基本信息
内容简介
书籍
计算机书籍
本书从实际工程应用和便于教学出发，阐述了继电器—接触器控制系统的设计原则、方法等可编程控制器基础知识；以日立EM-II、施耐德Quantum昆腾系列和西门子公司S7-200/300/400系列等典型机型为例，全面论述了可编程控制器的基本工作原理、功能、指令系统、编程软件、网络及通信、I/O接口技术、应用、维护以及系统设计例程；最后，系统介绍了国产上位机组态软件组态王6．5和进口上位机组态软件iFIX 2．1的功能和应用。此外，还介绍了施耐德Concept 2．2编程软件的使用方法和西门子S7-200编程软件S7-Micro/WIN的使用方法。
作者结合多年教学与科研经验。编制了通用的可编程控制器典型环节应用程序，初学者易于接受和掌握这些典型环节程序，并能在此基础上设计出任意复杂的控制系统程序。为了方便教学和读者自学，书中第9章介绍了可编程控制器实验。
本书可作为大专院校电气工程、机电一体化、工业自动化及相近专业的教材。也可作为电气工程技术人员或有关培训班的参考教材。
计算机书籍
本书从实际工程应用和便于教学出发，阐述了继电器—接触器控制系统的设计原则、方法等可编程控制器基础知识；以日立EM-II、施耐德Quantum昆腾系列和西门子公司S7-200/300/400系列等典型机型为例，全面论述了可编程控制器的基本工作原理、功能、指令系统、编程软件、网络及通信、I/O接口技术、应用、维护以及系统设计例程；最后，系统介绍了国产上位机组态软件组态王6．5和进口上位机组态软件iFIX 2．1的功能和应用。此外，还介绍了施耐德Concept 2．2编程软件的使用方法和西门子S7-200编程软件S7-Micro/WIN的使用方法。
作者结合多年教学与科研经验。编制了通用的可编程控制器典型环节应用程序，初学者易于接受和掌握这些典型环节程序，并能在此基础上设计出任意复杂的控制系统程序。为了方便教学和读者自学，书中第9章介绍了可编程控制器实验。
本书可作为大专院校电气工程、机电一体化、工业自动化及相近专业的教材。也可作为电气工程技术人员或有关培训班的参考教材。
作译者
于庆广 清华大学副教授，IEEE会员。1966年3月出生，1995年获得工学博士学位，1997年在清华大学电工学科博士后流动站出站后留校工作至今，研究方向为电力电子技术和电力系统及其自动化。主讲过“可编程控制器原理及系统设计”、“自动控制原理”和“电力电子技术”三门课；承担过和在研的科研项目共16项，其中博土基金项目1项、985项目1项、973项目1项、国家自然科学基金项目1项、横向项目(区域稳定控制、6kV三电平直接高压变频器、50MVAR STATCOM等)12项。主持和参加过发电厂输煤程控、锅炉保护、循环泵、叶轮给煤、自动配煤和高压变频器等PLC控制项目，多年从事PLC的教学和科研工作，设计制作的PLC实验装置在PLC实验课上得到很好应用。作为第一作者在核心刊物发表科技论文30余篇，其中EI／ISTP收录论文6篇；作为第一完成人有5项国内发明专利。
目录
第1章 继电器-接触器控制系统原理
1．1 常用控制电器
1．1．1 接触器
1．1．2 继电器
1．1．3 主令电器
1．1．4 手动控制器
1．1．5 保护电器及组合电器
1．2 继电器-接触器控制系统设计原则
1．2．1 电气控制系统的组成
1．2．2 继电器-接触器原理图的绘制
1．2．3 阅读和分析控制线路图
1．2．4 继电器-接触器控制线路的设计步骤
1．2．5 继电器-接触器控制线路的设计原则
1．2．6 继电器-接触器控制线路设计中要注意的问题
1．3 继电器-接触器控制系统设计实例
1．3．1 控制线路常用的典型环节
1．3．2 电动机控制线路常用的基本回路
1．3．3 三相异步电动机启动控制
1．3．4 异步电动机正反转控制
1．3．5 异步电动机变极调速
1．1 常用控制电器
1．1．1 接触器
1．1．2 继电器
1．1．3 主令电器
1．1．4 手动控制器
1．1．5 保护电器及组合电器
1．2 继电器-接触器控制系统设计原则
1．2．1 电气控制系统的组成
1．2．2 继电器-接触器原理图的绘制
1．2．3 阅读和分析控制线路图
1．2．4 继电器-接触器控制线路的设计步骤
1．2．5 继电器-接触器控制线路的设计原则
1．2．6 继电器-接触器控制线路设计中要注意的问题
1．3 继电器-接触器控制系统设计实例
1．3．1 控制线路常用的典型环节
