控制 

14.4成分控制 

14.5張力控制 

14.6負(fù)載分配控制 

14.7一種四工位套準(zhǔn)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 

14.8用PLC和電臺(tái)組成的無線遙控遙調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng) 

14.9通過PROFIBUS—DP總線實(shí)現(xiàn)多臺(tái)變頻器的同步運(yùn)行 

14.10高速閉環(huán)同步控制系統(tǒng) 

14.11利用RS—485實(shí)現(xiàn)S7—226對(duì)多臺(tái)MM440變頻器的速度同步控制 

14.12用PROFIBUS—DP總線實(shí)現(xiàn)單CPU的分布式控制 

14.13利用MPI總線實(shí)現(xiàn)多PLC的低成本聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控 

14.14利用DP總線實(shí)現(xiàn)多PLC聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控 

14.15利用工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)多PLC的監(jiān)測(cè)與控制 

第15章自動(dòng)化系統(tǒng)的抗干擾 

15.1共模干擾 

15.2隔離模塊的電源隔離及共用問題 

15.3通信干擾 

15.4變頻器干擾 

15.5電源干擾 

15.6信號(hào)線的選擇與屏蔽接地問題 

第16章故障分析和檢修方法 

16.1電氣電路的故障分析 

16.2遠(yuǎn)距離開關(guān)控制失靈的原因分析 

16.3現(xiàn)場儀表的故障分析 

16.4傳感器輸出信號(hào)紊亂 

16.5四線制傳感器與兩線制傳感器的連接與轉(zhuǎn)換 

16.6PLC控制柜的故障分析 

16.7PLC開關(guān)量輸入信號(hào)紊亂 

16.8變頻器的故障分析 

16.9通信故障分析 

16.10現(xiàn)場的視頻信號(hào)異常 

16.11電子控制設(shè)備大面積損壞的原因分析 

第17章自動(dòng)化系統(tǒng)的遠(yuǎn)程維護(hù)與軟件加密 

17.1利用“遠(yuǎn)程協(xié)助”功能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、編程與診斷的方法 

17.2通過調(diào)制解調(diào)器撥號(hào)方式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、編程與診斷的方法 

17.3通過以太網(wǎng)ADSL方式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、編程與診斷的方法 

17.4通過無線上網(wǎng)卡方式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、編程與診斷的方法 

17.5通過GPRS無線路由卡方式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、編程與診斷的方法 

17.6通過Windows的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)方式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、編程與診斷的方法 

17.7程序的加密和保護(hù) 

第18章自動(dòng)化工程的特點(diǎn)及相關(guān)規(guī)范 

18.1一個(gè)新手的麻煩 

18.2自動(dòng)化工程 

18.3自動(dòng)化工程的特點(diǎn) 

18.4自動(dòng)化工程的相關(guān)國內(nèi)規(guī)范 

18.5自動(dòng)化工程相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范 

18.6自動(dòng)化工程有關(guān)的外國標(biāo)準(zhǔn)與國際標(biāo)準(zhǔn)縮寫 

18.7自動(dòng)化工程中常用的縮略詞匯 

18.8要求的相關(guān)資質(zhì)與認(rèn)證 

18.9工業(yè)現(xiàn)場的防爆要求 

18.10自動(dòng)化設(shè)備的防塵和防水要求 

18.11自動(dòng)化系統(tǒng)安全運(yùn)行的其他指標(biāo) 

18.12自動(dòng)化系統(tǒng)的防雷要求 

18.13自動(dòng)化工程的新趨勢(shì) 

18.14自動(dòng)化工程實(shí)例 

18.15一個(gè)自動(dòng)化總包項(xiàng)目可能包含的內(nèi)容 

第19章自動(dòng)化工程的軟、硬件選型與設(shè)計(jì) 

19.1中控常用硬件設(shè)備選型設(shè)計(jì) 

19.2變配電間（電動(dòng)機(jī)控制中心） 

19.3現(xiàn)場設(shè)備 

19.4系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析、設(shè)計(jì)與設(shè)備選型 

19.5電纜用途 

19.6常用的幾種顯示方式 

19.7自動(dòng)化設(shè)計(jì)應(yīng)具備的能力 

19.8軟件選型依據(jù) 

19.9PLC常用的組態(tài)軟件 

19.10SCADA監(jiān)控軟件 

19.11歷史站與其他設(shè)備編程 

19.12設(shè)計(jì)階段的變更管理 

19.13軟件開發(fā) 

