電氣控制是一種應(yīng)用最普遍的自動(dòng)控制方式，在使用機(jī)械，液壓、氣動(dòng)等控制方式中，也常常離不開電氣控制。
電氣控制中最初采手動(dòng)開關(guān)控制，后來多數(shù)采用繼電器—接觸器控制，它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床各種運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)控制，這種控制方法簡(jiǎn)單直接，工作穩(wěn)定，成本低，能在一定范圍內(nèi)適應(yīng)加工系統(tǒng)的需要，但固定接線的繼電一接觸器控制系統(tǒng)，滿足不了加工程序經(jīng)常改變，控制要求比較復(fù)雜的加工系統(tǒng)的要求，且系統(tǒng)設(shè)計(jì)麻煩，走線復(fù)雜，可靠性低，難以分析及排除故障。
近年來，一種新型控制裝置—順序控制器得到了迅速發(fā)展，它通過編碼，邏輯組合來改變程序，能適應(yīng)對(duì)程序需要經(jīng)常變動(dòng)的控制要求，使機(jī)床控制系統(tǒng)具有更大的靈活性和通用性。
自動(dòng)線中每一臺(tái)機(jī)床都具有各自的電氣控制線路。其控制原理與一般單機(jī)并無本質(zhì)的不同。但自動(dòng)線還必須具有全線總控制電路，使各機(jī)床與各種輔助設(shè)備按照預(yù)定的順序協(xié)調(diào)地工作。對(duì)于不同類型和不同工作性質(zhì)的自動(dòng)線，其電控線路必然各不相同。但一般全線的總控制電路都用具備下述共同機(jī)能。
1） 控制全線的自動(dòng)工作循環(huán)，使自動(dòng)線能連續(xù)地進(jìn)行工作。
2） 能夠?qū)崿F(xiàn)單循環(huán)控制，在調(diào)整試車時(shí)，常需自動(dòng)線在每次起動(dòng)后只工作一個(gè)循環(huán)即停止，而在正常工作情況下，當(dāng)需要停車時(shí)，自動(dòng)線應(yīng)在完成了一個(gè)動(dòng)作循環(huán)，所有動(dòng)力部件和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)都回到原始狀態(tài)后才能停車，這一機(jī)能是由“預(yù)停”控制來實(shí)現(xiàn)的。
3） 各臺(tái)機(jī)床及主要輔助設(shè)備均能單獨(dú)控制，以便于調(diào)整。
4） 具有檢查各種設(shè)備和裝置工作情況的控制環(huán)節(jié)，以便即使發(fā)現(xiàn)故障產(chǎn)生的原因和位置。
5） 具備反映各種設(shè)備和裝置工作情況的信號(hào)系統(tǒng)。
順序控制器控制是按照預(yù)先規(guī)定好的“程序”對(duì)機(jī)械加工過程進(jìn)行自動(dòng)控制。
順序控制器的主要特征如下：
1） 具有可變或可編的程序存儲(chǔ)器，可以將被控制對(duì)象的動(dòng)作程序預(yù)先存儲(chǔ)起來，以供在控制過程中使用。
2） 順序控制器的通用性及靈活性較好，對(duì)不同的加工工藝要求，可以配上不同的控制程序。如果工藝要求改變，只需改變程序。
3） 順序控制器分有觸點(diǎn)式和無觸點(diǎn)式兩中，其邏輯狀態(tài)“0”和“1”之間電平相差明顯，因此抗干擾能力強(qiáng)。
4） 工作原理簡(jiǎn)單。使用維護(hù)方便
1. 步進(jìn)式順序控制器
圖52-72是步進(jìn)式順序控制器的結(jié)構(gòu)框圖。現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)通過輸入部分加到輸入矩陣，經(jīng)過輸入矩陣的邏輯運(yùn)算控制步進(jìn)器步進(jìn)，步進(jìn)器R在輸出矩陣邏輯配合下送出信號(hào)，完成控制過程。
步進(jìn)式順序控制器的基本電路形式見圖52-73。輸入矩陣和輸出矩陣都做在一塊板上。輸入矩陣行母線接在反映輸入信號(hào)（反映工作狀態(tài)的信號(hào)）反饋信號(hào)（聯(lián)鎖條件信號(hào)）的繼電器觸點(diǎn)上，主要作用是根據(jù)步進(jìn)條件產(chǎn)生步進(jìn)觸發(fā)脈沖，使步進(jìn)器進(jìn)入下一步工作。輸出矩陣行母線接在輸出繼電器上（經(jīng)三極管放大器），主要作用是每一步有電時(shí)，利用輸出矩陣可以使相應(yīng)的輸出繼電器得電，使相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。
步進(jìn)器又稱步進(jìn)開關(guān)，作用是根據(jù)觸發(fā)脈沖信號(hào)自動(dòng)移位，移位信號(hào)通過輸入矩陣環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)控制步進(jìn)的功能，CP脈沖整形放大器的作用是將輸入矩陣送給步進(jìn)器的觸發(fā)脈沖，經(jīng)過電平轉(zhuǎn)移，整形放大。供給步進(jìn)器CP端作移位用，這樣可以保證觸發(fā)器可靠翻轉(zhuǎn)。
2. 邏輯組合式順序控制器
邏輯組合式順序控制器的原理見圖52-74。主要由下面三部分組成：
（1） 輸入部分，主要由繼電器組成，用來反映現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)，例如來自現(xiàn)場(chǎng)的行程開關(guān)，按鈕、接近開關(guān)，光電開關(guān)，壓力開關(guān)以及其他各種檢測(cè)信號(hào)等，并把它們統(tǒng)一轉(zhuǎn)換成矩陣板所能接受的信號(hào)送入矩陣板。
