緒論

1.電氣控制技術(shù)的發(fā)展概況

電氣控制技術(shù)是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和生產(chǎn)工藝不斷提出新的要求而得到飛速發(fā)展的。從最早的手動控制發(fā)展到自動控制，從簡單的控制設(shè)備發(fā)展到復(fù)雜的控制系統(tǒng)，從有觸點的硬接線繼電器控制系統(tǒng)發(fā)展到以微處理器或計算機為中心的網(wǎng)絡(luò)化自動控制系統(tǒng)。隨著新的電器元件的不斷出現(xiàn)和計算機技術(shù)的發(fā)展，電氣控制技術(shù)也在持續(xù)發(fā)展。現(xiàn)代電氣控制技術(shù)正是綜合應(yīng)用了計算機、自動控制、電子技術(shù)、精密測量等許多先進的科學(xué)技術(shù)成果而迅速發(fā)展起來的，并正向著集成化、智能化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

低壓電器是現(xiàn)代工業(yè)過程自動化的重要元器件，是組成電氣成套設(shè)備的基礎(chǔ)配套器件，它是低壓用電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)安全運行的基礎(chǔ)和保障。而繼電接觸器控制系統(tǒng)則主要由繼電器、接觸器、按鈕、行程開關(guān)等組成，其控制方式是斷續(xù)的，所以又稱為斷續(xù)控制系統(tǒng)。由于這種系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，維護容易，抗干擾能力強等優(yōu)點，至今仍是機床和其他許多機械設(shè)備廣泛采用的基本電氣控制形式，也是學(xué)習(xí)更先進電氣控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。這種控制系統(tǒng)的缺點是采用固定接線方式，靈活性差，工作頻率低，觸點易損壞，可靠性差。

電氣控制系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)是電機拖動和液壓與氣壓傳動。電機拖動已由最早的采用成組拖動方式→單獨拖動方式→生產(chǎn)機械的不同運動部件分別由不同電機拖動的多電動機拖動方式，發(fā)展成今天無論是自動化功能，還是生產(chǎn)安全性方面都相當完善的電氣自動化系統(tǒng)。

液壓傳動與控制是現(xiàn)代工程機械的基礎(chǔ)技術(shù)，由于其在功率重量比、無級調(diào)速、自動控制、過載保護等方面的獨特技術(shù)優(yōu)勢，使其成為國民經(jīng)濟中多行業(yè)、多類機械裝備實現(xiàn)傳動與控制的重要技術(shù)手段。

從20世紀30年代開始，機械加工企業(yè)為了提高生產(chǎn)效率，采用機械化流水作業(yè)的生產(chǎn)方式，對不同類型的零件分別組成自動生產(chǎn)線。隨著產(chǎn)品機型的更新?lián)Q代，生產(chǎn)線承擔的加工對象也隨之改變，這就需要改變控制程序，使生產(chǎn)線的機械設(shè)備按新的工藝過程運行，而繼電接觸器控制系統(tǒng)是采用固定接線的，很難適應(yīng)這個要求。大型自動生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)使用的繼電器數(shù)量很多，這種有觸點的電器工作頻率較低，在頻繁動作情況下壽命較短，從而造成系統(tǒng)故障，使生產(chǎn)線的運行可靠性降低。為了解決這個問題，20世紀60年代初期利用電子技術(shù)研制出矩陣式順序控制器和晶體管邏輯控制系統(tǒng)來代替繼電接觸器控制系統(tǒng)，對復(fù)雜的自動控制系統(tǒng)則采用電子計算機控制，由于這些控制裝置本身存在某些不足，均未能獲得廣泛應(yīng)用。1968 年美國最大的汽車制造商——通用汽車（GM）公司為適應(yīng)汽車型號不斷更新，提出把計算機的完備功能以及靈活性、通用性好等優(yōu)點和繼電接觸器控制系統(tǒng)的簡單易懂、操作方便、價格低廉等優(yōu)點結(jié)合起來，做成一種能適應(yīng)工業(yè)環(huán)境的通用控制裝置，并把編程方法和程序輸入方式加以簡化，使得不熟悉計算機的人員也能很快掌握它的使用技術(shù)。根據(jù)這一設(shè)想，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）于 1969 年率先研制出第一臺可編程控制器（簡稱 PLC），在通用汽車公司的自動裝配線上試用獲得成功。從此以后，許多國家的著名廠商競相研制，各自形成系列，而且品種更新很快，功能不斷增強，從最初的邏輯控制為主發(fā)展到能進行模擬量控制，具有數(shù)據(jù)運算、數(shù)據(jù)處理和通信聯(lián)網(wǎng)等多種功能。PLC另一個突出優(yōu)點是可靠性很高，平均無故障運行時間可達 10 萬小時以上，可以大大減小設(shè)備維修費用和停產(chǎn)造成的經(jīng)濟損失。當前 PLC 已經(jīng)成為電氣自動控制系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的核心裝置，在工業(yè)自動控制領(lǐng)域占有十分重要的地位。

2.本課程的性質(zhì)與任務(wù)

本課程是一門實用性很強的專業(yè)課，主要內(nèi)容是以電動機或其他執(zhí)行電器為控制對象，介紹繼電接觸器控制系統(tǒng)和 PLC 控制系統(tǒng)的工作原理、典型機械的電氣控制線路以及 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計方法。當前PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用十分普遍，已經(jīng)成為實現(xiàn)工業(yè)自動化的主要手段，是教學(xué)的重點所在。但是，一方面，根據(jù)我國當前情況，繼電接觸器控制系統(tǒng)仍然是機械設(shè)備最常用的電氣控制方式，而且低壓電器正在向小型化、智能化發(fā)展，出現(xiàn)了功能多樣的電子式電器，使繼電接觸器控制系統(tǒng)性能不斷提高，因此它在今后的電氣控制技術(shù)中仍然占有相當重要的地位；另一方面，PLC是計算機技術(shù)與繼電接觸器控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，而且PLC的輸入、輸出仍然與低壓電器密切相關(guān)，因此掌握繼電接觸器控制技術(shù)也是學(xué)習(xí)和掌握PLC應(yīng)用技術(shù)所必需的基礎(chǔ)。

本課程的目標是培養(yǎng)學(xué)生的實際應(yīng)用能力，具體要求是：

（1）熟悉常用控制電器的結(jié)構(gòu)原理、用途，具有合理選擇、使用主要控制電器的能力。

（2）熟練掌握繼電接觸器控制線路的基本環(huán)節(jié)，具有閱讀和分析電氣控制線路的工作原理的能力。

（3）熟悉典型設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)，具有從事電氣設(shè)備安裝、調(diào)試、維修和管理等知識。

（4）掌握 PLC 的基本基本結(jié)構(gòu)和工作原理，能夠根據(jù)工藝過程和控制要求進行簡單的PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計和安裝調(diào)試。

（5）熟悉PLC的內(nèi)部元器件的結(jié)構(gòu)與功能，掌握PLC的指令系統(tǒng)與編程應(yīng)用，提高PLC控制系統(tǒng)程序的設(shè)計能力與技巧，增強實際控制系統(tǒng)的設(shè)計與調(diào)試能力。

（6）了解PLC的網(wǎng)絡(luò)和通信原理。