电气控制与PLC 课件：第八章 步进指令

1、主要内容主要内容1.步进指令的引入；2.步进指令；3.SFC表示和梯形图描述；4.分支与汇合等结构；5.步进指令的应用。第八章第八章 步进指令步进指令 试用基本指令实现试用基本指令实现上述功能。上述功能。基本指令实现基本指令实现1）顺序过程的描述：）顺序过程的描述： 启动按钮启动按钮x000按下按下 = 正转正转y021得电，得电，y023失电失电 x011接通接通 =逆转逆转y023得电得电，y021失电失电x010接通接通 =正转正转y021得电，得电，y023失电失电x013接通接通 =逆转逆转y023得电得电，y021失电失电x012接通接通 =停止停止y021失电，失电，y023失电

2、失电Y021（X000 V X010）（X011）（X013） Y023（X011 V X013）（X010）（X012）M2接通时，到达接通时，到达X013前先经过前先经过X011，故必须考虑屏蔽故必须考虑屏蔽X011的作用。的作用。1）可以用）可以用M0、M1、M2和和M3的接通情况判断系统所处状态。的接通情况判断系统所处状态。2） M0、M1、M2和和M3依次接通，且依次接通，且Mi1接通后，接通后，Mi断开。断开。初始状态：初始状态：状态转换及在某状态下的对应动作：状态转换及在某状态下的对应动作：可将可将M0、M1、M2和和M3看作状态元件（反映系统所处状态）。为方便看作状态元件（反映

3、系统所处状态）。为方便起见，设定专用的状态元件起见，设定专用的状态元件S，且规定相邻状态，且规定相邻状态Si1接通后，接通后，Si断开。断开。n 步进工序有两种表示方法： 1）步进梯形图（STL）及其指令； 2）顺序功能流程图（SFC，Sequential Function Chart）n 步进工序描述的基本器件：状态元件S初始状态:S0-S9；回零:S10-S19；普通:S0-S499；保持：S500-S899；报警：S900-S999n 步进工序的完整描述包括： 1）初始状态的设置；（S0-S9） 2）各状态之间的转移； 3）结束。 （步进触点指令） （步进返回指令） STL和RET指令只

4、有与状态器S配合才能具有步进功能。 例如：STL S200表示状态常开触点，称为STL触点（步进触触点（步进触点）点），它在梯形图中的符号为 ，它没有常闭触点。 1）初始状态的设置；（S0-S9） 2）各状态之间的转移（条件和目标状态）； 3）结束。步进工序的完整描述步进工序的完整描述 图中每一步包含：驱动内容驱动内容、转移条件转移条件、转换目标转换目标。 SFC表示步进梯形图表示 1）单流程 2）多工序：选择分支和并行分支 流程种类流程种类单流程的指令描述跳转、复位、重复跳转、复位、重复 P191重复重复闪烁回路单流程控制闪烁回路单流程控制选择性分支并行分支 将一个复杂的控制过程分解为若干个

5、工作状态，将一个复杂的控制过程分解为若干个工作状态，弄清各工作状态的工作细节（状态功能、转移条件弄清各工作状态的工作细节（状态功能、转移条件和转移方向），再根据总的控制顺序要求，将这些和转移方向），再根据总的控制顺序要求，将这些工作状态联系起来，构成状态转移图。工作状态联系起来，构成状态转移图。状态编程一般设计思想状态编程一般设计思想 台车自动往返一个工作周期的控制工艺要求如下：台车自动往返一个工作周期的控制工艺要求如下： 1 1）按下启动按钮按下启动按钮SBSB，电机电机M M正转，台车前进，碰到限位开关正转，台车前进，碰到限位开关SQ1SQ1后，电机后，电机M M反转，台车后退。反转，台车

6、后退。 2 2）台车后退碰到限位开关台车后退碰到限位开关SQ2SQ2后，台车电机后，台车电机M M停转。台车停车停转。台车停车5 5s s后，第二次前进，碰到限位开关后，第二次前进，碰到限位开关SQ3SQ3，再次后退。再次后退。台车自动往返控制台车自动往返控制 3 3）当后退再次碰到限）当后退再次碰到限位开关位开关SQ2SQ2时，台车停止。时，台车停止。 将整个过程按工序要求分将整个过程按工序要求分解：由解：由PLCPLC的输出点的输出点Y021Y021控制控制电机电机M M正转驱动台车（前进）正转驱动台车（前进），反转（后退）由，反转（后退）由Y023Y023控制。控制。定时器定时器T0T0

