專利名稱：串行信號系統(tǒng)和順序控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是屬于控制技術(shù)。主要是用于機械自動控制系統(tǒng)(以下簡稱自動系統(tǒng))中。處理開關(guān)量的順序控制器(以下簡稱控制器)的信號輸入方法和用該方法設(shè)計的產(chǎn)品。
現(xiàn)有的控制器是《電機工程手冊》49-68～77頁和50-108～110頁上闡述的矩陣式順序控制器和可編程序式順序控制器。這兩種控制器的信號輸入方法及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖一和圖二所示。從圖中可以看到自動系統(tǒng)中的各個信號開關(guān)是分別接到控制器輸入端的。這種信號輸入方法稱為平行信號系統(tǒng)。自動系統(tǒng)中的開關(guān)信號是一種二進制信息。控制器本身實際上是一個二進制輸入/輸出邏輯函數(shù)發(fā)生器。如果自動系統(tǒng)中有n個信號開關(guān)。則控制器輸入的信號有2n個狀態(tài)。這2n個狀態(tài)中只有極少數(shù)是有用狀態(tài)，其余都是無效狀態(tài)?？刂破髟诜治龊吞幚磉@許多無效狀態(tài)的過程中，需要大量的邏輯功能和元件。因此控制器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價高，編制程序也很麻煩。
本發(fā)明的目的是要克服上述缺點，降低控制器的造價和簡化編程方法。
上述目的是由串行信號系統(tǒng)來實現(xiàn)的。串行信號系統(tǒng)是把自動系統(tǒng)中參加自動控制的全部或部份信號開關(guān)，用串聯(lián)或并聯(lián)或混聯(lián)的方法組成一個兩端開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，這網(wǎng)絡(luò)中任意一個信號開關(guān)(不包括聯(lián)鎖電路中被禁止的信號開關(guān))動作時，開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的兩端就接通或斷開一次(不包括開關(guān)動作時觸點抖動的次數(shù))。
串行信號系統(tǒng)接在控制電路中以后，自動系統(tǒng)每完成一步程序，控制器的輸入端就會收到一個脈沖信號。這種信號可以直接作為控制器中步進器的步進脈沖信號，因而可以省去處理輸入開關(guān)量信號的輸入矩陣或其它邏輯運算電路。由于脈沖信號是在自動系統(tǒng)運行過程中產(chǎn)生的。因此一般不存在無效狀態(tài)。
控制器采用串行信號系統(tǒng)后，信號輸入端只需要一個，因此可以節(jié)省n-1個輸入單元?？刂破鞯暮诵囊部梢杂糜嫈?shù)器或移位寄存器等小規(guī)模集成電路組成，不需要用微處理器等大規(guī)模集成電路，也不需要系統(tǒng)監(jiān)控軟件支持。因此控制器的造價可以大幅度地下降。
除了信號輸入端以外，需要時控制器還可以加上幾個控制輸入端，用來實系統(tǒng)保護性連鎖。選擇程序，執(zhí)行中斷處理程序等功能。
串行信號系統(tǒng)的具體連接方法有下列幾種一、多開關(guān)串行信號系統(tǒng)在自動系統(tǒng)中，如果屬于同一執(zhí)行機構(gòu)的信號開關(guān)有多個，則可以用下列兩種方法組成串行信號系統(tǒng)。
1、在參加自動控制的信號開關(guān)中，把屬于同一執(zhí)行機構(gòu)的信號開關(guān)的常開觸點并聯(lián)起來(有時候也可以把常開觸點和常閉觸點并聯(lián)起來)，組成并聯(lián)開關(guān)網(wǎng)絡(luò)。再把各執(zhí)行機構(gòu)的并聯(lián)開關(guān)網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)起來，組成一個混聯(lián)兩端開關(guān)網(wǎng)絡(luò)(圖三)。