第20章自動(dòng)化工程的項(xiàng)目管理 

20.1常用儀表的幾種安裝方式 

20.2項(xiàng)目圖紙內(nèi)容 

20.3項(xiàng)目管理 

20.4項(xiàng)目管理經(jīng)常出現(xiàn)的幾個(gè)問題 

20.5設(shè)計(jì)變更管理 

20.6項(xiàng)目時(shí)間管理 

20.7項(xiàng)目人力資源管理 

20.8項(xiàng)目成本管理 

20.9項(xiàng)目質(zhì)量管理 

20.10項(xiàng)目溝通管理 

20.11項(xiàng)目采購管理 

20.12項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)管理 

20.13執(zhí)業(yè)資格 

20.14項(xiàng)目經(jīng)理應(yīng)具備的理論知識(shí)和能力 

20.15項(xiàng)目經(jīng)理應(yīng)具備的素質(zhì)特征和性格特征 

20.16如何成為優(yōu)秀的項(xiàng)目經(jīng)理 

20.17項(xiàng)目經(jīng)理的辨證法 

20.18計(jì)劃與變化的平衡 

20.19高效會(huì)議 

20.20良好的習(xí)慣——時(shí)間管理 

20.21談判與談判技巧 

20.22有關(guān)項(xiàng)目管理的16條至理名言 

20.23高效的項(xiàng)目溝通管理案例分析 

20.24項(xiàng)目的國際交流 

第21章招投標(biāo)管理 

21.1招投標(biāo)準(zhǔn)備 

21.2編制商務(wù)標(biāo)書 

21、3編制技術(shù)標(biāo)書 

21.4評(píng)標(biāo)答疑 

21.5決標(biāo)與中標(biāo)通知 

第22章系統(tǒng)集成與出廠質(zhì)檢 

22.1成立項(xiàng)目組 

22.2設(shè)計(jì)論證／評(píng)審 

22.3設(shè)備考察、采購、招標(biāo)、分包管理 

22.4車間裝配 

22.5出廠驗(yàn)收 

22.6裝箱發(fā)貨 

22.7把握項(xiàng)目管理三要素 

第23章現(xiàn)場管理與竣工驗(yàn)收 

23.1安裝準(zhǔn)備 

23.2設(shè)備安裝 

23.3調(diào)試 

23.4驗(yàn)收移交 

23.5項(xiàng)目組解散 

23.6自動(dòng)化工程項(xiàng)目施工中常用的表格 

電氣自動(dòng)化工程師速成教程 

　本書對(duì)電氣自動(dòng)化、儀器儀表、過程控制等相關(guān)專業(yè)人員在實(shí)際工作中最常用的一些器件、傳感器、控制電路，控制裝置和軟件進(jìn)行了深入淺出的講解，并對(duì)如何提高技術(shù)創(chuàng)新能力給出了三種簡單易行的訓(xùn)練方法。本書力圖使學(xué)習(xí)者在七天內(nèi)基本掌握實(shí)際工作中最常用的一些實(shí)用知識(shí)及自我培養(yǎng)創(chuàng)新能力的方法，這將有助于自動(dòng)化專業(yè)大中專畢業(yè)生、本科畢業(yè)生、研究生及愛好者快速就業(yè)并做出成績。本書可作為自動(dòng)化專業(yè)的短期速成培訓(xùn)教材，適于高中以上文化程度的理工科讀者使用。

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目錄

前言

第1章 電氣控制常用器件及動(dòng)力設(shè)備 

1.1 按鈕

1.2 指示燈

1.3 電壓表

1.4 電流表

1.5 電流互感器

1.6 熔斷器

1.7 轉(zhuǎn)換開關(guān)

1.8 斷路器

1.9 交流接觸器

1.10 中間斷電器

1.11 熱斷電器

1.12 延時(shí)斷電器

1.13 電動(dòng)機(jī)

1.14 變壓器

1.15 電磁閥

1.16 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥

1.17 電線

1.18 接線端子

第2章 常用傳感器

2.1 限位開關(guān)

2.2 接近開關(guān)

2.3 光電開關(guān)

