三菱PLC步进指令

三菱PLC步进指令第1页/共104页5.1状态转移图及步进顺控指令

5.1.1流程图首先，还是来分析一下第5章的电动机循环正反转控制的例子，其控制要求为：电动机正转3s，暂停2s，反转3s，暂停2s，如此循环5个周期，然后自动停止；运行中，可按停止按钮停止，热继电器动作也应停止。第2页/共104页

从上述的控制要求中，可以知道：电动机循环正反转控制实际上是一个顺序控制，整个控制过程可分为如下6个工序（也叫阶段）：复位、正转、暂停、反转、暂停、计数；第3页/共104页

每个阶段又分别完成如下的工作（也叫动作）：初始复位、停止复位、热保护复位，正转、延时，暂停、延时，反转、延时，暂停、延时，计数；各个阶段之间只要条件成立就可以过渡（也叫转移）到下一阶段。因此，可以很容易地画出电动机循环正反转控制的工作流程图，如图6-1所示。第4页/共104页图6-1工作流程图第5页/共104页6.1.2状态转移图1．状态转移图一是将流程图中的每一个工序（或阶段）用PLC的一个状态继电器来替代；二是将流程图中的每个阶段要完成的工作（或动作）用PLC的线圈指令或功能指令来替代；第6页/共104页

三是将流程图中各个阶段之间的转移条件用PLC的触点或电路块来替代；四是流程图中的箭头方向就是PLC状态转移图中的转移方向。第7页/共104页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，其中的每一个工序都对应一个状态（即步），并分配状态继电器。

电动机循环正反转控制的状态继电器的分配如下：复位→S0，正转→S20，暂停→S21，反转→S22，暂停→S23，计数→S24。第8页/共104页（2）搞清楚每个状态的功能、作用。状态的功能是通过PLC驱动各种负载来完成的，负载可由状态元件直接驱动，也可由其他软触点的逻辑组合驱动。（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个状态“激活”。状态的转移条件可以是单一的触点，也可以是多个触点的串、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。第9页/共104页3．状态转移和驱动的过程4．状态转移图的特点（1）可以将复杂的控制任务或控制过程分解成若干个状态。（2）相对某一个具体的状态来说，控制任务简单了，给局部程序的编制带来了方便。（3）整体程序是局部程序的综合，只要搞清楚各状态需要完成的动作、状态转移的条件和转移的方向，就可以进行状态转移图的设计。（4）这种图形很容易理解，可读性很强，能清楚地反映全部控制的工艺过程。第10页/共104页图6-2电动机循环正反转控制的状态转移图第11页/共104页类别元件编号个数用途及特点初始状态S0～S910用作SFC的初始状态返回状态S10～S1910多运行模式控制当中，用作返回原点的状态一般状态S20～S499480用作SFC的中间状态掉电保持状态S500～S899400具有停电保持功能，停电恢复后需继续执行的场合，可用这些状态元件信号报警状态S900～S999100用作报警元件使用不同型号状态元件不同！！！6.1.3状态继电器

牛牛文库文档分享第12页/共104页6.1.4步进顺控指令

FX系列PLC的步进顺控指令有两条：一条是步进触点（也叫步进开始）指令STL（StepLadder），一条是步进返回（也叫步进结束）指令RET。第13页/共104页1．STL指令

STL步进触点指令用于“激活”某个状态，其梯形图符号为。2．RET指令

RET指令用于返回主母线，其梯形图符号为。第14页/共104页图6-3状态转移图和状态梯形图的对应关系第15页/共104页5.2步进顺控的编程方法5.2.1状态转移图的编程方法顺序功能图，简称功能图，又叫状态流程图或状态转移图。它是专用于工业顺序控制程序设计的一种功能说明性语言，能完整地描述控制系统的控制过程、功能和特性，是分析、设计电气控制系统控制程序的重要工具。1．状态的三要素2．编程方法3．状态转移图的理解第16页/共104页

一.组成顺序功能图由步、有向连线、转换、转换条件和动作（或命令）组成。（1）步：

步是控制系统中的一个相对不变的性质，它对应于一个稳定的状态。在顺序功能图中步通常表示某个执行元件的状态变化。步是根据输出量的状态变化来划分的，在任何一步内，各个输出量的ON/OFF状态不变，但是相邻步的输出量总的状态是不同的。步用矩形框表示，框中的数字是该步的编号，编号可以是该步对应的工步序号，也可以是与该步相对应的编程元件（如状态元件、PLC内部的通用辅助继电器、步标志继电器等）。步的图形符号如图4.1（a）所示。FX2系列的PLC表示步用状态元件S20-S899。第17页/共104页图4.1步和初始步S21S0(a)(b)初始步（S0-S9）初始步对应于控制系统的初始状态，是系统运行的起点。一个控制系统至少有一个初始步，初始步用双线框表示，如图4.1（b）所示。第18页/共104页（2）有向线段和转换有向线段和转换及转换条件如图4.2所示。有向线段：用来表示步的活动状态和进展方向，从上到下和从左到右这两个方向上的箭头可以省略。其他方向上必须加上箭头用来注明步的进展方向。转换：用与有向连线垂直的短划线表示，用来将相邻两步分隔开。转换条件是与转换有关的逻辑命题，可以用文字语言、布尔代数表达式或图形符号标注在表示转换的短线的旁边。

