第三章顺序控制器

第三章顺序控制器第一页，共四十六页，编辑于2023年，星期四1.掌握基本逻辑型电路和基本原理。3.掌握步进型顺序控制器的相关概念和工作原理。本章要求：2.掌握基本逻辑型顺序控制器的工作原理。第3章顺序控制器第二页，共四十六页，编辑于2023年，星期四3.1概述1.顺序控制器就是根据预先规定的程序和条件，对控制过程各阶段顺序地进行自动控制。继电接触式控制系统是一种简单的、低级的顺序控制。它是通过电器的固定接线来实现顺序控制的。对于要求比较复杂的控制对象，特别是工艺经常变化的设备，就不能满足要求。第三页，共四十六页，编辑于2023年，星期四3.1概述2.电子计算机控制的系统，提高了控制系统的灵活性和通用性，但造价高，只适用大型设备的生产过程的自动控制。3.在生产中，大部分使用的是一些简单的中、小型控制设备，而且大都属于开关量的控制。而顺序控制器正是一种采用开关量、按一定逻辑规律去控制生产过程的控制设备。第四页，共四十六页，编辑于2023年，星期四3.1概述4顺序控制器分类可编程序控制器简易顺序控制器顺序控制器应用范围较广的是矩阵式简易顺序控制器及较高级的可编程序式顺序控制器。第五页，共四十六页，编辑于2023年，星期四3.1概述时间步进型：以定时控制为主基本逻辑型：由二极管矩阵列组成(1)矩阵式顺序控制器按逻辑控制系统条件步进型：以条件判断为主多功能组合型：功能较多、结构灵活(2)可编程序式顺序控制器第六页，共四十六页，编辑于2023年，星期四3.2基本逻辑型顺序控制器基本逻辑型顺序控制器是在继电接触式电路的基础是发展起来的。两种控制电路中的逻辑关系都是“与”、“或”、“非”及其组合来实现的。二者所不同的是继电接触式控制电路采用的是直接控制原理，而基本逻辑型顺序控制器采用的是旁路原理。第七页，共四十六页，编辑于2023年，星期四3.2基本逻辑型顺序控制器3.2.1继电接触电路的基本逻辑电路—直接原理(复习)一、基本逻辑电路1.“与”逻辑电路动合触点闭合使继电器K线圈得电，继电器动作。动合触点动作定义为“1”状态，不动作定义为“0”状态；继电器动作定义为“1”状态，不动作定义为“0”状态，则，K=S1·S2在有触点的控制电路中，触点串联就实现“与”逻辑控制。第八页，共四十六页，编辑于2023年，星期四

逻辑代数（又称布尔代数），它是分析设计逻辑电路的数学工具。虽然它和普通代数一样也用字母表示变量，但变量的取值只有“0”，“1”两种，分别称为逻辑“0”和逻辑“1”。这里“0”和“1”并不表示数量的大小，而是表示两种相互对立的逻辑状态。

逻辑代数所表示的是逻辑关系，而不是数量关系。这是它与普通代数的本质区别。返回第九页，共四十六页，编辑于2023年，星期四3.2基本逻辑型顺序控制器3.2.1继电接触电路的基本逻辑电路—直接原理(复习)一、基本逻辑电路2.“或”逻辑电路

K=S1+S2S1或S2任意一个闭合(为1状态)，继电器K都会因线圈得电而动作(即1=1+0，1=0+1；1=1+1)；当S1和S2都不闭合时，继电器线圈不得电，因而不动作(即0=0+0)。在有触点的控制电路中，动合触点并联实现“或”控制。第十页，共四十六页，编辑于2023年，星期四3.2基本逻辑型顺序控制器3.2.1继电接触电路的基本逻辑电路—直接原理(复习)一、基本逻辑电路3.“非”逻辑电路

