智能工業控制系統及應用

第1章 智能工業控制理論基礎 001
1.1 智能工業控制系統基本概述 002
1.1.1 智能控制理論的發展與特點 002
1.1.2 工業控制技術的演變路徑 003
1.1.3 工業控制系統的五層架構 005
1.1.4 工業控制系統的基本組成 006
1.2 智能工業控制的技術與方法 008
1.2.1 專家控制技術 008
1.2.2 模糊控制技術 009
1.2.3 神經控制技術 010
1.2.4 智能控制算法 011
1.3 智能工業控制的應用與趨勢 011
1.3.1 傳統工業控制面臨的挑戰 011
1.3.2 智能控制技術的應用領域 014
1.3.3 智能工業控制的實踐對策 015
1.3.4 智能控制技術的發展趨勢 016

第2章 新型工業控制技術 018
2.1 新型工業控制的核心特征 019
2.1.1 網絡化：生產要素互聯互通 019
2.1.2 開放化：軟硬解耦、開放生態 020
2.1.3 協同化：全流程、多工序協同 021
2.1.4 智能化：數據智能決策控制 022
2.2 新型工業控制架構及關鍵技術 023
2.2.1 新型工業控制總體架構 023
2.2.2 工業智能控制技術 025
2.2.3 工業控制安全技術 027
2.2.4 工業網絡連接技術 028
2.2.5 工業控制互操作技術 031
2.2.6 工業控制編程組態技術 033
2.3 新型工業控制產業的發展趨勢 034
2.3.1 產業組織活躍度不斷提升 034
2.3.2 基於5G 的算網控一體化 035
2.3.3 AI 與工業控制的加速融合 036
2.3.4 基於“雲- 邊- 端”協同架構 037

第3章 軟件定義工業控制系統 040
3.1 基於軟件定義的工業控制網絡 041
3.1.1 軟件定義控制技術 041
3.1.2 軟件定義控制模型 042
3.1.3 軟件定義工控網絡 043
3.1.4 軟件定義網絡架構 045
3.2 軟件定義工業控制器設計方案 046
3.2.1 軟件定義工業控制器架構 046
3.2.2 硬件系統虛擬化 048
3.2.3 軟件環境容器化 050
3.2.4 位置無關的數據訪問 051

第4章 可編程邏輯控制器（PLC） 054
4.1 PLC 原理功能及分類 055
4.1.1 PLC 原理與優勢 055
4.1.2 PLC 的通信功能 056
4.1.3 PLC 的控制功能 058
4.1.4 PLC 的主要分類 059
4.1.5 PLC 的應用領域 060
4.2 PLC 系統硬件模塊 061
4.2.1 機械設備 061
4.2.2 液壓設備 063
4.2.3 電氣設備 063
4.2.4 計算機控制設備 065
4.2.5 監視設備 065
4.2.6 設備間的互聯與通信 066
4.3 PLC 控制程序設計 067
4.3.1 PLC 內部結構與原理 067
4.3.2 PLC 控制模式與思路 069
4.3.3 指令分析部分 070
4.3.4 機械手自動部分 071
4.3.5 傳送帶自動部分 072
4.3.6 機床自動部分 073
4.4 主控PC 程序設計 075
4.4.1 設計思路與結構 075
4.4.2 PLC 通信模塊 076
4.4.3 PC 間的通信模塊 076
4.4.4 數據庫模塊 077

第5章 分散控制系統（DCS） 079
5.1 DCS 系統的工作原理與結構 080
5.1.1 DCS 系統的概念特征 080
5.1.2 DCS 系統的基本結構 081
5.1.3 DCS 系統軟件的構成 083
5.1.4 DCS 先進控制的應用 085
5.1.5 DCS 系統的發展趨勢 087
5.1.6 第四代分散控制系統 088
5.2 DCS 與PLC 系統的區別 090
5.2.1 DCS 和PLC 的主要區別 090
5.2.2 DCS 和PLC 的具體應用 092
5.2.3 PLC 與DCS 的選擇指南 093
5.3 基於DCS 的工業自動控制 094
5.3.1 DCS 在工業自動化中的應用 094
5.3.2 基於DCS 的鍋爐控制系統 096
5.3.3 基於DCS 的電氣監控系統 097

