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      《現代電氣控制及PLC應用技術》(第5版)前言
      發布部門:   發布時間:2019-04-09   瀏覽次數:

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      前   言

      “電氣控制及可編程序控制器應用技術”是各高等院校電類和機電類專業最重要的專業基礎課程之一,它包含傳統的“電氣控制技術”和“可編程序控制器原理及應用”兩門課程的內容。隨著科學技術的發展,電氣控制技術已發展到了相當的高度。傳統電氣控制技術的內容也發生了很大變化,雖然有些已被淘汰,但其最基礎的部分對任何先進的控制系統來說仍是必不可少的??删幊绦蚩刂破骰诶^電器邏輯控制系統的原理而設計,它的出現取代了繼電器接觸器邏輯控制系統,它成為當今工業自動化應用領域中不可替代的中心控制器件。作為重要的專業基礎課,“電氣控制及可編程序控制器應用技術”課程中必須包括傳統繼電器接觸器控制系統的內容,只不過要精心組織、合理刪節,而對于可編程序控制器的原理及應用則要重點講解。

      本書是最早選用SIEMENS公司S7-200 PLC為對象講解“可編程序控制器原理及應用”的書籍之一。自從2002第一版至今,被400余所大專院校和培訓機構采用作為教材,截止到2018年9月,共銷售40余萬冊。十多年來,我去不少學校做過和本課程相關的學術報告,也為一些教師培訓班講課,更多情況下,通過電子郵件和近百位高校教師和進行學術和教學業務上的交流,此外還回答了許許多多的讀者通過電子郵件和電話向我提出的問題。更讓我感動的是有十多位讀者為我指出了書中的錯誤之處,所有這一切都為本書成為精品教材提供了保證,也使它成為被許多任課教師及廣大讀者喜愛的好書。

      在這幾年時間里,和本課程有關的技術和知識有了很大程度上的發展和更新。在國際和國內市場上,SIEMENS公司已逐步淘汰了S7-200 PLC,推出了換代產品S7-200 SMART PLC和S7-1200 PLC。雖然現在工作十分繁忙,但廣大讀者的厚愛和數十位同行的要求和鼓勵,使我抑制不住發自內心的責任感和使命感,要把自己所掌握的該領域最新的知識和親身工程實踐經驗真誠地奉獻出來,以使廣大的青年學生受益,這是我編寫本教材的初衷,同樣也是我今天編寫新版教材的動力來源。

      在這次改版之前,我和近百位任課老師進行了交流,咨詢大家該選擇什么樣的PLC為背景進行講解,如何把新版教材編寫得更好。在他們意見和建議的基礎上,結合高校相關實驗室建設情況和國內PLC應用市場情況,我確定了本次編寫的基調和原則。

      本教材力求做到語言通暢、敘述清楚、講解細致,所有的內容都為了便于實際應用和教學,并盡可能多地融進自己的經驗和成果。

      本版教材全面繼承了前幾版的精華。既包含全新的傳統電氣控制技術的內容,也包含對PLC精深透徹的講解;既包含工業自動化常用設備,如變頻器、HMI和工業組態軟件的詳細介紹,也深度講解了PLC通信聯網技術。第5版教材繼續保留大量例題和課程設計、畢業設計課題素材。

      第5版教材的主要修訂和修改之處

      (1) 考慮到技術進步和工程實際應用情況,對第1章和第2章傳統電氣控制技術的內容進行了較多刪減和重新編排。

      (2) 刪除了原版第4章,其相關內容有機合并到新版教材的第3章、第4章和第5章。對原版第3章進行了較大幅度的改編。

      (3) 考慮到目前高校實驗室和國內PLC應用市場的實際情況,特別是學生學習PLC時更容易入門的需要,本教材基于SIEMENS S7-200 SMART PLC進行可編程序控制器的講解,這也是近80%被調查的老師所給出的建議。

      (4) 恢復了第3版中的“工業控制領域國際標準編程語言IEC61131-3”一章,為需要該部分內容的老師教學和廣大的社會讀者提供方便。

      (5) 由于以太網技術開始大量在工業自動化領域應用,本教材對“PLC網絡通信技術 應用”一章進行了較大幅度的修訂,增加了與以太網技術相關的基礎知識和應用技術的講解。對PLC通信網絡技術的深度講解是本教材的特色之一。

