2.1.1 顺序控制类型

可从不同角度进行顺序控制分类：

1.按人工干预情况分

（1）手动控制。如控制的实现主要靠人工，则称这种控制为手动控制。它是最常用、最基本的控制。手动控制是用主令器件，如按钮，直接向系统发送命令，实现控制。只是在需要安全联锁的场合，要用到反馈器件，用相应的反馈信号实现联锁。

（2）半自动控制。半自动控制是一旦系统人工起动，系统工作，其过程的展开是自动实现的，无须人工干预。但过程结束时，系统将自动停车。若再使系统工作，还须人工起动。这种系统也很常见，它是自动控制的基础。

（3）自动控制。自动控制是一旦系统人工起动，系统工作，其过程的展开是自动实现的，无须人工干预。而且可周而复始地循环进行。若要使系统停止工作，则要人工另送入停车信号，或运用预设的停车信号。

一个系统，往往都具有这三种控制。有时系统较复杂，可能无自动控制，或者也无半自动控制，但手动控制总是有的。作为一种目标，总是要力求能对系统进行半自动，以至自动控制。

手动控制较简单，弄清了手动输入与工作输出关系就好处理了。半自动控制不仅有手动输入，还有工作过程的反馈输入，之间关系也较复杂。半自动控制既是控制要达到的基本目标，也是实现自动控制的基础。因为有了半自动控制，只要在其循环末了，加上再起动的环节就可以实现自动控制了。而仅从控制角度考虑，加入这个环节是不困难的。

2.按逻辑问题的性质分

（1）组合逻辑。没有输出反馈，也不使用如计数器、定时器等具有记忆功能的组件，有的称转换机构（对PLC还有RS触发器），不对输入的历史加以记录，输出仅与输入的当前状况有关，而与输入的历史状况无关。最简单的组合逻辑例子算是一般家庭用开关控制照明的电路。所控制的电灯亮否仅与开关的当前状态有关，而与开关的历史状态无关。

图2-1b所示梯形图也是组合逻辑，用于显示三位置旋转刀架当前所处的位置。这里WW1、WW2、WW3哪个ON（如用其驱动指示灯），只取决于刀架的当前位置，而与其历史状况无关。

如图2-1a所示位置，两个行程开关均压合上。从梯形图可知，WW1 ON；逆时针转120°，则XK2压上，XK1不压，WW2 ON。再逆转120°，则XK1压上，而XK2不压，WW3 ON。再转120°又回到图示位置。这样，用两个开关的被压合状况的组合，就可反映出刀架处于3个位置中的哪一个。

图2-1 组合逻辑电路

图2-1c用3个行程开关，哪个压上将代表刀架处在哪个位置，关系更简单，梯形图略。

由以上分析可知，组合逻辑的特点是：

1）无反馈，也不使用转换机构。输出仅取决于当前输入组合，不接受自身反馈信号控制，不能记录输入历史。

2）单一解。由于输入历史没有记录，所以输出仅取决于当前输入。同一个当前输入的组合总是产生同一输出。

3）电路状态转换没有中间状态的过渡。

4）所需输入元件多，但逻辑关系简单。

（2）时序逻辑。有输出反馈，或使用如RS触发器、计数器、定时器等具有记忆功能的组件，有的称转换机构（对PLC还有RS触发器、计数器等），对输入的历史加以记录，输出不仅与输入的当前状况有关，而且还与所记录的输入的历史有关。最简单的时序逻辑例子算是用按钮控制去开动一台机器。所控制的机器是否运转不仅与按钮当前是否按上有关，还与是否记录到按过的历史有关。

如图2-2a所示，也是用3个指示灯显示刀架位置。但它只用一个行程开关。其梯形图程序如图2-2b所示。

如开始时，XK1压上、ON，而且WW1也是ON，用其显示刀架处于位置1。当刀架逆时针转位，先是XK1松开、OFF，到新的位置后又将它压下、ON，其结果将是WW2 ON，WW1 OFF，显示处于位置2。而当刀架又逆时针转位，XK1又是先松开、OFF，到新的位置后又被压上、ON，则WW3 ON、WW2 OFF，显示处于位置3。这时，刀架再逆时针转位，则回到原来位置，WW1 ON，WW3 OFF。逻辑复原。

以上分析比较粗略，在下一节进行通电表介绍之后，还有详细说明。

当然，这种电路，刀架只能固定在一个转动方向。而且这个逻辑在开始时，要根据刀架的位置指定WW1、WW2或WW3哪个ON。在实际上，刀架也都是固定一个方向转动的。故这个指定是不难实现的。

