以支持为中心的企业控件:控制系统触发器

制造商不能指望有竞争力，不能强迫控制和信息系统设计师围绕机器的劣质力学开发应用程序。战略家必须认识到机械执行器和传感器的放置会对所有应用产生负面影响。控制系统设计者必须认识到劣质机械，并努力改进机械设计。

随着时间的推移，机械设计人员逐渐意识到控制系统应用的传感器驱动需求。由于大多数公司生产普通的机器，机器设计师通常会在需要的位置放置传感器。类似地，一些控制系统设计师习惯性地使用这些传感器开发控制电路，而另一些人则简单地从上一个应用程序中剪切和粘贴电路来制作下一个应用程序。在大多数情况下，控制系统设计人员完全了解其电路的传感器需求，但他们没有意识到这些传感器对基于控制器的触发电路和系统应用的整体影响。

运动检测仅仅是分配给所有自动化加工机器的机电触发特性的一个标签。它也是可靠而健壮的触发电路设计背后隐藏的基础。上层系统应用程序依赖于运动检测电路在物体进入、停止位置和退出加工站时产生可靠的触发器。大多数控制应用程序总是产生三个可能的站点触发器中的两个。

对于基于状态的控制系统，机械设计人员将传感器放置在验证机构物理位置所需的位置。为了检测物体从一个位置移动到另一个位置，设计师有策略地放置传感器，使它们能够检测物体进入、停止在某个位置和退出机器站。很明显，大多数控件应用程序只在这三个常见位置中的两个位置检测对象。

移动检测触发器

大多数控制应用包括产生两个运动检测触发器的电路。每个触发器激活依赖于两个互斥的对象位置事件。这些事件大多直接来自传感器输入，或者来自将多个传感器输入组合成一个独特的编程事件的电路。不管怎样，这两个相互排斥的事件在两个位置识别移动的物体。机械运动保证传感器输入依次激活和关闭通过一个站的每个物体。这种连续的两事件检测特性是激活所有移动检测触发器的基础。

早期的继电器控制机器具有模拟两步运动检测特性的控制系统设计特征。这些机器在启动自动循环之前需要操作员来装载零件。在每个循环之后，这些机器需要操作员移除零件，并手动将它们运送到下一台机器。

控制系统设计师很快意识到这两个关键事件需要依次激活，以保证这些机器的持续运行。设计人员开发了一种特殊的电路，专注于循环启动按钮和部件定位传感器的激活和停用。开发的电路提高了可靠性，避免了操作员使用绳子或胶带固定并永久按下循环启动按钮。该电路特性保证了两步输入激活和去激活序列的第一步。

为了确保机器不会在同一部件上重复或重复循环，设计师创造了一个类似的电路，以确保操作员在允许下一个自动循环开始之前将已完成的部件移除。该电路还确保了操作员没有物理地绑住部分位置限位开关的手臂。这种反捆绑特性保证了两步激活和去激活序列中的第二步。虽然设计人员没有将传感器和按钮切换过程称为运动检测，但这种固有的连续双步特性是存在的。

运动检测触发器可以直接激活系统应用程序，或作为武装无限数量的辅助触发器的基础。很明显，这些触发器对于可靠地触发控制和上层系统应用程序至关重要。然而，由于设计人员可以有效地影响触发器设计的机械特性，他们必须了解控制系统应用程序如何产生运动检测触发器。这意味着要理解传感器放置、执行器长度和电路编程方法的影响。

传感器的物理位置决定了控制系统电路手臂和火灾运动探测触发的方式。武装是一种逻辑行为，即让电路改变信号的状态，并保持该状态，直到触发事件发生，导致电路改变信号的状态。这类似于把枪上的锤子往后拉，然后一直收回，直到有人扣动扳机。这两个事件是相互排斥的，它们依次发生。简单地说，武装和发射是一个两步电路特性，在每一步生成运动检测触发器。

大多数控制应用程序在防止自动化机器在零件上重复循环的能力上是严格的。这种内置的刚性防止机器多次循环更换零件。对于大多数机器进程来说，这可能是灾难性的。为了确保不会发生这种情况，控制应用程序只允许通过故意的手动启动进行重复循环。为了保证机器不会自动重复一个循环，控制系统设计师使用运动检测电路来感知站位对象，并在两个独特的站位位置生成触发器。“唯一”指的是一个物体的感知位置，仅在零件进入、停止或离开一个站时发生一次。

因此，重复循环自动发生的唯一方式是通过罕见且不太可能的机会，有人迫使物体向前或向后移动到另一个位置，然后返回到原始位置。因此，感知物体进入、停止或离开一个站点对于武装和发射运动探测触发器至关重要。

以下名称适用于每个感应到的触发器位置。

进入触发:当一个或多个传感器检测到一个物体接近处理站时激活的信号。

在位置触发:一种信号，当一个或多个传感器检测到一个物体到达或停止在加工站的位置时激活。

退出触发:当一个或多个传感器检测到一个物体离开加工站时激活的信号。

所有运动检测电路都能产生两个触发器。通常情况下，一个发生在电路开启手臂信号时，而另一个发生在电路复位手臂信号时。为了解释清楚，当一个触发器触发时，手臂信号就会发出，然后在另一个触发器触发时，手臂信号就会消失。这允许应用程序使用启用的手臂信号来识别触发位置之间的对象。

5种方式武装感应触发器

运动检测电路能够以以下五种方式之一武装触发器:

