前言

電氣控制技術是隨著科學技術的不斷發展和生產工藝不斷提出新的要求而得到飛速發展的。目前，電氣控制技術已從最早的手動控制發展到自動控制，從簡單的控制設備發展到復雜的控制系統，從有觸點的硬接線繼電器控制系統發展到以微處理器或計算機為中心的網絡化自動控制系統。現代電氣控制技術正是綜合應用了計算機、自動控制、電子技術、精密測量等許多先進的科學技術成果而迅速發展起來的，并向集成化、智能化、信息化和網絡化方向發展。

低壓電器是現代工業過程自動化的重要元器件，是組成電氣成套設備的基礎配套器件，它是低壓用電系統和控制系統安全運行的基礎和保障。而繼電器—接觸器控制系統則主要由繼電器、接觸器、按鈕、行程開關等組成，其控制方式是斷續的，所以又稱為斷續控制系統。由于這種系統具有結構簡單，價格低廉，維護容易，抗干擾能力強等優點，至今仍是機床和其他許多機械設備廣泛采用的基本電氣控制形式，也是學習更先進電氣控制系統的基礎。這種控制系統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。

電氣控制系統的執行機構是電機拖動和液壓與氣壓傳動。電機拖動己由最早的采用成組拖動方式→單獨拖動方式→生產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，發展成今天無論是自動化功能，還是生產安全性方面都相當完善的電氣自動化系統。

液壓傳動與控制是現代工程機械的基礎技術，由于其在功率質量比、無級調速、自動控制、過載保護等方面的獨特技術優勢，使其成為國民經濟中多行業、多類機械裝備實現傳動與控制的重要技術手段。

從20世紀30年代開始，機械加工企業為了提高生產效率，采用機械化流水作業的生產方式，對不同類型的零件分別組成自動生產線。隨著產品的更新換代，生產線承擔的加工對象也隨之改變，這就需要改變控制程序，使生產線的機械設備按新的工藝過程運行，而繼電器—接觸器控制系統是采用固定接線的，很難適應這個要求。大型自動生產線的控制系統使用的繼電器數量很多，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，從而造成系統故障，使生產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，利用電子技術研制出矩陣式順序控制器和晶體管邏輯控制系統來代替繼電接觸器控制系統，而對復雜的自動控制系統則采用電子計算機控制，但由于這些控制裝置本身存在不足，均未能獲得廣泛應用。1968年美國通用汽車（GM）公司為適應汽車型號不斷更新的需求，提出將計算機的完備功能及其靈活性、通用性好等優點，與繼電器—接觸器控制系統的簡單明了、操作方便、價格低廉等優點結合起來，制作成一種能適應工業環境的通用控制裝置，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。根據這一設想，美國數字設備公司（DEC）于1969年率先研制出第一臺可編程控制器（PLC），在GM公司的自動裝配線上試用并獲得成功。從此以后，許多國家的著名廠商競相研制PLC，各自形成系列，而且品種更新很快，功能不斷增強，從最初的以邏輯控制為主發展到能進行模擬量控制，具有數據運算、數據處理和通信聯網等多種功能。PLC的另一個突出優點是可靠性很高，平均無故障運行時間可達10 × 104 h以上，可以大大減小設備維修費用和因停產造成的經濟損失。當前，PLC已經成為電氣自動控制系統中應用最為廣泛的核心裝置，在工業自動控制領域占有十分重要的地位。

“電氣控制與PLC技術”作為電氣類、機電類等專業的基礎課程，在整個專業的課程體系中起著承上啟下的作用。明確它在專業中的性質和地位，正確處理它與先行課程及后續課程的關系，是學好該課程的首要問題。

電氣控制與PLC技術是一門實用性很強的專業基礎課，其主要內容是以電動機或其他執行電器為控制對象，介紹繼電器—接觸器控制系統和PLC控制系統的工作原理、典型機械的電氣控制線路及PLC控制系統的設計方法。當前，PLC控制系統應用十分廣泛，已經成為實現工業自動化的主要手段，是教學的重點所在。但是，根據我國當前的情況，繼電器—接觸器控制系統仍然是機械設備最常用的電氣控制方式之一，而且低壓電器正在向小型化、智能化發展，使繼電器—接觸器控制系統性能不斷提高，因此它在今后的電氣控制技術中仍然占有一定的地位；另外，PLC是計算機技術與繼電器—接觸器控制技術相結合的產物，而且PLC的I/O與低壓電器密切相關，因此掌握繼電器—接觸器控制技術也是學習和掌握PLC應用技術所必需的基礎。

本課程的目標是培養學生的實際應用能力，具體要求如下所述。

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

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

（3）熟悉典型設備的電氣控制系統，掌握從事電氣設備安裝、調試、維修和管理等知識。

（4）掌握PLC的基本結構和工作原理，能夠根據工藝過程和控制要求迸行簡單的PLC控制系統的硬件設計和安裝調試。

（5）熟悉PLC的內部元器件的結構與功能，掌握PLC 的指令系統與編程應用，提高PLC程序的設計能力與技巧，增強實際控制系統的設計與調試能力。

（6）了解PLC的網絡和通信原理。

本書在內容上大量增加了應用性實例的編程，包括13個論題和30個任務，在方法上適合“教、學、做”一體化的教學改革模式。全書分為3篇，即基礎知識篇（包括10個論題）、基本技能篇（包括3個論題和22個任務）和綜合應用篇（包括8個任務），每個任務從工程實際出發，由易到難，循序漸進，符合讀者的認知規律。

本書由董燕、張自強、李健編著。參與本書編寫的還有林蔚天、羅彩玉和艾尼瓦爾·阿皮孜。

本書在編寫過程中參考了大量的相關資料，在此對參考文獻的作者們表示衷心的感謝。

限于編者水平有限，書中疏漏、錯誤之處難免，懇請讀者批評指正。

編著者