2、在參加自動控制的信號開關(guān)中，把屬于同一執(zhí)行機構(gòu)的信號開關(guān)的常閉觸點串聯(lián)起來。組成一個串聯(lián)兩端開關(guān)網(wǎng)絡(luò)。再把各執(zhí)行機構(gòu)的串聯(lián)開關(guān)網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)起來，組成一個混聯(lián)兩端開關(guān)網(wǎng)絡(luò)(圖四)。
二、單開關(guān)串行信號系統(tǒng)在自動系統(tǒng)中，如果屬于同一執(zhí)行機構(gòu)的信號開關(guān)只有一個(有多個撞塊)。則可以用下列兩種方法組成串行信號系統(tǒng)。
1、把參加自動控制的常閉觸點并聯(lián)起來，組成并聯(lián)兩端開關(guān)網(wǎng)絡(luò)(圖五)。
2、把參加自動控制的信號開關(guān)的常開觸點串聯(lián)起來。組成串聯(lián)兩端開關(guān)網(wǎng)絡(luò)(圖六)。
單開關(guān)串行信號系統(tǒng)可以節(jié)省信號開關(guān)，降低自動系統(tǒng)成本。同時信號開關(guān)觸點也顯著減少，這樣自動系統(tǒng)中由于觸點接觸不良引起的故障也隨之減少，提高了自動系統(tǒng)的可靠性。
本發(fā)明所述的開關(guān)是泛指二值輸出元件。它包括各種有觸點開關(guān)和無觸點開關(guān)。對于無觸點開關(guān)，常開觸點和常閉觸點的含義是功能相當(dāng)?shù)拈_關(guān)輸出部份。
圖七是為應(yīng)用串行信號系統(tǒng)而設(shè)計的串行輸入順序控制器(以下簡稱串行控制器)。它是在矩陣式順序控制器的基礎(chǔ)上改進的?？刂破饔奢斎雴卧?，或門、步進器、輸出矩陣、輸出單元、聯(lián)鎖或跳選矩陣、計時器、時間預(yù)選矩陣和計數(shù)器組成。其特征是輸入開關(guān)量信號直接產(chǎn)生步進器的步進脈沖信號。在現(xiàn)有的控制器中，需要對輸入開關(guān)量進行邏輯運算，檢出有效狀態(tài)后再把運算結(jié)果作為步進信號送至步進器，執(zhí)行下一步程序。在串行控制器中，由于信號系統(tǒng)已把開關(guān)量信號轉(zhuǎn)換為脈沖信號，因此可以省去輸入矩陣或其它邏輯運算電路，使控制器的電路簡化，成本降低。
圖八是改進的串行控制器?？刂破饔奢斎雴卧?、步進器、計時器、計數(shù)器、控制電路和輸出單元組成。其特征是步進器由計數(shù)器和存貯器組成。現(xiàn)有的步進器是一個環(huán)形計數(shù)器，它只能確定控制器工作在那一步程序，而不能直接確定各輸出點的輸出狀態(tài)。因此控制器還需要輸出矩陣或微處理器等邏輯運算電路才能確定輸出狀態(tài)。步進器采用計數(shù)器和存貯器組成以后。存貯器中部份存貯單元中存有控制信息，用以指出當(dāng)前地址(地址由計數(shù)器直接確定)中存貯單元的內(nèi)容是輸出、計時、跳選和計數(shù)等狀態(tài)。其余存貯單元中存有相對應(yīng)的輸出狀態(tài)、計時時間、跳轉(zhuǎn)地址和計數(shù)數(shù)據(jù)等信息。因此控制器可以省去跳選矩陣、時間預(yù)選矩陣和輸出矩陣等邏輯電路，使電路結(jié)構(gòu)更加簡單。由于存貯器容量大。存貯內(nèi)容可以改變，因此這種控制器實際上是一種功能優(yōu)良的可編程序式順序控制器。這種控制器的使用者無需關(guān)心各輸入開關(guān)量之間的相互關(guān)系，因此不必象可編程序式順序控制器那樣用專用程序語言或繼電器T形圖等方法來編制程序。只需根據(jù)實際需要把控制器的每一步工作狀態(tài)(主要是輸出狀態(tài))順序?qū)懭氪尜A器就可以了。使用者一般只要閱讀產(chǎn)品使用說明書后就能掌握使用方法。因此這種控制器特別適用于不熟悉T形圖和程序語言的非電氣類工程技術(shù)人員，技術(shù)革新人員和普通工人。
圖八中的步進器也可以用移位寄存器組成。由于移位寄存器兼有計數(shù)和存貯功能，因此可以代替計數(shù)器和存貯器。
圖九是本發(fā)明的一個實施例。
輸入單元由光電偶合器，單穩(wěn)態(tài)電路和與門等元件組成。