1.手臂进入-一种触发电路设计，它使用瞬时进入事件信号来武装处于位置或临近退出的触发器。

2.手臂在位置时-一种触发电路设计，它使用瞬时就位事件信号来武装相邻进入或相邻退出触发器。

3.离开时手臂-一种触发电路设计，它使用瞬时退出事件信号来武装下一个进入或下一个就位触发器。

4.手臂后退出一种触发电路设计，它使用瞬时的下游事件信号来武装车站紧邻出口的触发器。

5.〇射击时手臂一种次级触发电路设计，它使用主触发器的触发来武装另一辅助触发器。

一些控制系统设计不坚持上述通用运动检测武装方法。相反，他们使用混合触发设计。这些特殊的解决方案有时为每个站位置使用多个传感器，而其他解决方案则使用一组通用的传感器用于物体传输机制，为许多站移动部件。

混合解决方案通常使用排序指针应用程序，而其他解决方案则使用编码器来生成表示运动的变化值。除了节省成本外，控制应用程序使用的触发电路设计主要取决于机器的功能和故障特征。设计人员很少考虑失败的触发器对上层系统应用程序的负面影响。这就是为什么设计师必须理解和识别各种形式的控制系统触发器。

已定义的触发根表单

下面的定义为理解触发器的几种根形式提供了基础:

简单的两步触发:一种双触发电路设计，依赖于两个传感器和短机械执行器的物理位置。

同步传输触发:支持多工位同步转移机的多触发电路设计。

释放的触发:双触发电路设计，结合了定位传感器关闭转换和释放命令输出。

间隙依赖触发:双触发电路设计，需要一个控制应用程序来抑制和隔离对象，以克服在两个独特的位置使用传感器的影响。

Conveyor-timed触发:一种双触发电路设计，使用至少一个物体驱动传感器和一个传送带的定时运动来指示物体移动到另一个位置。

Robot-interlocked触发:一种双触发电路设计，使用至少一个物体驱动的传感器和一个或多个机器人激活的联锁来指示机器人已经拾取、丢弃或转移物体。

读取事件触发:一种双触发电路设计，使用一个对象驱动传感器和一个读取器，能够可靠地报告正确读取和未读取故障。

Encoder-based触发:一种多触发电路设计，使用传感器阵列、位置处理器和基于对象附加编码器的执行器。

传送带定时触发设计是最不可靠的运动检测形式。制造商接受这些设计的生产过程，可以容忍物体碰撞。这些设计假设，如果输送机的驱动电机运行，传感器的输入信号改变状态，物体是移动的。

典型的设计有一个电路，计算物体在激活或关闭传感器后应该移动的秒数。输入信号状态的改变启用了两个触发器中的第一个。一个典型的设计还检查一个控制器的输出信号，使输送机的驱动电机运行，或一个输入信号，表明电机运行。物体移动的假定距离取决于输送机的速度和电机运行时计算的秒数。当计数器达到预设值时，电路在下一个对象重复循环之前启用两个触发器中的第二个。

Robot-interlocked触发

机器人联锁触发器设计是最可靠的运动检测形式之一。这种方法在由机器人控制零件运动的过程领域非常普遍。这种方法可以确保昂贵的机器人不会发生碰撞，并且相关的控制器应用程序可以准确地跟踪部件的运动。机器控制器通常是设计的一部分，用于连接传感器，联锁机器人过程，并根据类型或特定标识符跟踪部件。在大多数情况下，一个机器人把零件放在等候台上，另一个机器人把它捡起来。为了检测运动，保持台和机器人的部分抓取工具配备了连接到机器控制器的部分传感器。当机器人掉落一个零件时，机器控制器会检测到机器人抓取工具中该零件的缺失，以及新感应到的零件在桌面上。健壮的设计使用联锁信号，表明机器人刚刚释放了部件。机器控制器通过激活确认联锁信号来响应，以表明零件和相关数据已成功移动。

大多数有经验的设计人员很少使用读取事件触发器方法，因为这种设计迫使进程依赖于识别对象附加标签的特定类型的读取器设备。从控制的角度来看，标识标签或标签充当复杂的执行器，具有唯一的、设备兼容的、数据编码的标识符。

这些设计将控制系统可靠地感知物体运动的能力与设备持续检测标签或标签存在的能力联系起来。换句话说，每个读取设备在检测并报告所有经过站点的数据编码执行器后，就像一个瞬时传感器。读取设备不一定要识别所有执行器;他们只需要可靠地报告所有未读和已读事件。报告的读取事件变成两个触发器之一，而设计中包含传感器或其他设计方案来生成第二个触发器。这些设计使得制造商很难将这种方法宣布为标准，除非设计人员愿意在所有站点或释放控制点部署读取器。

Encoder-based触发

基于编码器的触发方法是一种非常可靠和精确的运动检测形式。这些设计依赖于一个传感器阵列，它可以检测附着在物体上的编码器执行器。传感器将离散信号信息馈送到一个特殊的位置处理器。处理器解码离散信号，并在物体进入或离开一个站时向机器控制器提供物体的位置信息。信息可以是数字的，或者设计人员可以离散地将位置处理器与机器控制器联锁。机器控制器的控制应用程序使用位置信息自行生成应用程序触发信号。