2.4 直線傳感器

2.5 角度傳感器

2.6 力傳感器

2.7 液位傳感器

2.8 壓力傳感器

2.9 溫度傳感器

2.10 流量傳感器

2.11 成分分析傳感器

第3章 常用電氣控制電路及工具

3.1 電動(dòng)機(jī)起�？刂齐娐�

3.2 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路

3.3 電動(dòng)機(jī)自耦減壓起�？刂齐娐�

3.4 電動(dòng)機(jī)Y－△減壓起動(dòng)電路

3.5 水箱和壓力容器自動(dòng)上水電路

3.6 污水自動(dòng)排放電路

3.7 電動(dòng)機(jī)自動(dòng)往復(fù)運(yùn)行電路

3.8 電動(dòng)閥門控制電路

3.9 控制柜內(nèi)線路的一般排列和標(biāo)注規(guī)律

3.10 常用線路施工工具

第4章 可編程序控制器

4.1 梯形圖編程方法

4.2 編程器及快速熟悉編程的方法

4.3 不需要編程工具的小型通用邏輯模塊

4.4 S7－200小型PLC的快速入門

4.5 S7－300中型PLC的快速入門

4.6 LOGO通用邏輯模塊的快速入門

第5章 變頻器及常用控制驅(qū)動(dòng)裝置

5.1 PID控制器

5.2 軟起動(dòng)器

5.3 變頻器

5.4 直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速器

5.5 交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器

5.6 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器

5.7 CMC型軟起動(dòng)器的快速入門

5.8 富士FRENIC5000變頻器的快速入門

5.9 A4伺服驅(qū)動(dòng)器的快速入門

5.10 LAO型PID控制器的快速入門

5.11 ST系列步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器

5.12 同步控制器

第6章 人機(jī)界面與組態(tài)軟件

第7章 應(yīng)用案例

第8章 其他電氣元件

第9章 常見電子元器件及開發(fā)工具

第10章 故障分析及抗干擾措施

第11章 創(chuàng)新能力的自我培養(yǎng)

實(shí)施工業(yè)4.0:智能工廠的生產(chǎn)·自動(dòng)化·物流及其關(guān)鍵技術(shù)、應(yīng)用遷移和實(shí)戰(zhàn)案例

書解答了有關(guān)工業(yè)4.0的以下問題：什么是工業(yè)4.0？它將如何變革生產(chǎn)，自動(dòng)化和物流？在引進(jìn)工業(yè)4.0時(shí)有哪些通向成功的因素？有哪些技術(shù)將進(jìn)行改革，以及信息技術(shù)行業(yè)的未來將如何？本書以工業(yè)4.0的首次應(yīng)用為出發(fā)點(diǎn)，討論了從經(jīng)濟(jì)角度上看比較重要的一些問題，并為成功實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0制定了一個(gè)計(jì)劃。該作品最重要的一部分內(nèi)容，同時(shí)也是進(jìn)行投資的前提，即是以直觀的實(shí)踐案例來具體描述信息技術(shù)行業(yè)所面臨的一些挑戰(zhàn)和要求。該作品的主題包括從基礎(chǔ)技術(shù)，到垂直和水平方向的融合，到信息物理系統(tǒng)以及人機(jī)交互等方面。

以工業(yè)4.0的首次應(yīng)用為出發(fā)點(diǎn)，作者討論了從經(jīng)濟(jì)角度上看比較重要的一些問題，并為成功實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0制定了一個(gè)計(jì)劃。本書以直觀的實(shí)踐案例來具體描述信息技術(shù)行業(yè)所面臨的一些挑戰(zhàn)和要求，主題包括從基礎(chǔ)技術(shù)到垂直和水平方向的融合，到信息物理系統(tǒng)以及人機(jī)交互等方面。數(shù)據(jù)安全這方面的內(nèi)容也有所涉及。通過對(duì)現(xiàn)實(shí)的描述和對(duì)未來的展望，這部有關(guān)工業(yè)4.0權(quán)威著作將為我們揭示德國實(shí)施工業(yè)4.0的真正作為。

作者簡介

托馬斯•保爾漢森教授（Thomas Bauernhansl）：工程學(xué)博士，斯圖加特大學(xué)工業(yè)生產(chǎn)與工廠經(jīng)營管理學(xué)院院長，位于斯圖加特的弗勞恩霍夫制造技術(shù)與自動(dòng)化研究所（IPA）負(fù)責(zé)人，斯圖加特大學(xué)生產(chǎn)能源效率學(xué)院院長。同時(shí)，保爾漢森教授也是德國工業(yè)4.0平臺(tái)科學(xué)家顧問團(tuán)的一員。

