工業溫度控製器網路化應用開發(錶頭自動化篇)

工業溫度控製器網路化應用開發(錶頭自動化篇) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

曹永忠
圖書標籤:
  • 工業控製
  • 溫度控製
  • 網絡化
  • 自動化
  • 儀錶
  • PLC
  • Modbus
  • 數據采集
  • 嵌入式係統
  • 組態軟件
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具體描述

  本書是『工業4.0係列』介紹工業控製器與雲端係統整閤的一本書,是非常產業應用的一個實務與產業實踐的一個延伸著作,透過雲端係統與中介控製係統可以讓單機運作的PID控製器:FY-900升級成為流程自動化的一環,進而用最小的成本,保持原有PID控製器:FY-900的運作之下,革命性的提升PID控製器:FY-900的雲端自動化的機製,對於未來工業4.0的發展,或許對於中小企業、甚至大型企業等等,可能創造齣另一到無痛升級的解決方案,本書不但提齣整體的係統架構,更一一實作中介控製係統,並建構雲端係統,進而整閤軟硬體與PID控製器,創造齣不可思議的功能。
好的,以下是關於《工業溫度控製器網路化應用開發(錶頭自動化篇)》的圖書簡介,內容將詳細闡述該主題領域的相關知識和應用,而不提及該書的具體內容。 --- 工業溫度控製係統:網絡化集成與高級應用探討 本書係深入探討現代工業生産過程中至關重要的溫度控製技術,特彆是關注如何將傳統的、以硬件為核心的溫度控製係統,嚮著高度集成化、網絡化和智能化方嚮發展的係列論述。在當今追求高效能、高精度和柔性製造的工業環境下,溫度控製不再僅僅是簡單的量值設定與反饋調節,而是成為整體製造流程優化與質量控製的關鍵環節。 一、工業溫度控製的基礎原理與演進 溫度,作為衡量物質熱狀態的物理量,在冶金、化工、製藥、食品加工乃至半導體製造等諸多行業中,其精確控製直接決定瞭産品質量、生産安全與能源消耗。本書首先係統迴顧瞭工業溫度測量的基本原理,涵蓋瞭熱電偶、熱電阻、紅外測溫儀等核心傳感器的選型、安裝與校準技術。在此基礎上,深入剖析瞭PID(比例-積分-微分)控製算法在溫度迴路中的應用,包括如何針對係統的熱慣性、時間延遲等非綫性特性進行參數整定(如Ziegler-Nichols法、接觸法等),以確保控製過程的穩定性和快速響應。 傳統溫度控製係統往往依賴於獨立的、麵闆式的控製器(即“儀錶”),其信息獲取主要依賴於操作人員的現場觀察與手動記錄。本書將這一階段的係統特性進行瞭詳盡的分析,包括其在多點、多迴路集成上的局限性,以及在應對復雜工藝麯綫(如程序升溫、多段保持)時的操作復雜性。 二、網絡化集成:邁嚮數字化車間的基礎 現代工業對信息透明度和實時性的要求達到瞭前所未有的高度。溫度控製係統的網絡化集成是實現“工業4.0”和智能製造的先決條件。本書的核心脈絡之一,便是圍繞如何打破“信息孤島”,將分散的溫度控製器數據接入企業級信息係統。 這部分內容詳細闡述瞭工業通信協議在溫度控製網絡中的應用。例如,如何利用Modbus RTU/TCP、Profibus/Profinet、EtherNet/IP等標準協議,實現控製器與上位機(SCADA係統)或分布式控製係統(DCS)之間的數據交換。重點分析瞭數據采集的策略,包括輪詢模式、事件觸發模式,以及如何確保數據傳輸的實時性與可靠性,尤其是在長距離、高乾擾環境下的應對措施。 三、數據可視化與遠程監控的實現 成功的網絡化應用,必然依賴於直觀、高效的數據可視化界麵。本書探討瞭構建高效數據監控係統的技術棧。這包括人機界麵(HMI)的設計原則,強調如何根據操作人員的認知負荷,設計齣能夠清晰展示當前溫度值、設定值、偏差、輸齣百分比以及曆史趨勢圖的界麵。 遠程監控是網絡化帶來的核心價值之一。內容涵蓋瞭基於Web技術或專用客戶端軟件,實現對生産現場溫度設備狀態的遠程查看、報警確認乃至參數修改。這不僅極大地提高瞭維護效率,也為跨地域的集中監控提供瞭可能。對於報警管理,本書也進行瞭深入討論,包括多級報警邏輯的設定、報警信息的持久化存儲,以及如何通過電子郵件或短信等方式,實現對關鍵溫度異常的即時通知。 四、麵嚮過程優化的高級應用探討 在實現瞭數據采集和可視化之後,溫度控製的應用價值開始嚮過程優化和預測性維護延伸。本書著重探討瞭如何利用采集到的海量溫度數據,進行更深層次的分析。 1. 數據挖掘與性能評估: 分析長期運行數據,評估不同控製參數設置下的能耗錶現、溫度波動幅度和産品批次一緻性。這有助於企業識彆工藝瓶頸,並進行基於數據的最佳實踐固化。 2. 預測性維護策略: 探討瞭通過監控溫度控製迴路中關鍵組件(如加熱器、傳感器本身)的響應特性變化,來預測其潛在故障。例如,加熱元件老化導緻的響應時間延長,可以通過數據分析提前預警,從而安排預防性維護,避免非計劃停機。 3. 集成係統中的溫度優化: 討論瞭溫度控製在整個生産流程中的地位。例如,在一個需要精確溫控的反應器係統中,如何將溫度控製迴路的輸齣與上遊的物料投加速率、下遊的冷卻速率進行聯動,實現整體流程的動態優化,確保成品率的最大化。 總結 本書旨在為工業工程師、自動化設計師以及係統集成人員提供一個全麵的技術參考框架,指導他們如何從傳統的、分散的溫度控製模式,平穩過渡到現代化的、網絡化集成的智能溫度管理體係。通過對底層通信技術、數據交互標準以及高級過程分析方法的深入解析,讀者將能夠掌握構建高可靠性、高效率工業溫度控製與數據管理解決方案的關鍵能力。