分析以上逻辑可知，时序逻辑的特点是：

1）反馈，或使用转换机构。输出不仅取决于当前输入组合，还受自身反馈信号控制。能记录输入历史。

2）多解。由于输入历史可以记录，所以输出不仅取决于当前输入，还取决于所记录的输入历史。同一个当前输入，但所记录输入历史不同，即可产生不同输出。

3）电路状态转换为顺序推进。

4）所需输入元件少，但逻辑关系复杂。

图2-2 异步时序逻辑

提示：实际刀架转位控制多用计数器，用转位后不同的计数值显示位置。由于这里运用了计数器的记录功能，因而它也是时序逻辑。

（3）时序逻辑可分为异步时序逻辑与同步时序逻辑：

1）同步时序：有统一的节拍转换脉冲，输入信号改变的作用由节拍脉冲激活予以实现。这可避免在变量变化时，其间相互的影响，因而考虑的关系要简单一些。

2）异步时序：无统一的节拍转换脉冲，节拍转换由输入信号的改变予以实现。但变量的变化会相互影响，考虑的关系要复杂一些。

PLC的CPU硬件逻辑电路就是同步时序逻辑。它的工作就是由同步（时钟）脉冲统一控制的。PLC程序，只能是一条一条执行。从这个意义上讲，它的逻辑关系不是同步的，而是异步的。但有三点值得注意：

1）PLC程序是循环执行，执行后还要靠I/O刷新予以实现。从这个意义上讲，是否也是同步？可否做到指令的执行是异步的，指令的实际作用是同步的？

2）PLC有微分指令：上升沿微分，只在被微分量从0到1的那个扫描周期，这个微分输出才为1；下降沿微分，只在被微分量从1到0的那个扫描周期，才为1。可否用这个微分信号做同步脉冲信号，也按同步的方法设计部分梯形图逻辑？

3）利用微分指令还可能出现，在执行过程中，先执行的指令造成的一些输出、或内部继电器状态改变，而影响后执行指令的逻辑条件，从而导致不同步。能设法避免这个情况的发生吗？

答案是肯定的。这样处理，称异步时序逻辑同步化。怎么实现PLC时序逻辑同步化，将在本章第4节做进一步讨论。

3.按顺序的确定性分

（1）确定控制。控制对象工作过程或顺序是确定的，与其对应的控制电路即为确定控制程序。多数PLC程序为确定控制。

确定电路的设计首先要弄清这个确定的过程或顺序，然后再根据过程的展开或顺序的推进情况逐步地设计。

确定控制有组合的，也有时序的。不过时序的更多些，因为既是确定的，把它设计成时序的，输入信号可以减少。

（2）随机控制。如果对象的工作过程或顺序不是确定的，其对应的控制电路即为随机控制。多数PLC程序也可为随机控制。

随机控制可用穷举法，分析所有的可能，然后再设法分别予以处理。也可把它理解为有分支的顺序控制。可根据输入逻辑条件的不同，选择不同进程分支。所以，随机控制又可称为有分支的顺序控制。而确定控制则称为无分支的顺序控制。

组合逻辑多为随机控制。如设备的各种手动操作，多是随机的。但时序逻辑也有随机的。如控制电梯工作，某一时刻往第几楼开，在第几楼停，都是根据使用电梯的人的要求随机确定。

4.按控制资源与用户关系分

这里用户指对系统服务需求者，资源指系统服务提供者。根据这两者关系顺序控制可分为

（1）单资源单用户。一般顺序控制系统多是这样。工作的过程比较单一。尽管控制顺序可以有各种组合，但各有各的资源，各有各的需求。不存在对资源占用的争抢，也没有资源合理利用问题。

（2）多资源单用户。如高楼供水系统，一般都备有多个水泵。用水高峰时全部投入运行。用水不多时，只是个别运行。到底哪个个别运行，就有资源合理利用问题。再如化工厂的空气压缩机供气与用气，也有这个问题。显然面对此类顺序控制，除了要处理顺序关系，还要处理资源调度问题。

（3）单资源多用户。如一部电梯，多层用户要求服务。特别是在同一时间，有的要电梯上升，而有的要下降。这里就有资源的合理分配问题。再如，服务于多个设备的机械手，仅一个资源，却要为多个设备服务，也有这个问题。显然面对此类顺序控制，除了要处理顺序关系，还要处理用户公平竞争问题。

（4）多资源多用户。多层多电梯控制就是典型实例。情况更复杂。据讲当今设计有可供256层使用的电梯群。这群电梯每层有4组（区域），每组4个。即256层每层都有16个电梯可用，而每个电梯都可能有256个用户参与选择。这里资源合理调度及用户公平竞争问题都相当复杂。其控制算法以及控制的实现都不是PLC所能胜任的。据讲要用计算机控制，而且一台计算机还不够，还要用到计算机网络。

尽管用户与资源间的关系这么复杂，但多数PLC程序只是用于单资源单用户的情况。本章讨论的也多只限于这些。