目錄

第一部分引言 

第四次工業(yè)革命—價(jià)值創(chuàng)造的生產(chǎn)范例之路2 

從信息技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的視角看待挑戰(zhàn)與要求24 

第二部分應(yīng)用案例 

工業(yè)4.0的實(shí)際應(yīng)用34 

生產(chǎn)應(yīng)用案例：從計(jì)算機(jī)集成制造到精益生產(chǎn)再到工業(yè)4.052 

可變的未來汽車制造生產(chǎn)體系66 

工業(yè)4.0在西門子（巴伐利亞州安貝格）電子工廠的實(shí)用案例78 

基于代理動(dòng)態(tài)地重新配置互聯(lián)智能生產(chǎn)設(shè)備——用進(jìn)化取代革命93 

使工業(yè)4.0成為可能——流程工業(yè)的機(jī)遇和利益102 

智能工廠的理念和應(yīng)用案例111 

第三部分基礎(chǔ)技術(shù) 

iBin—Anthropomatik創(chuàng)造了革命性的物流方案126 

從無人駕駛運(yùn)輸系統(tǒng)到智能移動(dòng)自動(dòng)化平臺(tái)135 

云端控制145 

高性能自動(dòng)化技術(shù)把信息技術(shù)與生產(chǎn)聯(lián)系起來154 

通過信息物理系統(tǒng)提高共同生產(chǎn)力173 

適應(yīng)性的物流系統(tǒng)作為工業(yè)4.0的探路者185 

標(biāo)準(zhǔn)化水平與垂直通信：現(xiàn)狀與前景203 

工業(yè)4.0—世界級(jí)選手的機(jī)遇與挑戰(zhàn)215 

半導(dǎo)體工業(yè)中價(jià)值創(chuàng)造鏈的橫向集成—機(jī)遇與挑戰(zhàn)225 

基于社區(qū)云基礎(chǔ)之上的更安全的工業(yè)4.0平臺(tái)231 

信息技術(shù)安全和云計(jì)算CloudComputing251 

安全：挑戰(zhàn)和解決方法271 

智能生產(chǎn)，智能工廠中的人機(jī)通信283 

勞動(dòng)者對(duì)信息物理生產(chǎn)系統(tǒng)的支持305 

人與工業(yè)4.0場景的融合312 

人機(jī)交互323 

工業(yè)4.0時(shí)代下的人機(jī)互動(dòng)333 

數(shù)據(jù)挖掘與分析344 

第四部分遷移 

可編程存儲(chǔ)控制系統(tǒng)的自動(dòng)化與信息技術(shù)的結(jié)合354 

從自動(dòng)化金字塔到企業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)362 

工業(yè)4.0—準(zhǔn)備就緒：向工業(yè)4.0加工遷移368 

第五部分展望 

利用工業(yè)4.0的機(jī)遇380 

物流4.0388 

工業(yè)4.0—原動(dòng)力，前景，方法395 

索引 

編者與作者404

序言

前 言

2013 年4 月，在漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上決定設(shè)立工業(yè)4.0 平臺(tái)之后，工業(yè)4.0 這一概念得到了迅速發(fā)展。在此期間，這一概念被廣泛引用，但這同時(shí)也讓它的內(nèi)涵變得模糊不清。所以，編寫一本闡述工業(yè)4.0 核心要素的書籍就變得非常必要。

本書將圍繞工業(yè)4.0 這一主題的方方面面，尤其是對(duì)工業(yè)4.0 戰(zhàn)略所能帶來的效益進(jìn)行闡釋。對(duì)這一理念的研究不僅應(yīng)該基于技術(shù)層面，還應(yīng)該是市場驅(qū)動(dòng)的，我們認(rèn)為這一點(diǎn)非常重要。從制造業(yè)的利益角度出發(fā)，我們研究的首要問題是“工業(yè)4.0 能給相關(guān)技術(shù)的使用者帶來怎樣的經(jīng)濟(jì)效益？”

因此在引入主題之后，本書第二部分會(huì)著重討論分析應(yīng)用案例。我們的首要任務(wù)是通過應(yīng)用案例展示工業(yè)4.0在實(shí)際應(yīng)用中的潛力。在弄清楚主要問題與基本概念，以及從自動(dòng)化技術(shù)角度對(duì)信息技術(shù)所面臨的挑戰(zhàn)與要求有了了解以后，各個(gè)行業(yè)對(duì)工業(yè)4.0 戰(zhàn)略的針對(duì)性使用才能得到較好的闡釋。