许多处理器都集成了驱动控制器，直接控制物体的运动和速度。这些驱动集成设计可以顺利加速或减速的对象，因为它移动从一个站到另一个站。一些高级设计具有基于编码器的执行器，这些执行器具有特定于执行器的标识符。当附加到一个物体上时，位置处理器可以向机器控制器提供位置信息和唯一的执行器特定标识符。因此，这些先进的编码器设计可以用作阅读器。

许多触发电路设计容易在发生意外物体移动时不触发。在大多数情况下，发生不可预见的移动是因为有人手动重新定位一个物体，以提供访问站设备进行维护的间隙。其他时候，当电源中断导致物体滑行或经过断电的传感器时，会发生意想不到的运动。

控制,控制

以下术语描述了设计师可以预期的物体移动类型:

控制运动:运动:物体或机械的预期和命令运动

不受控制的运动:运动:物体或机械的意外的、非命令的运动

当不受控制的运动发生时，每一个运动探测触发器都有独特的倾向于无意中起火或不起火。当传感器失效时触发的触发器设计往往在电源故障时失效。这导致设计者用输出信号来调节触发电路，使其能够运动。这一设计特点确保电源故障不会使传感器失效以触发触发器。

使能的输出信号确保只有受控制的运动导致预期的传感器失活。那些使用正传感器激活来触发触发器的触发电路不太可能产生额外的触发器。这些不必要的触发器通常会在某人向前移动一个部件然后向后移动时触发，导致两个传感器的顺序激活和重新激活。设计师保证电路不会产生额外的触发器，因为他们确保当有人将车站置于维护或手动模式时，触发器不会武装或触发。

前面的定义描述了许多形式的移动检测触发器。还有许多混合和特殊形式的运动检测，它们是上述运动检测的衍生品。传送带定时、机器人联锁、基于编码器和读取事件是特殊形式，对理解常见形式不是关键。

常用的基于传感器的方法通常采用简单的两步、同步传输、基于释放和依赖间隙的触发器设计。

简单的两步触发器

简单的两步触发器设计保证了电路手臂和火灾触发器使用两个传感器和一个短机械驱动器连接到每个移动物体。传感器之间的间距确保当物体通过加工站时执行器顺序切换传感器。短的机械执行器和传感器间距安排可以防止尾随物体激活传感器，直到先导物体退出并完成两个传感器的顺序切换。

短致动器使控制应用程序可以很容易地检测到在工艺站中停止的物体的确切位置。然而，这种功能通常伴随着需要机械辅助来准确地停止和定位物体的机器。一旦物体停止，一个短驱动器，结合激活的传感器，提供恒定和准确的物体位置信息。无论如何，持续的传感器激活只是一个瞬间的检测步骤，当一个物体通过处理站。当一个物体退出时，传感器在下游传感器激活之前停用，以检测该部件退出工位。第二个传感器的失活完成了两步信号切换序列。

图1显示了一个简单的两步触发电路的触发时序图。该图显示了用于武装和发射两个触发器的传感器激活和失效序列。传感器的瞬间激活会触发第一个触发器，第二个触发器也会触发。类似地，下一个传感器的短暂激活触发第二个触发器，并重新武装第一个。这种双臂-发射方法保证了应用程序触发器不会重复发射，除非两个传感器依次切换。重复激活和关闭任何一个传感器，而不切换另一个传感器，对设计没有影响。

图2显示了一个简单的两步触发电路，它生成一个对象在位置上的触发器和一个退出触发器。每个梯级上显示的可选维护模式条件允许操作人员在不引起额外触发的情况下产生受控或不受控动作。

如果机械设计人员调整传感器执行器的尺寸，以补偿电源故障发生时滑行到停止状态的物体，那么触发电路在电源恢复后将不会停止工作。因此，简单的两步电路只能在传感器电气故障或执行器机械无法激活传感器时才无法武装或发射。当对象意外地向前、向后移动并再次重复正常的激活序列时，可能会出现额外的触发器。使用简单的两步触发电路的机器设计为电路在其他工艺领域使用触发执行器创造了机会。这是因为这些触发器与控制和信息系统应用程序高度兼容。这包括那些支持过程域的应用程序，在这些过程域中，对象被推到一起或对接在一起。这些易于采用的设计成为全球使用标准两步触发电路的动力，同时使设计人员能够避免混合运动检测和存在检测电路。

同步传输触发器

同步转移是一种在一个连续运动中将许多物体向前移动的机构。例如，传输机制将所有对象提升到它们各自的站点之上，将它们向前移动一个站点，然后将它们放在各自的下一个站点。传递机制继续机械地降低每一个。在传输完全停止后，异步进程加载第一个站，卸载最后一个站。同时，在两个端站之间的每个站都发生自动或手动过程。完全降低的转移机构返回到原位，使其准备重复提升、搬运、降低和返回周期。

图3显示了一个典型的同步传输触发电路的条件。这种类型的电路保证一个退出触发器或进入触发器触发时，转移机构开始前进。除最后一个卸载站外，所有转运站的退出触发器都是通用的，而装载站则有唯一的就位触发器。除了所述第一负载站，所述同步传输电路还为每一负载站产生原地触发器。这些触发火灾时，传感器在每个站检测到放下部分。站内物体的机械上升、前进和下降确保所有站内传感器依次停止和重新启动。

机械设计还包括执行器，使传感器能够检测进、升、降和返回位置的转移。这些相互排斥的状态使设计人员能够设置独特的电路，当传输处于上升位置时，以及当返回的传感器在传输向前推进时停用时，触发一个共同的对象退出触发器。因此，只有当传输传感器故障，支持人员覆盖正常控制并推进、降低和/或返回传输时，触发电路才能无法生成触发器。

