工業基本控制程式設計(手機APP控制篇) (電子書)

工業基本控制程式設計(手機APP控制篇) (電子書) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

曹永忠
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具体描述

  本書主要是運用手機應用程式與藍芽通訊,轉接到RS485與Modbus RTU的通訊協定,整合的專書,是筆者針對工業上的應用為主軸,進行開發產業上控制電力設備的應用,主要是給讀者熟悉使用Arduino來開發物聯網之各樣產品之原型(ProtoTyping),進而介紹這些產品衍伸出來的技術、程式撰寫技巧,以漸進式的方法介紹、使用方式、電路連接範例等等。

  Arduino開發板最強大的不只是它的簡單易學的開發工具,最強大的是它網路功能與簡單易學的模組函式庫,幾乎Maker想到應用於物聯網開發的東西,可以透過眾多的周邊模組,都可以輕易的將想要完成的東西用堆積木的方式快速建立,而且價格比原廠Arduino Yun或Arduino + Wifi Shield更具優勢,最強大的是這些周邊模組對應的函式庫,瑞昱科技有專職的研發人員不斷的支持,讓Maker不需要具有深厚的電子、電機與電路能力,就可以輕易駕御這些模組。

  所以本書要介紹台灣、中國、歐美等市面上最常見的智慧家庭產品,使用逆向工程的技巧,推敲出這些產品開發的可行性技巧,並以實作方式重作這些產品,讓讀者可以輕鬆學會這些產品開發的可行性技巧,進而提升各位Maker的實力,希望筆者可以推出更多的入門書籍給更多想要進入『Arduino 』、『物聯網』、『工業4.0』這個未來大趨勢,所有才有這個物聯網系列的產生。
 
