第三章順序控制器

第三章順序控制器第1頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.掌握基本邏輯型電路和基本原理。3.掌握步進(jìn)型順序控制器的相關(guān)概念和工作原理。本章要求：2.掌握基本邏輯型順序控制器的工作原理。第3章順序控制器第2頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.1概述1.順序控制器就是根據(jù)預(yù)先規(guī)定的程序和條件，對(duì)控制過(guò)程各階段順序地進(jìn)行自動(dòng)控制。繼電接觸式控制系統(tǒng)是一種簡(jiǎn)單的、低級(jí)的順序控制。它是通過(guò)電器的固定接線來(lái)實(shí)現(xiàn)順序控制的。對(duì)于要求比較復(fù)雜的控制對(duì)象，特別是工藝經(jīng)常變化的設(shè)備，就不能滿足要求。第3頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.1概述2.電子計(jì)算機(jī)控制的系統(tǒng)，提高了控制系統(tǒng)的靈活性和通用性，但造價(jià)高，只適用大型設(shè)備的生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制。3.在生產(chǎn)中，大部分使用的是一些簡(jiǎn)單的中、小型控制設(shè)備，而且大都屬于開(kāi)關(guān)量的控制。而順序控制器正是一種采用開(kāi)關(guān)量、按一定邏輯規(guī)律去控制生產(chǎn)過(guò)程的控制設(shè)備。第4頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.1概述4順序控制器分類可編程序控制器簡(jiǎn)易順序控制器順序控制器應(yīng)用范圍較廣的是矩陣式簡(jiǎn)易順序控制器及較高級(jí)的可編程序式順序控制器。第5頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.1概述時(shí)間步進(jìn)型：以定時(shí)控制為主基本邏輯型：由二極管矩陣列組成(1)矩陣式順序控制器按邏輯控制系統(tǒng)條件步進(jìn)型：以條件判斷為主多功能組合型：功能較多、結(jié)構(gòu)靈活(2)可編程序式順序控制器第6頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2基本邏輯型順序控制器基本邏輯型順序控制器是在繼電接觸式電路的基礎(chǔ)是發(fā)展起來(lái)的。兩種控制電路中的邏輯關(guān)系都是“與”、“或”、“非”及其組合來(lái)實(shí)現(xiàn)的。二者所不同的是繼電接觸式控制電路采用的是直接控制原理，而基本邏輯型順序控制器采用的是旁路原理。第7頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2基本邏輯型順序控制器3.2.1繼電接觸電路的基本邏輯電路—直接原理(復(fù)習(xí))一、基本邏輯電路1.“與”邏輯電路動(dòng)合觸點(diǎn)閉合使繼電器K線圈得電，繼電器動(dòng)作。動(dòng)合觸點(diǎn)動(dòng)作定義為“1”狀態(tài)，不動(dòng)作定義為“0”狀態(tài)；繼電器動(dòng)作定義為“1”狀態(tài)，不動(dòng)作定義為“0”狀態(tài)，則，K=S1·S2在有觸點(diǎn)的控制電路中，觸點(diǎn)串聯(lián)就實(shí)現(xiàn)“與”邏輯控制。第8頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

邏輯代數(shù)（又稱布爾代數(shù)），它是分析設(shè)計(jì)邏輯電路的數(shù)學(xué)工具。雖然它和普通代數(shù)一樣也用字母表示變量，但變量的取值只有“0”，“1”兩種，分別稱為邏輯“0”和邏輯“1”。這里“0”和“1”并不表示數(shù)量的大小，而是表示兩種相互對(duì)立的邏輯狀態(tài)。

邏輯代數(shù)所表示的是邏輯關(guān)系，而不是數(shù)量關(guān)系。這是它與普通代數(shù)的本質(zhì)區(qū)別。返回第9頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2基本邏輯型順序控制器3.2.1繼電接觸電路的基本邏輯電路—直接原理(復(fù)習(xí))一、基本邏輯電路2.“或”邏輯電路

