第三章 三菱PLC步进顺控指令及其应用

1、可编程控制器与变频器教案编号：09课程名称可编程控制器与变频器教研组长意见签名任课教师日期编写日期授课日期2014年8月12日授课班级13机电2班13机电高班题目第2章 PLC基本逻辑指令及其应用 实训一 基本逻辑指令的复杂应用实训目 的要 求巩固本章所学的基本指令结合实例将PLC应用到具体应用中重点、难点如何结合实例应用PLC组织教学同学们结合上学期学习的电气控制知识画出电机控制图，分析控制过程，应用PLC知识画出梯形图，调试90分钟教具及电化教学手段等教材，教案，黑板，多媒体，教学用电脑作业布置课后习题课 后记 事教 案 续 页 教学内容及实施过程（注明：* 重点 # 难点 ？疑点）：一、

2、 明确实训任务设计一个三相电动机正反转能耗制动的控制系统，并在实训室完成模拟调试。1、 控制要求若按SB1，KM1合，电动机正转；若按SB2，KM2合，电动机反转；按SB，KM1或KM2断开，KM3合，能耗制动，；只需必要的电气互锁，不需按钮互锁；若FR动作时，KM1或KM2或KM3释放，电动机自由停车。2、 实训目的（1） 进一步掌握编程工具的使用（2） 掌握PLC外围电路的设计（3） 掌握程序设计的方法二、 实训步骤1. I/O 分配根据控制要求，起I/O分配为X0-停止按钮，X1正转起动按钮，X2-反转起动按钮，X3-热继电器动合触点，Y0-正转接触器，Y1-反转接触器，Y2制动接触器2

3、、梯形图设计根据控制要求，可以用3各起保停电路来实现，然后分别列出3个起保停电路的起动条件和停止条件，即可画出如图所示梯形图3、 系统接线图根据系统控制要求，其系统接线图如课本45页图2-42所示4、 实训器材根据系统控制要求，I/O分配及系统接线图，完成本实训需要配备如下器材；（1） 可编程控制器实训装置1台（2） PLC主机模块1个（3） 交流接触器模块1个（4） 交流接触器、热继电器模块1个（5） 开关、按钮板模块1个，（6） 三相电动机1台（7） 手持式编程器1个（或计算机1台）（8） 电工常用工具1套（9） 导线若干5.系统调试（1）输入程序。按前面介绍的程序输入方法，用计算机或手持

4、式编程器正确输入程序（2）静态调试。按I/O接线图正确连接好输入设备，进行PLC的模拟静态调试（3）动态调试。三、实训报告1、分析与总结（1）根据三相电动机正反转能耗制动的梯形图，写出指令表（2）总结PLC外围电路设计的思路与方法（3）总结PLC程序设计的思路与方法2、巩固与提高（1）若热继电器采用动断触电，则本实训的梯形图如何设计（2）用SET、RST指令设计本实训的梯形图（3）设计一个三相电动机的控制系统，要求电动机正转事有能耗制动，反转时无能耗制动，并且具有点动功能四、能力测试设计一个三速电动机起动和自动加速的控制系统，其控制要求如下，先起动电动机低速运行，使KM1。KM2闭合，低速运行

5、T1后，电动机中速运行，此时断开KM1、KM2，使KM3闭合，中速运行T2(3s)后，电动机高速运行，此时断开KM3，闭合KM4、KM5；5个接触器在三段速度运行过程中要求软互锁，如有故障或热继电器动作，可随时停机，其I/O分配为：X1起动按钮SB1，X0-停止按钮SB，X2热继电器动合触点FR，Y1,Y2-低速接触器KM1、KM2，Y3中速接触器KM3，Y4、Y5高速接触器KM4，KM5。1、 设计梯形图2、 设计系统接线图3、 系统调试可编程控制器与变频器教案编号：10课程名称可编程控制器与变频器教研组长意见签名任课教师日期编写日期授课日期2014年8月12日授课班级13机电2班13机电高

