绪论

1．电气控制技术与PLC的发展

随着科学技术的不断发展及生产工艺的要求不断提高，电气控制技术也在进行不断的变革。电气控制技术的发展过程包括从最早的手动控制发展到自动控制，从简单的控制设备发展到复杂的控制系统，从有触点的硬接线继电器控制系统发展到以计算机为中心的软件控制系统。另外，随着新的电器元件的不断出现和计算机技术的发展，电气控制技术也随之持续发展。现代电气控制技术正是综合应用了计算机、自动控制、电子技术、精密测量等许多先进的科学技术成果而迅速发展起来的。

在生产机械电力拖动的初期，常以一台电动机拖动多台设备，或者使一台设备的多个运动部件由一台电动机拖动，这种拖动称为集中拖动。集中拖动的传动机构比较复杂，不能满足生产机械自动控制的需要。随后出现了单机拖动，至20世纪30年代发展成为分散拖动，即各运动部件分别由不同的电动机拖动。这不仅简化了机械传动机构，提高了传动效率，也为生产机械各部分能够选择最合理的运行速度和自动控制创造了良好条件。现今，电气自动化系统无论是在自动化功能还是生产安全性方面都已相当完善。

继电接触式控制产生于20世纪20～30年代，继电接触式控制系统主要由继电器、接触器、按钮、行程开关等组成，其控制方式是断续的，所以又称为断续控制系统。由于这种系统具有结构简单、价格低廉、维护容易、抗干扰能力强等优点，所以至今仍是机床和其他许多机械设备广泛采用的基本电气控制形式，也是学习更先进电气控制系统的基础。但这种控制系统采用固定接线方式，所以又有灵活性差、工作频率低、触点易损坏、可靠性差等缺点，无法满足生产工艺不断改变和控制程序不断改变的需要。

从20世纪30年代开始，为了提高生产效率，自动化生产线随之产生。但如果产品机型需要更新换代，生产线承担的加工对象也要随之改变，这就需要改变控制程序，使生产线的机械设备按新的工艺过程运行，而继电接触器控制系统是采用固定接线的，很难适应这个要求。为了解决这个问题，20世纪60年代初期出现的利用电子技术研制出的矩阵式顺序控制器和晶体管逻辑控制系统代替了继电接触器控制系统，对复杂的自动控制系统则采用电子计算机控制。由于这些控制装置本身存在某些不足，所以均未能获得广泛应用。1968年美国最大的汽车制造商——通用汽车（GM）公司为适应汽车型号的不断更新，提出把计算机的完备功能以及灵活性、通用性好等优点和继电接触器控制系统的简单易懂、操作方便、价格低廉等优点结合起来，做成一种能适应工业环境的通用控制装置，并把编程方法和程序输入方式加以简化，使得不熟悉计算机的人员也能很快掌握它的使用技术。根据这一设想，美国数字设备公司（DEC）于1969年率先研制出第一台可编程控制器（PLC），在通用汽车公司的自动装配线上试用获得成功。

从此以后，许多国家的著名厂商竞相研制，各自形成系列，而且品种更新很快、功能不断增强，从最初的逻辑控制为主发展到能进行模拟量控制，具有数据运算、数据处理和通信联网等多种功能。PLC另一个突出优点是可靠性很高，平均无故障运行时间可达10万h以上，可以大大减小设备维修费用和停产造成的经济损失。当前，PLC已经成为电气自动控制系统中应用最为广泛的核心装置，在工业自动控制领域占有十分重要的地位。

自动控制技术发展的另一重要分支——数控技术在20世纪50年代研制成功，并随着计算机技术的发展而不断走向完善。它是一种具有广泛通用性的高效率、高精度且能适应小批量复杂零件加工的自动化机床，综合应用了计算机、自动控制、伺服驱动、精密检测与新型机械结构等多方面的最新技术成果。最近20多年来，机电一体化、机电光仪一体化等交叉学科的发展，使得数控技术进入了一个崭新的阶段。

2．本课程的性质与任务

本课程的主要内容是以电动机或其他执行电器为控制对象，介绍继电接触器控制系统和PLC控制系统的工作原理、典型电气控制线路以及电气控制系统的设计方法。当前，PLC控制系统的应用十分普遍，已经成为实现工业自动化的主要手段，是教学的重点所在。但是，一方面，根据我国当前情况，继电接触器控制系统仍然是机械设备最常用的电气控制方式，而且低压电器正在向小型化、长寿命发展，出现了功能多样的电子式电器，使继电接触器控制系统性能不断提高，因此它在今后的电气控制技术中仍然占有相当重要的地位；另一方面，PLC是计算机技术与继电接触器控制技术相结合的产物，而且PLC的输入、输出仍然与低压电器密切相关，因此掌握继电接触器控制技术也是学习和掌握PLC应用技术所必需的基础。

本课程的任务包括以下几个方面：

（1）熟悉常用低压控制电器的结构原理、用途和型号，达到能合理选择和使用主要控制电器的能力。

（2）熟练掌握常用继电接触器控制线路的基本环节，具有独立阅读和分析电气控制线路工作原理的能力。

（3）熟悉典型生产设备的电气控制电路的工作原理和分析方法，具有从事电气设备的安装、调试、维修和管理等知识。

（4）掌握PLC的基本原理、指令系统及编程方法。

（5）能正确使用和选用PLC，具有一般程序设计能力和调试修改能力，对传统继电器控制系统进行技术改造能力，并具有初步技术开发能力。

本课程除理论教学外，还有实践性教学环节，使学生在学习中能理论和实践相结合，除了掌握电气技术人员所必需的理论知识外，同时还能具有较强的实践能力。