本書第三部分主要涉及一些基礎(chǔ)技術(shù)和一個(gè)問題：“是哪些技術(shù)使得工業(yè)4.0成為可能？”同時(shí)會(huì)研究這些技術(shù)在特定基礎(chǔ)技術(shù)中的情況。也會(huì)指出因達(dá)不到工業(yè)4.0基礎(chǔ)技術(shù)所要求的條件（如安全性、關(guān)聯(lián)性、標(biāo)準(zhǔn)化、費(fèi)用）而出現(xiàn)的問題，并介紹一些旨在解決此類問題的研究活動(dòng)。在最后，我們會(huì)解答“為什么提出的解決方案是明智的？”這一問題，同時(shí)說明其多種可能性。

遷移情景及過程是本書第四部分的主題。這一部分主要描述了工業(yè)4.0背景下基礎(chǔ)技術(shù)的變化過程及應(yīng)用。在對(duì)初始狀態(tài)的描述之后，我們會(huì)開始研究實(shí)際運(yùn)用情景中可能遇到的挑戰(zhàn)及在遷移框架下基礎(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用。在這方面，與商業(yè)模型及年齡系統(tǒng)的研究、兼容性和第四次工業(yè)革命的范例，即開放性、實(shí)時(shí)性和安全性的相互聯(lián)系發(fā)揮了重要的作用。在本書的第五部分，我們會(huì)從工業(yè)及研究的角度出發(fā)，探討工業(yè)4.0 的機(jī)遇及其應(yīng)用的可能性。

通過本書，我們想給讀者提供這樣一種可能性——讓讀者自己發(fā)掘出工業(yè)4.0背景下附加的個(gè)人施展空間。讀者應(yīng)該了解到：“這會(huì)給我?guī)�來什么？什么是真正的新東西？工業(yè)4.0的真正內(nèi)涵是什么？哪些東西并不屬于工業(yè)4.0這一概念？”擁有本書的讀者應(yīng)該學(xué)會(huì)評(píng)估與合理決策，知道哪些產(chǎn)品和解決方案是他們真正需要的，哪些挑戰(zhàn)是他們能夠利用手中現(xiàn)有資源克服的。除此之外，也有企業(yè)能夠完全自發(fā)地重新塑造自己的商業(yè)模式及過程。所以，這些通向第四次工業(yè)革命可能的遷移方式是必不可少的。本書內(nèi)容為2014年春季的情況。出版者希望在未來也提供一種框架，以繼續(xù)書寫第四次工業(yè)革命的歷史。為此應(yīng)該有一本《工業(yè)4.0手冊(cè)》收錄本書中的文章，并補(bǔ)充其他文章和主題，不斷更新。與革命性主題相符，本書會(huì)有線上版與紙質(zhì)版以供選擇。這是考慮到未來幾年中可能出現(xiàn)的巨大變革�！豆�業(yè)4.0 手冊(cè)》第一版預(yù)計(jì)會(huì)在2015 年由施普林格出版社出版，并且會(huì)不斷更新。

·VI·

本書編者按姓氏字母排序，所有的編者享有同等權(quán)利。

在此我們要感謝所有參與編寫本書的作者，感謝編輯及審校人員，同時(shí)也感謝出版社各位同仁給予我們的大力支持與幫助。

另外，尤其要感謝我們的同事安德烈亞斯·比爾施泰因先生、布里吉特·施佩特博士、多蘿特婭·龐特菲爾德女士、尤利婭娜·菲舍爾女士及蘇珊·惠舍女士。他們?cè)趨f(xié)調(diào)和組織方面的不懈努力保證了本書的按時(shí)出版。

托馬斯·鮑爾漢斯教授、工程學(xué)博士

米夏埃爾·騰·洪佩爾教授、博士

布里吉特·福格爾−霍爾澤教授、工程博士

2014 年2 月前 言

2013年4月，在漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上決定設(shè)立工業(yè)4.0平臺(tái)之后，工業(yè)4.0這一概念得到了迅速發(fā)展。在此期間，這一概念被廣泛引用，但這同時(shí)也讓它的內(nèi)涵變得模糊不清。所以，編寫一本闡述工業(yè)4.0核心要素的書籍就變得非常必要。本書將圍繞工業(yè)4.0 這一主題的方方面面，尤其是對(duì)工業(yè)4.0 戰(zhàn)略所能帶來的效益進(jìn)行闡釋。對(duì)這一理念的研究不僅應(yīng)該基于技術(shù)層面，還應(yīng)該是市場驅(qū)動(dòng)的，我們認(rèn)為這一點(diǎn)非常重要。從制造業(yè)的利益角度出發(fā)，我們研究的首要問題是“工業(yè)4.0 能給相關(guān)技術(shù)的使用者帶來怎樣的經(jīng)濟(jì)效益？”