继电器K2的动断触点与继电器K1线圈串联。字母K2上的一杠表示逻辑非。继电器K2不动作(动断触点闭合，动合触点打开)，继电器K1动作；继电器K2动作，继电器K1不动作，二者是“非”逻辑关系。第十一页，共四十六页，编辑于2023年，星期四3.2基本逻辑型顺序控制器可以看出，在继电接触控制电路中都是利用触点直接串联在线圈电路中，以控制电器的动作，故称为“直接控制”，但这种继电接触控制电路的逻辑是固定的，缺乏通用性和灵活性。第十二页，共四十六页，编辑于2023年，星期四3.2基本逻辑型顺序控制器3.2.2顺控器的基本逻辑电路与逻辑组合—旁路原理一、旁路原理—靠触点是否旁路来控制线圈b)旁路原理a)直接控制注意：二者达到同样的目的所使用的触点状态刚好相反。例如：需要继电器吸合，在直接控制中采用常开触点，在旁路原理控制中则需采用常闭触点。第十三页，共四十六页，编辑于2023年，星期四3.2基本逻辑型顺序控制器3.2.2顺控器的基本逻辑电路与逻辑组合—旁路原理为了用统一逻辑代数式来描述这两个控制方式，规定：(1)在直接控制系统中，电器线圈得电为“1”状态。用S表示其动合触点的状态，表示动断触点的状态。(2)在采用旁路原理进行控制的系统中，电器线圈S仍是得电为“1”状态。用表示动合触点的状态，S表示动断触点的状态。第十四页，共四十六页，编辑于2023年，星期四3.2基本逻辑型顺序控制器3.2.2顺控器的基本逻辑电路与逻辑组合—旁路原理二、“与”逻辑电路b)实际应用电路c)矩阵板常规画法a)旁路法电路图第十五页，共四十六页，编辑于2023年，星期四3.2基本逻辑型顺序控制器3.2.2顺控器的基本逻辑电路与逻辑组合—旁路原理二、“与”逻辑电路在基本逻辑顺序控制器中，实际采用的“与”逻辑电路都接有二极管。如图，在S1、S2和K支路中分别接有二极管V1、V2、V3。电路中的二极管在正向导通时起钳位作用，反向截止时起隔离作用。第十六页，共四十六页，编辑于2023年，星期四3.2基本逻辑型顺序控制器3.2.2顺控器的基本逻辑电路与逻辑组合—旁路原理二、“与”逻辑电路右图为矩阵板常规画法，其中斜箭头表示二极管，箭头方向为二极管导电的方向。竖线为竖母线，经限流电阻R与电源连接。横线为横母线，接输入信号S1、S2以及输出继电器线圈K第十七页，共四十六页，编辑于2023年，星期四3.2基本逻辑型顺序控制器3.2.2顺控器的基本逻辑电路与逻辑组合—旁路原理三、“或”逻辑电路当S1动作，则A点电位与C点电位仅相差一个正向饱和压降，电源通过R向K供电，继电器K动作。S2不动作，B点电位被钳位，C为高电位，则B、C间二极管被反向偏置。K=S1+S2a)实际应用电路b)矩阵板常规画法第十八页，共四十六页，编辑于2023年，星期四3.2基本逻辑型顺序控制器3.2.2顺控器的基本逻辑电路与逻辑组合—旁路原理四、“非”逻辑电路采用动合触点的状态对继电器进行控制。当输入开关元件S动作时，K线圈被触点旁路，继电器不动作。当开关元件S不动作时，K线圈得电，继电器动作。a)实际应用电路b)矩阵板常规画法第十九页，共四十六页，编辑于2023年，星期四3.2基本逻辑型顺序控制器3.2.3基本逻辑型顺序控制器的结构矩阵式基本逻辑型顺序控制器是一种最简单的顺序控制器，它利用二极管矩阵的组合网络来控制生产过程。基本逻辑顺序控制器主要由输入、输出和具有存储与逻辑功能的矩阵板组成。第二十页，共四十六页，编辑于2023年，星期四3.2基本逻辑型顺序控制器3.2.3基本逻辑型顺序控制器的结构(1)输入部分：由输入隔离继电器组成，有多少个输入信号，就需要有多少个输入继电器，也称输入点数。一般使用一个动合触点作为信号状态显示，一个动合触点及一个动断触点向矩阵板作等效采样信号输入，其余作为备用触点。第二十一页，共四十六页，编辑于2023年，星期四3.2基本逻辑型顺序控制器3.2.3基本逻辑型顺序控制器的结构矩阵板是一块双面的印刷电路板，正面腐蚀成竖条，背面腐蚀成横条，中间有一层绝缘板，不相连接。在横母线和竖母线上打有小孔。由横母线、竖母线和二极管构成的逻辑组合网络，叫做二极管矩阵。第二十二页，共四十六页，编辑于2023年，星期四3.2基本逻辑型顺序控制器3.2.3基本逻辑型顺序控制器的结构输入到二极管矩阵板的信号还有主令信号、反馈信号和时间信号。所有输入信号送到二极管矩阵板中进行逻辑运算，在条件满足时，发出输出信号。第二十三页，共四十六页，编辑于2023年，星期四3.2基本逻辑型顺序控制器3.2.3基本逻辑型顺序控制器的结构(2)输出部分由输出继电器组成。将矩阵板逻辑组合结构转变成开关信号，以控制执行机构。每一个输出继电器都用一个动合触点接通指示灯电路，显示输出信号。由于矩阵板母线上的输出信号很弱，一般都需要设置一级中间功率放大电路第二十四页，共四十六页，编辑于2023年，星期四3.2基本逻辑型顺序控制器3.2.4基本控制环节一、记忆环节图a)为继电接触控制电路中的记忆环节。按下起动按钮，KM通电并自锁，于是对按钮信号给予记忆，只要按下停止按钮后，才接触记忆。按照旁路原理中所做的规定，得到矩阵板电路b)。a)b)第二十五页，共四十六页，编辑于2023年，星期四3.2基本逻辑型顺序控制器3.2.4基本控制环节二、互锁环节图a)为继电接触控制的互锁电路。K1与K2通过各自常闭触点起互锁作用。按照旁路原理中所做的规定，得到矩阵板电路b)。a)b)第二十六页，共四十六页，编辑于2023年，星期四3.2基本逻辑型顺序控制器3.2.4基本控制环节三、计时环节