      (6) “編程軟件的使用”不再單獨成章,而是給出相關編程軟件學習的相關電子資源鏈接,學生可以提前預習或者下載。

          本書是國內第一本全面采用新的電氣系統文字表示符號國家標準(GB/T 5094和GB/T 20939)的教材。新國標的采用,以及IEC 61131-3國際標準編程語言的補充,使本教材繼續保持了在電氣控制及PLC應用技術教學方面的先進性。

      本書的具體結構

      本書共分四大部分,總共9章內容和3個附錄。

      第一部分:電氣控制技術基礎知識

      本部分包括緒論和2章內容。在緒論中簡單介紹了電氣控制技術的發展歷程和最新情況,介紹了學習本課程的主要任務;第1章主要介紹常用低壓電器的結構、工作原理以及使用方法等有關知識,同時根據電器發展狀況,介紹一些新型電器元件。最后對一些常用的檢測、執行器件進行簡單的介紹;第2章全面講解了電氣制圖最新的圖形符號和文字符號國家標準,講解了電氣線路圖的繪制原則,然后主要介紹廣泛應用的三相籠型異步電動機的基本控制線路和一些典型控制線路,其中重點講解變頻器的使用。根據電氣應用技術的發展和多年的教學及應用實踐,作者對現代電氣控制線路的設計總結出一種方法——簡單設計法,并對其進行詳細的講解。

      第二部分:核心內容

      本部分是本書的中心,主要講解可編程序控制器的原理及其應用技術,它包括6章內容。第3章介紹了可編程序控制器的產生和發展,重點講解它的組成、工作原理和工作方式;第4章基于SIEMENS S7-200 SMART PLC,用舉例的形式講解其基本邏輯指令系統及其使用方法,然后介紹常用典型電路及環節的編程,最后深入淺出地講解PLC程序的簡單設計法。本章是學習PLC的重點,也是本書最重要的章節。第5章詳細講解S7-200 SMART PLC的功能指令,重點講解子程序、中斷、高速計數和PID的應用,本章給出了大量的例題;第6章重點講解順序功能圖(SFC)的基本概念,以及它在S7-200 SMART PLC中的具體使用方法,把SFC放在單獨的一章講解是本書的特色之一。第7章首先介紹了一些工業通信網絡基礎知識,重點講解各種通信協議和網絡配置,通過舉例介紹了S7-200 SMART PLC通信指令的使用。第8章首先講解如何設計一個PLC控制系統,然后講解了PLC控制系統中不可或缺的設備——人機界面和變頻器,以及工業自動化監控系統。本章提供了2個非常翔實的PLC控制系統的例子,通過例子大家可以更進一步了解和深入學習PLC控制系統的設計,最后講解了實際工程項目中必須注意和遵守的安裝技術和規范。

      第三部分:工業控制國際標準編程語言——IEC 61131-3

      本部分作為最重要的課程補充內容,可使學生和讀者全面了解工業控制領域國際標準編程語言,為后續的學習和工作打下基礎。

      第四部分:重要附錄

      本部分包括3個主要的附錄。附錄A中設計了12個實驗,它們是這門應用性很強的課程所必須具備的內容,每個實驗都包括實驗目的、使用設備及裝置、實驗內容和實驗報告要求等,該部分可為任課教師開設實驗提供指導;附錄B提供了8個可用于課程設計或畢業設計課題的素材,供任課教師選用。附錄C是有關S7-200 SMART PLC的常用信息速查表。

