第六章第六章步进指令

第六章步进指令第一节步进指令及步进梯形图第二节顺序功能图的类型第三节步进梯形图设计实例本节讲解…第一节步进指令及步进梯形图一、顺序功能图二、步进指令三、步进梯形图四、步进指令的表示及其动作教学目标1.顺序控制系统对于流程作业的自动化控制系统而言，一般都包含若干个状态（也就是工序），当条件满足时，系统能够从一种状态转移到另一种状态，我们把这种控制叫做顺序控制。对应的系统则称为顺序控制系统或流程控制系统。典型顺序控制系统一、顺序功能图2.顺序功能图以红绿灯控制为例，其对应的顺序功能图如左图所示。

S0—S9：初始状态专用 S10—S19：原点复位用

S20—S499：一般用

S500—S899：停电保持用

S900—S999：报警用针对顺序控制要求，PLC提供了顺序功能图（SFC）语言支持。顺序功能图又称状态转移图，由一系列状态（用S表示）组成。系统提供S0—S999共1000个状态供编程使用，其中：FX系列PLC提供了一对步进指令。

STL是利用内部软元件（状态S）在顺控程序上进行工序步进式控制的指令。

RET是用于状态（S）流程的结束，实现返回主程序（母线）的指令。二、步进指令首先来看下面使用PLC完成自动台车的控制的例子。如图所示，某生产过程的控制工艺要求如下：(1)按下启动按钮SB，台车电机M正转，台车前进，碰到限位开关SQ1后，台车电机M反转，台车后退。(2)台车后退碰到限位开关SQ2后，台车电机M停转，台车停车，停5s，第二次前进，碰到限位开关SQ3，再次后退。(3)当后退再次碰到限位开关SQ2时，台车停止(或者继续下一个循环)。为编程的需要，不妨设置输入、输出端口配置如表1所示。图1台车自动往返系统工况示意图表1输入、输出端口设置编程步骤如下：第一步：绘制流程图流程图是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，流程图又叫功能表图(FunctionChart)。流程图主要由步、转移(换)、转移(换)条件、线段和动作(命令)组成。图2是该台车的流程图。该台车的每次循环工作过程分为前进、后退、延时、前进、后退五个工步。每一步用一个矩形方框表示，方框中用文字表示该步的动作内容或用数字表示该步的的标号。与控制过程的初始状态相对应的步称为初始步。初始步表示操作的开始。每步所驱动的负载(线圈)用线段与方框连接。方框之间用线段连接，表示工作转移的方向，习惯的方向是从上至下或从左至右，必要时也可以选用其它方向。线段上的短线表示工作转移条件，图中状态转移条件为SB、SQ1。方框与负载连接的线段上的短线表示驱动负载的联锁条件，当联锁条件得到满足时才能驱动负载。转移条件和联锁条件可以用文字或逻辑符号标注在短线旁边。图2台车自动往返系统状态转移流程图当相邻两步之间的转移条件得到满足时，转移去执行下一步动作，而上一步动作便结束，这种控制称为步进控制。如在图2中，在初始状态下，按下前进启动按钮SB(X00动合触点闭合)，则小车由初始状态转移到前进步，驱动对应的输出继电器Y01，当小车前进至前限位SQ1时(X01动合触点闭合)，则由前进步转移到后退步。这就完成了一个步进，以下的步进可以自行分析。第二步：绘制状态转移图顺序控制若采用步进指令编程，则需根据流程图画出状态转移图。状态转移图是用状态继电器(简称状态)描述的流程图。状态元件是构成状态转移图的基本元素，是可编程序控制器的元件之一。FX2共有1000个状态元件，其分类、编号、数量及用途如表2所示。流程图中的每一步，可用一个状态来表示，由此绘出图2所示的台车流程图的状态转移图。