a)延时吸合环节b)延时释放环节第二十七页，共四十六页，编辑于2023年，星期四3.2基本逻辑型顺序控制器3.2.5组成矩阵板顺序控制电路的基本规律在一些横竖不相连的母线间接入相应的二极管，竖母线上端通过限流电阻R与电源相连，横母线与输入信号触点、继电器触点及输出继电器反馈触点相连，横母线同时也是矩阵板的输出信号线。二极管在矩阵板中的作用相当于触点间的活动连接线，因而矩阵板可以将固定接线组成的死程序变成可灵活变更的活程序，这是顺序控制器最突出的优点之一。

第二十八页，共四十六页，编辑于2023年，星期四3.2基本逻辑型顺序控制器3.2.5组成矩阵板顺序控制电路的基本规律在矩阵板上实现逻辑关系时，经验和规律如下：(1)首先将电器控制电路的动作条件用逻辑表达式列出，然后利用逻辑代数的运算规律中的分配律将逻辑表达式化为“与”项的和。第二十九页，共四十六页，编辑于2023年，星期四3.2基本逻辑型顺序控制器3.2.5组成矩阵板顺序控制电路的基本规律(2)实现“与”逻辑运算的一般规则是：若“与”逻辑表达式为K=S1S2…Sn，则“与”函数K占一条横母线，n个“与”因子占n条横母线和1条竖母线，在1条竖母线与n+1条横母线之间分别焊接二极管。

K=S1S2第三十页，共四十六页，编辑于2023年，星期四3.2基本逻辑型顺序控制器3.2.5组成矩阵板顺序控制电路的基本规律(3)实现“或”逻辑运算的一般规则是：若“与”逻辑表达式为K=S1+S2+…+Sn，则“或”函数K占一条横母线，n个“或”因子占n条横母线和n条竖母线，在n条竖母线与n+1条横母线之间分别焊接二极管。