图4.2第19页/共104页在顺序功能图中，步的活动状态是由转换的实现来完成的。转换的实现必须同时满足两个条件：①该转换所有的前级步都是活动步。②相应的转换条件得到满足。如果转换的前级步或后续步不止一个，转换的实现称为同步实现。为了强调同步实现，有向连线的水平部分用双线表示。转换的实现应该完成以下两个操作：①使所有由有向连线与相应转换条件相连的后续步都变为活动步。②使所有由有向连线与相应转换条件相连的前级步都变为不活动步。第20页/共104页（3）动作（命令）说明一个步表示控制过程中的稳定状态，它可以对应一个或多个动作。可以在步右边加一个矩形框，在框中用简明的文字说明该步对应的动作，如下图4.3所示。图中（a）表示一个步对应一个动作；图（b）和（c）表示一个步对应多个动作，两种方法任选一种。第21页/共104页例如：有四个广告灯，每个灯亮一秒，则状态图如下特点：当转移条件满足时，则会从上一个状态转移到下一个状态，而上一个状态自动复位第22页/共104页5.3．编程实例例1小车自动往返控制一个周期控制工艺如下：（1）按下启动按钮SB，小车电机M正转，小车第一次前进，碰到限位开关SQ1后，小车电机M反转，小车后退；（2）小车后退碰到限位开关SQ2后，小车电机M停转。停止5s后，第二次前进，碰到限位开关SQ3后再次后退；（3）第二次后退碰到限位开关SQ2时，小车停止第23页/共104页状态转移图编程的步骤1.将整个控制过程分解成若干个状态2.分配状态元器件，确定状态器的功能3.找出每个状态的转移条件4.画出状态转换流程图第24页/共104页1.分解控制过程状态准备第一次前进：从启动按钮按下开始前进第一次后退：碰到SQ1后开始后退开始等待：碰到SQ2上开始等待第二次前进：等待5秒后开始第二次前进第二次后退：碰到SQ3后开始后退，碰到SQ2后停止并回到初始状态第25页/共104页2.分配状态元器件，确定其功能

准备(S0)第一次前进(S20)：Y1输出即正转第一次后退(S21)：Y2输出即反转开始等待(S22)：开始延时T0，时长为5s第二次前进(S23)：Y1输出即正转第二次后退(S24)：Y2输出即反转S20与S23、S21与S24功能相同但是状态转移图中不同状态，故要用不同编号。第26页/共104页3.找出每个状态的转移条件S20SBX0S21SQ1X1S22SQ2X2S23定时器T0S24SQ3X3第27页/共104页

4、I/O分配

第28页/共104页S0S20X0（启动前进）S21X1（后退）S22S23S24Y1Y2T0Y1Y2（动作：前进）（动作：后退）（动作：延时5s）（动作：前进）（动作：后退）X2（后退停）T0延时前进X3后退X2后退停5.画出状态转换流程图第29页/共104页6、状态转移图第30页/共104页根据状态转移图画出梯形图，根据梯形图写出指令表S21X1转换条件S22转换目标Y0驱动处理STLS21OUTY0LDX1SETS22S21STLLD驱动处理Y0X1SETS22转换条件转换目标第31页/共104页第32页/共104页再由状态转移图绘梯形图状态程序的开头常用M8002进入，状态程序结束时应在最后一个状态中加入RET指令。第33页/共104页7.写出下图所示梯形图的指令表程序。第34页/共104页10.如图8.61所示。小车在初始位置时，限位开关X0为逻辑1状态，按下启动按钮X3，小车按下图顺序运动，最后返回并停在初始位置。试画出该系统的顺序功能图，并设计其梯形图。序号地址说明1X0起始位置2X1右边限位3X2左边限位4X3启动按钮5Y0正向电机控制线圈6Y1反向电机控制线圈（2）梯形图如下：解：（1）I/O表如下第35页/共104页2.1FX-20GM定位器硬件？每个脚的含义参照编程手册第36页/共104页第37页/共104页2.2FX-20GM

的定位指令？见附件指令列表COD00（DRV）高速定位COD01（LIN）线性插补定位COD02（CW）顺圆插补定位COD03（CCW）逆圆插补定位COD04（TIM）延时时间COD28（DRVZ）返回机械零点位置COD29（SETR）设置电气零点位置COD30（DRVR）返回到电气零点位置COD90（ABS）指定绝对地址COD91（INC）指定相对地址FNC02CALL调用子程序FNC03RET子程序返回M02END程序结束语句第38页/共104页2.2FX-20GM