著者信息

作者簡介

曹永忠 (Yung-Chung Tsao)


  國立中央大學資訊管理學係博士,目前在國立暨南國際大學電機工程學係與應用材料及光電工程學係擔任兼任助理教授與自由作傢,專注於軟體工程、軟體開發與設計、物件導嚮程式設計、物聯網係統開發、Arduino開發、嵌入式係統開發。長期投入資訊係統設計與開發、企業應用係統開發、軟體工程、物聯網係統開發、軟硬體技術整閤等領域,並持續發錶作品及相關專業著作,並通過颱灣圖霸的專傢認證

  Email:prgbruce@gmail.com
  Line ID:dr.brucetsao
  WeChat:dr_brucetsao

  臉書社群(Arduino.Taiwan):www.facebook.com/groups/Arduino.Taiwan/
  Github網站:github.com/brucetsao/
  原始碼網址:github.com/brucetsao/eWind
  颱灣圖霸:www.map8.zone

施明昌(Ming Chang Shih)

  國立清華大學物理係(1981畢業),國立颱灣大學物理學係研究所(1998畢業),美國哥倫比亞大學(Columbia University. New York,1994),曾任颱灣大學物理學係專任助教,中央研究院原子分子研究所博士後研究,工業技術研究院電子所(電子構裝組)工程師,國立臺灣海洋大學光電工程係副教授,國立高雄大學電機係專任教授,國立高雄大學應用物理學係閤聘教授,國立高雄大學首任研究發發展處主任,國立高雄大學應用物理學係代理主任,國立高雄大學創新育成中心(ABIC)主任,國立高雄大學電機係主任,國立高雄大學國際處國際長,專注於半導體光電元件製程與光電特性研究,光纖感測技術與應用,準分子雷射加工與製程技術應用,長期投入於半導體產業人纔培訓,近來為因應疫情實驗教學需求,結閤光電感測技術積極投入發展遠端操作工程物理實驗平颱。

  e-mail:mingshih@nuk.edu.tw
  高雄大學電機工程學係網頁: ee.nuk.edu.tw/

張峻瑋 ( Jun-Wei Chang)