6、班题目第2章 PLC基本逻辑指令及其应用 实训二 基本逻辑指令的复杂应用实训目 的要 求巩固本章所学的基本指令结合实例将PLC应用到具体应用中重点、难点如何结合实例应用PLC组织教学同学们结合上学期学习的电气控制知识画出电机控制图，分析控制过程，应用PLC知识画出梯形图，调试90分钟教具及电化教学手段等教材，教案，黑板，多媒体，教学用电脑、手持编程器、PLC作业布置课后习题课 后记 事教 案 续 页 教学内容及实施过程（注明：* 重点 # 难点 ？疑点）：一、明确实训任务设计一个三相电动机/起动的控制系统，并在实训室完成模拟调试。1、 控制要求按下起动按钮，KM2（星形接触器）先闭合，KM1（

7、主接触器）再闭合，3S后KM2断开，KM3（三角形接触器）闭合，起动期间要有闪光信号，闪光周期1S；具有热保护和停止功能。2、 实训目的（1） 进一步掌握程序设计的方法和技巧。（2） 会根据控制要求设计PLC外围电路和梯形图（3） 会根据系统调试出现的情况，修改相关设计。三、 实训步骤1. I/O 分配根据控制要求，其I/O分配为X0停止按钮，X1-起动按钮，X2热继电器动合触点，Y0-KM1，Y1KM2 ，Y2-KM3 ，Y3-信号闪烁显示。2梯形图设计根据控制要求，起动期间的闪光信号可用定时器组成的振荡电路来完成，其他电路可采用经验法，用起保停电路来实现，然后分别列出起保停电路的起动条件和

8、停止条件3、系统接线图根据系统控制要求，其系统接线图，4、实训器材根据系统控制要求，I/O分配及系统接线图，完成本实训需要配备如下器材；（1） 可编程控制器实训装置1台（2） PLC主机模块1个（3） 开关、按钮板模块一个（4） 交流接触器模块1个（5） 交流接触器、热继电器模块1个（6） 三相电动机1台（7） 指示灯模块1个（8） 计算机1台（9） 电工常用工具1条（10） 导线若干5、 系统调试（1） 输入程序（2） 静态调试（3） 动态调试三、实训报告1、分析与总结（1）总结实训操作过程中所出现恶现象（2）提炼出适合编程的控制要求，并叙述其梯形图设计的思路（3）给三相电动机星/三角起动控

9、制的梯形图加必要的设备注释2、巩固与提高（1）比较采用M8013产生的时序脉冲和定时器组成的多谐振荡电路产生的时序脉冲的异同（2）若指示灯的额定电压不是AC220V。则PLC的梯形图和控制电路应如何设计（3）按下起动按钮后，数码管显示1，延时T1秒，显示2，延时 T2秒，显示3，按停止按钮后，程序停止无显示，请设计控制程序和系统接线图。可编程控制器与变频器教案编号：11课程名称可编程控制器与变频器教研组长意见签名任课教师日期编写日期授课日期2014年8月12日授课班级13机电2班13机电高班题目第3章 PLC步进顺控指令及其应用3.1 状态转移图3.2 步进顺控指令及其编程方法目 的要 求了解

10、状态转移图的的功能理解设计状态转移图的方法和步骤、状态转移和驱动的过程步进顺控指令及其编程方法重点、难点学会状态转移图的设计方法、步骤和状态转移驱动的过程、步进顺控指令及其编程方法组织教学结合实际案例讲解状态转移图的优缺点和应用场合，进而进入状态转移图设计方法和步骤的讲解及步进顺控指令及其编程方法90分钟教具及电化教学手段等教材，教案，黑板，多媒体，教学用电脑作业布置课后习题课 后记 事教 案 续 页 教学内容及实施过程（注明：* 重点 # 难点 ？疑点）：1、 导入新课 形图由于其编程简单、使用方便等优点，受到了很多技术人员的青睐，但在一些工艺流程控制方面，还存在以下缺点： 1）自锁、互锁等

11、连锁关系设计复杂、易出错、检查麻烦。 2）难以直接看出具体工艺控制流程及任务。为此，人们经过不懈努力，开发了状态转移图，也称顺序功能图（SFC），它不仅具有流程图的直观，而且能够方便处理复杂控制中的逻辑关系。 二、明确本次授课的目的与要求学会状态转移图的设计方法、步骤和状态转移驱动的过程、步进顺控指令及其编程方法三、讲解本次授课的具体内容第3章 PLC步进顺控指令及其应用3.1 状态转移图3.1.1 状态转移图1、 定义：是一种用状态继电器来表示的顺序功能图，是FX系列PLC专门用于编制顺序控制程序的一种编程语言。2、 设计状态转移图的方法和步骤（1） 将整个控制过程按任务要求分解成若干个工序

