五邑大学机电传动控制第11章 PLC控制

第11章状态转移图及编程方法

11.1

状态转移图及状态功能

11.2

单流程状态转移图的编程

11.3

选择性分支与汇合的编程

11.4

并行分支与汇合的编程

11.5

编程实例11.1

状态转移图及状态功能引例:如图所示台车自动往返系统工况示意图MSQ2(X2)SQ1(X1)SQ3(X3)前进(Y1)后退(Y2)SB(X0)启动MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM某生产过程的控制工艺要求如下：11.1

状态转移图及状态功能

(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)。

(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。为编程的需要，不妨设置输入、输出端口配置如表所示。11.1

状态转移图及状态功能

输入设备

端口号

输出设备

端口号

启动SB

X00

电机正转

Y01

前限位SQ1

X01

电机反转

Y02

前限位SQ3

X03

后限位SQ2

X02

编程步骤如下：11.1

状态转移图及状态功能第一步：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。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。11.1

状态转移图及状态功能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。11.1

状态转移图及状态功能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。

11.1

状态转移图及状态功能在初始状态下，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，以下的步进读者可以自行分析。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。11.1

状态转移图及状态功能第二步：绘制状态转移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。

(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。

状态可提供以下三种功能：11.1

状态转移图及状态功能(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。流程图中的每一步，可用一个状态来表示，由此绘出图所示的台车流程图的状态转移图。如图所示，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。台车流程图的状态转移图

(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。11.1

状态转移图及状态功能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，如图所示。11.1

状态转移图及状态功能在使用状态时还需要说明以下问题：11.1

状态转移图及状态功能(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)只有动合触点，一般触点有动合触点和动断触点。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。

11.2

单流程状态转移图的编程

(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。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。根据图所示台车状态转移图绘制的步进梯形图。

11.2

单流程状态转移图的编程第三步：设计步进梯形图11.2

单流程状态转移图的编程下面对绘制步进梯形图的要点作一些说明：

11.2

单流程状态转移图的编程

(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。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。

11.2

单流程状态转移图的编程第四步：编制语句表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S25。(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 M8002

SET S0STL S0

LD X0LD X1

SET S21STL S21

LDI Y1OUT Y2

LD X2

SET S22STL S22

OUT T0SP K50

11.2

单流程状态转移图的编程LD T0

SET S23SET S20STL S20LDI Y2OUT Y1

STL S23LDI Y2OUT Y1

LD X3

SET S24STLS24LDI Y1OUT Y2LD X2OUT S0

RETEND

11.2

单流程状态转移图的编程1．可选择的分支与汇合从多个流程程序中，选择执行哪一个流程称为选择性分支下图是可选择的分支与汇合的状态转移图和梯形图。11.3

选择性分支与汇合的编程S21SETS22X1S22SETS23X2S23SETS26X3S24SETS25X5S25S26X6SETS24X4Y1Y2Y3Y4Y5SETS26X7Y6S21Y1S22Y2X1X2S23Y3S24Y4X5S25Y6X3S26Y6X7X4X611.3

选择性分支与汇合的编程

选择分支和汇合的编程原则是：先集中处理分支状态，然后再集中处理汇合状态。11.3

选择性分支与汇合的编程

分支选择条件X1和X4不能同时接通。程序运行到状态器S21时，根据X1和X4的状态决定执行哪一条分支。当状态器S22或S24接通时，S21自动复位。状态器S26由S23或S25置位，同时，前一状态器S23或S25自动复位。与图对应的语句表如下：STL S22OUT Y2LD X2SET S23LD X23SET S3LD X3LD X5SET S25STL S25OUT Y5LD X6SET S26LD S26SET Y6STL S21OUT Y1LD X1SET S22LD X4SET S24SET S26STL S24OUT Y411.3

选择性分支与汇合的编程11.4

并行分支与汇合的编程S21Y1S22Y2X1X2S23Y3S24Y4X3S25Y5X4S26Y6X5S21SETS22X1S22SETS23X2S23S24SETS25X3S25S26X4SETS24Y1Y2Y3Y4Y5SETS26X5Y6S25S23并行分支的编程原则是先集中进行并行分支处理，再集中进行汇合处理。

11.4

并行分支与汇合的编程

当转换条件X1接通时，由状态器S21分两路同时进入状态器S22和S24，以后系统的两个分支并行工作，图中水平双线强调的是并行工作，实际上与一般状态编程一样，先进行驱动处理，然后进行转换处理，从左到右依次进行。STL S21OUT Y1LD X1SET S22SET S24STL S22OUT Y2LD X2SET S23STL S23OUT Y3STL S24OUT Y411.4

并行分支与汇合的编程LD X3SET S25STL S25OUT Y5STL S23STL S25LD X4SET S26STL S26OUT Y6

11.5

编程实例1交通信号灯控制

(1)控制要求

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，所有信号灯都熄灭。信号灯控制时序要求如表所示。

(2)系统配置根据信号控制要求，I/O分配及其接线如图所示

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

11.5

编程实例可编程控制器I/O接线图

(3)时序图十字路口交通信号灯控制的时序图

(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，其状态转移图如图所示，对应的步进梯形图如图所示。

11.5

编程实例

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。

11.5

编程实例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。

11.5

编程实例

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。

11.5

编程实例2物料自动混合控制

(1)控制要求

1)初始状态容器是空的，电磁阀F1、F2、F3和F4，搅拌电动机M，液面传感器L1、L2和L3，加热器H和温度传感器T均为OFF。

11.5

编程实例

2)物料自动混合控制物料自动混合装置如图所示。按下启动按钮，开始下列操作：

(1)电磁阀F1开启，开始注入物料A，至高度L2(此时L2、L3为ON)时，关闭阀F1，同时开启电磁阀F2，注入物料B，当液面上升至L1时，关闭阀F2。

(2)停止物料B注入后，启动搅拌电动机M，使A、B两种物料混合10s。

(3)10s后停止搅拌，开启电磁阀F4，放出混合物料，当液面高度降至L3后，再经5s关闭阀F4。

11.5

编程实例

3)停止操作按下停止按钮，在当前过程完成以后，再停止操作，回到初始状态。

11.5

编程实例PLCI/O配置及接线

11.5

编程实例

(2)用步进指令编程物料自动混合过程，实际上是一个按一定顺序操作的控制过程。因此，也可以用步进指令编程，其状态转移图如图所示。

11.5

编程实例3、大、小球分检控制其动作顺序如下：

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。

11.5

编程实例

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。其状态转移图如图所示。

11.5

编程实例大、小球分类选择传送状态转移图LDM8002SET S0STL S0OUT Y5LD X0AND X1AND X3SET S21STL S210UT Y0OUT T0SPK20LD T0

AND X2SET S22LD T0ANI X2SET S25STL S22SET Y1OUT T1K10LD T1SET S23STL S23OUT Y2LD X3

选择性分支汇合编程方法编制的大、小球分类程序LDI X5OUT Y3STL S24LD X4SET S28STL S27LD X5SET S28STL S28OUT Y0LD X2SET S29STL S29RST Y1OUT T2SET S24STL S24LDI X4