图3中所示的第五个梯级使用传输机制传感器输入、几个武装记忆信号和一个高级传输命令输出来启用所有对象退出触发器。常闭传输机构返回的触点在第五级是最后一个电路条件预计改变，以触发触发器。每个站位都有一个单独的梯级，按程序触发一个独特的就位触发器。在这个例子中，铃一为每个站的触发器提供武器。梯级二显示了转移过程中一个工位的就位触发器。当转移装置在一个工位上放下一个物体后，在二档编程的定位传感器启动，触发定位触发器。触发扳机会使它自行解除武装。

同步传输触发电路非常可靠，不受中断输入信号的电源故障的影响。即使电源故障，传输返回的传感器在机械解除驱动之前失效，触发器也只会在每个传输周期中触发一次。因此，过早触发触发器不会对控件应用产生负面影响。

Gap-dependent触发器

间隙相关的触发电路设计依赖于过程中两个连续站或物理点的传感器。机械执行器使电路完全像简单的两步设计一样武装和发射触发器。然而，下游对象在下一站的存在对设计有重大影响。具体来说，依赖于间隙的设计必须与下游传感器的虚假或重新激活效应相抗衡。当一个物体开始移动，然后突然停止时，传感器有时会重新激活。机械张力无意中翻转物体，重新激活失效的传感器。为了确保控制触发器正确触发，设计人员设置控制应用程序在上游释放点阻止对象，从而在对象之间创建间隙。对象打开确保传感器在控制应用程序释放对象后按所需的两步顺序切换。

改进传感器触发器

以下定义描述了用于提高触发器可靠性的一些传感器验证技术:

时滞验证:一种利用时间来确认感觉到的物体是否存在的技术。

触发验证:一种使用触发信号来确认物体是否存在的技术。

机械验证:一种利用静止机构的正向感应来确定物体是否存在的技术。

命令验证:一种使用命令输出信号来确认一个对象是否存在的技术。

延时和命令验证技术不能保证下游对象到达下一站。相反，这些设计只是依赖于后续站的传感器在启动退出触发器之前关闭“n”秒。设计人员通常将命令验证技术与延时方法结合使用。命令技术只是使用一个信号，当控制应用程序命令下游对象离开车站时，该信号被设置为打开。延时和命令验证技术在一定程度上保证了目标已经离开空间站。

触发验证技术在下一个下游站的一个对象离开时设置一个对象离开信号。对于大多数设计，这个触发器只是下一站的退出触发器。物体离开的信号一直亮着，直到另一个物体到达并触发该站的定位触发器。

当设计依赖于下一站的定位传感器触发上游站的退出触发器时，传感器执行器的长度对设计没有影响。因此，许多机械设计人员使用可变长度执行器来激活传感器。对于许多设计来说，这意味着执行器可以和移动物体一样长，甚至更长。

采用长执行器的设计通常使用两个传感器来准确地感知、减缓和停止移动的物体。感知执行器两端的物体，并将两个输入组合成一个信号，通常可以在停止点识别物体的位置。对于某些机器，第一个传感器使减速电路能够降低移动物体的速度。一旦物体以较慢的速度移动，控制器就有更好的机会停止和定位它，而不需要机械停止。如果减速电路或刹车未能适当减速或停止移动物体，物体将超过停止位置。

超过停止位置导致两个在位传感器中的第一个失效。这种禁用使控制应用程序很容易检测超出停止位置的对象。在检测到超调后，控制应用程序启用换向电路来改变物体的运动方向。许多控制应用程序具有自动超调和反转功能，迫使向后移动的物体以非常慢的速度向停用的超调传感器移动。

机械验证技术使设计能够使用一个站点机构的已知物理状态来确认传感器的感知激活。图4显示了一个依赖间隙的电路示例。具体来说，该电路使用一个工作台上升的输入信号来验证当物体进入工作台时，两个传感器都激活。工作台降低控制信号，结合下一个工位的定位传感器，为第一个工位触发退出触发器。使用这种技术的设计师知道机构的控制应用程序如何响应感知到的物体的位置。他们还知道，当对象移动到或到达下一个下游站时，控制应用程序会降低工作台。

使用依赖于间隙的触发器的设计具有与物体相反方向移动的大站大小的孔。当一个物体向前移动填补一个洞时，另一个洞就会出现在物体后面。这些孔代表为支持运动检测而创建的间隙。当设计使用简单的两步触发器和较短长度的机械执行器时，反向移动的孔特征就不那么明显了。对于两步方案，间隔更小，因为控制应用程序只需要检测下游对象退出，而不必等待它们到达下一站。

图4显示了产生两个间隙相关触发器的电路。应用的机械验证技术利用机构位置信息同时触发物体在位和物体退出触发器。标记的“n-位置状态”结合了表抬高传感器和两个在位传感器的使能状态。“退出状态”结合了降表传感器与退出传感器的使能状态，以及两个在位传感器的禁用状态。