12、，其中的每一个工序对应一个状态（即步），并分配状态继电器。（2） 搞清楚每个状态的功能。（3） 找出每个状态的转移条件和方向，即在什么条件下将下一状态“激活”，状态的转移条件可以是单一的触点，也可以是多个触点串、并联电路的组合。（4） 根据控制要求或工艺要求，画出状态转移图3、 状态三要素（1） 驱动负载：即该状态所要执行的任务。表达输出可用OUT指令，也可用SET指令。二者区别在于使用SET指令驱动的输出可以保持下去直至使用RST指令使其复位，而OUT指令在本状态关闭后自动关闭。（2） 转移条件：即在什么条件下状态间实现转移。转移条件可以为单一的，也可以是多个元件的串并联。（3） 转移方向：

13、即转移到什么状态。4、 状态转移和驱动的过程 当某一状态被“激活”成为活动状态时，它右边的电路被处理，即该状态的负载可以被驱动。当该状态的转移条件满足时，就执行转移，即后续状态对应的状态继电器被SET或OUT指令驱动，后续状态变为活动状态。同时原活动状态对应的状态继电器被系统程序自动复位，其后面的负载复位。3.2 步进顺控指令及其编程方法3.2.1步进顺控指令仅有两条步进顺控指令，其中STL（Step Ladder）是步进开始指令，已是该状态的负载可以被驱动，RET是步进返回指令，也叫步进结束指令，使步进顺控程序执行完毕时，非步进顺控程序的操作在主母线上完成。3.2.2 状态转移图的编程方法对

14、状态转移图进行编程，就是如何使用STL和RET指令的问题，编程原则是：先进行负载的驱动处理，然后进行状态的转移处理。负载驱动及转移处理必须在STL指令之后进行，负载的驱动通常使用OUT指令；状态的转移必须使用SET指令。但是若是向上转移，向非相邻的下游转移或向其他流程转移，一般不能使用SET指令，而用OUT指令。3.2.3 编程注意事项（1） 与STL指令相连的触点使用LD或LDI指令，下一条STL指令的出现意味着当前STL程序区的结束和新的STL程序区的开始，最后一个程序区结束时，一定要使用RET指令，这就意味着整个STL程序区的结束，否则将出现“程序语法错误”信息，PLC不能执行用户程序。

15、（2） 初始状态必须预先做好驱动，否则状态流程不可能向下进行。一般用控制系统的初始条件，若无初始条件，可用M8002或M8000进行驱动。M8002是一个初始脉冲辅助继电器，它只在PLC运行开关由STOP-RUN时其动合触点闭合一个周期，股初始状态S0就只被它激活一次，初始状态S0就只有初始位置和复位功能。（3） STL指令后可以直接驱动或通过别的触点来驱动Y、M、S、T、C等原件的线圈和功能指令。若同一个线圈需要再连续多个状态下驱动，则可在各个状态下分别使用OUT指令，也可以使用SET指令将其置位，等到不需要驱动时，再用RST指令将其复位。（4） 由于CPU只执行活动状态对应的程序，因此，在

16、状态转移图中允许双线圈输出，即在不同的STL程序区可以驱动同一软元件的线圈，但是同一元件的线圈不能再同时为活动状态的程序区内出现。（5） 在状态的专业过程中，相邻两个状态的状态继电器会同时ON一个扫描周期，可能会引发瞬时的双线圈问题（6） 若为顺序不连续的转移，不能使用指令进行状态转移，应改用OUT指令进行状态转移（7） 需要再停电恢复后继续维持停电前的运行状态时，可使用S500-S899停电保持型状态继电器。可编程控制器与变频器教案编号：12课程名称可编程控制器与变频器教研组长意见签名任课教师日期编写日期授课日期2014年8月12日授课班级13机电2班13机电高班题目第3章PLC步进顺控指令