      另外,在每一章的最后都有對本章內容進行回顧和總結的“本章小結”,以及豐富的“思考題與練習題”。

      如何分配課時和授課內容

      本書既可以作為相關專業本科生、高職高專和中職技師院校學生的教材,也可以作為電氣工程師、電工等有關技術人員的參考資料和培訓教材。層次不同,所需要的授課內容、課時進度和實驗項目也會不同。本書既可以供少學時(如46學時)使用,也可以供多學時(如100學時)使用。兩者的區別在于是對某些章節作簡單介紹,還是詳細講解。另外實驗的多少也有不同。下表給出一些指導性的建議,供授課教師參考。下表中一個課時為50分種,每個實驗所使用的課時數為2個,實驗個數和實驗內容請根據實際情況在附錄A中選擇,給學生布置的“思考題和練習題”也可進行適當選擇。選用本教材的教師可根據自己學校的實際情況對課程設計和畢業設計的內容進行調整和安排。教師也可以根據自己的實際需要對教材中的內容進行取舍,比如以普通知識為主,則多講一些前5章的內容;以提高為主,則多講一些后4章的內容,當然這只是一種建議。

       

      范圍

      緒論

      第1章

      第2章

      第3章

      第4章

      第5章

      第6章

      第7章

      第8章

      第9章

      實驗

      總課時

      本科院校教學

      1

      4

      6

      5

      8

      4

      4

      2

      2

      自學

      10

      46

      高職高專教學

      1

      6

      10

      8

      11

      12

      8

      6

      8

      2

      28

      100

      中職院校教學

      2

      8

      14

      10

      14

      14

      8

      8

      10

      4

      28

      120

      技術人員培訓

       

      1

      3

      4

      8

      6

      4

      2

      2

      自學

      16

      46

       

      致謝

      感謝中國機械科學研究院的郭汀研究員,2007年她給我提供了國家標準(GB/T 20939),沒有她的幫助,本書電氣控制線路的文字符號不可能在第2版就使用新的國家標準。

      感謝數十位給我提出編寫建議的高校老師!這些意見和建議是打造精品教材的保證!

      感謝我的學生呂新磊高級工程師和工作助手江豪副教授,以及課程團隊的老師和科研團隊的成員,還有我指導的研究生,他們提出了許多具體的修訂意見,并和我一起完成了全書的校對工作。

      在寫作時,本書部分章節個別段落的內容參考了一些已出版的文獻,這些文獻已在書后的參考文獻中一一列出,在此向這些文獻的作者表示衷心的感謝!

      最后要真誠地感謝我的家人,他們所給予我的最無私的愛是我不斷前行的精神力量,一想起這些,我就不敢有絲毫的懈怠,而只有更加刻苦勤奮地學習和工作。

      我相信,以自己深厚熟練的寫作功底、對PLC應用及其發展前沿的深入理解和把握、以及全面的應用經驗為基礎而完成的新版《現代電氣控制及PLC應用技術》(第5版)會是一本值得大家使用的教材和參考資料。本書還配有電子教案,限于時間和精力,該教案只向高等院校和培訓機構中使用本教材的任課教師提供。

      該書的修訂和改版工作花費了半年多時間,雖然經過認真仔細的修改、校對,但由于作者工作繁忙,以及在學術水平上的局限性和寫作過程中的疏漏,書中肯定還會有不正確、不準確的地方出現,不管是大錯還是小錯,我都希望廣大的讀者能給我指出來,以便再次印刷時改正。也歡迎大家來E-mail就高校電氣控制技術、PLC應用和現場總線技術(工業控制網絡技術)實驗室建設問題,以及相關課程的教學問題進行交流和探討。

      江豪、李秀芳、兌幸福、李娜、宋玉琴、趙庭兵等參加了部分章節的編寫工作。

      本教材的電子信息資源如下所列,諸如“視頻課程資料”、“SMART PLC系統手冊”、“Micro/WIN SMART使用手冊”、“勘誤信息”等都可以在以下相關網站找到,有些可以下載,。

      ①   作者電子信箱:wyh@zzuli.edu.cn

      ②   本教材精品課程網站:dqkzplc.zzuli.edu.cn/

      ③   本課程在線開放課程網站:icourse163.org/course/ZZULI-1002123026

      ④   工業控制網絡工程中心網站:zzictec.zzuli.edu.cn

      ⑤   鄭州天啟自動化系統有限公司網站:tianqiauto.com

       

       

                                                                                                                                    王永華

                                                                                                                                    2018年11月

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

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