电源故障对间隙相关触发器设计没有任何影响，但当传感器电气故障或执行器机械故障无法激活传感器时，它们可能会失效。与简单的两步触发器设计不同，当控制应用程序过早释放对象时，依赖间隙的设计可能无法武装或触发触发器。此外，当控制应用程序在适当大小的下游间隙出现之前释放对象时，会发生错过的触发器。这通常发生在有人手动移动一个对象时，或者当另一个故障意外地启动了对象的早期移动时。与简单的两步设计一样，当一个对象错误地向前或向后移动时，可能会出现额外的触发器。

强制控制应用程序到间隙对象的机器设计使设计不可能在非间隙过程区域生成依赖于间隙的触发器。这意味着，在将物体推到一起或碰撞在一起的过程区域中，设计人员必须找到并使用替代触发器设计。这些情况促使晚餐级系统设计师增加传感器和/或使用混合形式的运动检测。在某些情况下，它们会恢复使用存在检测触发器。

释放的触发

基于释放的触发器设计保证触发电路臂和发射使用一个或多个传感器和释放信号的启用或禁用状态。释放信号通常是导致物体运动的输出信号。对于这些触发器，不同类型的输送机之间的机械执行器长度不同，以满足释放点的物理属性。执行器的长度保证了在物体停止时激活位置传感器，并在物体物理清除释放点之前保持激活状态。有时设计师使用长执行器连接到物体或他们延长机械传感器执行器。物理驱动和逻辑释放控制确保触发电路模拟代表对象运动的两步序列。

图5显示了基于释放的电路通常用于启用对象就位和退出触发器的编程条件。控制系统设计者将释放信号集成在插入和退出触发电路中。定位电路(Rung #2)允许传感器在物体到达时发射，而释放信号关闭。当同一传感器失活而释放信号开启时，退出电路(梯级#3)触发。

图6显示了图5所示触发电路的基于释放的触发时序图。具体地说，该图显示了对象在位内存信号、对象在位传感器、释放命令信号和两个相关触发器(对象在位和对象存在)所需的激活和去激活序列。

基于释放的触发电路有两种失效方式。首先，当释放信号打开时，电路可以触发一个额外的假对象退出触发器，控制电源关闭，导致传感器输入在对象物理移动之前关闭。其次，当控制应用程序禁用释放信号时，电路可以产生一个错过的触发器，并且物体倾斜以禁用定位传感器。

一些控制应用程序使用基于释放的退出触发器来设置下游对象的位置信号。这是通过结合对象大小的执行器、基于释放的触发器和依赖间隙的控制方案来实现的。其基本思想是等待一个物体使定位传感器失效，从而使相关的释放信号失效。设计人员使用产生的基于释放的触发器来设置下游对象的位置内存信号。在此信号重置之前，控制应用程序不会释放另一个对象。当下游物体离开并激活另一个传感器时，该信号复位。

大多数控制系统设计人员都知道，不要使用传感器转换关闭信号来识别下游站是否存在物体。它从来不是首选，因为它总是更好的传感器确认所有物体的实际位置。那么，为什么控制系统设计师只使用定位传感器来避免正面确认，而使用基于释放的触发器设置的记忆信号呢?对大多数制造商来说，答案是成本。

每个释放点设计、购买、安装和连接一个额外的传感器的成本有多高?如果输送机设计有许多释放点，许多传感器的成本可能是显著的。在某些情况下，成本与可靠性结合成为驱动因素。当设计人员将传感器安装在移动机构上时，传感器接线的可靠性是一个因素。移动机构使电缆不断弯曲。不断弯曲的电缆可能会导致内部电线在多次重复循环后断裂。电线断了通常会造成产量损失。

使用固定的传感器来感知物体的到来总是一个更好的选择。然而，静态传感器安装夹具在移动物体和传感器夹具之间产生了夹点。再次，确保这些关键区域对作业人员安全的相关成本成为主要的成本考虑因素。图7显示了设计人员如何应用基于释放的触发器，以避免使用弯曲电缆将传感器连接到升降机上。

图7显示了三张图片，一个物体停在一个车站，移动到一个上升的升降机，然后离开下降的升降机到一个清晰的点。该设计使用两个工作站传感器发射一个定位触发器。扳机臂的射击是触发扳机。当举升器被举起并且重力停止时，控制应用程序启用命令输出以将对象释放到举起的举升器。当释放开启时，当站内的第二个传感器失效时，基于释放的退出触发器会触发。触发退出触发器使进入升降机计时器生效。当计时器超时时，电路使升降机占用信号生效。

接下来，控制应用程序降低升降器并释放对象。当物体远离升降器时，它激活一个清除升降器传感器。该传感器的激活触发重置升降机占用信号。随着信号复位，控制应用程序抬起升降器以接收下一个对象。

由于基于释放的触发电路只在释放控制点工作，设计者不能在非控制点使用它们。因此，这些触发电路不适用于物体在传送带上不断移动、推动或碰撞的区域。对于这些领域，设计师必须依赖另一种触发设计策略。如果执行器很小，设计人员可以采用简单的两步触发方法。然而，如果执行器很长，就很难创建可靠的触发器。这种情况促使设计师使用混合形式的移动检测或回归到存在检测。

基于运动的反重复电路

运动检测是控制系统设计的隐藏基础，同时也是上层系统设计的基本基石。在这里，术语“隐藏”意味着机械机械和控制系统设计者没有认识到运动检测的重要性。基本基石意味着它是控制和信息系统最重要的构建块。移动检测对于信息系统非常重要，因为它是可靠地触发基于事件的应用程序的关键。控制应用程序也很突出，因为它确保机器将为每个部件循环一次。这种类型的保证是可能的，当设计使用检测部件何时进入和退出工艺站的电路时。