K=S1+S2S1或S2任意一個(gè)閉合(為1狀態(tài))，繼電器K都會(huì)因線圈得電而動(dòng)作(即1=1+0，1=0+1；1=1+1)；當(dāng)S1和S2都不閉合時(shí)，繼電器線圈不得電，因而不動(dòng)作(即0=0+0)。在有觸點(diǎn)的控制電路中，動(dòng)合觸點(diǎn)并聯(lián)實(shí)現(xiàn)“或”控制。第10頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2基本邏輯型順序控制器3.2.1繼電接觸電路的基本邏輯電路—直接原理(復(fù)習(xí))一、基本邏輯電路3.“非”邏輯電路

繼電器K2的動(dòng)斷觸點(diǎn)與繼電器K1線圈串聯(lián)。字母K2上的一杠表示邏輯非。繼電器K2不動(dòng)作(動(dòng)斷觸點(diǎn)閉合，動(dòng)合觸點(diǎn)打開(kāi))，繼電器K1動(dòng)作；繼電器K2動(dòng)作，繼電器K1不動(dòng)作，二者是“非”邏輯關(guān)系。第11頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2基本邏輯型順序控制器可以看出，在繼電接觸控制電路中都是利用觸點(diǎn)直接串聯(lián)在線圈電路中，以控制電器的動(dòng)作，故稱為“直接控制”，但這種繼電接觸控制電路的邏輯是固定的，缺乏通用性和靈活性。第12頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2基本邏輯型順序控制器3.2.2順控器的基本邏輯電路與邏輯組合—旁路原理一、旁路原理—靠觸點(diǎn)是否旁路來(lái)控制線圈b)旁路原理a)直接控制注意：二者達(dá)到同樣的目的所使用的觸點(diǎn)狀態(tài)剛好相反。例如：需要繼電器吸合，在直接控制中采用常開(kāi)觸點(diǎn)，在旁路原理控制中則需采用常閉觸點(diǎn)。第13頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2基本邏輯型順序控制器3.2.2順控器的基本邏輯電路與邏輯組合—旁路原理為了用統(tǒng)一邏輯代數(shù)式來(lái)描述這兩個(gè)控制方式，規(guī)定：(1)在直接控制系統(tǒng)中，電器線圈得電為“1”狀態(tài)。用S表示其動(dòng)合觸點(diǎn)的狀態(tài)，表示動(dòng)斷觸點(diǎn)的狀態(tài)。(2)在采用旁路原理進(jìn)行控制的系統(tǒng)中，電器線圈S仍是得電為“1”狀態(tài)。用表示動(dòng)合觸點(diǎn)的狀態(tài)，S表示動(dòng)斷觸點(diǎn)的狀態(tài)。第14頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2基本邏輯型順序控制器3.2.2順控器的基本邏輯電路與邏輯組合—旁路原理二、“與”邏輯電路b)實(shí)際應(yīng)用電路c)矩陣板常規(guī)畫法a)旁路法電路圖第15頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2基本邏輯型順序控制器3.2.2順控器的基本邏輯電路與邏輯組合—旁路原理二、“與”邏輯電路在基本邏輯順序控制器中，實(shí)際采用的“與”邏輯電路都接有二極管。如圖，在S1、S2和K支路中分別接有二極管V1、V2、V3。電路中的二極管在正向?qū)〞r(shí)起鉗位作用，反向截止時(shí)起隔離作用。第16頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2基本邏輯型順序控制器3.2.2順控器的基本邏輯電路與邏輯組合—旁路原理二、“與”邏輯電路右圖為矩陣板常規(guī)畫法，其中斜箭頭表示二極管，箭頭方向?yàn)槎O管導(dǎo)電的方向。豎線為豎母線，經(jīng)限流電阻R與電源連接。橫線為橫母線，接輸入信號(hào)S1、S2以及輸出繼電器線圈K第17頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2基本邏輯型順序控制器3.2.2順控器的基本邏輯電路與邏輯組合—旁路原理三、“或”邏輯電路當(dāng)S1動(dòng)作，則A點(diǎn)電位與C點(diǎn)電位僅相差一個(gè)正向飽和壓降，電源通過(guò)R向K供電，繼電器K動(dòng)作。S2不動(dòng)作，B點(diǎn)電位被鉗位，C為高電位，則B、C間二極管被反向偏置。