因此在引入主題之后，本書第二部分會(huì)著重討論分析應(yīng)用案例。我們的首要任務(wù)是通過應(yīng)用案例展示工業(yè)4.0在實(shí)際應(yīng)用中的潛力。在弄清楚主要問題與基本概念，以及從自動(dòng)化技術(shù)角度對(duì)信息技術(shù)所面臨的挑戰(zhàn)與要求有了了解以后，各個(gè)行業(yè)對(duì)工業(yè)4.0 戰(zhàn)略的針對(duì)性使用才能得到較好的闡釋。

本書第三部分主要涉及一些基礎(chǔ)技術(shù)和一個(gè)問題：“是哪些技術(shù)使得工業(yè)4.0成為可能？”同時(shí)會(huì)研究這些技術(shù)在特定基礎(chǔ)技術(shù)中的情況。也會(huì)指出因達(dá)不到工業(yè)4.0基礎(chǔ)技術(shù)所要求的條件（如安全性、關(guān)聯(lián)性、標(biāo)準(zhǔn)化、費(fèi)用）而出現(xiàn)的問題，并介紹一些旨在解決此類問題的研究活動(dòng)。在最后，我們會(huì)解答“為什么提出的解決方案是明智的？”這一問題，同時(shí)說明其多種可能性。遷移情景及過程是本書第四部分的主題。這一部分主要描述了工業(yè)4.0 背景下基礎(chǔ)技術(shù)的變化過程及應(yīng)用。在對(duì)初始狀態(tài)的描述之后，我們會(huì)開始研究實(shí)際運(yùn)用情景中可能遇到的挑戰(zhàn)及在遷移框架下基礎(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用。在這方面，與商業(yè)模型及年齡系統(tǒng)的研究、兼容性和第四次工業(yè)革命的范例，即開放性、實(shí)時(shí)性和安全性的相互聯(lián)系發(fā)揮了重要的作用。

在本書的第五部分，我們會(huì)從工業(yè)及研究的角度出發(fā)，探討工業(yè)4.0 的機(jī)遇及其應(yīng)用的可能性。

通過本書，我們想給讀者提供這樣一種可能性——讓讀者自己發(fā)掘出工業(yè)4.0背景下附加的個(gè)人施展空間。讀者應(yīng)該了解到：“這會(huì)給我?guī)�來什么？什么是真正的新東西？工業(yè)4.0的真正內(nèi)涵是什么？哪些東西并不屬于工業(yè)4.0這一概念？”擁有本書的讀者應(yīng)該學(xué)會(huì)評(píng)估與合理決策，知道哪些產(chǎn)品和解決方案是他們真正需要的，哪些挑戰(zhàn)是他們能夠利用手中現(xiàn)有資源克服的。除此之外，也有企業(yè)能夠完全自發(fā)地重新塑造自己的商業(yè)模式及過程。所以，這些通向第四次工業(yè)革命可能的遷移方式是必不可少的。

本書內(nèi)容為2014年春季的情況。出版者希望在未來也提供一種框架，以繼續(xù)書寫第四次工業(yè)革命的歷史。為此應(yīng)該有一本《工業(yè)4.0手冊(cè)》收錄本書中的文章，并補(bǔ)充其他文章和主題，不斷更新。與革命性主題相符，本書會(huì)有線上版與紙質(zhì)版以供選擇。這是考慮到未來幾年中可能出現(xiàn)的巨大變革�！豆�業(yè)4.0 手冊(cè)》第一版預(yù)計(jì)會(huì)在2015 年由施普林格出版社出版，并且會(huì)不斷更新。

·VI·

本書編者按姓氏字母排序，所有的編者享有同等權(quán)利。在此我們要感謝所有參與編寫本書的作者，感謝編輯及審校人員，同時(shí)也感謝出版社各位同仁給予我們的大力支持與幫助。另外，尤其要感謝我們的同事安德烈亞斯·比爾施泰因先生、布里吉特·施佩特博士、多蘿特婭·龐特菲爾德女士、尤利婭娜·菲舍爾女士及蘇珊·惠舍女士。他們?cè)趨f(xié)調(diào)和組織方面的不懈努力保證了本書的按時(shí)出版。

托馬斯·鮑爾漢斯教授、工程學(xué)博士

米夏埃爾·騰·洪佩爾教授、博士

布里吉特·福格爾−霍爾澤教授、工程博士

2014年2月