7、实现延时实现延时5 5s s。将启动将启动按钮按钮SBSB、限位开关限位开关SQ1SQ1、SQ2SQ2、SQ3SQ3分别接于分别接于X000X000、X011X011、X012X012、X013X013。分析其一个工作分析其一个工作周期的控制要求，有周期的控制要求，有5 5个工序个工序要顺序控制，如右图所示。要顺序控制，如右图所示。工序分解工序分解 对每个工序分配状态元件，说明每个状态的功能与作对每个工序分配状态元件，说明每个状态的功能与作用、转移条件等。用、转移条件等。工序工序分配的状分配的状态元件态元件功能与作用功能与作用转移条件转移条件0 0初始状态初始状态S0S0PLCPLC上电作好准

8、备上电作好准备M8002M80021 1第一次前进第一次前进S20S20驱动输出线圈驱动输出线圈Y021Y021，正转正转X000(X000(SB)SB)2 2第一次后退第一次后退S21S21驱动输出线圈驱动输出线圈Y023Y023，反转反转X011(X011(SQ1)SQ1)3 3暂停暂停5 5s sS22S22驱动定时器线圈驱动定时器线圈T0T0，延时延时5 5s sX012(X012(SQ2)SQ2)4 4第二次前进第二次前进S23S23驱动输出线圈驱动输出线圈Y021Y021，正转正转T0T05 5第二次后退第二次后退S24S24驱动输出线圈驱动输出线圈Y023Y023，反转反转X01

9、3(X013(SQ3)SQ3)一些注意事项一些注意事项 汇合汇合- -分支分支 无中间状态无中间状态 加入空指令加入空指令无中间状态无中间状态 加入空指令加入空指令注意S20触发S41状态（OUT S41），而S39作为S59触发条件（LD S39）1）STL触点是与左侧母线相连的常开触点，触点是与左侧母线相连的常开触点，STL触点接通，则对应的状态触点接通，则对应的状态为活动步；为活动步；2）与）与STL触点相连的触点用触点相连的触点用LD或或LDI指令，执行完指令，执行完RET后返回左母线；后返回左母线；3）STL触点可直接驱动或通过别的触点驱动触点可直接驱动或通过别的触点驱动Y、M、S、

10、T等元件的线圈；等元件的线圈；4）PLC只执行活动步对应的电路，所以使用只执行活动步对应的电路，所以使用STL指令时允许双线圈输出；指令时允许双线圈输出；5) STL触点驱动的电路块中不能使用触点驱动的电路块中不能使用MC和和MCR指令，但可以用指令，但可以用CJ指令；指令；6) 在中断程序和子程序内，不能使用在中断程序和子程序内，不能使用STL指令。指令。 步进指令编程的优点步进指令编程的优点1. 1. 逻辑指令编程的缺点：逻辑指令编程的缺点：类似继电器类似继电器- -接触器控制系统接触器控制系统, ,经验设计法和逻辑设计法经验设计法和逻辑设计法两种。两种。经验设计法：经验经验设计法：经验,

11、 ,要求丰富的设计经验、熟悉比较多的要求丰富的设计经验、熟悉比较多的控制线路等。联锁比较复杂时控制线路等。联锁比较复杂时, ,容易出现设计漏洞容易出现设计漏洞, ,理论理论上不能保证设计的完备性。上不能保证设计的完备性。逻辑设计法：复杂逻辑设计法：复杂, ,难掌握难掌握, ,虽然从理论上讲是完备的虽然从理论上讲是完备的, ,但但实际设计中同样要渗进不少经验和人为的因素。实际设计中同样要渗进不少经验和人为的因素。步进指令编程的优点步进指令编程的优点2. 2. 步进指令编程的优点：步进指令编程的优点：方法：方法：用符合用符合IECIEC标准的标准的SFC(Sequential Function S

12、FC(Sequential Function Chart ,Chart ,顺序功能图顺序功能图, ,或状态转移图或状态转移图) )对问题进行描述和编对问题进行描述和编程。程。优点：优点：1)1)不需对时刻变化的工序步进动作进行设计不需对时刻变化的工序步进动作进行设计, , 2)2)PLCPLC能自动处理工序间的联锁或双重输出能自动处理工序间的联锁或双重输出, ,只要对各个工只要对各个工序进行简单的顺序设计就能保证机械正确动作序进行简单的顺序设计就能保证机械正确动作; ;3)3)使用者也可容易理解全部动作过程使用者也可容易理解全部动作过程, ,能自动执行对各个能自动执行对各个工序的监视工序的监视