K=S1+S2a)實(shí)際應(yīng)用電路b)矩陣板常規(guī)畫法第18頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2基本邏輯型順序控制器3.2.2順控器的基本邏輯電路與邏輯組合—旁路原理四、“非”邏輯電路采用動(dòng)合觸點(diǎn)的狀態(tài)對(duì)繼電器進(jìn)行控制。當(dāng)輸入開(kāi)關(guān)元件S動(dòng)作時(shí)，K線圈被觸點(diǎn)旁路，繼電器不動(dòng)作。當(dāng)開(kāi)關(guān)元件S不動(dòng)作時(shí)，K線圈得電，繼電器動(dòng)作。a)實(shí)際應(yīng)用電路b)矩陣板常規(guī)畫法第19頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2基本邏輯型順序控制器3.2.3基本邏輯型順序控制器的結(jié)構(gòu)矩陣式基本邏輯型順序控制器是一種最簡(jiǎn)單的順序控制器，它利用二極管矩陣的組合網(wǎng)絡(luò)來(lái)控制生產(chǎn)過(guò)程。基本邏輯順序控制器主要由輸入、輸出和具有存儲(chǔ)與邏輯功能的矩陣板組成。第20頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2基本邏輯型順序控制器3.2.3基本邏輯型順序控制器的結(jié)構(gòu)(1)輸入部分：由輸入隔離繼電器組成，有多少個(gè)輸入信號(hào)，就需要有多少個(gè)輸入繼電器，也稱輸入點(diǎn)數(shù)。一般使用一個(gè)動(dòng)合觸點(diǎn)作為信號(hào)狀態(tài)顯示，一個(gè)動(dòng)合觸點(diǎn)及一個(gè)動(dòng)斷觸點(diǎn)向矩陣板作等效采樣信號(hào)輸入，其余作為備用觸點(diǎn)。第21頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2基本邏輯型順序控制器3.2.3基本邏輯型順序控制器的結(jié)構(gòu)矩陣板是一塊雙面的印刷電路板，正面腐蝕成豎條，背面腐蝕成橫條，中間有一層絕緣板，不相連接。在橫母線和豎母線上打有小孔。由橫母線、豎母線和二極管構(gòu)成的邏輯組合網(wǎng)絡(luò)，叫做二極管矩陣。第22頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2基本邏輯型順序控制器3.2.3基本邏輯型順序控制器的結(jié)構(gòu)輸入到二極管矩陣板的信號(hào)還有主令信號(hào)、反饋信號(hào)和時(shí)間信號(hào)。所有輸入信號(hào)送到二極管矩陣板中進(jìn)行邏輯運(yùn)算，在條件滿足時(shí)，發(fā)出輸出信號(hào)。第23頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2基本邏輯型順序控制器3.2.3基本邏輯型順序控制器的結(jié)構(gòu)(2)輸出部分由輸出繼電器組成。將矩陣板邏輯組合結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成開(kāi)關(guān)信號(hào)，以控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。每一個(gè)輸出繼電器都用一個(gè)動(dòng)合觸點(diǎn)接通指示燈電路，顯示輸出信號(hào)。由于矩陣板母線上的輸出信號(hào)很弱，一般都需要設(shè)置一級(jí)中間功率放大電路第24頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2基本邏輯型順序控制器3.2.4基本控制環(huán)節(jié)一、記憶環(huán)節(jié)圖a)為繼電接觸控制電路中的記憶環(huán)節(jié)。按下起動(dòng)按鈕，KM通電并自鎖，于是對(duì)按鈕信號(hào)給予記憶，只要按下停止按鈕后，才接觸記憶。按照旁路原理中所做的規(guī)定，得到矩陣板電路b)。a)b)第25頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2基本邏輯型順序控制器3.2.4基本控制環(huán)節(jié)二、互鎖環(huán)節(jié)圖a)為繼電接觸控制的互鎖電路。K1與K2通過(guò)各自常閉觸點(diǎn)起互鎖作用。按照旁路原理中所做的規(guī)定，得到矩陣板電路b)。a)b)第26頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2基本邏輯型順序控制器3.2.4基本控制環(huán)節(jié)三、計(jì)時(shí)環(huán)節(jié)