第6章 現場總線控制系統（FCS） 100
6.1 FCS 的概念特征與結構原理 101
6.1.1 現場總線技術基本概述 101
6.1.2 FCS 系統的特征與優點 102
6.1.3 FCS 系統的結構與組成 104
6.1.4 FCS 與DCS 系統的比較 106
6.1.5 現場總線技術發展前景 108
6.2 現場總線技術的主要類型 109
6.2.1 CAN 現場總線 109
6.2.2 DeviceNet 現場總線 109
6.2.3 LonWorks 現場總線 110
6.2.4 PROFIBUS 現場總線 110
6.2.5 CC-Link 現場總線 111
6.2.6 ControlNet 現場總線 111
6.2.7 HART 現場總線 112

第7章 工業大模型技術 113
7.1 工業大模型基本概述 114
7.1.1 工業大模型的構建方法 114
7.1.2 工業大模型的應用能力 116
7.1.3 工業大模型典型應用場景 117
7.1.4 工業大模型面臨的挑戰 119
7.1.5 工業大模型的發展趨勢 121
7.2 體系架構與關鍵技術 124
7.2.1 工業大模型的體系架構 124
7.2.2 工業多模態預訓練技術 126
7.2.3 工業機理內嵌微調技術 127
7.2.4 工業智能體交互推理技術 128
7.3 基於大模型的工業機器人應用 130
7.3.1 大語言模型與智能體 130
7.3.2 工業機器人控制系統 132
7.3.3 工業機器人技術方案 133
7.3.4 工業機器人產線應用 136

第8章 工業機器視覺技術 139
8.1 機器視覺在工業領域的應用 140
8.1.1 應用1：視覺定位 140
8.1.2 應用2：工業監控 141
8.1.3 應用3：智能倉儲 142
8.1.4 應用4：智能巡檢 143
8.1.5 機器視覺的應用趨勢 143
8.2 基於AI 檢測的工業控制系統 145
8.2.1 工業控制系統與AI 視覺檢測 145
8.2.2 基於5G 的AI 視覺檢測系統 146
8.2.3 AI 視覺檢測系統的關鍵技術 148
8.2.4 AI 視覺檢測系統的應用價值 150

第9章 工業控制安全技術 152
9.1 工業控制系統安全的基本概述 153
9.1.1 工控系統安全的需求分析 153
9.1.2 工控系統安全威脅及隱患 154
9.1.3 工控系統安全的現狀分析 155
9.1.4 工業控制安全防禦技術趨勢 158
9.2 工控系統網絡安全防禦體系設計 160
9.2.1 “雲- 邊- 端”協同架構 160
9.2.2 網絡安全風險分析 162
9.2.3 管理層面設計 163
9.2.4 技術層面設計 164
9.2.5 運營層面設計 166

第10章 行業應用與實踐 168
10.1 裝備制造業的智能控制應用 169
10.1.1 裝備制造業存在的痛點 169
10.1.2 汽車焊裝生產線應用 170
10.1.3 工業自動化過程控制 171
10.1.4 機器人與車床控制 173
10.2 電子設備制造業智能化應用 174
10.2.1 電子設備制造業存在的痛點 174
10.2.2 電子設備制造產線的應用 175
10.3 新能源行業的智能控制應用 177
10.3.1 新能源行業的需求 177
10.3.2 智能控制技術的應用 178
10.3.3 智能控制應用方案 179
10.4 基於智能控制的電廠熱工自動化 180
10.4.1 智能控制技術的應用價值 180
10.4.2 智能控制系統的關鍵技術 182
10.4.3 智能控制在電廠熱工中的應用 183

參考文獻 186