第3版前言

自從本書第1版出版以來，已有20余年，第2版出版也有10余年，這期間多次印刷，受到了廣大讀者的關(guān)注，被國(guó)內(nèi)許多院校選做教材。在這期間，相關(guān)技術(shù)發(fā)生了深刻變化，新技術(shù)層出不窮。隨著工業(yè)4.0的到來，電氣工程又有了新發(fā)展，尤其是工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)賦能了許多新內(nèi)容，數(shù)字工廠、機(jī)器人、虛擬（增強(qiáng)）現(xiàn)實(shí)和云端制造生態(tài)體系等已成為工業(yè)自動(dòng)化的主流，物聯(lián)網(wǎng)、泛在網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、CPS（信息物理系統(tǒng)）、邊緣控制器、云計(jì)算、區(qū)塊鏈和大數(shù)據(jù)等已成為工業(yè)自動(dòng)化的使能技術(shù)，推動(dòng)著電氣工程技術(shù)的變革，專業(yè)界限越趨模糊，多學(xué)科交叉已是大勢(shì)所趨，傳統(tǒng)上的電氣控制技術(shù)的概念逐漸被邊緣化，顯而易見，多學(xué)科交叉日趨緊密，單一學(xué)科思維難以適應(yīng)智能社會(huì)的發(fā)展。需要重新審視未來的電氣控制技術(shù)，在編寫第3版時(shí)充分考慮了未來電氣控制技術(shù)的角色、未來電氣控制工程師的角色是什么，原來我們視工業(yè)計(jì)算機(jī)、變頻器（伺服驅(qū)動(dòng)）和PLC為工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱硬件，在層級(jí)體系結(jié)構(gòu)下運(yùn)行，從“邏輯控制”方面思考問題，現(xiàn)在這三大支柱硬件變身為嵌入式系統(tǒng)、執(zhí)行器、傳感器和邊緣控制器，“控制”問題是“CPS和數(shù)字孿生”，需要從“數(shù)據(jù)”方面考慮問題，工業(yè)自動(dòng)化的層級(jí)體系結(jié)構(gòu)扁平化，垂直和橫向高度集成，端到端集成是廣泛的分布式體系，在體系框架下數(shù)據(jù)共享，高度重視信息安全。

進(jìn)入2021年，我國(guó)已經(jīng)開始進(jìn)入一個(gè)萬物互聯(lián)的智能社會(huì)時(shí)代。未來的工業(yè)控制系統(tǒng)是將云、網(wǎng)、端疊加到原有技術(shù)之上，可視化、數(shù)據(jù)化、智能化、云端控制等深度融合，由數(shù)字化控制向數(shù)據(jù)化控制轉(zhuǎn)變，其中，多接入邊緣計(jì)算、霧計(jì)算、云計(jì)算、泛在網(wǎng)絡(luò)、嵌入式系統(tǒng)、CPS、數(shù)字孿生、區(qū)塊鏈等將廣泛應(yīng)用，以CPS為核心的智能系統(tǒng)，將使包括電氣工程領(lǐng)域在內(nèi)的新技術(shù)發(fā)生巨變，推動(dòng)智能制造的快速發(fā)展。

本書作者認(rèn)為，基礎(chǔ)研究是創(chuàng)新的源頭，標(biāo)準(zhǔn)蘊(yùn)藏著最先進(jìn)的技術(shù)。為適應(yīng)智能制造技術(shù)的發(fā)展，與第2版相比，全書內(nèi)容有較大變動(dòng)，除保留傳統(tǒng)電氣工程基礎(chǔ)知識(shí)外，以智能制造使能技術(shù)為主線，按照工業(yè)4.0參考體系架構(gòu)模型RAMI 4.0[智能制造系統(tǒng)架構(gòu)（IMSA）]的層次結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化電氣自動(dòng)化控制技術(shù)相關(guān)的“采標(biāo)”內(nèi)容。第4章是智能制造使能技術(shù)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)框架，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了PLC相關(guān)的IEC 61131、IEC 61499和IEC 61804三個(gè)重要的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)；第5章詳細(xì)介紹了IEC 61131-3編程語言，以及PLC的集成開發(fā)環(huán)境（IDE），EcoStruxure Machine Expert 1.1和CODESYS V3.5 SP16工程工具的使用；第6章詳細(xì)介紹了工業(yè)4.0的技術(shù)支柱，RAMI 4.0的技術(shù)內(nèi)容，工業(yè)4.0的核心技術(shù)CPS和數(shù)字孿生的工程應(yīng)用。本書第2版是詳細(xì)的電氣工程基礎(chǔ)知識(shí)，其中貫穿了邏輯思維的概念，作為基礎(chǔ)知識(shí)，仍然是不可多得的參考書籍。這一版可看作是第2版的續(xù)篇。

這一版所稱的常用低壓電器是指在智能制造技術(shù)中，常用于工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域和各種成套設(shè)備的基礎(chǔ)配套元件，泛指低壓開關(guān)電器，其中的智能化電器是指智能化了的低壓開關(guān)電器，這些電器的數(shù)據(jù)被傳送到云端，則稱其為云控電器、遠(yuǎn)程電器或物聯(lián)網(wǎng)電器，如WiFi控制電器、遠(yuǎn)程PLC、邊緣控制器等。在萬物互聯(lián)時(shí)代，控制端將從就地轉(zhuǎn)移到云端，就地控制端的數(shù)據(jù)會(huì)存儲(chǔ)在“云”上，傳統(tǒng)意義上的設(shè)備變?yōu)樵圃O(shè)備、遠(yuǎn)程設(shè)備，承擔(dān)承上啟下作用的載體將是鑲嵌了CPS技術(shù)的PLC。傳統(tǒng)上PLC應(yīng)用是“編程”的概念，現(xiàn)在PLC應(yīng)用是“建模”的概念，是一個(gè)分布式系統(tǒng)，而不是一個(gè)獨(dú)立的程序。

本書適宜于從事電氣工程及自動(dòng)化和生產(chǎn)過程自動(dòng)化領(lǐng)域工作的工程技術(shù)人員閱讀，也適合作為高等學(xué)校電氣工程、工業(yè)自動(dòng)化、自動(dòng)控制等專業(yè)的高年級(jí)本科生、研究生教材和教學(xué)參考書，亦可作為企業(yè)電氣工程技術(shù)人員的培訓(xùn)教材，高等職業(yè)、中等職業(yè)學(xué)校類似專業(yè)也可選用。另外，本書也可作為剛剛推出的國(guó)家職業(yè)技術(shù)技能標(biāo)準(zhǔn)《智能制造工程技術(shù)人員（2021版）》的培訓(xùn)教材。

本書編寫過程中曾參考和引用了大量國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)外許多專家與學(xué)者發(fā)表的論文與著作，以及一些廠商的網(wǎng)站資料和產(chǎn)品說明書，由于各種因素，不能一一預(yù)告、面謝，作者在此一并致謝。

由于作者水平及時(shí)間所限，書中難免存在不妥、缺點(diǎn)和謬誤，熱忱歡迎廣大讀者批評(píng)指正，將不勝感謝。

編者

2021年12月于青島