計數(shù)器由兩個獨立的計數(shù)器組成。計數(shù)器(1)用來計數(shù)輸入脈沖信號的次數(shù);計數(shù)器(2)用來計數(shù)程序循環(huán)的次數(shù)。計數(shù)器(1)的作用是消除無效狀態(tài)。當(dāng)連續(xù)數(shù)步程序都是同一輸出狀態(tài)時，可以禁止輸入信號進入步進器，并把禁止步數(shù)置入計數(shù)器(1)。計數(shù)結(jié)束后再允許輸入信號進入步進器。
步進器由計數(shù)器和存貯器組成。存貯器中的0～4號單元存有控制信息。這五個單元中信息的不同組合可以實現(xiàn)各種控制功能。計數(shù)器的輸出數(shù)據(jù)直接作為存貯器的地址。這地址數(shù)據(jù)還可以控制擴展單元。擴展單元由存貯器和輸出單元組成。擴展點數(shù)可以是無限的。
輸出單元上有控制端E，當(dāng)E為高電平時，輸出存貯器當(dāng)前地址單元中指定的輸出狀態(tài)。當(dāng)E為低電平時禁止輸出。這時控制器可以執(zhí)行置數(shù)操作。
自動系統(tǒng)中如果需要選擇程序及連鎖保護時，可以在控制器中裝上編碼器。當(dāng)有控制信號輸入編碼器時，步進器將中斷正在執(zhí)行的程序，去執(zhí)行以編碼器輸出數(shù)據(jù)為起始地址的其它程序。
真值表符號說明1、
上升沿觸發(fā) 5、DP 存貯器輸出數(shù)據(jù)2、
下降沿觸發(fā) 6、DB 編碼器輸出數(shù)據(jù)3、
上升沿延遲觸發(fā)(輸入 7、H 高電平端上升為高電平后，內(nèi)部觸發(fā)器要8、L低電平延遲一定時間后才翻轉(zhuǎn))。 9、
輸出一個脈沖信號4、Q計數(shù)器輸出數(shù)據(jù)。10、×任意狀態(tài)
權(quán)利要求
1.用于機械自動控制的串行信號系統(tǒng)，其特征是把自動系統(tǒng)中參加自動控制的全部或部份信號開關(guān)，用串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)的方法組成一個兩端開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)這網(wǎng)絡(luò)中任意一個信號開關(guān)(不包括聯(lián)鎖電路中被禁止的信號開關(guān))動作時，開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的兩端就接通或斷開一次(不包括開關(guān)動作時觸點抖動的次數(shù))。
2.控制器，主要是用于機械自動控制的順序控制器，由輸入單元、或門、步進器、輸出矩陣、輸出單元、聯(lián)鎖或跳選矩陣、計時器、時間預(yù)選矩陣和計數(shù)器組成。其特征是輸入開關(guān)量信號直接產(chǎn)生步進器的步進脈沖信號。
3.按照權(quán)利要求2的控制器，由輸入單元、步進器、計時器、控制電路和輸出單元組成。其特征是步進器由計數(shù)器和存貯器組成。
全文摘要
本發(fā)明是一種用于工業(yè)自動控制中處理開關(guān)量信號的串行信號系統(tǒng)。串行信號系統(tǒng)是把自動系統(tǒng)中的信號開關(guān)接成一個兩端開關(guān)網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)任一信號開關(guān)動作時，開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的兩端就接通或斷開一次。用串行信號系統(tǒng)設(shè)計的順序控制器，它的信號輸入端僅需一個。因此控制器的結(jié)構(gòu)簡單、成本低。這種控制器的使用者無需關(guān)心各信號開關(guān)之間的邏輯關(guān)系，因此編程極為簡易。特別適用于非電氣類技術(shù)人員的技術(shù)革新能手。
文檔編號G05B19/10GK1039909SQ8910282
公開日1990年2月21日 申請日期1989年4月23日 優(yōu)先權(quán)日1989年4月23日
發(fā)明者柳正雷 申請人:柳正雷