K=S1+S2第三十一页，共四十六页，编辑于2023年，星期四3.2基本逻辑型顺序控制器3.2.5组成矩阵板顺序控制电路的基本规律(4)实现“非”逻辑运算的规则是：若“非”逻辑表达式为K=，则函数K和反变量各占一条横母线，在同一条竖母线与这两条条横母线之间分别焊接二极管。

第三十二页，共四十六页，编辑于2023年，星期四3.2基本逻辑型顺序控制器3.2.5组成矩阵板顺序控制电路的基本规律(5)横母线的数目：二倍输入点数加上三倍输出点数。W=2m+3nW——横母线数目m——机器的输入点数n——机器的输出点数(包括时间单元)第三十三页，共四十六页，编辑于2023年，星期四3.2基本逻辑型顺序控制器3.2.5组成矩阵板顺序控制电路的基本规律(6)竖母线的数目与输出点数和实现每一路输出所包含的“或”项多少有关。说明：在矩阵板中二极管不能用导线来代替，以免产生“混流”，影响“或”逻辑电路的正常工作。第三十四页，共四十六页，编辑于2023年，星期四3.3条件步进型顺序控制器基本逻辑型顺序控制器结构简单、制造维修方便。但由于其编程与继电接触式控制系统大体相同，需要设计出直接控制的控制电路。对于工艺过程较复杂的生产自动线，编制程序较麻烦，所有执行电器都同时连接到同一电源上，自锁、互锁、记忆等环节使编程复杂，所以基本逻辑型顺序控制器具有一定的局限性。

第三十五页，共四十六页，编辑于2023年，星期四3.3条件步进型顺序控制器步进型顺序控制器，采用统一的电源联锁代替自锁、互锁及联锁等。大多数生产过程，其动作顺序都是一步步进行的，每一步要求一定的执行机构动作。因此，对步进式顺序控制来说，只要能分清各个不同的工序，当一个工序动作完成以后，发出“动作完成信号”，就能使机械设备进入下一道工序——基本思路。

第三十六页，共四十六页，编辑于2023年，星期四3.3条件步进型顺序控制器步进型顺序控制器是一种按照步进方式进行控制的装置。以生产过程的动作完成信号作为程序转换信号的步进型顺序控制器为条件步进型顺序控制器。以时间信号作为转换程序的步进型顺序控制器为时间步进型顺序控制器。

第三十七页，共四十六页，编辑于2023年，星期四3.3条件步进型顺序控制器条件步进型顺序控制器基本结构和工作原理

从电源联锁的角度考虑，要求条件步进型顺序控制器能够按布供电。为了扩大使用功能，对某些生产过程的控制，可以不按照原定的顺序工作，跳过若干工序，然后在新的工序上再继续顺序工作。为此，设置了跳选部件。第三十八页，共四十六页，编辑于2023年，星期四3.3条件步进型顺序控制器条件步进型顺序控制器基本结构和工作原理为了检查是否符合跳步条件，将基本逻辑型顺序控制器的矩阵板分三个部分：输入矩阵、输出矩阵、联锁矩阵。跳选部分很容易形成自动生产过程中内部的小循环，可以显著节省程序步骤。为了观察机器的运行状态，顺序控制器都设有程序显示器件，用灯光或数字显示工作顺序。第三十九页，共四十六页，编辑于2023年，星期四3.3条件步进型顺序控制器条件步进型顺序控制器基本结构和工作原理

现场信号手动输入继电器步进器输入矩阵输出矩阵多“1”检测联锁矩阵跳选延时输出继电器执行部件条件步进型顺序控制器方框图第四十页，共四十六页，编辑于2023年，星期四3.3条件步进型顺序控制器下面分单元分析各组成部分的工作原理一、步进器基本逻辑型顺序控制器与步进型顺序控制器最根本的区别是后者有步进器作核心控制部件。步进器接受并判断来自输入矩阵的转换信号，按照预定的要求，指挥控制器依次转换程序，并向被控制的对象发出动作指令。第四十一页，共四十六页，编辑于2023年，星期四3.3条件步进型顺序控制器下面分单元分析各组成部分的工作原理一、步进器转换信号是能鉴定某一程序正在进行的工作已经最后完成，步进器自动转入下一个程序，并在转入下一个程序的同时，