  國立高雄大學電機工程學係碩士,目前服務於颱灣糖業公司,從事工程師一職,本著改善既有操作概念的初衷而誕生齣本書內容。曾任梅爾根電子公司研發工程師一職,發想齣大幅簡化多埠端口校正步驟的方法;亦曾於日月光半導體公司擔任測試研發工程師,開發各式晶片的測試環境,並導入產線以利大量快速測試。

  Email:sprewell0032@gmail.com
 

圖書目錄

自序
自序
自序
 
工業4.0係列
開發版介紹
ESP32 WROOM
NodeMCU-32S Lua WiFi 物聯網開發闆
章節小結
PID控製器之FY900介紹
FY900控製器基本介紹
FY900控製器通訊介紹
PID控製器通訊設定
FY900通訊指令:
FY900控製器麵闆介紹
章節小結
係統架構介紹
雲端平颱之硬體架構
雲端平颱之軟體架構
網頁主機設定篇
進入NAS主機
啟動網頁主機
瀏覽網頁主機
產生預設網頁資料進行預覽
資料庫設定篇
進入NAS主機
安裝phpMyadmin
登入phpMyadmin管理介麵
雲端網站
章節小結
係統設計與實作
微控器主機連接PID控製器之電路圖
硬體係統實作
韌體係統實作
章節小結
雲端平颱係統開發
雲端係統架構
資料傳送雲端代理人開發
雲端DB Agent 資料庫代理人實作
雲端資料庫設計
雲端係統主頁麵
雲端係統架構
站颱管理
設定控製器
章節小結
本書總結
作者介紹
附錄
NodeMCU 32S腳位一覽圖
QNAP TS-431伺服器服務一覽錶
筆者自行開發的工業控製器單晶片整閤闆電路圖
筆者自行開發的工業控製器單晶片整閤闆
筆者自行開發的工業控製匯流排整閤闆
參考文獻
 

圖書序言

  • ISBN:9786263320925
  • 規格:平裝 / 212頁 / 17 x 23 x 1.06 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
  • 齣版地:颱灣

圖書試讀



  工業4.0係列的書是我齣版至今十年多,齣書量也破百本大關,當初齣版電子書是希望能夠在教育界開一門Maker自造者相關的課程,沒想到一寫就已過7年,繁簡體加起來的齣版數也已也破百本的量,這些書都是我學習當一個Maker纍積下來的成果。

  本書是『工業4.0係列』介紹工業控製器與雲端係統整閤的一本書,本書主要是筆者與國立高雄大學電機工程學係施明昌教授共同指導國立高雄大學電機工程學係研究所碩士生:張峻瑋同學,其碩士論文內容的延伸研究與產業化實踐為本書的主要內容。

  所以本書內容是非常產業應用的一個實務與產業實踐的一個延伸著作,透過雲端係統與中介控製係統可以讓單機運作的PID控製器:FY-900升級成為流程自動化的一環,進而用最小的成本,保持原有PID控製器:FY-900的運作之下,革命性的提升PID控製器:FY-900的雲端自動化的機製,對於未來工業四的發展,或許對於中小企業、甚至大型企業等等,可能創造齣另一到無痛升級的解決方案,本書不但提齣整體的係統架構,更一一實作中介控製係統,並建構雲端係統,進而整閤軟硬體與PID控製器,創造齣不可思議的功能。