a)延時(shí)吸合環(huán)節(jié)b)延時(shí)釋放環(huán)節(jié)第27頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2基本邏輯型順序控制器3.2.5組成矩陣板順序控制電路的基本規(guī)律在一些橫豎不相連的母線間接入相應(yīng)的二極管，豎母線上端通過(guò)限流電阻R與電源相連，橫母線與輸入信號(hào)觸點(diǎn)、繼電器觸點(diǎn)及輸出繼電器反饋觸點(diǎn)相連，橫母線同時(shí)也是矩陣板的輸出信號(hào)線。二極管在矩陣板中的作用相當(dāng)于觸點(diǎn)間的活動(dòng)連接線，因而矩陣板可以將固定接線組成的死程序變成可靈活變更的活程序，這是順序控制器最突出的優(yōu)點(diǎn)之一。

第28頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2基本邏輯型順序控制器3.2.5組成矩陣板順序控制電路的基本規(guī)律在矩陣板上實(shí)現(xiàn)邏輯關(guān)系時(shí)，經(jīng)驗(yàn)和規(guī)律如下：(1)首先將電器控制電路的動(dòng)作條件用邏輯表達(dá)式列出，然后利用邏輯代數(shù)的運(yùn)算規(guī)律中的分配律將邏輯表達(dá)式化為“與”項(xiàng)的和。第29頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2基本邏輯型順序控制器3.2.5組成矩陣板順序控制電路的基本規(guī)律(2)實(shí)現(xiàn)“與”邏輯運(yùn)算的一般規(guī)則是：若“與”邏輯表達(dá)式為K=S1S2…Sn，則“與”函數(shù)K占一條橫母線，n個(gè)“與”因子占n條橫母線和1條豎母線，在1條豎母線與n+1條橫母線之間分別焊接二極管。

K=S1S2第30頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2基本邏輯型順序控制器3.2.5組成矩陣板順序控制電路的基本規(guī)律(3)實(shí)現(xiàn)“或”邏輯運(yùn)算的一般規(guī)則是：若“與”邏輯表達(dá)式為K=S1+S2+…+Sn，則“或”函數(shù)K占一條橫母線，n個(gè)“或”因子占n條橫母線和n條豎母線，在n條豎母線與n+1條橫母線之間分別焊接二極管。

K=S1+S2第31頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2基本邏輯型順序控制器3.2.5組成矩陣板順序控制電路的基本規(guī)律(4)實(shí)現(xiàn)“非”邏輯運(yùn)算的規(guī)則是：若“非”邏輯表達(dá)式為K=，則函數(shù)K和反變量各占一條橫母線，在同一條豎母線與這兩條條橫母線之間分別焊接二極管。

第32頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2基本邏輯型順序控制器3.2.5組成矩陣板順序控制電路的基本規(guī)律(5)橫母線的數(shù)目：二倍輸入點(diǎn)數(shù)加上三倍輸出點(diǎn)數(shù)。W=2m+3nW——橫母線數(shù)目m——機(jī)器的輸入點(diǎn)數(shù)n——機(jī)器的輸出點(diǎn)數(shù)(包括時(shí)間單元)第33頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2基本邏輯型順序控制器3.2.5組成矩陣板順序控制電路的基本規(guī)律(6)豎母線的數(shù)目與輸出點(diǎn)數(shù)和實(shí)現(xiàn)每一路輸出所包含的“或”項(xiàng)多少有關(guān)。說(shuō)明：在矩陣板中二極管不能用導(dǎo)線來(lái)代替，以免產(chǎn)生“混流”，影響“或”邏輯電路的正常工作。第34頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.3條件步進(jìn)型順序控制器基本邏輯型順序控制器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造維修方便。但由于其編程與繼電接觸式控制系統(tǒng)大體相同，需要設(shè)計(jì)出直接控制的控制電路。對(duì)于工藝過(guò)程較復(fù)雜的生產(chǎn)自動(dòng)線，編制程序較麻煩，所有執(zhí)行電器都同時(shí)連接到同一電源上，自鎖、互鎖、記憶等環(huán)節(jié)使編程復(fù)雜，所以基本邏輯型順序控制器具有一定的局限性。

