《电气控制与PLC技术及应用》课件第8章 步进梯形图指令和SFC功能图编程

第8章步进梯形图指令和SFC功能图编程8.1

步进梯形图指令及其应8.2

步进梯形图指令的动作与SFC图关系8.3

SFC流程的形态及编制SFC图的预备知8.4

SFC基本编程8.5

工程实例——单流程控制SFC编程实例和分析8.6

工程实例——选择性分支与汇合控制SFC编程实例和分析8.7

工程实例——并行分支与汇合控制SFC编程实例和分析8.8

状态初始化命令（FNC60IST）简介第8章步进梯形图指令和SFC功能图编程采用SFC图的编程方式就是针对这样的问题而问世的。SFC图编程对电气技术人员的机械专业知识要求甚少，便于对步进顺序控制回路进行程序设计。三菱公司的小型PLC在基本逻辑指令之外，增加了两条简单的步进梯形图指令：STL/RET，编程时配合大量状态元件就可以用类似于SFC语言的状态转移图方式来进行。8.1步进梯形图指令及其应用8.1.1步进梯形图指令（STL/RET）说明

STL：步进触点指令，用于步进触点的编程，STL指令仅仅对状态器有效。

RET：步进返回指令，用于步进程序结束时返回原母线。

STL指令的意义为激活某个状态，在梯形图上体现为从母线上引出步进触点。步进触点只有常开触点，没有常闭触点，用表示。STL指令有建立子母线的功能，以使该状态的所有操作均在子母线上进行，与STL触点直接连接的线圈用OUT/SET指令，连接步进触点的其它继电器触点用LD或LDI指令表示。

RET指令用于返回主母线。执行此指令，意味着步进梯形图回路的结束，在希望中断一系列的工序而在主程序编程时，同样需要RET指令。状态转移程序的结尾必须使用RET指令。 RET指令可多次编程。步进指令表示方法a)状态转移图b）状态梯形图c）指令表8.1步进梯形图指令及其应用8.1.1步进梯形图指令（STL/RET）说明

图中每个状态的子母线上将提供以下三种功能：

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。

2）给出转移条件。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。

3）指定转移目标。上述三种功能被称为状态的三要素，其中后两个功能是必不可少的。

8.1步进梯形图指令及其应用8.1.1步进梯形图指令（STL/RET）说明状态转移图的建立方法

1）将复杂的任务或过程分解为若干个工序（状态）。

2）对每个工序分配状态元件。FX2N系列PLC共有1000个状态元件（或称状态器），它们是构成步进顺控指令的重要元素，也是构成状态转移图的基本组件。状态器S0～S9用作SFC的初始状态，S10～S19用作多运行模式中返回原点状态，S20～S499用作SFC的中间状态，S500～S899是电池后备，即使在掉电时也能保持其动作，S900～S999用作报警组件。

3）弄清各工作状态的工作细节，确定状态的三要素。

4）根据总的控制顺序要求，将各个工作状态联系起来，构成状态转移图。8.1步进梯形图指令及其应用8.1.1步进梯形图指令（STL/RET）说明例：某台车自动往返运动状态转移图的建立台车自动往返运动示意图8.1步进梯形图指令及其应用8.1.1步进梯形图指令（STL/RET）说明工序分配的状态元件驱动的负载转移条件转移目标0初始状态S0无负载X000（SB）S201第一次前进S20输出线圈Y021，（M正转）X011（SQ1）S212第一次后退S21输出线圈Y023，（M反转）X012（SQ2）S223暂停5秒S22定时器线圈T0T0S234第二次前进S23输出线圈Y021X013（SQ3）S245第二次后退S24输出线圈Y023X012S0工序状态元件分配、三要素确定8.1步进梯形图指令及其应用8.1.1步进梯形图指令（STL/RET）说明台车自动往返状态转移图

在STOP→RUN转换时，M8002使S0置位。按下启动按钮SB，则小车由S0转移到S20步，驱动Y021，当小车前进至前限位SQ1时，则由工序一转移到工序二，驱动继电器Y023，小车后退。当后退至限位SQ2时，则由工序二转移到工序三，启动T0开始计时5秒。5秒后T0常开触点闭合，则由工序三转移到工序四，再次前进。当小车前进至前限位SQ3时，则由工序四转移到工序五，开始后退。当后退至限位SQ2时，则由工序五转移到初始状态，等待再次按下启动按钮进行下一轮循环。

8.1步进梯形图指令及其应用8.1.1步进梯形图指令（STL/RET）说明状态转移图（SFC）转换成状态梯形图、指令表程序台车自动往返运动状态梯形图和指令表8.1步进梯形图指令及其应用8.1.1步进梯形图指令（STL/RET）说明