1．3．2 电动机控制线路常用的基本回路
1．3．3 三相异步电动机启动控制
1．3．4 异步电动机正反转控制
1．3．5 异步电动机变极调速
前言
为了区别可编程控制器(programmable controller，PC)和个人计算机(personal computer，PC)的英文名称，本书仍使用以前的名字PLC(programmable logic controller)。可编程控制器是一种新型的通用自动控制装置，它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通信技术融为一体，专门为工业控制而设计，具有功能强、通用灵活、可靠性高、环境适应性好、编程简单、使用方便、体积小、重量轻、功耗低等一系列优点，近年来发展很快，在工业上的应用越来越广泛。PLC、CAD／CAM和机器人技术将发展成为现代工业自动化的三大支柱，学习和掌握可编程控制器技术已经成为工业自动化、电气技术人员和大专院校有关专业学生的紧迫任务。
本书从实际工程应用和便于教学的角度出发，阐述了继电器—接触器控制系统的设计原则和方法、可编程控制器原理及系统设计、上位机组态软件的功能和使用方法。第1章系统地介绍了继电器—接触器控制系统的设计原则和方法；第2章系统地介绍了可编程控制器的组成、工作原理和编程方法以及应用中的各种问题；第3章比较详细地介绍了日立公司EM-II系列可编程控制器的性能指标和指令系统；第4章设计了常用的可编程控制器典型程序；第5章介绍了可编程控制器系统设计方法和在系统设计时要注意的问题，并给出了作者在实际工程项目中设计的可编程控制器系统以资参考；第6章介绍了和可编程控制器息息相关的上位机组态软件组态王KingView 6．5和iFIX的功能和使用方法，以及组态软件的现状和发展趋势；第7章、第8章分别介绍了施耐德公司的Quantum昆腾系列及Concept 2．2编程软件使用方法和西门子公司的S7-200／300／400系列可编程控制器的功能和系统设计；为了方便教学和读者自学，在第9章设计有实验指导书；附录A和附录B分别是日立通用编程器操作手册和西门子S7-200编程软件S7—Micro/WIN的使用说明。
本书中设计的可编程控制器典型程序，适用于所有厂家和型号的可编程控制器逻辑，很容易被初学者接受和掌握，读者在此基础上可以得心应手地设计出任意复杂控制系统的可编程控制器程序。
在编写本书时，收集和参考了大量技术资料，按教材的要求进行了合理取舍以及系统整理，并综合了作者多年的教学和科研经验。内容力图做到系统性强、阐述清楚、通俗易懂、理论联系实际，不仅便于教学，而且也便于自学。
本书在编写过程中，参考了众多有关可编程控制器方面的书籍，使作者受益匪浅，在此谨向原书作者表示感谢。还要感谢日立亚洲公司、北京微电子公司、施耐德电气公司、西门子公司、北京亚控公司、爱默生(Intellution)公司提供的技术资料和帮助。由于编者水平有限，书中难免有疏漏之处，恳请读者批评指正。
作者
2003年8月于清华园
本书从实际工程应用和便于教学的角度出发，阐述了继电器—接触器控制系统的设计原则和方法、可编程控制器原理及系统设计、上位机组态软件的功能和使用方法。第1章系统地介绍了继电器—接触器控制系统的设计原则和方法；第2章系统地介绍了可编程控制器的组成、工作原理和编程方法以及应用中的各种问题；第3章比较详细地介绍了日立公司EM-II系列可编程控制器的性能指标和指令系统；第4章设计了常用的可编程控制器典型程序；第5章介绍了可编程控制器系统设计方法和在系统设计时要注意的问题，并给出了作者在实际工程项目中设计的可编程控制器系统以资参考；第6章介绍了和可编程控制器息息相关的上位机组态软件组态王KingView 6．5和iFIX的功能和使用方法，以及组态软件的现状和发展趋势；第7章、第8章分别介绍了施耐德公司的Quantum昆腾系列及Concept 2．2编程软件使用方法和西门子公司的S7-200／300／400系列可编程控制器的功能和系统设计；为了方便教学和读者自学，在第9章设计有实验指导书；附录A和附录B分别是日立通用编程器操作手册和西门子S7-200编程软件S7—Micro/WIN的使用说明。
本书中设计的可编程控制器典型程序，适用于所有厂家和型号的可编程控制器逻辑，很容易被初学者接受和掌握，读者在此基础上可以得心应手地设计出任意复杂控制系统的可编程控制器程序。
