[发明专利]串行信号系统和顺序控制器

说明书

本发明是属于控制技术。主要是用于机械自动控制系统（以下简称自动系统）中。处理开关量的顺序控制器（以下简称控制器）的信号输入方法和用该方法设计的产品。

现有的控制器是《电机工程手册》49-68～77页和50-108～110页上阐述的矩阵式顺序控制器和可编程序式顺序控制器。这两种控制器的信号输入方法及内部结构如图一和图二所示。从图中可以看到：自动系统中的各个信号开关是分别接到控制器输入端的。这种信号输入方法称为平行信号系统。自动系统中的开关信号是一种二进制信息。控制器本身实际上是一个二进制输入/输出逻辑函数发生器。如果自动系统中有n个信号开关。则控制器输入的信号有2ⁿ个状态。这2ⁿ个状态中只有极少数是有用状态，其余都是无效状态。控制器在分析和处理这许多无效状态的过程中，需要大量的逻辑功能和元件。因此控制器的结构复杂，造价高，编制程序也很麻烦。

本发明的目的是要克服上述缺点，降低控制器的造价和简化编程方法。

上述目的是由串行信号系统来实现的。串行信号系统是把自动系统中参加自动控制的全部或部份信号开关，用串联或并联或混联的方法组成一个两端开关网络，这网络中任意一个信号开关（不包括联锁电路中被禁止的信号开关）动作时，开关网络的两端就接通或断开一次（不包括开关动作时触点抖动的次数）。

串行信号系统接在控制电路中以后，自动系统每完成一步程序，控制器的输入端就会收到一个脉冲信号。这种信号可以直接作为控制器中步进器的步进脉冲信号，因而可以省去处理输入开关量信号的输入矩阵或其它逻辑运算电路。由于脉冲信号是在自动系统运行过程中产生的。因此一般不存在无效状态。

控制器采用串行信号系统后，信号输入端只需要一个，因此可以节省n-1个输入单元。控制器的核心也可以用计数器或移位寄存器等小规模集成电路组成，不需要用微处理器等大规模集成电路，也不需要系统监控软件支持。因此控制器的造价可以大幅度地下降。

除了信号输入端以外，需要时控制器还可以加上几个控制输入端，用来实系统保护性连锁。选择程序，执行中断处理程序等功能。

串行信号系统的具体连接方法有下列几种：

一、多开关串行信号系统：在自动系统中，如果属于同一执行机构的信号开关有多个，则可以用下列两种方法组成串行信号系统。

1、在参加自动控制的信号开关中，把属于同一执行机构的信号开关的常开触点并联起来（有时候也可以把常开触点和常闭触点并联起来），组成并联开关网络。再把各执行机构的并联开关网络串联起来，组成一个混联两端开关网络（图三）。

2、在参加自动控制的信号开关中，把属于同一执行机构的信号开关的常闭触点串联起来。组成一个串联两端开关网络。再把各执行机构的串联开关网络并联起来，组成一个混联两端开关网络（图四）。

二、单开关串行信号系统：在自动系统中，如果属于同一执行机构的信号开关只有一个（有多个撞块）。则可以用下列两种方法组成串行信号系统。

1、把参加自动控制的常闭触点并联起来，组成并联两端开关网络（图五）。

2、把参加自动控制的信号开关的常开触点串联起来。组成串联两端开关网络（图六）。

单开关串行信号系统可以节省信号开关，降低自动系统成本。同时信号开关触点也显著减少，这样自动系统中由于触点接触不良引起的故障也随之减少，提高了自动系统的可靠性。

本发明所述的开关是泛指二值输出元件。它包括各种有触点开关和无触点开关。对于无触点开关，常开触点和常闭触点的含义是功能相当的开关输出部份。

图七是为应用串行信号系统而设计的串行输入顺序控制器（以下简称串行控制器）。它是在矩阵式顺序控制器的基础上改进的。控制器由输入单元，或门、步进器、输出矩阵、输出单元、联锁或跳选矩阵、计时器、时间预选矩阵和计数器组成。其特征是输入开关量信号直接产生步进器的步进脉冲信号。在现有的控制器中，需要对输入开关量进行逻辑运算，检出有效状态后再把运算结果作为步进信号送至步进器，执行下一步程序。在串行控制器中，由于信号系统已把开关量信号转换为脉冲信号，因此可以省去输入矩阵或其它逻辑运算电路，使控制器的电路简化，成本降低。