（2） 輸出部分，主要由輸出放大器和輸出繼電器組成，主要作用是把矩陣送來的電信號(hào)變成開關(guān)信號(hào)。用來控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如接觸器、電磁閥等）是由輸出繼電器動(dòng)合觸點(diǎn)來控制的。同時(shí)，輸出繼電器的另一對(duì)動(dòng)合觸點(diǎn)和動(dòng)斷觸點(diǎn)要反饋信號(hào)時(shí)使用。
（3） 矩陣板組合網(wǎng)絡(luò)，矩陣板及耳極管所組成的組合網(wǎng)絡(luò)，用來綜合信號(hào)，對(duì)輸入信號(hào)和反饋信號(hào)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)邏輯控制功能。
3. 可編程邏輯控制器
可編程序邏輯控制器又稱指令式順序控制器，采用電子計(jì)算機(jī)原理，比前兩種類型的控制器更加完善和靈活，用在規(guī)模較大，控制比較復(fù)雜的自動(dòng)化加工系統(tǒng)中。
可編程序邏輯控制器的基本工作原理是利用邏輯運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)開關(guān)量控制。
可編程序邏輯控制器的原理框圖見圖52-75。
由于控制器主要用于加工過程的開關(guān)量控制，所以輸入信號(hào)主要是開關(guān)量信號(hào)，開關(guān)量的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)經(jīng)過隔離電路，再經(jīng)過數(shù)據(jù)傳送接口，送入器件狀態(tài)寄存器中，現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的不同變化器件寄存器也隨之不斷變化。
控制程序確定后，由光電輸入機(jī)或其他輸入裝置通過輸入數(shù)據(jù)控制電路或程序設(shè)定器，將指令送到數(shù)碼寄存器寫入內(nèi)存。現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)送到器件狀態(tài)寄存器后，由運(yùn)算器運(yùn)算出結(jié)果，仍送回器件狀態(tài)寄存器，同時(shí)將虛擬線路圖上的線號(hào)編號(hào)運(yùn)算結(jié)果送到線路編號(hào)寄存器。在生產(chǎn)輸出信號(hào)時(shí)經(jīng)數(shù)據(jù)傳送接口和輸出數(shù)據(jù)控制電路把它送到執(zhí)行元件。
由此可見，可編程序邏輯控制器一開機(jī)就連續(xù)不斷地循環(huán)執(zhí)行程序（指令），而且隨著輸入信號(hào)的變化，在執(zhí)行程序中。由于運(yùn)算結(jié)果的不同，輸出也嘴之發(fā)生變化，這樣就完成了輸出隨輸入而變化的控制要求。這種類型控制器的特點(diǎn)是利用存儲(chǔ)指令，在按指令進(jìn)行運(yùn)算，靠運(yùn)算的結(jié)果去進(jìn)行控制，這種用“軟件”實(shí)現(xiàn)控制的方法，所用程序是和容易變換的。
以國(guó)產(chǎn)的ZHS-DKK02型可編程序控制器為例。這是一種中小型可編程序控制器，具有編程顯示漢字化，結(jié)構(gòu)模塊化，1/0模塊互換化的功能。由主機(jī)，CRT、鍵盤、打印機(jī)等組成，具有功能齊全，編程簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，以邏輯符號(hào)梯形圖為編程方式，其輸入/輸出點(diǎn)數(shù)可根據(jù)需要任意選用模塊。比如64點(diǎn)，由8個(gè)模塊組成，可選用4個(gè)模塊32點(diǎn)做輸入，另32點(diǎn)輸出，也可選6個(gè)模塊做輸入（48）點(diǎn)，另2個(gè)模塊16點(diǎn)作輸出，這樣的配置形式靈活，經(jīng)濟(jì)效益好，該機(jī)的接線采用接線板，設(shè)在PC端面的前端，可將來自機(jī)床的主令開關(guān)，按鈕、行程開關(guān)，壓力繼電器等信號(hào)及電磁鐵、接觸器、自動(dòng)器等執(zhí)行元件的控制信號(hào)，直接接到端子上，在更換模塊時(shí)也不需要拆除，僅取下接線板即可。該P(yáng)C的主要技術(shù)指標(biāo)CRT顯示，梯形圖編程，擁護(hù)原程序存儲(chǔ)形成磁帶，擁護(hù)目標(biāo)程序存儲(chǔ)形式為EPROM16K字節(jié)，可供用戶編入1500個(gè)以上開關(guān)符號(hào)（一個(gè)輸入或輸出符號(hào)為一個(gè)開關(guān)符）用戶程序掃描時(shí)間平均1000個(gè)開關(guān)符30ms；1/0可互換槽位，輸入電壓DC/24V、AV/110V、220V，輸出DC/24V/2A、AC110V/1A~2A、220V/1A~2A。用戶自選，計(jì)算器32個(gè)，計(jì)數(shù)范圍（1~99）。
計(jì)時(shí)器32個(gè)，計(jì)時(shí)范圍（0.1~9.9s），中間記憶256個(gè)，順序控制的工程步進(jìn)器10個(gè)，每個(gè)32步，外形尺寸485mm×220mm×150mm。該控制器特別適合于老設(shè)備的技術(shù)改造，用DKK02PC代替常規(guī)的繼電器邏輯控制可直接按原來的控制線路進(jìn)行編程，只是符號(hào)做一些變換，DKK02PC的編程方法及功能見表52-43。
表52-43 DKK02 PC的編程方法及功能