在编写本书时，收集和参考了大量技术资料，按教材的要求进行了合理取舍以及系统整理，并综合了作者多年的教学和科研经验。内容力图做到系统性强、阐述清楚、通俗易懂、理论联系实际，不仅便于教学，而且也便于自学。
本书在编写过程中，参考了众多有关可编程控制器方面的书籍，使作者受益匪浅，在此谨向原书作者表示感谢。还要感谢日立亚洲公司、北京微电子公司、施耐德电气公司、西门子公司、北京亚控公司、爱默生(Intellution)公司提供的技术资料和帮助。由于编者水平有限，书中难免有疏漏之处，恳请读者批评指正。
作者
2003年8月于清华园
序言
“电气工程”一词源自英文的"Electrical Engineering'’。在汉语中，“电工程”念起来不顺口，因而便有“电机工程”、“电气工程”、“电力工程”或“电工”这样的名称。20世纪60年代以前多用“电机工程”这个词。现在国家学科目录上已经先后使用“电工”和“电气工程”作为一级学科名称。
大致是第二次世界大战之后出现了“电子工程”(Electronic Engineering)这个词。之后，随着科学技术的迅速发展，从原来的“电(机)工程”范畴里先后分出去了“无线电电子学(电子工程)”、“自动控制(自动化)”等专业，“电(机)工程”的含义变窄了。虽然“电(机、气)工程”的专业含义缩小到“电力工程”和“电工制造”的范围，但是科学技术的发展使得学科之间的交叉、融合更加密切，学科之间的界限更加模糊。“你中有我，我中有你”是当今学科或专业的重要特点。因此，虽然高等院校“电气工程”专业的教学主要定位于培养与电能的生产、输送、应用、测量、控制等相关科学和工程技术的专业人才，但是教学内容却应该有更宽广的范围。
清华大学电机系在1932年建系时，课程设置基本上仿效美国麻省理工学院电机工程学系的模式。一年级学习工学院的共同必修课，如普通物理、微积分、英文、国文、画法几何、工程画、经济学概论等课程；二年级学习电工原理、电磁测量、静动力学、机件学、热机学、金工实习、微分方程及化学等课程；从三年级开始专业分组，电力组除继续学习电工原理、电工实验、测量外，还学习交流电路、交流电机、电照学、工程材料、热力工程、电力传输、配电工程、发电所、电机设计与制造以及动力厂设计等选修课程。西南联大时期加强了数学课程，更新了电工原理教材，增加了电磁学、应用电子学等主干课程和电声学、运算微积分等选修课程。抗战胜利之后又增设了一批如电子学及其实验，开关设备、电工材料、高压工程、电工数学、对称分量、汞弧整流器等选修课程。
1952年院系调整之后，开始了学习前苏联教育模式的教学改革。电机系以莫斯科动力学院和列宁格勒工业大学为模式，按专业制定和修改教学计划及教学大纲。这段时期教学计划比较注重数学、物理、化学等基础课，注重电工基础、电机学、工业电子学、调节原理等技术基础课，同时还加强了实践环节，包括实验、实习和“真刀真枪”的毕业设计等。但是这个时期存在专业划分过细，工科内容过重等问题。
改革开放之后，教学改革进入一个新的时期。为了适应科学技术的发展和人才市场从计划分配到自主择业转变的需要，清华大学电机系在20世纪80年代末把原来的电力系统及其自动化、高电压与绝缘技术、电机及其控制等专业合并成“宽口径”的“电气工程及其自动化”专业，并且开始了更深刻的课程体系的改革。首先，技术基础课的课程设置和内容得到大大的拓展。不但像电工基础、电子学、电机学这些传统的技术基础课的教学内容得到更新，课时有所压缩，而且像计算机系列课、控制理论、信号与系统等信息科学的基础课程以及电力电子技术系列课已经规定为本专业必修课程。此外，网络和通信基础、数字信号处理、现代电磁测量等也列入了选修课程。其次，专业课程设置分为专业基础课和专业课两类，初步完成了从“拼盘”到“重组”的改革，覆盖了比原先3个专业更宽广的领域。电力系统分析、高电压工程和电力传动与控制等成为专业基础课，另外，在专业课之外还有一组以扩大专业知识面和介绍新技术、新进展为主的任选课程。
虽然在电气工程学科基础上新产生的一些研究方向先后形成独立的学科或专业，但是曾经作为第三次工业革命三大动力之一的电气工程，其内涵和外延都会随着科学技术和社会经济的发展而发展。大功率电力电子器件、高温超导线材、大规模互联电网、混沌动力学、生物电磁学等新事物的出现和发展等，正在为电气工程学科的发展开辟新的空间。教学计划既要有相对的稳定，又要与时俱进、不断有所改革。相比之下，教材的建设