第35頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.3條件步進(jìn)型順序控制器步進(jìn)型順序控制器，采用統(tǒng)一的電源聯(lián)鎖代替自鎖、互鎖及聯(lián)鎖等。大多數(shù)生產(chǎn)過(guò)程，其動(dòng)作順序都是一步步進(jìn)行的，每一步要求一定的執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。因此，對(duì)步進(jìn)式順序控制來(lái)說(shuō)，只要能分清各個(gè)不同的工序，當(dāng)一個(gè)工序動(dòng)作完成以后，發(fā)出“動(dòng)作完成信號(hào)”，就能使機(jī)械設(shè)備進(jìn)入下一道工序——基本思路。

第36頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.3條件步進(jìn)型順序控制器步進(jìn)型順序控制器是一種按照步進(jìn)方式進(jìn)行控制的裝置。以生產(chǎn)過(guò)程的動(dòng)作完成信號(hào)作為程序轉(zhuǎn)換信號(hào)的步進(jìn)型順序控制器為條件步進(jìn)型順序控制器。以時(shí)間信號(hào)作為轉(zhuǎn)換程序的步進(jìn)型順序控制器為時(shí)間步進(jìn)型順序控制器。

第37頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.3條件步進(jìn)型順序控制器條件步進(jìn)型順序控制器基本結(jié)構(gòu)和工作原理

從電源聯(lián)鎖的角度考慮，要求條件步進(jìn)型順序控制器能夠按布供電。為了擴(kuò)大使用功能，對(duì)某些生產(chǎn)過(guò)程的控制，可以不按照原定的順序工作，跳過(guò)若干工序，然后在新的工序上再繼續(xù)順序工作。為此，設(shè)置了跳選部件。第38頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.3條件步進(jìn)型順序控制器條件步進(jìn)型順序控制器基本結(jié)構(gòu)和工作原理為了檢查是否符合跳步條件，將基本邏輯型順序控制器的矩陣板分三個(gè)部分：輸入矩陣、輸出矩陣、聯(lián)鎖矩陣。跳選部分很容易形成自動(dòng)生產(chǎn)過(guò)程中內(nèi)部的小循環(huán)，可以顯著節(jié)省程序步驟。為了觀察機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)，順序控制器都設(shè)有程序顯示器件，用燈光或數(shù)字顯示工作順序。第39頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.3條件步進(jìn)型順序控制器條件步進(jìn)型順序控制器基本結(jié)構(gòu)和工作原理

現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)手動(dòng)輸入繼電器步進(jìn)器輸入矩陣輸出矩陣多“1”檢測(cè)聯(lián)鎖矩陣跳選延時(shí)輸出繼電器執(zhí)行部件條件步進(jìn)型順序控制器方框圖第40頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.3條件步進(jìn)型順序控制器下面分單元分析各組成部分的工作原理一、步進(jìn)器基本邏輯型順序控制器與步進(jìn)型順序控制器最根本的區(qū)別是后者有步進(jìn)器作核心控制部件。步進(jìn)器接受并判斷來(lái)自輸入矩陣的轉(zhuǎn)換信號(hào)，按照預(yù)定的要求，指揮控制器依次轉(zhuǎn)換程序，并向被控制的對(duì)象發(fā)出動(dòng)作指令。第41頁(yè)，課件共46頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.3條件步進(jìn)型順序控制器下面分單元分析各組成部分的工作原理一、步進(jìn)器轉(zhuǎn)換信號(hào)是能鑒定某一程序正在進(jìn)行的工作已經(jīng)最后完成，步進(jìn)器自動(dòng)轉(zhuǎn)入下一個(gè)程序，并在轉(zhuǎn)入下一個(gè)程序的