矩陣式順序控制器

順序控制器就是按預先規定的時間順序或邏輯順序進行工作的控制器。從20世紀50年代後期採用矩陣式順序控制器。

基本介紹

• 中文名：矩陣式順序控制器
• 外文名：matrix sequential controller
• 套用學科：通信科技
• 功能：計時，聯鎖，跳選等

簡介

順序控制器就是控制信號的變換主要依靠二極體矩陣完成的。程式設計是通過在矩陣板上插焊（或插接）二極體實現的。矩陣有程式存儲的作用和一定的邏輯運算能力。工藝改變時，可以變換矩陣板上二極體的插焊位置，因此矩陣式順序控制器具有通用性和更改程式的靈活性。這種控制器按控制原理分為邏輯組合式、時序式和步進式三種。邏輯組合式的控制器編製程序時，是按工藝要求設計出正確的繼電器邏輯電路圖，然後在矩陣板上插接二極體。邏輯電路圖的設計比較麻煩，一般不易掌握。時序式控制器設有計時器和步進器，能按時間自動轉換程式，一步一步控制相應的執行器動作。按步序需要的時間和執行器動作的順序，直接在矩陣板上插接二極體就可編出程式，方法簡單，適用於定時控制系統。步進式順序控制器採用步進器對系統集中控制，可在矩陣板上按工藝要求直接編程，同時又能對多種信號進行邏輯運算，具有通用性強、適應性廣的特點。步進式順序控制器已獲得廣泛的套用。 　圖1是典型的矩陣式順序控制器原理框圖。檢測元件把開關量信號送給輸入單元和輸入矩陣，並在輸入矩陣上對輸入開關量進行邏輯運算，運算結果送至步進器。步進器通常由觸發器、移位暫存器等組成環行計數器。步進器發出程式步進信號,送至輸出矩陣。輸出矩陣把信號分配給輸出單元,對與輸出單元相連線的執行器進行開關控制。有些生產過程要求定時控制，在順序控制器中可設電子延時單元或數字式計時單元。後者通過時間預選矩陣上的二極體組合對定時時間進行預選。圖中的聯鎖或跳選矩陣，能根據生產過程需要對有關的動作實行聯鎖，或者使程式向前跳躍或回跳若干步。計數器對循環程式的循環次數進行計數。

控制程式說明

圖2是輸出矩陣和與它對應的控制程式。圖中豎線和橫線是彼此絕緣的金屬線,在它們投影相交的地方打孔(有時可裝上插孔座），以便插焊二極體或插塞二極體插針。　矩陣式順序控制器的優點是改變控制程式比較方便，缺點是受電源限制，二極體矩陣不可能做得太大，通常，輸入、輸出限制在12～24點，步進器的步數限制在40步以內。

圖2

矩陣式順序控制器型式的選擇

矩陣式順序控制器的型式分為:基本邏輯型、條件步進型、時間步進型、多功能組合型、集中控制型等。

基本邏輯型

一般，基本邏輯型順序控制器只適合於要求按一定條件的邏輯組合來進行工作的對象。這類對象的控制過程一般不能按時間順序劃分階段;或者時間順序關係不很複雜，以及並不按固定順序循環。例如容器液面控制，當液面達到某一位置時開泵(或停泵)或按液面高低使幾台泵以不同方式組合起來工作。液面高低變化是隨機的，並不按某一固定順序逐步經過一系列位置。因而泵的開停也是隨機的。對於這種對象可採用基本邏輯型順控器。又如一些輸送系統，它的控制要求雖然也是按一定順序分階段依次進行的(例如逆輸送方向依次起動，順輸送方向停車)，但也只是一種聯鎖順序，在整個工作過程中並不是依此順序不斷循環的。控制這類對象時，選用步進型順序控制器反而不方便。此外，基本邏輯型順序控制器還適用於一些程式步數很少的裝置。

時間步進型

時間步進型順序控制器適用於不易直接取得反應參數訊號的場合(例如:化學反應過程中，難以檢測的行程位置和溫度、壓力等)。這時，只能間接地以時間長短作為動作完成的判斷訊號，因而就要以時間是否到達規定時限來作為轉步訊號，或者以時間判斷為主。

條件步進型

條件步進型順序控制器適用於以條件判斷為主，時間控制為輔或純條件判斷的場合，一般具有步進、邏輯運算和少量其它功能(例如計時、聯鎖、跳選等)，還具有檢測、報瞥、輸入、輸出及程式步顯示等功能。

多功能組合型

多功能組合型順序控制器具有較為複雜的功能和擴展能力，可以根據用戶需要選用所需的功能外掛程式，或按需要在基本規範允許範圍內擴充容量。一般以每塊功能外掛程式的基本路數為基數進行擴展，它的最大容量受外殼所能容納的外掛程式板總數限制。這種順序控制器適於較複雜的單機或自動線使用。

集中控制型

集中控制型的順序控制器由基本邏輯型、步進型和多功能組合型順序控制器組合而成，以主循環協調子循環的方式工作，主要用於由多個單機組成的較複雜的自動線，可以進行集中控制。

矩陣式順序控制器功能

計時

幾乎所有的順序控制器都具有計時功能，所不同的是採用的計時方式、時限長短及時間元件路數的差別。計時方式有阻容充放電延時方式和時基脈衝計數計時兩種。如要求時限較長(幾分鐘及以上)或要求較精確的計時時限時，最好選用時基脈衝計數計時方式。

聯鎖

“聯鎖”是步進型順序控制器套用中最常用的功能之一。步進型順序控制器的設計思想是當控制器設定的轉步條件得到滿足時，步進器立即轉入新的程式步。以後不管這一步的轉步條件是否繼續保持，步進器依靠本身的記憶作用保持在這一步，直至下一步的轉步條件滿足時才轉入下一步。

步進器的分段

有些順序控制器的步進器可以分為幾段工作，它既可以分成為幾個較少步數的並行步進器使用，又可以串聯起來作為一個多步數的步進器使用。這樣可以適應某些被控對象並聯循環的要求。用一台順序控制器也就可對幾個需要較少步數的對象進行控制，以彌補目前規格系列不全的問題。這樣不僅節約，而且比使用多台控制器方便。

跳選

跳選功能是指步進器能根據需要跳過幾步，再按順序一步步地工作下去的功能。一般採用連跳方式或置步方式來實現。所謂連跳是步進器仍按順序走過需要跳過的幾步，但在這幾步中只有元件的翻轉時間，因而執行機構來不及動作。這種方式適用於跳過的步數不多的情況。而置步方式則是工作到起跳步時，將步進器清“零”，然後對步進器置步，使步進器直接從起跳步轉移至需要跳到的步去的功能。