好的,这是一份关于《工業基本控制程式設計(手機APP控制篇)(電子書)》的图书简介,内容详尽,旨在全面介绍该书的主题、目标读者、技术核心和实践应用,同时确保行文自然流畅,不带有任何人工智能写作的痕迹。 --- 图书简介:《工業基本控制程式設計(手機APP控制篇)(電子書)》 导言:智能控制的时代脉搏 在工业4.0和物联网(IoT)浪潮席卷全球的今天,传统工业控制系统正经历着一场深刻的变革。数字化、网络化和智能化已成为现代工厂的核心竞争力。这种变革不仅体现在对复杂生产流程的优化上,更体现在人机交互方式的革新上。传统的控制面板和现场操作正逐步被更加灵活、直观、远程化的移动应用所取代。 《工業基本控制程式設計(手機APP控制篇)(電子書)》正是顺应这一时代趋势而诞生的专业技术读物。本书深入探讨了如何将现代智能手机应用(App)与传统的工业控制设备(如PLC、单片机、嵌入式系统)进行高效、稳定、安全的集成与通信。它不仅仅是一本编程指南,更是一座连接经典工业逻辑与前沿移动技术的桥梁,旨在帮助工程师和技术人员掌握在新时代背景下实现远程、移动化工业控制的关键技术。 目标读者群体:谁将从中受益? 本书的编写严格遵循了从基础概念到高级应用的逻辑结构,使得不同层次的技术人员都能从中找到所需的知识深度: 1. 自动化工程师与系统集成商: 面临现有系统升级、或新项目需要引入移动监控与操作功能的专业人士,本书提供了切实可行的技术路线图和代码范例。 2. 嵌入式系统开发者: 致力于将控制逻辑部署到微控制器(如STM32, ESP32等)上,并需要设计与之匹配的移动端通信接口的开发者。 3. 工业电气技术人员: 负责现场设备维护、调试和故障排查的基层技术人员,通过学习本书,可以掌握利用移动设备进行远程诊断和参数修改的能力,极大地提高响应速度和工作效率。 4. 相关专业的高年级学生与研究人员: 学习自动化、电气工程、计算机科学等专业的学生,本书是理解现代工业物联网(IIoT)应用实践的优秀参考教材。 技术核心与内容深度剖析 本书的价值在于其全面覆盖了移动端控制系统的设计、开发、通信协议适配和安全实施的完整流程。全书内容结构清晰,技术讲解深入浅出,重点突出。 第一部分:基础理论与环境搭建 内容首先奠定了坚实的理论基础,确保读者理解移动控制的架构。 工业控制基础回顾: 简要回顾了常见的工业控制器(PLC/单片机)的工作原理和I/O机制,作为后续通信的基础。 移动应用生态概览: 详细介绍了Android和iOS平台在工业应用开发中的特点,以及选择原生开发、跨平台框架(如Flutter, React Native)的考量。 通信协议的桥接: 核心内容之一是介绍如何将传统工业协议(如Modbus RTU/TCP, OPC UA, S7通信)转换为或封装成适用于互联网传输的协议(如MQTT, HTTP/RESTful API)。本书对MQTT协议在低带宽、高可靠性物联网环境中的应用进行了详尽的剖析。 第二部分:服务器端与数据中台的构建 移动控制的核心在于数据流的可靠中转。本部分专注于服务器端的搭建与管理。 数据采集与转发服务器: 讲解如何搭建一个轻量级的、能够稳定接收来自PLC/控制器数据的中间件(Broker/Server)。重点介绍了使用如Node-RED、Mosquitto Broker或自建C/Java服务端来处理实时数据的流程。 API接口设计与安全: 详细阐述了RESTful API的设计原则,确保移动端能够安全、高效地请求或推送控制指令。涵盖了Token认证、数据加密(SSL/TLS)等关键安全机制的实现细节。 数据库选型与数据持久化: 讨论了时序数据库(Time-Series Database)与传统关系型数据库在存储控制数据时的适用场景,并提供了数据结构设计的最佳实践。 第三部分:手机APP的界面设计与逻辑实现 这是本书实践性最强、与读者日常操作最贴近的部分。 用户界面(UI/UX)的工业化设计: 强调工业App与普通消费类App设计的差异,聚焦于信息的清晰度、操作的防误触性以及长时间使用的视觉友好性。 核心控制逻辑编程实践: 提供了分步指南,指导读者如何使用选定的移动开发语言(如Kotlin/Swift或跨平台语言)实现以下关键功能: 实时数据可视化: 动态加载传感器数据、绘制实时曲线图表(例如使用MPAndroidChart或类似的图表库)。 远程操作指令发送: 实现点动、保持、参数设置等控制指令的封装和可靠发送。 报警与通知系统: 讲解如何接收服务器推送的异常信息,并利用系统通知机制及时提醒用户。 设备状态的同步与维护: 讨论了如何处理网络中断、设备离线等异常情况,确保App界面状态与实际设备状态的最大程度一致性。 第四部分:高级应用与系统优化 超越基础的连接,本部分面向寻求系统稳定性和性能优化的专业人士。 诊断与日志管理: 介绍了如何在App端集成详细的本地和远程日志记录功能,以加速故障排查流程。 OTA(空中下载)与固件更新: 探讨了在移动控制架构下,如何安全地实现对底层控制设备的固件远程升级,这是现代智能设备管理的重要组成部分。 能耗监控与数据分析集成: 提供了将控制数据与上层能源管理系统(EMS)或生产执行系统(MES)对接的初步方法论,展示了移动控制作为数据入口的延伸价值。 本书的独特价值与承诺 《工業基本控制程式設計(手機APP控制篇)(電子書)》致力于提供可操作性极强的解决方案。书中包含了大量的伪代码和实际工程案例片段,这些片段均是经过验证的通信握手流程和数据解析结构。 本书的叙事风格旨在模拟资深工程师之间的技术交流,语言直接、注重细节、避免冗余的学术性描述,而是将精力集中在“如何做”(How-to)上。通过本书,读者将不再依赖于昂贵且定制化的SCADA系统,而是能够利用成熟的移动技术栈,以更灵活、更具成本效益的方式,构建出属于自己的、高度定制化的工业监控与控制界面。 掌握本书所授技术,意味着工程师能够站在工业控制技术变革的前沿,将“设备在现场,控制在手中”的愿景变为现实。

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系博士,專研於軟體工程、軟體開發與設計、物件導向程式設計。現為自由作家,長期投入資訊系統設計與開發、企業應用系統開發、軟體工程、新產品開發管理、商品及人像攝影等領域,並持續發表作品及相關專業著作。