  國立高雄大學電機工程學係研究所碩士生:張峻瑋同學是筆者永忠第一位掛名指導的研究生,由於這位學生是國立高雄大學與日月光集團閤作的產業碩士,所以張峻瑋同學平時工作上也是異常忙碌,在工作之餘,更要修習繁重的研究所課業與專業研究,其毅力也是備受肯定。經過一年半的筆者指導與張峻瑋同學的積極付齣,張峻瑋同學順利取得國立高雄大學電機工程學係的電機碩士文憑,但是由於筆者相當忙碌,隔瞭一年,纔有空將其碩士論文整理投稿於2021 IEEE 3rd Eurasia Conference on Biomedical Engineering, Healthcare and Sustainability (ECBIOS),所幸投稿論文也受到IEEE Explore(EI) 收錄,並且獲得2021 IEEE 3rd Eurasia Conference on Biomedical Engineering, Healthcare and Sustainability (ECBIOS)當年Best Conference Paper Award的榮譽,身為指導老師的我,也備感榮幸與光榮,感受到張峻瑋同學多年求學努力的成果受到肯定。

  筆者數十年的教學,所指導的學生畢業後,可以受到社會的肯定與支持而欣悅不已,希望在往後的教育生涯中,可以培育齣對社會更多的人纔,並在言教、身教之下,學生們可以感受我的道德培育與堅持,希望這些學子不隻是學有所成,對於這個社會,更能以身作則,堅守學術與基本道德,並能迴饋社會,這是我教學的最大迴饋與樂趣。

用戶評價

评分

從軟體開發的角度來看,這本書的「應用開發」部分纔是讓人眼睛一亮的地方。在現今的製造業中,數據的可視化與使用者體驗(UX)設計的重要性日益凸顯。單純的數值顯示已經無法滿足現代管理者的需求,他們需要的是趨勢圖錶、歷史數據迴溯分析,以及能根據生產批次進行數據標註的功能。我非常好奇作者是如何處理這些數據的「呈現」與「儲存」問題的。書中是否有範例展示如何使用現代的網頁技術(例如 React 或 Vue.js)來開發一個響應式(Responsive)的監控儀錶闆?更關鍵的是,針對溫度數據這種高頻率、連續性的時序資料(Time-Series Data),作者選擇瞭何種資料庫結構來儲存?是傳統的關聯式資料庫,還是更適閤處理海量感測器數據的 NoSQL 資料庫(如 InfluxDB)?如果書中能提供一個完整的開發流程,從前端介麵的設計原則、後端 API 的建置,到與 OPC UA 伺服器的數據綁定,這無疑會成為一本引領技術潮流的實戰手冊。畢竟,將冷冰冰的硬體數據轉化為可操作的商業智慧,纔是網路化應用的最終目的。

评分

對於一個從事設備維護和自動化設備建置的技術人員來說,我們最在乎的是「除錯」和「可維護性」。任何一套係統,裝上去跑個兩天沒問題是基本功,但要能讓一個剛接手的菜鳥工程師,在半夜三點鐘,麵對一個報錯的溫控迴路時,能迅速定位問題所在,這纔是衡量一套係統設計優劣的關鍵。這本《工業溫度控製器網路化應用開發》如果能夠提供大量的故障排除(Troubleshooting)章節,我會給予極高的評價。例如,當通訊逾時(Timeout)發生時,書中是建議先檢查實體線路、確認 IP 位址配置,還是先懷疑是上位機軟體資源耗盡?針對不同的錯誤代碼,提供對應的硬體或軟體檢查清單,這對提升現場工程師的效率有莫大的幫助。更進一步說,如果書中能探討如何利用網路監控工具(如 Wireshark)來抓取和分析工業通訊封包,教導讀者如何「看見」網路上的數據流動狀況,那這本書的實用價值將會暴增數倍。畢竟,溫度控製齣瞭問題,有時候根源並不單在溫控器本身,可能隻是通訊線路被電磁乾擾短暫影響,這類隱藏的「幽靈問題」需要高階的除錯技巧纔能揪齣來。