的定位指令？见附件指令列表激光焊接过程中，PLC除了控制二维工作台运动以外，通常还需要控制激光输出、吹气电磁阀、光闸等开关量，系统分配输出端口Y000、Y002、Y003分别控制激光、光闸、气阀，通过下述指令进行控制：SETY000出激光SETY002光闸关断（光闸正常情况是处于打开状态）SETY003气阀打开RSTY000关激光RSTY002光闸打开RSTY003气阀关断第39页/共104页2.3FX-20GM

的编程？手编器使用参数设置第40页/共104页第41页/共104页FNC08RPT，K*循环开始，K后循环次数FNC09RPE循环结束FNC04JMP04P*无条件跳转FNC90OUTY0线圈输出第42页/共104页2.3FX-20GM

的编程？Flow指令符号包括如图所示的指令图标。Start(程序开始)End(程序结束)Subroutine(子程序开始)Return(子程序返回)、ProgramInText(文本框里程序指令)Jump(程序跳转)、Pointer(指针指令)Condition(条件指令)Call(子程序调用始)FX-PCS-VIP/WIN-E软件使用第43页/共104页2.3FX-20GM

的编程？

(条件指令)条件指令可有3种条件表达式选择：①位信号条件②比较表达式③零比较表达式第44页/共104页2.3FX-20GM

的编程？Code指令符号Drive(高速定位指令)DriveZ(返回机械零点位置指令)Line(线性插补定位指令)Circular(顺圆插补定位/逆圆插补定位指令)Inc/Abs(指定相对地址/指定绝对地址指令)Time(延时时间指令)SETAddr(更改座标系)CheckDRVRtnINTERRUPT(定量进给速度)Correct(移动量修正)Mcode第45页/共104页2.3FX-20GM

的编程？Function指令符号Repeat(重复)Move(传送指令)BCD/BIN()Arithmetic()Logical()AbsolutePositionExternalSwitch()SevenSegmentDisplay()Set/Reset()第46页/共104页2.4FX-20GM应用举例？三台三相电机顺序启动停止第47页/共104页激光加工焊接直线第48页/共104页激光加工焊接直线

激光焊接过程中，激光器最初输出的激光是不稳定的，需要延时2秒钟才稳定，一般通过机械光闸将不稳定的激光挡住，激光焊接过程还需要吹气保护，通过吹气电磁阀控制保护气的输出。第49页/共104页直线加工程序PLC指令编程NOLDM9097；N1SETY001；启动指示灯亮N2SETY002；关闭光闸N3COD04，K100；延时1秒，等光闸定位N4SETY003；吹气N5SETY000；J4吸合，出激光N6COD29；以当前座标作为电气原点N7COD90；以电气原点作为绝对座标N8COD00，X-175；由电气原点快速移动到焊接地点N9COD04，K100；暂停1秒N10RSTY002开启光闸N11COD01，X175，F100；直线加工N12RSTY000；撤除激光N13RSTY003；关气N14COD30；返回原点N15RSTY001；关“启动”指示灯N16M02（END）注：“启动”指示灯是程序按键上的指示灯，表示程序处于运行状态第50页/共104页调用子程序及循环第51页/共104页锂离子电池激光焊接程序

手机锂电池电芯是方形外壳，电芯壳体和壳体盖板侧面接合处有四条焊缝，每条焊缝都是直线，一个电芯需要焊接4次，通常采取多个电芯同时焊接的方式。如图所示，将待焊电芯平铺整齐排列在工作台专用电池装夹夹具上，左、右两侧分别放5个待焊电芯，调整Y轴工作台使激光光斑对准焊缝直线。第52页/共104页锂离子电池循环焊接程序流程第53页/共104页O0,N0；LDM9097；SETY000；启动指示灯亮SETY002；关闭光闸COD04，K200；延时2秒，等光闸定位SETY001；吹保护气SETY003；J4吸合，出激光COD04，K200；暂停2秒，等激光稳定COD29；以当前座标作为电气原点COD91；以电气原点作为相对座标RSTY002开启光闸RPT08,K100；循环开始，设定循环次数500遍COD01，X200，F100；X轴正向直线运动COD01，X-200，F100；X轴反向直线运动RPE09；循环结束RSTY003；撤除激光RSTY001；关保护气COD30；返回电气原点RSTY000；关“启动”指示灯M02（END）程序结束第54页/共104页第55页/共104页思考题第56页/共104页子情境三、步进电机及驱动电路原理与测量