以下定义为这些独特的电路设计提供了一些见解。

工作完成:一种特殊的瞬间信号，在物体在一站的位置停止后，机器完成其工作。

Anti-repeat电路:一种通过结合工作完成信号和进入或退出触发器来保证机器只循环一次的电路。

如果战略家仔细研究各种反重复电路设计，他们将发现应用程序是如何依赖运动检测的。防重复电路的独特之处在于，它们延迟启动或触发触发器，直到零件停止，机器正在进行过程的一半。为了更好地理解反重复电路，战略家们需要研究物体在一个站停止后，基于状态的控制机器是如何机械地排序的。

为了保证零件质量，防止机器损坏，确保人员安全，大多数机械设计只允许机器在物体停止后循环一次，并在工作位置上呈现自己。“现在”是指机器机械地抬起、放下、夹紧或定位物体以开始工作循环。当工作周期完成时，控制应用程序启用工作完成信号，从而宣布机器过程已完成。反重复电路将机器的工作位置状态与设置或重置反重复信号所需的一个或多个工作完成信号结合在一起。设置和重置反重复信号的行为类似于武装和发射一个运动探测触发器。

所有自动控制的基于状态的机器都直接或间接地需要防重复电路。如果没有防重复电路，控制应用程序无法确定是否应该释放已处理的部件，或在未处理的部件上开始新的循环。在某些情况下，零件可检测到的机械变化会阻止重复循环。这意味着设计需要有一个或多个特殊的传感器来检测加工完成后主体部分的物理变化。这种方法并不总是可行的，因为机械设计人员无法设置传感器来检测加工零件的微小变化。因此，控制系统设计人员很快发现使用抗重复电路是一种更可靠、更便宜的替代方案。

防重复电路信号

对于大多数机器，机械启动周期和释放部件状态在物理上是相似的，并使用同一组传感器输入进行识别。为了避免重复循环，控制应用程序使用以下抗重复电路信号之一:

周期开始:一种反重复电路信号，当一个物体进入加工站时触发开启，当该站的工作完成信号继续时触发关闭。

Cycle-Complete:一种反重复电路信号，在零件停止和工作完成信号继续后继续，并在物体离开加工站时触发。

图8显示了一个典型的机器序列图。该图使用有策略地放置条形图来表示零件进入、夹具关闭、机器人工作、夹具打开和同一零件退出的顺序。

为了使机器按照规定的顺序工作，设计中需要包含一个防重复电路。一些应用程序使用进入传感器触发器来设置周期开始信号。这意味着当控制应用程序检测到工作完成信号时，它们会重置周期启动信号。其他设计人员使控制应用程序启用工作完成信号，然后设置周期完成信号。这些抗重复电路应用使用现有的传感器重置周期完成信号。

大多数基于状态的机器在正常周期中至少实现两次相同的物理状态。工作流程开始前的每个状态通常与工作流程完成后的状态相匹配。图9描述了图8所示的六种编号物理状态。注意机器人开始工作前的三个状态与机器人完成工作后的三个状态是如何匹配的。

当机器序列具有相同的状态时，设计人员将防重复电路信号的启用或禁用状态添加到每个物理状态。设计人员可以使用周期开始信号或周期完成信号。这些信号使基于状态的控制应用程序能够区分两个物理上相同的状态。如果没有移动检测触发器设置周期开始或重置周期完成信号，这些都无法工作。

大多数控制应用程序都需要触发器来指示对象的到达和离开。由于这两种防重复电路都使用原位传感器，问题就变成了需要进入或退出传感器的差异。任何一种传感器都支持生成触发器，使控制应用程序能够重置并准备好一个站来接收它的下一个对象。

设计优势

使用循环完整设计的一大优势是，它创造了在上游站保留零件的机会。使用退出触发器的周期完整设计使上游发布应用程序能够监视下游对象的成功激活和离开。成功的离开意味着下游站已经准备好接受一个新的对象。如果该站还没有准备好，上游站将保持该对象不释放。因此，当一个对象没有成功退出并准备好车站时，车站仍然是空的。保持站空可以让维护人员很容易地访问和修复有缺陷的站传感器。循环启动设计不能使前一个站退缩和反对。上游应用程序无法识别进入的传感器故障，直到它从前一个上游站释放对象之后。这意味着当维护人员需要进入修复有缺陷的站传感器时，站内会有物体存在。

图10显示了循环启动电路的信号时序图。该图显示了设计人员如何在基于状态的机器应用程序中使用反重复循环启动电路信号。当新对象激活进入传感器时，应用程序设置循环启动反重复信号。然后，当工作站工作完成时，应用程序将重置循环启动信号。

图10显示了循环启动控制应用程序的信号时序图。具体地说，该图显示了对象在位触发器的延迟激活。当相关电路识别到已启用的工作完成信号时，触发该触发器。该设计使用该触发器来重置应用程序最初在对象进入站时启用的周期启动信号。

图11显示了一个周期完成电路的信号时序图。该图显示了设计人员如何将循环完成的反重复电路信号用于基于状态的机器应用程序。应用程序在工位工作过程完成时设置工作完成防重复信号。然后，当对象退出该站时，应用程序重置周期完成信号。

图11中的信号计时显示了延迟激活的对象就位触发器。当相关电路识别到已启用的工作完成信号时，触发该触发器。该设计使用该触发器来设置周期完成信号，该信号稍后在物体离开车站时重置。

控制系统特点

在系统设计人员试图影响运动检测设计之前，他们必须认识到各种传感器配置和执行器设计如何影响控制应用。这意味着能够识别不同类型机器的工作特性。具体来说，机器和应用控制应用程序如何准确地识别机器站中停止的物体?当进入的物体从一个站移动到另一个站时，设计如何防止进入的物体意外地撞到下游物体的后部?碰撞对象如何影响机器、关键应用程序和生产过程?同样重要的是控制应用程序如何让维护人员从碰撞中恢复?