17、及其应用3.3 单流程的程序设计目 的要 求掌握单流程的设计方法和步骤重点、难点单流程的设计方法和步骤组织教学结合实际案例讲解设计过程及注意事项90分钟教具及电化教学手段等教材，教案，黑板，多媒体，教学用电脑作业布置课后习题课 后记 事教 案 续 页 教学内容及实施过程（注明：* 重点 # 难点 ？疑点）：一、导入新课上次课讲了步进顺控指令， 也就是讲顺控图用功能指令如何编写，这次课我们讲解如何完成状态转移图的编写二、明确本次授课的目的与要求学会状态转移图单流程的程序设计三、讲解本次授课的具体内容第3章 PLC步进顺控指令及其应用3.3 单流程的程序设计3.3.1 设计方法和步骤（1） 根据控

18、制要求，列出PLC的I/O分配表，画出I/O分配图（2） 将整个工作过程按工作步序进行分解，每个工作步序对应一个状态，将其分为若干个状态。（3） 理解每个状态的功能和作用，即设计驱动程序（4） 找出每个状态的转移条件和转移方向（5） 根据以上分析，画出控制系统的状态转移图（6） 根据状态转移图写出指令3.3.2 程序设计实例 单流程是指状态转移只有一种顺序，每一个状态只有一个转移条件和一个转移目标。单流程状态转移图编程是指根据状态转移图画出其相应的梯形图，并写出指令表程序。在编程时总要抓住状态转移图的三要素以及“先驱动、后转移”的编程顺序原则，初始状态可由其他状态驱动或初始条件驱动，如无初始条

19、件，可用M8002驱动。单流程状态转移图的编程应用示例如图OUT T0 K100 LD T0SET S23STL S23LDI Y1OUT Y0LD X3SET S24STL S24LDI Y0OUT Y1LD X1OUT S0RETENDLD M8002SET S0STL S0LD X0SET S20STL S20LDI Y1OUT Y0LD X2SET S21STL S21LDI Y0OUT Y1LD X1SET S22STL S22可编程控制器与变频器教案编号：13课程名称可编程控制器与变频器教研组长意见签名任课教师日期编写日期授课日期2014年8月12日授课班级13机电2班13机电高班

20、题目第3章 PLC步进顺控指令及其应用实训三 单流程的程序设计目 的要 求以实际案例的练习掌握单流程的设计方法重点、难点如何用状态转移图解决实际问题组织教学结合实际案例明确问题，解决方法、手段、过程。90分钟教具及电化教学手段等教材，教案，黑板，多媒体，教学用电脑作业布置课后习题课 后记 事教 案 续 页 教学内容及实施过程（注明：* 重点 # 难点 ？疑点）：一、导入新课上次课对单流程的设计方法进行了讲解，也结合实际案例应用了单流程的状态转移图的过程，今天希望同学们根据实际案例自己完成二、明确本次授课的目的与要求 完成机械手控制系统的状态转移图设计三、讲解本次授课的具体内容第3章 PLC步进

21、顺控指令及其应用实训三 单流程程序设计1、 实训任务设计一个用PLC控制的将工件从A点移到B点的机械手的控制系统，并在实训室完成模拟调试1、 控制要求手动操作时，每个动作均能单独操作，用于将机械手复归至原点位置；连续运行时，在原点位置按启动按钮，如图课本65页，一个周期的工作过程如下：原点-放松T-下降-夹紧T-上升-右移-下降-放松T-上升-左移（同时夹紧）到原点。2、 实训目的（1） 熟悉步进顺控指令的编程方法（2） 掌握复杂单流程程序的编制2、 实训步骤1. I/O分配根据控制要求，其I/O分配如图P65页图3-102. 程序设计根据机械手的动作示意图，可以画出其动作流程图，然后再将流程

22、图“翻译”成单流程的状态转移图即可，至于手动操作程序可以加到初始状态S0的后面，而S0用M8000来驱动，其系统程序如图P65页图3-103、 系统接线图根据系统控制要求，其系统接线图如图3-11所示4. 实训器材根据系统控制要求，I/O分配及系统接线图，完成本实训需要配备如下器材（1） 可编程控制器实训装置1台（2） PLC主机模块1个（3） 机械手模拟现实模块1个（4） 开关、按钮板模块1个（5） 手持式编程器1个（6） 电工常用工具1套（7） 导线若干5、 系统调试（1） 输入程序（2） 静态调试（3） 动态调试3、 实训报告（1） 分析与总结画出机械手工作流程图描述机械手的动作情况，总