评分

聽聞這本關於工業溫控和網路整閤的著作問世,我的好奇心馬上就被勾起來瞭,因為這正好切中瞭當前颱灣產業升級轉型的痛點——如何讓既有的、穩定的硬體設備,跟上工業 4.0 的浪潮。我個人比較關注的是軟韌體介麵的整閤與安全性議題。畢竟,工業網路的通訊一旦被駭客入侵或受到惡意乾擾,後果可能不是數據錯誤這麼簡單,而是導緻整條生產線停擺,甚至是重大的安全事故。書中是否針對通訊協定的加密、網路分段(Segmentation)的實務操作,以及如何建立一個安全的數據孤島(Island)進行詳盡的闡述呢?特別是對於那些老舊但仍可靠的溫控設備,如何透過邊緣運算閘道器(Edge Gateway)進行協定轉換並安全地上傳雲端,這類「棕地(Brownfield)」場景的解決方案,往往是業界最頭痛的部分。如果作者能提供一套完整的「從感測器到雲端」的資料流架構圖,並且涵蓋不同通訊等級的考量(例如現場層、控製層、管理層的網路拓樸),那將會是一本極具參考價值的教科書。我期望它不隻是停留在理論層麵,而是能提供一套可複製、可驗證的實戰藍圖,讓讀者能立即將所學應用到現有的產線升級計畫中。

评分

這本書的書名聽起來就讓人聯想到一堆硬核的電子工程和自動化控製的技術細節,光是「工業溫度控製器」這幾個字,我就能想像裡麵塞滿瞭各種儀錶闆的設計、PID 參數的調校,還有那種動輒幾百度的製程控製場景。老實說,颱灣的製造業基礎非常雄厚,尤其在精密機械和電子元件方麵,對這種即時、穩定、精確的溫度控製需求簡直是剛性需求。如果這本書能深入探討如何將傳統的類比或數位控製器,透過現代的網路技術(像是 Modbus TCP、OPC UA 甚至是更前沿的 MQTT)串聯起來,那價值就非常高瞭。我特別期待看到實際的案例分析,例如在晶圓廠的烘烤製程,或者高階模具的熱處理環節,那些對溫度穩定性要求到小數點後兩位的場閤,是如何用網路架構來實現遠端監控、數據採集和即時警報的。書中如果能提供一些基於主流 PLC 平颱(如西門子 S7 係列或颱達)的實際通訊協定範例程式碼,那就更棒瞭,這樣對於第一線的係統整閤工程師來說,簡直是救命的稻草,不用再自己摸索那些繁瑣的通訊規範瞭。而且,「錶頭自動化」這個副標題很耐人尋味,它暗示著可能不隻是把數據傳上去而已,還涉及到如何將傳統的指針式或數值顯示介麵,透過軟體定義的方式進行更智慧化的呈現與操作,這對提升操作員的效率和減少人為失誤,絕對有實質的幫助。

评分

這本書的選題非常接地氣,緊扣颱灣製造業的痛點,特別是傳統設備的數位轉型需求。但僅有技術內容還不夠,真正能讓一本技術書「流傳」下去的,往往是作者對於產業趨勢的宏觀洞察和對未來方嚮的預測。我希望這本書不隻是教我們「如何做」,更能啟發我們思考「為什麼要這樣做」。例如,在討論網路化架構的同時,書中是否深入探討瞭數據標準化的重要性?在麵對來自不同供應商、使用不同通訊協定的溫控設備時,如何建立一套統一的數據模型(Data Model),以確保未來係統擴展時,不會因為標準不一而造成重複開發的睏擾?此外,對於人力資源的考量,這本書有沒有提供一些關於如何培訓現有技術人員,讓他們從傳統的線路工程師,順利轉型為具備網路與軟體知識的「智慧製造技術師」的建議或課程模組規劃?如果作者能將硬體、網路、軟體三者融閤成一套完整的「人纔轉型路線圖」,那麼這本書的價值就不僅限於技術指導手冊,更像是一份引導產業升級的戰略文件,這對許多中小企業的轉型決策者來說,具有無可替代的指導意義。

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