如图3所示，分配状态的元件如下：初始状态S0前进(工序一)S20后退(工序二)S21延时(工序三)S22再前进(工序四)S23再后退(工序五)S24注意：虽然S20与S23、S21与S24，功能相同，但它们是状态转移图中的不同工序，也就是不同状态，故编号也不同。图3台车自动往返控制状态转移图状态可提供以下三种功能：(1)驱动负载。状态可以驱动M、Y、T、S等线圈。可以直接驱动和用置位SET指令驱动，也可以通过触点联锁条件来驱动。例如，当状态S20置位后，它可以直接驱动Y1。在状态S20与输出Y1之间有一个联锁条件Y2。(2)指定转移的目的地。状态转移的目的地由连接状态之间的线段指定，线段所指向的状态即为指定转移的目的地。例如，S20转移的目的地为S21。(3)给出转移条件。状态转移的条件用连接两状态之间的线段上的短线来表示。当转移条件得到满足时，转移的状态被置位，而转移前的状态(转移源)自动复位。例如，当X1动合触点瞬间闭合时，状态S20将转移到S21，这时S21被置位而S20自动复位。状态的转移条件可以是单一的，也可以是多个元件的串、并联组合，如图4所示。图4状态的转移条件(a)单一条件；(b)多条件组合在使用状态时还需要说明以下问题：(1)状态的置位要用SET指令，这时状态才具有步进功能。它除了提供步进触点外，还提供一般的触点。步进触点(STL触点)只有常开触点，一般触点有常开触点和常闭触点。当状态被置位时，其STL触点闭合，用它去驱动负载。(2)用状态驱动的M、Y若要在状态转移后继续保持接通，则需用SET指令。当需要复位时，则需用RST指令。(3)只要在不相邻的步进段内，则可重复使用同一编号的计时器。这样，在一般的步进控制中只需使用2～3个计时器就够了，可以节省很多计时器。(4)状态也可以作为一般中间继电器使用，其功能与M一样，但作一般中间继电器使用时就不能再提供STL触点了。第三步：设计步进梯形图前面讲过，每个状态提供一个STL触点，当状态置位时，其步进触点接通。用步进触点连接负载的梯形图称为步进梯形图，它可以根据状态转移图来绘制。根据图3所示台车状态转移图绘制的步进梯形图如图7所示。下面对绘制步进梯形图的要点作一些说明：(1)状态必须用SET指令置位才具有步进控制功能，这时状态才能提供STL触点。(2)状态转移图除了并联分支与联接的结构以外，STL触点基本上都是与母线连接的，通过STL触点直接驱动线圈，或通过其它触点来驱动线圈。线圈的通断由STL触点的通断来决定。(3)图中M8002为特殊辅助继电器的触点，它提供开机初始脉冲。(4)在步进程序结束时要用RET指令使后面的程序返回原母线。第四步：编制语句表由步进梯形图可用步进指令编制出语句表程序。步进指令由STL/RET指令组成。STL指令称为步进触点指令，用于步进触点的编程；RET指令称为步进返回指令，用于步进结束时返回原母线。由步进梯形图编制语句表的要点是：(1)对STL触点要用STL指令，而不能用LD指令。不相邻的状态转移用OUT指令，例如从S24转移到S0。(2)与STL触点直接连接的线圈用OUT/SET指令。对于通过触点连接的线圈，应在触点开始处使用LD/LDI指令。(3)步进程序结束时要写入RET指令。LD M8002SET SOSTL SOLD XOSET S21STL S21LDI Y1OUT Y2LD X2SET S22STL S22OUT T0 K50LD T0SET S23SET S20STL S20LDI Y2OUT Y1STL S23LDI Y2OUT Y1LD X3SET S24STL S24LDI Y1OUT Y2LD X2OUT S0RETEND用步进指令可以将顺序功能图转换为步进梯形图，也可以直接编写步进梯形图。对梯形图和顺序功能图应注意以下几点：1.状态的动作与输出的重复使用状态编号不可重复使用。如果如果状态触点接通，则与其相连的电路动作；如果状态触点