13、, ,试运行调整、故障检查、维修保养容易方便。试运行调整、故障检查、维修保养容易方便。闪烁点闪烁点左图易懂，要读懂右图需要透左图易懂，要读懂右图需要透彻理解彻理解PLC元件和工作方式。元件和工作方式。凸轮转动工序凸轮转动工序左图互锁非常左图互锁非常多，不如右图多，不如右图易懂。因为右易懂。因为右图中，图中，工序间工序间的联锁或双重的联锁或双重输出都由输出都由PLCPLC自动处理了。自动处理了。缺点：缺点： SFC适用于顺控程序，不适用于非顺控程序的控制，例如手工操作的控制和中断操作的控制等。解决办法： 编程时利用STL/RET 语句将程序分块，顺序控制部分采用SFC，当不适合使用SFC的时候可

14、以使用梯形图程序去控制，这样使用多个分块程序可综合两种编程方式的优点。步进指令编程的步进指令编程的缺点缺点PLCPLC的的SFCSFC程序设计方法程序设计方法(1)(1)顺序动作的编程顺序动作的编程SFCSFC最基本的用途，也是相对简单的最基本的用途，也是相对简单的, ,只需写出机械动作只需写出机械动作的工序图的工序图, ,进行状态分配进行状态分配, ,然后根据转移条件的顺序、选然后根据转移条件的顺序、选择或并行结构画择或并行结构画SFCSFC图图, ,再将再将SFC SFC 改画成梯形图就可以了。改画成梯形图就可以了。台台车车自自动动往往返返控控制制PLCPLC的的SFCSFC程序设计方法程

15、序设计方法(2)(2)一般的逻辑编程一般的逻辑编程尤其是在分枝判断比较复杂的情况下尤其是在分枝判断比较复杂的情况下, ,采用采用SFC SFC 编程可使编程可使问题大大减化。问题大大减化。下图为电梯上行时判断下一层是否要停的流程下图为电梯上行时判断下一层是否要停的流程, ,其中的逻其中的逻辑判断比较复杂辑判断比较复杂, ,若采用基本逻辑指令进行编程若采用基本逻辑指令进行编程, ,则程序则程序很复杂很复杂, ,包含很多跳转包含很多跳转, ,程序的阅读、检查都很费劲。程序的阅读、检查都很费劲。电梯控制电梯控制若采用若采用SFC SFC 编程则轻松多了。编程则轻松多了。PLCPLC的的SFCSFC程

16、序设计方法程序设计方法(3) (3) 复杂逻辑的编程复杂逻辑的编程多个多个SFCSFC流程流程控制逻辑复杂时控制逻辑复杂时, ,一个一个SFCSFC流程很难编程流程很难编程, ,可以在一个程序可以在一个程序中使用多个独立的中使用多个独立的SFC SFC 流程流程, ,还可进行子程序调用等。还可进行子程序调用等。电梯控制的梯形图程序结构电梯控制的梯形图程序结构, ,子程序子程序P0:P0:信号采集与显示信号采集与显示; ;以以S0S0为起始状态的为起始状态的SFCSFC流程流程: :上下行判断上下行判断, ,判断结果存放在判断结果存放在M500M500和和M502M502中中, ,上行上行M50

17、0M500接通接通, ,下行下行M502M502接通接通; ; S1S1开始的开始的SFCSFC流程进行上行处理流程进行上行处理; ; S2S2开开始的始的SFCSFC流程进行下行处理。流程进行下行处理。PLCPLC的的SFCSFC程序设计方法程序设计方法(4) (4) 多多SFCSFC流程的结束流程的结束 一个一个SFCSFC结束后可能返回本结束后可能返回本SFC SFC 的初始状态的初始状态, ,也可能退也可能退出该出该SFCSFC进入别的流程。进入别的流程。 返回本返回本SFCSFC初始状态初始状态, ,当最后一个状态结束后置位当最后一个状态结束后置位( (输出输出) )其初始状态即可其初始状态即可; ; 退出本退出本SFCSFC, ,只须在最后一个状态结束后只须在最后一个状态结束后, ,清除该状态。清除该状态。 以电梯控制系统的上行处理为例以电梯控制系统的上行处理为例, ,在上行过程中在上行过程中, ,若下若下