什么是控制电机和伺服系统？三相反应式步进电机工作原理？两相混合式步进电机工作原理？步进电机的工作特性？步进电机的驱动电路？第57页/共104页3.1什么是控制电机和伺服系统？伺服系统：以设备运动部件（如工作台）的位置和速度作为控制量的自动控制系统。控制电机：主要用来完成控制信号的传递和变换。伺服系统的组成与分类:主轴伺服系统和进给伺服系统。

伺服系统按有无位置检测和反馈以及检测装置的不同，可分为开环控制、半闭环和闭环控制系统。第58页/共104页开环伺服系统第59页/共104页半闭环伺服系统第60页/共104页闭环伺服系统第61页/共104页控制电机的用途控制电机已经成为现代工业自动化系统，现代科学技术和现代军事装备中必不可少的重要元件。它的使用范围也非常广泛。例如。火炮和雷达的自动定位，以及电子计算机、自动记录仪表、医疗设备、录音、录像、摄像等方面的自动控制系统。控制电机的分类执行元件（功率元件）主要包括直流伺服电动机、交流伺服电动机、步进电动机和无刷直流电机等。这些电动机的任务是将电信号转换成轴上的角度移或角速度以及直线位移和线速度，并带动控制对象运动。第62页/共104页步进电动机步进电动机是一种将电脉冲信号转换为机械角位移的机电执行元件。它同普通电动机一样，由转子、定子和定子绕组组成。当给步进电动机定子绕组输入一个电脉冲，转子就会转过一个相应的角度，其转子的转角与输入的电脉冲个数正比；转速与电脉冲频率成正比；转动方向取决于步进电动机定子绕组的通电顺序。由于步进电动机伺服系统是典型的开环控制系统，它没有任何反馈检测环节，其精度主要由步进电动机来决定，并具有控制简单、运行可靠、无累积误差等优点，第63页/共104页步进电动机分类1反应式步进电动机。反应式步进电动机（VariableReluctance，VR），其转子是由软磁材料制成的，转子中没有绕组。它的结构简单，成本低，步距角可以做得很小，但动态性能较差。2永磁式步进电动机。永磁式步进电动机（PermanentMagnet，PM），其转子是用永磁材料制成的，转子本身就是一个磁源。它的输出转矩大，动态性能好。转子的极数与定子的极数相同，所以步距角一般较大。需供给正负脉冲信号。3混合式步进电动机。混合式步进电动机（Hybrid，HB）综合了反应式和永磁式两者的优点，它的输出转矩大，动态性能好，步距角小，但结构复杂，成本较高。第64页/共104页三相反应式步进电动机的结构图3.2三相反应式步进电机工作原理？第65页/共104页定子小齿与转子小齿间的磁导现象第66页/共104页A相对齿时定转子齿的位置关系第67页/共104页步进电动机的步进原理第68页/共104页三相反应式步进电动机工作原理图第69页/共104页1单三拍工作方式三相式步进电动机如果按A→B→C→A方式循环通电工作，就称这种工作方式为单三拍工作方式。其中“单”指的是每次对一个相通电；“三拍”指的是磁场旋转一周需要换相3次，这是转子转动一个齿距角。如果对多相步进电动机来说，每次只对一相通电，要使磁场旋转一周就需要多拍。2双三拍工作方式3六拍工作方式第70页/共104页单三拍工作方式时的相电压、电流波形第71页/共104页双三拍工作时的磁场情况第72页/共104页双三拍工作方式时的相电压、电流波形第73页/共104页六拍工作方式时的相电压、电流波形第74页/共104页式中，θS为步距角；m为电动机相数；z为转子齿数；k为通电方式系数，K=拍数/相数。步距角计算

步进电动机转子角位移的大小取决于来自CNC装置发出的电脉冲个数，其转速n取决于电脉冲频率f，即

式中，n为电动机转速(r/min);f为电脉冲频率（Hz）。综上所述，步进电动机的角位移大小与脉冲个数成正比；转速与脉冲频率成正比；转动方向取决于定子绕组的通电顺序。第75页/共104页例：一台三相反应式步进电动机，采用三相六拍分配方式，转子上共有40个齿。已知脉冲源频率为600Hz，试完成下列要求：（1）写出一个循环的通电顺序（2）求电机的步距θb；（3）求电机的转速n。解（1）采用三相六拍分配方式，完成一个循环的通电顺序为：A—AB—B—BC—C—CA，或者是：A—AC—C—CB—B—BA—A。（2）采用三相六拍分配方式时，N=2M=6，故步距角采用三拍分配方式时，N=3时，故此台电机步跑角为3。（3）电机转速单拍制时，N=M=3，双拍制时，N=2M=6，第76页/共104页例一台三相反应式步进电动机，采用三相六拍分配方式，转子上共有20个齿。已知通电脉冲频率为100Hz，求6秒后,电动机转过的转数。解：

总角位移=100×6×15=9000°

转数=9000/360°=25转°

转速n=Θs×60×