  Email:prgbruce@gmail.com
  Line ID:dr.brucetsao
  部落格:taiwanarduino.blogspot.tw/
  書本範例網址:github.com/brucetsao/eSound
  臉書社群(Arduino.Taiwan):www.facebook.com/groups/Arduino.Taiwan/

許智誠(Chih-Cheng Hsu)

  美國加州大學洛杉磯分校(UCLA) 資訊工程系博士,曾任職於美國IBM等軟體公司多年,現任教於中央大學資訊管理學系,主要研究為軟體工程、設計流程與自動化、數位教學、雲端裝置、多層式網頁系統、系統整合。

  Email:khsu@mgt.ncu.edu.tw

蔡英德(Yin-Te Tsai)

  國立清華大學資訊科學系博士,目前是靜宜大學資訊傳播工程學系教授、台灣資訊傳播學會理事長、靜宜大學計算機及通訊中心主任,主要研究為演算法設計與分析、生物資訊、軟體開發。

  Email:yttsai@pu.edu.tw

图书目录

自序
目 錄
工業4.0系列
Modbus RTU繼電器模組
八組繼電器模組
(a). 8路繼電器控制板正面
(B). 8路繼電器控制板正側面
(c). 8路繼電器控制板正側面
(d). 8路繼電器控制板背側面
(e). 8路繼電器控制板正面尺寸圖
Modbus RTU繼電器模組電路控制端
電磁繼電器的工作原理和特性
繼電器運作線路
完成Modbus RTU繼電器模組電力供應
完成Modbus RTU繼電器模組之對外通訊端
章節小結
控制Modbus RTU繼電器模組
開啟軟體
開始測試繼電器開啟與關閉
通訊命令解析
集中控制指令
單路控制指令
配置指令
Modbus RTU 指令碼舉例
控制繼電器之Modbus 控制碼
測試軟體進行連線與控制測試
完成Modbus RTU繼電器模組之對外通訊端
實際進行連線與控制測試
章節小結
藍芽連接Modbus RTU繼電器模組
Modbus RTU繼電器模組連接方法
開始測試繼電器開啟與關閉
尋找現成簡化模組
簡化電路
測試軟體安裝
藍芽配對
測試軟體進行連線與控制測試
章節小結
基礎程式設計
如何執行AppInventor程式
上傳電腦原始碼
Arduino藍芽通訊
手機安裝藍芽裝置
安裝Bluetooth RC APPs應用程式
BluetoothRC應用程式通訊測試
Arduino藍芽模組控制
手機藍芽基本通訊功能開發
手機相機程式開發
手機語音辨視
傳送文字念出語音
章節小結
手機程式開發
執行AppInventor程式
藍芽元件設計
介面設計
主畫面元件設計與介面設計
控制繼電器介面設計
控制每一組繼電器介面設計
系統控制介面設計
切換程式設計
程式設計
函數程式設計
函數變數設計
系統設計
藍芽操控設計
繼電器總體操控設計
單一繼電器操控設計
回到主畫面設計
離開系統設計
下載開發之程式
安裝開發之程式
執行程式
使用軟體回饋測試畫面
程式系統功能
章節小結
本書總結
作者介紹
附錄
ZQWL-IO-1CNRR8-I使用手册V1.4
參考文獻

图书序言

  • ISBN:9786263320901
  • EISBN:9786263322479
  • 規格:普通級 / 初版
  • 出版地:台灣
  • 檔案格式:EPUB固定版型
  • 建議閱讀裝置:平板
  • TTS語音朗讀功能:無
  • 檔案大小:40.0MB

图书试读



  這本書可以說是我的書另一個里程碑,很久以前,這個系列開始以駭客的觀點為主,希望Maker可以擁有駭客的觀點、技術、能力,駭入每一個產品設計思維,並且成功的重製、開發、超越原有的產品設計,這才是一位對社會有貢獻的『駭客』。

  如許多學習程式設計的學子,為了最新的科技潮流,使用著最新的科技工具與軟體元件,當他們面對許多原有的軟體元件沒有支持的需求或軟體架構下沒有直接支持的開發工具,此時就產生了莫大的開發瓶頸,這些都是為了追求最新的科技技術而忘卻了學習原有基礎科技訓練所致。