状态转移图转换为状态梯形图、指令表程序的要点：

1、步进触点除了并联分支/汇合的情况外，都与左母线相连。

2、每个状态下的操作接在步进触点之后的临时母线上。

3、转移目标的指定：顺序连续状态转移用SET指令；顺序不连续转移，用OUT指令。

4、状态编程顺序为：先进行驱动，再进行转移，不能颠倒。

5、步进程序结束时要写入RET指令。8.1步进梯形图指令及其应用8.1.1步进梯形图指令（STL/RET）说明8.1步进梯形图指令及其应用8.1.2

步进梯形图指令（STL/RET）应用1）状态的动作与输出的重复使用①状态的地址号不能重复使用。②如果STL触点接通，则与其相连的回路动作；如果STL触点断开，则与其相连的回路停止动作。但是在一个扫描周期以后，不再执行指令（跳转状态）。③如图8-2所示，在不同的步之间，可给同样的输出软元件（Y2）编程。在这种场合下，状态S21或S22接通时，输出Y2动作。但是在前面的普通继电器梯形图内容中提到，双重线圈输出时其处理、动作复杂，建议避免双线圈输出编程。在这里，由于在不同的状态元件（分别在S21和S22状态下输出Y2线圈）下，则不存在刚才所说的“双线圈输出”问题。但是，如果在主程序上给与状态内的输出线圈相同的软元件（如Y2）编程，或者是在一个状态内给相同的输出线圈编程，则与普通继电器梯形图中“双重线圈”一样看待，编程时务必请注意。8.1步进梯形图指令及其应用8.1.2

步进梯形图指令（STL/RET）应用2）输出的互锁

在状态的转移过程中，仅在瞬间（一个扫描周期）两种状态同时接通。因此，为了避免不能同时接通的一对输出同时接通，需要根据各自可编程序控制器的“使用手册”在可编程序控制器外部设置互锁。此外，如图8-3所示同时要在相应的程序上设置互锁。8.1步进梯形图指令及其应用8.1.2

步进梯形图指令（STL/RET）应用3）定时器的重复使用

如图8-4所示，定时器线圈与输出线圈一样，也可在不同状态间对同一软元件编程。但是，在相邻状态中则不能编程。如果在相邻状态下编程，则工序转移时定时器线圈不断开，当前值不能复位。8.1步进梯形图指令及其应用8.1.2

步进梯形图指令（STL/RET）应用4）输出的驱动方法如图8-5（a）所示，从状态内的母线（即STL内的母线），一旦写入LD或LDI指令后，对不需要触点的指令就不能再编程。需要按图8-5（b）将输出位置变更或按图8-5（c）插入常闭触点（一旦PLC处于RUN运行状态，M8000常开触点就闭合）的方法改变这样的回路。8.1步进梯形图指令及其应用8.1.2

步进梯形图指令（STL/RET）应用5）MPS、MRD、MPP指令的位置在状态内，不能从STL内的母线中直接使用MPS、MRD、MPP指令。如编程需要按图8-6所示，在LD或LDI指令之后编制程序。6）状态的转移方法

OUT指令与SET指令对于STL指令后的状态（S）具有同样的功能，都将自动复位转移源。此外，还有自保持功能。但是，使用OUT指令时，在SFC图中用于向分离的状态转移。如图8-7所示。8.1步进梯形图指令及其应用8.1.2

步进梯形图指令（STL/RET）应用7）可在状态内处理的顺控指令

可在状态内处理的顺控指令见表8-2。①在中断程序与子程序中，不能使用STL指令。②在STL指令内不禁止使用跳转指令，但其动作复杂，建议不要使用。8.2

步进梯形图指令的动作与SFC图关系

8.2.1

步进梯形图指令的作用FX2N系列可编程序控制器内置有利用SFC图（SequentialFunctionChart状态转移图，IEC标准）的顺控功能。从SFC图可编制指令语句表程序，而相反也可从指令语句表或梯形图表示的程序转变为SFC图，该指令就是步进梯形图指令（STL）。编程时通过步进梯形图指令（STL/RET）配合其软元件状态器S（S0~S999）可构成状态转移图。其中S0~S9共10点为初始状态器，是状态转移图中的起始状态；S10~S19共10点为回零状态器；S20~S499共480点为通用状态器；S500~S899共400点为掉电保持状态器；S900~S999共100点为报警用状态器。8.2

