第3版前言

自从本书第1版出版以来，已有20余年，第2版出版也有10余年，这期间多次印刷，受到了广大读者的关注，被国内许多院校选做教材。在这期间，相关技术发生了深刻变化，新技术层出不穷。随着工业4.0的到来，电气工程又有了新发展，尤其是工业自动化技术赋能了许多新内容，数字工厂、机器人、虚拟（增强）现实和云端制造生态体系等已成为工业自动化的主流，物联网、泛在网络、移动互联网、5G工业互联网、CPS（信息物理系统）、边缘控制器、云计算、区块链和大数据等已成为工业自动化的使能技术，推动着电气工程技术的变革，专业界限越趋模糊，多学科交叉已是大势所趋，传统上的电气控制技术的概念逐渐被边缘化，显而易见，多学科交叉日趋紧密，单一学科思维难以适应智能社会的发展。需要重新审视未来的电气控制技术，在编写第3版时充分考虑了未来电气控制技术的角色、未来电气控制工程师的角色是什么，原来我们视工业计算机、变频器（伺服驱动）和PLC为工业自动化的三大支柱硬件，在层级体系结构下运行，从“逻辑控制”方面思考问题，现在这三大支柱硬件变身为嵌入式系统、执行器、传感器和边缘控制器，“控制”问题是“CPS和数字孪生”，需要从“数据”方面考虑问题，工业自动化的层级体系结构扁平化，垂直和横向高度集成，端到端集成是广泛的分布式体系，在体系框架下数据共享，高度重视信息安全。

进入2021年，我国已经开始进入一个万物互联的智能社会时代。未来的工业控制系统是将云、网、端叠加到原有技术之上，可视化、数据化、智能化、云端控制等深度融合，由数字化控制向数据化控制转变，其中，多接入边缘计算、雾计算、云计算、泛在网络、嵌入式系统、CPS、数字孪生、区块链等将广泛应用，以CPS为核心的智能系统，将使包括电气工程领域在内的新技术发生巨变，推动智能制造的快速发展。

本书作者认为，基础研究是创新的源头，标准蕴藏着最先进的技术。为适应智能制造技术的发展，与第2版相比，全书内容有较大变动，除保留传统电气工程基础知识外，以智能制造使能技术为主线，按照工业4.0参考体系架构模型RAMI 4.0[智能制造系统架构（IMSA）]的层次结构，强化电气自动化控制技术相关的“采标”内容。第4章是智能制造使能技术的技术标准框架，重点强调了PLC相关的IEC 61131、IEC 61499和IEC 61804三个重要的国际标准；第5章详细介绍了IEC 61131-3编程语言，以及PLC的集成开发环境（IDE），EcoStruxure Machine Expert 1.1和CODESYS V3.5 SP16工程工具的使用；第6章详细介绍了工业4.0的技术支柱，RAMI 4.0的技术内容，工业4.0的核心技术CPS和数字孪生的工程应用。本书第2版是详细的电气工程基础知识，其中贯穿了逻辑思维的概念，作为基础知识，仍然是不可多得的参考书籍。这一版可看作是第2版的续篇。

这一版所称的常用低压电器是指在智能制造技术中，常用于工业自动化控制领域和各种成套设备的基础配套元件，泛指低压开关电器，其中的智能化电器是指智能化了的低压开关电器，这些电器的数据被传送到云端，则称其为云控电器、远程电器或物联网电器，如WiFi控制电器、远程PLC、边缘控制器等。在万物互联时代，控制端将从就地转移到云端，就地控制端的数据会存储在“云”上，传统意义上的设备变为云设备、远程设备，承担承上启下作用的载体将是镶嵌了CPS技术的PLC。传统上PLC应用是“编程”的概念，现在PLC应用是“建模”的概念，是一个分布式系统，而不是一个独立的程序。

本书适宜于从事电气工程及自动化和生产过程自动化领域工作的工程技术人员阅读，也适合作为高等学校电气工程、工业自动化、自动控制等专业的高年级本科生、研究生教材和教学参考书，亦可作为企业电气工程技术人员的培训教材，高等职业、中等职业学校类似专业也可选用。另外，本书也可作为刚刚推出的国家职业技术技能标准《智能制造工程技术人员（2021版）》的培训教材。

本书编写过程中曾参考和引用了大量国际标准和中国国家标准，国内外许多专家与学者发表的论文与著作，以及一些厂商的网站资料和产品说明书，由于各种因素，不能一一预告、面谢，作者在此一并致谢。

由于作者水平及时间所限，书中难免存在不妥、缺点和谬误，热忱欢迎广大读者批评指正，将不胜感谢。

编者

2021年12月于青岛