往往相对滞后。因此，清华大学电机系决定分批出版电气工程系列教材，这些教材既反映近10多年来广大教师积极进行教学改革已经取得的丰硕成果，也表明我们在教材建设上还要不断努力，为本专业和相关专业的教学提供优秀教材和教学参考书的决心。
这是一套关于电气工程学科的基本理论和应用技术的高等学校教材。主要读者对象为电气工程专业的本科生、研究生以及在本专业领域工作的科学工作者和工程技术人员。欢迎广大读者提出宝贵意见。
清华大学电气工程系列教材编委会
2003年8月于清华园
大致是第二次世界大战之后出现了“电子工程”(Electronic Engineering)这个词。之后，随着科学技术的迅速发展，从原来的“电(机)工程”范畴里先后分出去了“无线电电子学(电子工程)”、“自动控制(自动化)”等专业，“电(机)工程”的含义变窄了。虽然“电(机、气)工程”的专业含义缩小到“电力工程”和“电工制造”的范围，但是科学技术的发展使得学科之间的交叉、融合更加密切，学科之间的界限更加模糊。“你中有我，我中有你”是当今学科或专业的重要特点。因此，虽然高等院校“电气工程”专业的教学主要定位于培养与电能的生产、输送、应用、测量、控制等相关科学和工程技术的专业人才，但是教学内容却应该有更宽广的范围。
清华大学电机系在1932年建系时，课程设置基本上仿效美国麻省理工学院电机工程学系的模式。一年级学习工学院的共同必修课，如普通物理、微积分、英文、国文、画法几何、工程画、经济学概论等课程；二年级学习电工原理、电磁测量、静动力学、机件学、热机学、金工实习、微分方程及化学等课程；从三年级开始专业分组，电力组除继续学习电工原理、电工实验、测量外，还学习交流电路、交流电机、电照学、工程材料、热力工程、电力传输、配电工程、发电所、电机设计与制造以及动力厂设计等选修课程。西南联大时期加强了数学课程，更新了电工原理教材，增加了电磁学、应用电子学等主干课程和电声学、运算微积分等选修课程。抗战胜利之后又增设了一批如电子学及其实验，开关设备、电工材料、高压工程、电工数学、对称分量、汞弧整流器等选修课程。
1952年院系调整之后，开始了学习前苏联教育模式的教学改革。电机系以莫斯科动力学院和列宁格勒工业大学为模式，按专业制定和修改教学计划及教学大纲。这段时期教学计划比较注重数学、物理、化学等基础课，注重电工基础、电机学、工业电子学、调节原理等技术基础课，同时还加强了实践环节，包括实验、实习和“真刀真枪”的毕业设计等。但是这个时期存在专业划分过细，工科内容过重等问题。
改革开放之后，教学改革进入一个新的时期。为了适应科学技术的发展和人才市场从计划分配到自主择业转变的需要，清华大学电机系在20世纪80年代末把原来的电力系统及其自动化、高电压与绝缘技术、电机及其控制等专业合并成“宽口径”的“电气工程及其自动化”专业，并且开始了更深刻的课程体系的改革。首先，技术基础课的课程设置和内容得到大大的拓展。不但像电工基础、电子学、电机学这些传统的技术基础课的教学内容得到更新，课时有所压缩，而且像计算机系列课、控制理论、信号与系统等信息科学的基础课程以及电力电子技术系列课已经规定为本专业必修课程。此外，网络和通信基础、数字信号处理、现代电磁测量等也列入了选修课程。其次，专业课程设置分为专业基础课和专业课两类，初步完成了从“拼盘”到“重组”的改革，覆盖了比原先3个专业更宽广的领域。电力系统分析、高电压工程和电力传动与控制等成为专业基础课，另外，在专业课之外还有一组以扩大专业知识面和介绍新技术、新进展为主的任选课程。
虽然在电气工程学科基础上新产生的一些研究方向先后形成独立的学科或专业，但是曾经作为第三次工业革命三大动力之一的电气工程，其内涵和外延都会随着科学技术和社会经济的发展而发展。大功率电力电子器件、高温超导线材、大规模互联电网、混沌动力学、生物电磁学等新事物的出现和发展等，正在为电气工程学科的发展开辟新的空间。教学计划既要有相对的稳定，又要与时俱进、不断有所改革。相比之下，教材的建设
往往相对滞后。因此，清华大学电机系决定分批出版电气工程系列教材，这些教材既反映近10多年来广大教师积极进行教学改革已经取得的丰硕成果，也表明我们在教材建设上还要不断努力，为本专业和相关专业的教学提供优秀教材和教学参考书的决心。
这是一套关于电气工程学科的基本理论和应用技术的高等学校教材。主要读者对象为电气工程专业的本科生、研究生以及在本专业领域工作的科学工作者和工程技术人员。欢迎广大读者提出宝贵意见。
清华大学电气工程系列教材编委会
2003年8月于清华园