断开，则与其相连的电路停止工作。在不同状态之间，允许对输出元件重复输出，但对同一状态内不允许双重输出。三、步进梯形图3.输出的互锁在状态转移过程中，由于在瞬间（1个扫描周期），两个相邻的状态会同时接通，因此为了避免不能同时接通的一对输出同时接通，必须设置外部硬接线互锁或软件互锁。定时器线圈与输出线圈一样，也可对在不同状态的同一软元件编程，但在相邻的状态中不能编程。如果在相邻状态下编程，则工序转移时定时器线圈不能断开，定时器当前值不能复位。2.定时器的重复使用如右图所示，在状态内的母线将LD或LDI指令写入后，对不需要触点的驱动就不能再编程，需要按下图方式进行变换。5.输出的驱动方法或OUT指令与SET指令对于STL指令后的状态具有同样的功能，都将原来的状态自动复位。此外，还有自保持功能。但是，在使用OUT指令时，用于向状态转移图中的分离状态转移。6.状态的转移方法7.可在状态内处理的指令1.步进指令的顺序功能图表示及其动作四、步进指令的表示及其动作2.步进指令的梯形图表示及其动作四、步进指令的表示及其动作本节讲解…第二节顺序功能图的类型一、单流程结构二、选择分支流程结构三、并进分支流程结构四、跳转流程结构五、重复流程结构一、单流程结构如红绿灯控制程序，虽然是循环控制，但都以一定顺序逐步执行且没有分支，所以属于单一顺序流程。图中在S21执行完后即结束。在步进阶梯图中，以复位（RST）正在执行的步阶来结束步进动作。从头到尾只有一条路可走，称为单流程结构。当S0之行后，若X1先有效，则跳到S21执行，此后即使X2有效，S22也无法执行。之后若X3有效，则脱离S21而跳到S23执行，当X5有效后，则结束流程。二、选择分支与汇合流程当S0之行后，若X2先有效，则跳到S22执行，此后即使X1有效，S21也无法执行。若有多条路径，而只能选择其中一条路径来执行，这种分支方式称为选择分支。选择分支流程不能交叉，对左图所示的流程必须按右边所示的流程进行修改。二、选择分支与汇合流程当S0执行后，若X1有效，则S20及S21同时执行。若有多条路径，且必须同时执行，这种分支的方式称为并进分支流程。在各条路径都执行后，才会继续往下指令，像这种有等待功能的方式称之为并进汇合。当S22及S23都已执行后，若X4有效，则脱离S22及S23而跳到S24执行，程序结束。当左边路径已执行到S22，而右边路径尚停留在S21时，此时即使X4有效，也不会跳到S24执行。三、并进分支与汇合流程三、并进分支与汇合流程如左图所示的流程都是可能的程序。B流程没有问题，但A流程在并进汇合处有等待动作的状态，请务必注意。三、并进分支与汇合流程如在并进分支与汇合点处不允许符号*或符号的转移条件，应按右图修改。四、跳转流程向下面状态的直接转移或向系列外的状态转移被成为跳转，用符号↓指向转移的目标状态。一、单流程设计二、选择分支流与汇合程设计三、并进分支与汇合流程设计教学目标【应用系统设计】简易红绿灯控制系统T0T1T2T3X0SET在步进梯形图中，作为状态转移指令使用。STL为状态动作的步进起始指令STL与SET指令之间的部分为该状态所需做的动作。用LD或LDI指令设置转移条件用SET指令设置状态以STL指令开始设置动作母线用OUT指令设置动作【应用范例】洗车流程控制二、选择分支与汇合流程设计①若方式选择开关（COS）置于手动方式，当按下START启动后，则按下列程序动作：执行泡沫清洗（用MC1驱动）；按PB1则执行清水冲洗（用MC2驱动）；按PB2则执行风干（用MC3驱动）；按PB3则结束洗车。②若方式若选择开关（COS）置于自动方式，当按START启动后，则自动按洗车流程执行。其中泡沫清洗10秒、清水冲洗20

