[科普中国]-矩阵式顺序控制器

简介

顺序控制器就是控制信号的变换主要依靠二极管矩阵完成的。程序设计是通过在矩阵板上插焊（或插接）二极管实现的。矩阵有程序存储的作用和一定的逻辑运算能力。工艺改变时，可以变换矩阵板上二极管的插焊位置，因此矩阵式顺序控制器具有通用性和更改程序的灵活性。这种控制器按控制原理分为逻辑组合式、时序式和步进式三种。逻辑组合式的控制器编制程序时，是按工艺要求设计出正确的继电器逻辑电路图，然后在矩阵板上插接二极管。逻辑电路图的设计比较麻烦，一般不易掌握。时序式控制器设有计时器和步进器，能按时间自动转换程序，一步一步控制相应的执行器动作。按步序需要的时间和执行器动作的顺序，直接在矩阵板上插接二极管就可编出程序，方法简单，适用于定时控制系统。步进式顺序控制器采用步进器对系统集中控制，可在矩阵板上按工艺要求直接编程，同时又能对多种信号进行逻辑运算，具有通用性强、适应性广的特点。步进式顺序控制器已获得广泛的应用。 图1是典型的矩阵式顺序控制器原理框图。检测元件把开关量信号送给输入单元和输入矩阵，并在输入矩阵上对输入开关量进行逻辑运算，运算结果送至步进器。步进器通常由触发器、移位寄存器等组成环行计数器。步进器发出程序步进信号,送至输出矩阵。输出矩阵把信号分配给输出单元,对与输出单元相连接的执行器进行开关控制。有些生产过程要求定时控制，在顺序控制器中可设电子延时单元或数字式计时单元。后者通过时间预选矩阵上的二极管组合对定时时间进行预选。图中的联锁或跳选矩阵，能根据生产过程需要对有关的动作实行联锁，或者使程序向前跳跃或回跳若干步。计数器对循环程序的循环次数进行计数。

控制程序说明图2是输出矩阵和与它对应的控制程序。图中竖线和横线是彼此绝缘的金属线,在它们投影相交的地方打孔(有时可装上插孔座），以便插焊二极管或插塞二极管插针。 矩阵式顺序控制器的优点是改变控制程序比较方便，缺点是受电源限制，二极管矩阵不可能做得太大，通常，输入、输出限制在12～24点，步进器的步数限制在40步以内。

矩阵式顺序控制器型式的选择矩阵式顺序控制器的型式分为:基本逻辑型、条件步进型、时间步进型、多功能组合型、集中控制型等。

基本逻辑型一般，基本逻辑型顺序控制器只适合于要求按一定条件的逻辑组合来进行工作的对象。这类对象的控制过程一般不能按时间顺序划分阶段;或者时间顺序关系不很复杂，以及并不按固定顺序循环。例如容器液面控制，当液面达到某一位置时开泵(或停泵)或按液面高低使几台泵以不同方式组合起来工作。液面高低变化是随机的，并不按某一固定顺序逐步经过一系列位置。因而泵的开停也是随机的。对于这种对象可采用基本逻辑型顺控器。又如一些输送系统，它的控制要求虽然也是按一定顺序分阶段依次进行的(例如逆输送方向依次起动，顺输送方向停车)，但也只是一种联锁顺序，在整个工作过程中并不是依此顺序不断循环的。控制这类对象时，选用步进型顺序控制器反而不方便。此外，基本逻辑型顺序控制器还适用于一些程序步数很少的装置。

时间步进型时间步进型顺序控制器适用于不易直接取得反应参数讯号的场合(例如:化学反应过程中，难以检测的行程位置和温度、压力等)。这时，只能间接地以时间长短作为动作完成的判断讯号，因而就要以时间是否到达规定时限来作为转步讯号，或者以时间判断为主。

条件步进型条件步进型顺序控制器适用于以条件判断为主，时间控制为辅或纯条件判断的场合，一般具有步进、逻辑运算和少量其它功能(例如计时、联锁、跳选等)，还具有检测、报瞥、输入、输出及程序步显示等功能。

多功能组合型多功能组合型顺序控制器具有较为复杂的功能和扩展能力，可以根据用户需要选用所需的功能插件，或按需要在基本规范允许范围内扩充容量。一般以每块功能插件的基本路数为基数进行扩展，它的最大容量受外壳所能容纳的插件板总数限制。这种顺序控制器适于较复杂的单机或自动线使用。

集中控制型集中控制型的顺序控制器由基本逻辑型、步进型和多功能组合型顺序控制器组合而成，以主循环协调子循环的方式工作，主要用于由多个单机组成的较复杂的自动线，可以进行集中控制。1

矩阵式顺序控制器功能计时几乎所有的顺序控制器都具有计时功能，所不同的是采用的计时方式、时限长短及时间元件路数的差别。计时方式有阻容充放电延时方式和时基脉冲计数计时两种。如要求时限较长(几分钟及以上)或要求较精确的计时时限时，最好选用时基脉冲计数计时方式。

联锁“联锁”是步进型顺序控制器应用中最常用的功能之一。步进型顺序控制器的设计思想是当控制器设定的转步条件得到满足时，步进器立即转入新的程序步。以后不管这一步的转步条件是否继续保持，步进器依靠本身的记忆作用保持在这一步，直至下一步的转步条件满足时才转入下一步。

步进器的分段有些顺序控制器的步进器可以分为几段工作，它既可以分成为几个较少步数的并行步进器使用，又可以串联起来作为一个多步数的步进器使用。这样可以适应某些被控对象并联循环的要求。用一台顺序控制器也就可对几个需要较少步数的对象进行控制，以弥补目前规格系列不全的问题。这样不仅节约，而且比使用多台控制器方便。

跳选跳选功能是指步进器能根据需要跳过几步，再按顺序一步步地工作下去的功能。一般采用连跳方式或置步方式来实现。所谓连跳是步进器仍按顺序走过需要跳过的几步，但在这几步中只有元件的翻转时间，因而执行机构来不及动作。这种方式适用于跳过的步数不多的情况。而置步方式则是工作到起跳步时，将步进器清“零”，然后对步进器置步，使步进器直接从起跳步转移至需要跳到的步去的功能。1