为了回答这些问题，设计人员必须检查输送机械的力学和用于防止或减少物体碰撞对制造过程的影响的控制功能。

传感器故障会导致与物体相关的定位错误，从而导致物体碰撞。如果这些事件可能导致机器损坏，造成重大生产损失，或对当地驻扎人员造成安全隐患，则机器需要高水平的保护。如果这些事件只造成轻微的生产损失和支持人员的不便，则机器需要低水平的保护。碰撞对象对应用程序、进程和人员的总体影响决定了碰撞保护机器的需求。

机械设计人员认识到碰撞对控制应用的影响，并与控制系统设计人员合作减轻其影响。机器设计人员很少考虑传感器故障、定位错误或碰撞对上层系统应用的影响。

有些机器通过同步抓取和移动物体来机械地防止崩溃。其他机器依靠控制应用程序来管理对象从一个工位移动到另一个工位时的释放。这些控制应用程序有能力阻止对象，直到下游对象成功离开并清除它们的位置。

传感器区域

由于在移动物体的路径上放置无限数量的传感器是不划算的，机械设计人员战略性地放置有限数量的物体检测传感器。机械设计人员希望控制应用程序使用这些传感器来识别区域内移动物体的位置。在大多数情况下，这意味着传感器的放置使控制应用程序能够检测出出站、出站、停站和进入下一站的物体。检测到的移动使控制应用程序可以设置和重置区域占用信号。启用区域占用信号可防止控制应用程序将其他对象释放到已占用区域。区域占用信号的设置和重置类似于武装和发射运动探测触发器。

运动检测电路的可靠性决定了控制系统设计人员如何使特定于对象的构建信息与运动对象同步。如果设计是可靠的，他们使用特殊的控制应用程序来同步控制器存储的构建信息与移动部件。这些应用程序使用移动检测触发器，当对象从一个位置移动到另一个位置时，导致构建信息从一个控制器寄存器转移到下一个控制器寄存器。因此，了解碰撞对象如何导致触发错误，以及这些错误如何导致应用程序移位或不移位寄存器信息是很重要的。尽管需要重新定位碰撞对象会导致生产损失，但手动同步移位信息的需求大大延长了任何生产损失事件的时间。

许多机器设计人员没有识别和纠正碰撞的根本原因，而是错误地宣称移位寄存器应用程序不可靠。重要的是，机械设计人员和制造商认识到，并将适当的责任归咎于运动检测设计的机电特性。无论如何，如果机器设计师认为运动检测设计不可靠，他们有三种可能的做法。最好的方法是推动机械设计师，让他们改善机械设计的机电特性。另一种方法是设计移位寄存器应用程序，使用移位指针数据指向特定于固定对象的构建信息。这些应用程序使得支持人员可以通过设置寄存器指针轻松地同步信息。

然而，基于指针的设计只能通过最小化冲突发生后需要同步的数据量来减少生产损失。另一种方法是接受糟糕的运动检测设计的负面影响，并围绕它们工作以减轻它们对进程的影响。一种常见的缓解方法是将构建信息嵌入到部件或载体附加标签上。这些设计需要特殊的读取器和应用程序，从标签中提取构建信息，然后再将其传递给每个站的控制应用程序。由于对象和标记之间存在物理关联，因此在维护人员重新定位碰撞对象后，不需要手动同步构建信息或指针。

输送机的机械设计决定了物体如何移动。如果对象异步地从一个站移动到另一个站，则运动检测的机电特性决定了控制应用程序在对象移动时如何触发区域占用信号。

控制松散或严密

总的来说，机械区触发特性导致控制系统落入以下两种设计类别之一。

松散控制系统:一种不太容易受到碰撞物体影响的通用输送机设计。

严密的控制系统:一般的输送机设计，更容易受到碰撞物体的影响。

通常，控制应用程序使用的运动检测电路决定松散或紧密控制系统的类别。松散控制系统通过依赖间隙或基于释放的触发电路来控制物体的运动。严密控制系统依靠简单的两步或同步转移触发电路来控制物体的运动。

机器的机械性能决定了制造过程控制和系统应用必须支持的内容。当设计人员将松散的控制系统部署到耐碰撞的机器上时，所产生的应用程序将被设置为预期碰撞。与应用于不能容忍碰撞的机器的严密控制系统设计相比，这些设计产生更多的触发失误。当系统应用程序连接到产生大量触发错误的控制系统时，它们的可靠性较低。当系统应用程序连接到紧密可靠地控制部件运动的控制系统时，它们会更加可靠。

对于那些面对松散控制系统控制的机器的高级系统战略家来说，存在改善机器控制和制造执行系统(MES)设计的机会。对于许多这样的机器，通过改变传感器执行器和添加传感器来实现简单的运动检测触发器。一旦控制系统设计人员将两步触发器原理应用于松散控制系统，上层系统设计人员就可以开发、适应和部署可靠的系统应用程序。