秒、风干5秒，结束后回到待洗状态。③任何时候按下STOP，则所有输出复位，停止洗车项目说明：功能分析：①手动、自动只能选择其一，因此使用选择分支来做。②依题目说明可将电路规划为两种功能，而每种功能有三种依PB按钮或设定时间而顺序执行的状态。手动状态状态S21→MC1动作状态S22→MC2动作状态S23→MC3动作状态S24→停止自动状态状态S31→MC1动作状态S32→MC2动作状态S33→MC3动作状态S24→停止元件分配：启动按钮、停止按钮，使用输入继电器X0、X2方式选择开关，使用输入继电器X1清水冲洗按钮，使用输入继电器X3泡沫清洗驱动，使用输出继电器Y1风干机驱动，使用输出继电器Y2清水冲洗驱动，使用输出继电器Y0风干按钮，使用输入继电器X4结束按钮，使用输入继电器X5绘绘制状态流程图STOP动作设置M0，可暂存START按钮状态，避免一直按住按钮另一种结束方式：清除本身允许再次启动电路步进阶梯图转换键入程序：将程序录入编程器并下载到目标PLC将步进阶梯图转换为语句表交通信号灯控制1.控制要求如图4.9所示，信号灯的动作受开关总体控制，按一下启动按钮，信号灯系统开始工作，并周而复始地循环动作；按一下停止按钮，恢复初始状态。信号灯控制的具体要求如表3所示。表3十字路口交通信号灯控制要求

2.系统配置根据信号控制要求，I/O分配及其接线如图10所示。图中用一个输出点驱动两个信号灯，如果PLC输出点的输出电流不够，可以用一个输出点驱动一个信号灯，也可以在PLC输出端增设中间继电器，由中间继器再去驱动信号灯。图10PLCI/O接线图图11交通信号灯控制的时序图3．时序图十字路口交通信号灯控制的时序图如图11所示。

4.程序设计1)按单流程编程如果把东西方向和南北方向信号灯的动作视为一个顺序动作过程，其中每一个时序同时有两个输出，一个输出控制东西方向的信号灯，另一个输出控制南北方向的信号灯，这样就可以按单流程进行编程，其状态转移图如图12所示，对应的步进梯形图如图13所示。按下启动按钮SB1，X0接通，S0置位，转入初始状态，由于Y0、M0条件满足，状态使S20置位，转入第一工步，同时T0开始计时，经25s后，S21置位，S20复位，转入第二工步……当状态转移到S25时，程序又重新从第一工步开始循环。图12按单流程编程的状态转移图图13按单流程编程的步进梯形图按停止按钮SB3，X2接通，M0使接通并自保，断开S0后的循环流程，当程序执行完后面的流程后停止在初始状态，即南北红灯亮，禁止通行；东西绿灯亮，允许通行。T6、T7组成的是0.5s的振荡电路，该电路的作用是控制绿灯闪烁，其中T1和T4是控制闪烁的时间。2)按双流程编程东西方向和南北方向信号灯的动作过程也可以看成是两个独立的顺序动作过程。其状态转移图如图14所示。它具有两条状态转移支路，其结构为并联分支与汇合。按启动按钮SB1，信号系统开始运行，并反复循环。图14按双流程编程的状态转移图大、小球分检控制图18大、小球分类选择传送装置示意图其动作顺序如下：左上为原点，机械臂下降(当磁铁压着的是大球时，限位开关SQ2断开，而压着的是小球时SQ2接通，以此可判断是大球还是小球)→大球SQ2断开→将球吸住→上升SQ3动作→右行到SQ5动作→小球SQ2接通→将球吸住→上升SQ3动作→右行到SQ4动作→下降SQ2动作→释放→上升SQ3动作→左移SQ1动作到原点。左移、右移分别由Y4、Y3控制，上升、下降分别由Y2、Y0控制，将球吸住由Y1控制。根据工艺要求，该控制流程可根据SQ2的状态(即对应大、小球)有两个分支，此处应为分支点，且属于选择性分支。分支在机械臂下降之后根据SQ2的通断，分别将球吸住、上升、右行到SQ4或SQ5处下降，此处应为汇合点，然后再释放、上升、左移到原点。其状态转移图如图19所示。图19大、小球分类选择传送状态转移图根据选择性分支汇合的编程方法，编制的大、小球分类程序如下：LDM8002SET S0STL S0OUT Y5LD X0AND X1AND X3SET S21STL S210UT Y0OUT T0K20LD T0AND X2SET S22LD T0ANI X2SET S25STL S22SET Y1OUT