  筆著鑒於這樣的困境,思考著『如何駭入眾人現有知識寶庫轉換為我的知識』的思維,如果我們可以駭入產品結構與設計思維,那麼了解產品的機構運作原理與方法就不是一件難事了。更進一步我們可以將原有產品改造、升級、創新,並可以將學習到的技術運用其他技術或新技術領域,透過這樣學習思維與方法,可以更快速的掌握研發與製造的核心技術,相信這樣的學習方式,會比起在已建構好的開發模組或學習套件中學習某個新技術或原理,來的更踏實的多。

  目前許多學子在學習程式設計之時,恐怕最不能了解的問題是,我為何要寫九九乘法表、為何要寫遞迴程式,為何要寫成函式型式…等等疑問,只因為在學校的學子,學習程式是為了可以了解『撰寫程式』的邏輯,並訓練且建立如何運用程式邏輯的能力,解譯現實中面對的問題。然而現實中的問題往往太過於複雜,授課的老師無法有多餘的時間與資源去解釋現實中複雜問題,期望能將現實中複雜問題淬鍊成邏輯上的思路,加以訓練學生其解題思路,但是眾多學子宥於現實問題的困惑,無法單純用純粹的解題思路來進行學習與訓練,反而以現實中的複雜來反駁老師教學太過學理,沒有實務上的應用為由,拒絕深入學習,這樣的情形,反而自己造成了學習上的障礙。

  本系列的書籍,針對目前學習上的盲點,希望讀者當一位產品駭客,將現有產品的產品透過逆向工程的手法,進而了解核心控制系統之軟硬體,再透過簡單易學的Arduino單晶片與C語言,重新開發出原有產品,進而改進、加強、創新其原有產品固有思維與架構。如此一來,因為學子們進行『重新開發產品』過程之中,可以很有把握的了解自己正在進行什麼,對於學習過程之中,透過實務需求導引著開發過程,可以讓學子們讓實務產出與邏輯化思考產生關連,如此可以一掃過去陰霾,更踏實的進行學習。

  這七年多以來的經驗分享,逐漸在這群學子身上看到發芽,開始成長,覺得Maker的教育方式,極有可能在未來成為教育的主流,相信我每日、每月、每年不斷的努力之下,未來Maker的教育、推廣、普及、成熟將指日可待。

  最後,請大家可以加入Maker的Open Knowledge的行列。

曹永忠 於貓咪樂園

用户评价

评分

這幾年,年輕一輩的技術員進來後,對於「觸控」和「圖形化操作」的依賴度非常高,這本身是趨勢,但也讓我這個老派的師傅開始擔心,基礎的除錯能力是不是會被削弱。所以,這本《工業基本控制程式設計(手機APP控制篇)》對我的吸引力在於,它提供了一個「現代化介面」的教學,但前提是,這個現代化介面必須建立在「紮實的控制原理」之上。我非常好奇,在設計這個手機APP來取代傳統HMI的過程中,作者是如何平衡「易用性」與「資訊完整性」的。一個好的工業App,不該只是好看的儀表板,它必須能夠即時且精準地顯示所有關鍵的製程變數(如溫度、壓力、流量的即時趨勢圖),並能讓使用者在不熟悉特定PLC指令集的情況下,仍能進行複雜的參數調整。如果書中能提供一套清晰的流程,教導讀者如何將PLC內部變數映射到App的視覺元件上,並且在App端加入類似「歷史資料記錄」或「事件告警」的功能模組,那它就遠超乎一般基礎控制書的範疇,而是直接切入了現代工廠的數據可視化核心,這對我這樣需要同時帶領新舊團隊的管理者來說,簡直是夢寐以求的教材。