23、结操作要领（2） 巩固与提高机械手在原点时，哪些信号必须闭合？要求自动运行时，哪些信号必须闭合？若在右限位增加一个光点检测，检测B点是否有工件，若无工件则下降，若有工件则不下降，请在本实训程序的基础上设计其程序。可编程控制器与变频器教案编号：14课程名称可编程控制器与变频器教研组长意见签名任课教师日期编写日期授课日期2014年8月12日授课班级13机电2班13机电高班题目第3章PLC步进顺控指令及其应用3.4 选择性流程的程序设计目 的要 求掌握选择性流程的设计方法和步骤重点、难点选择性流程的设计方法和步骤组织教学结合实际案例讲解设计过程及注意事项90分钟教具及电化教学手段等教材，教案，黑板，

24、多媒体，教学用电脑作业布置课后习题课 后记 事教 案 续 页 教学内容及实施过程（注明：* 重点 # 难点 ？疑点）：一、导入新课前两次课对单流程的设计方法进行了讲解，也结合实际案例应用了单流程的状态转移图的过程，今天我们将进行选择性流程的程序设计讲解二、明确本次授课的目的与要求 掌握选择性流程的程序设计方法三、讲解本次授课的具体内容第3章 PLC步进顺控指令及其应用3.4 选择性流程程序设计3.4.1 选择性流程及程序设计1、选择性流程程序的特点 由两个及以上的分支流程组成的，但根据控制要求只能从中选择一个分支流程执行的程序，称为选择性流程程序。P67页图3-13所示是具有3个支路的选择性流

25、程程序，其特点如下：（1）从3个流程中选择执行哪一个流程由转移条件X0、X10、X20决定； （2）分支转移条件X0、X10、X20不能同时接通，哪个接通，就执行哪条分支； （3）当S20已动作，一旦X0接通，程序就向S21转移，则S20就复位。因此，即使以后X10或X20接通，S31或S41也不会动作； （4）.汇合状态S50，可由S22、S32、S42中任意一个驱动。（二）选择性流程编程 选择性流程编程原则：先集中处理分支状态，然后再集中处理汇合状态。1选择性分支的编程 选择性分支的编程与一般状态的编程一样，先进行驱动处理，然后进行转移处理，所有的转移处理按顺序执行，简称先驱动后转移。因此

26、，首先对S20进行驱动处理(OUT Y0)，然后按S21、S31、S41的顺序进行转移处理。选择性分支的程序如下： 2选择性汇合的编程 选择性汇合的编程是先进行汇合前状态的驱动处理，然后按顺序向汇合状态进行转移处理。因此，首先对第一分支(S21、S22)、第二分支(S31、S32)、第三分支(S41、S42)进行驱动处理，然后按S22、S32、S42的顺序向S50转移。选择性汇合的程序如下：（三）编程实例   例1 用步进指令设计电动机正反转的控制程序。控制要求为：按正转起动按钮SBl，电动机正转，按停止按钮SB3，电动机停止；按反转起动按钮SB2，电动机反转，按

27、停止按钮SB3，电动机停止；且热继电器具有保护功能。（1）IO分配 X0：停止按钮SB3(常开)，Xl：正转起动按钮SBl，X2：反转起动按 钮SB2，X3：热继电器FR(常开)；Y1：正转接触器KMl， Y2：反转接触器KM2。（2）状态转移图根据控制要求，电动机的正反转控制是一个具有两个分支的选择性流程. 分支转移的条件是正转起动按钮SBl（Xl）和反转起动按钮SB2（X2）.汇合的条件是热继电器FR（X3）或停止按钮SB3（X0）.初始状态S0可由初始脉冲M8002来驱动，其状态转移图如图7-13（a）所示。（3）指令表根据下图（a）所示的状态转移图，其指令表如下图（b）所示。电动机正反

28、转控制的状态转移图和指令表可编程控制器与变频器教案编号：15课程名称可编程控制器与变频器教研组长意见签名任课教师日期编写日期授课日期2014年8月12日授课班级13机电2班13机电高班题目第3章PLC步进顺控指令及其应用实训四 选择性流程的程序设计目 的要 求巩固选择性流程的设计方法重点、难点选择性流程的设计方法和步骤组织教学结合实际案例讲解设计过程及注意事项90分钟教具及电化教学手段等教材，教案，黑板，多媒体，教学用电脑作业布置课后习题课 后记 事教 案 续 页 教学内容及实施过程（注明：* 重点 # 难点 ？疑点）：一、导入新课 上次课对选择性流程的程序设计方法进行了介绍，这次可我们通过设