松散的控制系统

机器设计师将松散的控制系统应用于大致控制移动物体流动的机器。当物体碰撞时，这些机器不太可能危及人员、物理损坏设备或造成过多的生产损失。预期增加的碰撞次数会导致相同或更多的触发失误。因此，松散的控制系统使用的设计侧重于减轻不良运动检测的影响。为了尽量减少与碰撞相关的生产损失，设计人员通过使用读取器应用程序而不是移位寄存器应用程序来进行补偿。

大多数松散控制系统与具有扩展传感器执行器的机械机械设计相竞争。滑橇或托盘输送机是使用扩展传感器执行器控制物体运动的机器的例子。长执行器的使用使控制系统设计能够使用传送带定时、间隙依赖和基于释放的触发器设计。这些较长的执行器防止传感器触发的控制应用程序识别对象的准确位置。通常，这些控制应用依赖于前沿传感器激活定时或两个传感器来检测长执行器的末端。当控制应用程序无意中向下游部分被占用的站点释放物体时，更有可能发生碰撞。

为了建立依赖于间隙的触发电路，松散的控制系统控制物体的间距。许多应用空间物体通过使用定时器电路来计时在位置和退出传感器的失活状态。当定时器电路超时时，控制应用程序向定位传感器释放一个新对象。这种与时间协调的物体释放设置了武装和发射依赖于间隙的触发器所需的传感器定时。当对象不能及时移动时，依赖于间隙的设计将不会产生必要的触发器。

为了建立基于释放的触发电路，松散控制系统使用记忆释放事件的信号来识别下游对象的存在。这些释放的内存信号是在释放命令打开和传感器停用时设置的，以指示对象退出。当基于释放的设计未能释放对象并意外触发退出触发器时，就存在碰撞的可能性。当控制应用程序做出反应，触发误射并释放未移动对象后面的对象时，就会发生对象碰撞。

依赖间隙和基于释放的设计假设对象将移动并正确定位自己。为了补偿碰撞和定位故障，控制应用程序使维护人员易于响应并采取纠正措施。这意味着提供必要的控制功能，以提醒人员、重新定位物体、复位电路和恢复生产。大多数复位电路使用“幽灵克星”按钮，使支持人员复位区域或工作站占用的信号。

对于某些设计，这也意味着使用许多读取器和标签读取器应用程序，而不是基于移动的移位寄存器应用程序。支持按钮的阅读器应用程序允许支持人员快速同步构建信息，而不是缓慢地同步寄存器。

严密的控制系统

机械设计师将严密控制系统应用于严密控制移动物体流动的机器。当物体碰撞时，这些机器更容易危及人员，物理损坏设备，造成过度的生产损失。因此，严密的控制系统采用了专注于改进运动检测的设计。依赖于机器人联锁触发器的机器人过程存在于严格控制系统中。预期减少的碰撞次数会导致相同或更少的触发失误次数。当误发和相关的生产损失事件较少时，设计人员会使用移位寄存器应用程序。

大多数严密控制系统利用了使用短传感器执行器的机械设计。“无动力”输送机和多工位同步传输机构是使用短执行器严格控制物体运动的机器的例子。短执行器的使用使得控制系统设计可以使用简单的两步触发设计。较短的长度执行器使传感器触发控制应用程序，以识别对象的准确位置。这些应用依赖于记忆的区域占用信号来识别传感器之间的物体。当控制应用程序可靠且有意地将对象释放到未占用的下游站点时，碰撞不太可能发生。

为了建立简单的两步运动检测，严密的控制系统依赖于两个传感器的连续机械激活。对象间距或对象不受控制的释放不会影响传感器的激活顺序。因此，短执行器和传感器之间的间距保证了运动检测电路将触发以反映物体的运动。

简单的两步运动检测对于了解物体何时进入和退出机器站是至关重要的。严密的控制系统增加了站点的重复性，防止物体的机械碰撞，并增加了物体计数电路的可靠性。如果没有简单的两步运动检测，需要严格控制系统的机器可能会有更多的设备故障、碰撞损坏、生产损失和安全隐患。

应用严格的控制系统可以创造严密控制的制造过程。应用控制系统验证零件在从一个工位移动到另一个工位时正确定位。严密的控制系统防止零件定位错误和碰撞，使机器很难发生故障。然而，当故障发生时，许多设计都包含自动停机功能，以最大限度地减少对人员和设备的危害。

Daniel B. Cardinal，他是InSyTe公司的系统工程师，在汽车行业实现集成调度和部件识别应用;由数字项目经理Joy Chang编辑，控制工程，jchang@cfemedia.com。

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请参阅下面的第1和第2部分。

关键概念

• 机械执行器和传感器的放置会对所有应用产生负面影响。控制系统设计者必须认识到劣质机械，并努力改进机械设计。
• 对于那些面对松散控制系统控制的机器的高级系统战略家来说，存在改善机器控制和制造执行系统(MES)设计的机会。
• 简单的两步运动检测对于了解物体何时进入和退出机器站是至关重要的。为了建立简单的两步运动检测，严密的控制系统依赖于两个传感器的连续机械激活。

考虑一下这个

在开始一个项目之前，请询问机器和应用控制应用程序如何准确地识别机器站中停止的物体。此外，了解各种传感器配置和执行器设计如何影响控制应用。

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