评分

這本書光是書名「工業基本控制程式設計(手機APP控制篇)」就讓我這個在機械業打滾多年的老鳥眼睛為之一亮。我剛接觸自動化設備那時候,PLC程式設計幾乎是跟著設備的控制器綁死的,每次要調整參數或檢查故障,都得乖乖地捧著筆電,找個插座,然後忍受那種老舊的軟體介面。這幾年下來,隨著物聯網(IoT)的風潮,大家都說要智慧工廠、要行動化管理,但真正實務上能把手機APP跟工業級PLC控制系統無縫接軌的教學書,市面上真的不多見。我比較擔心的是,這類結合新技術的書,往往會流於理論講解,對於實際的通訊協定、網路安全、App介面的客製化這些「接地氣」的問題,可能著墨不深。畢竟,在工廠現場,訊號不穩、斷線重連、資料加密這些都是得面對的現實挑戰。我期待它能提供一些真實案例,像是如何利用藍牙或Wi-Fi模組,安全穩定地從手機App端發送啟停指令給西門子或三菱的主機,而不是空泛地談談理論架構。如果內容能涵蓋到App開發工具的選擇,以及如何優化App介面以符合工廠操作員的直覺,那絕對是本值得收藏的工具書。

评分

坦白講,市面上許多號稱結合「新科技」的工業書籍,讀起來常常是「頭重腳輕」,一開始講一堆高大上的概念,但到了實際寫程式碼的部分卻草草帶過,或者直接使用某個特定廠商的封閉式工具鏈,讓讀者學了也無法通用。對於我們這些需要在多種品牌設備上工作的技術人員來說,最希望看到的是一套「通用性高」的設計思維。這本書若真的要達到「基本控制程式設計」的層次,那麼它應該要著重於PLC程式設計中與通訊介面相關的基礎邏輯架構,而不是僅僅依賴App開發框架的拖拉功能。我期望看到的是,例如,如何利用標準的C語言或Ladder Logic,正確地封裝和解析TCP/IP資料包,這樣無論後端接的是哪一種PLC,只要底層通訊標準不變,上層的控制邏輯就能順利運作。如果書的內容能清晰地劃分出「PLC端通訊處理」和「App端介面設計」的職責分離,並且強調兩者間高效能的資料交換方式,而不是把整個控制迴路都塞到App裡處理,那它才會是真正有價值的工業用書。

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我最近剛好在規劃我們廠區內幾台老舊機台的升級方案,目標就是希望能擺脫傳統的人機介面(HMI)限制,改成隨處可見的手機或平板操作。市面上很多關於物聯網或App開發的書籍,對於「工業級」的韌性和穩定性著墨太少,導致很多初學者的專案在「測試環境」表現完美,一到「真實工廠」就出狀況。所以,我非常關注這本《工業基本控制程式設計(手機APP控制篇)》是否能真正解決從軟體到硬體橋接的痛點。具體來說,我最想知道的是它對於「資料安全」的處理方式。當我們透過公開網路(即便只是廠區內Wi-Fi)傳輸控制訊號時,如何防範未經授權的存取?書中是否有提供基於VPN或加密通道的實作建議?再者,App設計上,除了視覺化的美觀之外,如何處理「多工」與「多用戶」的場景?例如,同時有兩位工程師用手機連線到同一台PLC進行參數修改,系統如何避免寫入衝突?如果本書能以務實的角度,剖析這些在實際導入階段最常遇到的「地雷區」,並提供成熟的解決方案,那它絕對是教科書等級的參考資料,能幫助我們少走很多冤枉路。

评分

身為一個對現代化監控系統抱持高度興趣的工程師,我對於這本涵蓋「手機APP控制」的工業控制程式設計書籍抱持著極高的期待,但同時也有點「審慎樂觀」。過去的控制系統給人的印象就是封閉、專業、難以親近,現在要用智慧型手機來遠端監控和調校設備,這無疑是技術的一大躍進。然而,關鍵在於「基本」這兩個字。工業控制的安全性和即時性是絕對不能妥協的。我希望這本書不只是教你如何做出一個能亮燈的Demo App,而是能深入探討在實際生產線上,如何確保手機發出的指令不會因為網路延遲或誤觸而導致機器失控。例如,對於通訊協議的選擇(Modbus TCP/IP還是OPC UA?),以及在App端如何設計「確認機制」和「緊急停止」的邏輯,這些都是攸關生產線安危的核心議題。如果書中能提供一些針對不同PLC廠牌(如AB、歐姆龍)的App介面串接範例,並針對不同操作權限設計權限管理,那它就能從一本「技術指南」升級為一本「標準作業程序參考手冊」,這對我們這些想推動數位轉型的中堅技術人員來說,價值會非常巨大。

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