29、计一个三相电动机的正反转能耗制动的控制系统，来巩固二、明确本次授课的目的与要求熟悉选择性流程的设计过程三、讲解本次授课的具体内容第3章 PLC步进顺控指令及其应用实训四：选择性流程程序设计实训1、 实训任务设计一个三相电动机正反转能耗制动的控制系统，并在实训室完成模拟调试。1. 控制要求按SB1、KM1合，电动机正转，按SB2、KM2合，电动机反转；按SB、KM1或KM2断开，KM3合，能耗制动（制动时间为T秒）；要求有必要的电气互锁，不需按钮互锁；FR动作，KM1或KM2或KM3释放，电动机自由停车；要求用步进顺控指令设计程序。2. 实训目的（1） 掌握选择性流程程序的用法；（2） 掌握设计

30、选择性流程状态转移图的基本方法和技巧（3） 会用状态转移图设计选择性流程程序2、 实训步骤1. I/O分配2、 状态转移图根据控制要求，电动机的正反转是一个选择性分支流程3、 实训报告1. 分析与总结（1） 根据三相电动机正反转能耗制动的状态转移图，写出指令表（2） 比较用基本逻辑指令和步进顺控指令编程的异同，并说明各自的优缺点（3） 画出三相电动机正反转能耗制动主电路的接线图2. 巩固与提高（1） 用另外的方法编制程序（2） 从安全的角度分析一下状态S22 的作用，并说明原因（3） 若要在本实训功能的基础上增加手动正、反转功能，则如何设计其状态转移图可编程控制器与变频器教案编号：16课程名称

31、可编程控制器与变频器教研组长意见签名任课教师日期编写日期授课日期2014年10月2日授课班级13机电2班13机电高班题目第3章PLC步进顺控指令及其应用3.5 并行性流程的程序设计目 的要 求掌握并行性流程的设计方法重点、难点并行性流程的设计方法和步骤组织教学结合实际案例讲解设计过程及注意事项90分钟教具及电化教学手段等教材，教案，黑板，多媒体，教学用电脑作业布置课后习题课 后记 事教 案 续 页 教学内容及实施过程（注明：* 重点 # 难点 ？疑点）：一、导入新课上次课对选择性流程的程序设计方法进行了介绍，这次我们讲解并行性程序设计，希望大家在前面的基础上能更好的理解，并区分两种的不同二、明

32、确本次授课的目的与要求通过讲解掌握并行性流程设计的适用环境和设计方法三、讲解本次授课的具体内容第3章 PLC步进顺控指令及其应用3.5 并行性流程的程序设计3.5.1 并行性流程及其程序设计（一）并行性流程程序的特点由两个及以上的分支程序组成的，但必须同时执行各分支的程序，称为并行性流程程序。下图是具有3个支路的并行性流程程序，其特点如下：并行性流程程序的结构形式（二）并行性流程编程编程原则：先集中进行并行分支处理，然后再集中进行汇合处理。1.并行性分支的编程并行性分支的编程与选择性分支的编程一样，先进行驱动处理，然后进行转移处理，所有的转移处理按顺序执行。根据并行性分支的编程方法，首先对S2

33、0进行驱动处理 (OUT Y0)，然后按第一分支、第二分支、第三分支的顺序进行转移处理。如图（a）所示，并行性分支的程序如下：（a） 分支状态 （b）并行分支状态程 序并行性分支的编程2并行性汇合的编程并行性汇合的编程与选择性汇合的编程一样，也是先进行汇合前状态的驱动处理，然后按顺序向汇合状态进行转移处理。根据并行性汇合的编程方法，首先对S21、S22、S31、S32、S41、S42进行驱动处理，然后按S22、S32、S42的顺序向S50转移。如下图所示，并行性汇合的程序如下：(a) 汇合状态(b) 并行汇合状态程序并行汇合的编程3.并行性流程编程注意事项（1）并行性流程的汇合最多能实现8个流程的汇合。（2）在并行分支、汇合流程中，不允许有下图（a）的转移条件，而必须将其转化为图6-19（b）后，再进行编程。(a)不