步进梯形图指令的动作与SFC图关系

8.2.1

步进梯形图指令的作用1.步进梯形图指令的STL梯形图及指令语句表表示

8.2

步进梯形图指令的动作与SFC图关系

8.2.1

步进梯形图指令的作用2.步进梯形图回路的SFC图表示

8.2

步进梯形图指令的动作与SFC图关系

8.2.2

步进梯形图指令动作与SFC图对应关系8.2

步进梯形图指令的动作与SFC图关系

8.2.3

SFC图编程用设备利用个人计算机或A7PHP/HGP等备有图像画面的外围设备以及与此对应的编程软件进行SFC图的编程。此外，利用SFC图编写的顺控程序也可以指令语句形式保存在可编程序控制器中，因此，可以使用以指令为基础的FX-10P或FX-20P等外围设备。8.3

SFC流程的形态及编制SFC图的预备知识8.3.1

SFC图的形态1.单流程处理的SFC

工序转移的基本形式是单流程形式的控制。在动作简单的顺序控制中，只需单流程控制就已足够了，但在具有各种复杂输入条件或不同操作方法情况下，则要通过与后述选择性分支和并行分支流程相结合，从而简便地处理复杂的控制过程。8.3

SFC流程的形态及编制SFC图的预备知识8.3.1

SFC图的形态2.多项工序的选择性分支处理与并行分支处理SFC

如图8-12所示，选择执行多项流程中的某一项称为“选择性分支”。如图8-13所示。多项流程同时进行的分支称为“并行分支”。8.3

SFC流程的形态及编制SFC图的预备知识8.3.1

SFC图的形态3.跳转与重复流程SFC

如图8-14所示，向下面的状态直接转移或向系列外的状态转移称为“跳转”，以符号“”表示转移的目标状态。8.3

SFC流程的形态及编制SFC图的预备知识8.3.1

SFC图的形态3.跳转与重复流程SFC

如图8-15所示，向上面的状态转移称为“重复”，同样用符号“”表示转移的目标状态。8.3

SFC流程的形态及编制SFC图的预备知识8.3.1

SFC图的形态4.分支与汇合的组合流程SFC

如图8-16和图8-17为分支与汇合的组合流程SFC示意图。图8-16中的流程都是可能的。B的流程没有问题，但在A流程的情况下，在并行汇合处有等待动作的状态，请务必注意。图8-17中左图所示，不能作流程交叉的SFC图，需要按图8-17中右图所示流程重新编程。利用它可实现以指令为基础的程序向SFC图的逆转换。8.3

SFC流程的形态及编制SFC图的预备知识8.3.2

编制SFC流程的预备知识1.流程的分离具有多个初始状态的SFC图的程序，要按各初始状态分开编程。8.3

SFC流程的形态及编制SFC图的预备知识8.3.2

编制SFC流程的预备知识2.分支回路数的限制在每一个分支点下的并行分支或选择性分支回路数限制在8条以下；有多条并行分支或选择性分支时，每个初始状态（S0~S9）的回路总数不超过16条。图中符号“”表示在流程中状态的复位处理；符号“”表示向上面的状态转移重复或向下面的状态转移跳转，或者向分离的其他流程上的状态转移。8.3

SFC流程的形态及编制SFC图的预备知识8.3.2

编制SFC流程的预备知识3.复杂转移条件的程序编制在转移条件回路中，不能使用ANB、ORB、MPS、MRD、MPP指令。对于复杂转移条件的程序，按图8-20所示要领进行变形后再编制程序。8.3

SFC流程的形态及编制SFC图的预备知识8.3.2

编制SFC流程的预备知识4.状态复位和输出禁止①状态的区间同时复位。②禁止运行状态中有任何输出。③将PLC的所有输出继电器（Y）断开。8.3

SFC流程的形态及编制SFC图的预备知识8.3.2

编制SFC流程的预备知识5.特殊辅助继电器为有效地编写SFC图，需要采用数种特殊辅助继电器，其主要内容如表8-3所示。8.3

SFC流程的形态及编制SFC图的预备知识8.3.2

编制SFC流程的预备知识6.RET指令的作用RET指令在一系列的STL指令最后编写。执行此指令，意味着步进梯形图回路的结束。在希望中断一系列的工序而在主程序编程时，同样需要RET指令。RET指令可多次编程。在STL指令的最后，没有编写RET指令时，会出现【程序出错】，可编程序控制器不能运行。7.掉电保持用状态S掉电保持用状态S是用锂电池作为后备电池保持其动作状态。在机械动作中途发生停电之后，再复电时从这里继续运行。S500~S899共400点为掉电保持状态器。8.3

SFC流程的形态及编制SFC图的预备知识8.3.2

编制SFC流程的预备知识8.上升沿/下降沿检测触点使用时注意事项在状态内使用LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP、ORF的上升沿/下降沿检测触点时，状态断开时变化的触点，在状态再次接通时被检出。8.4

SFC基本编程

8.4.1

初始状态编程1.初始状态的使用方法将在SFC图起始位置，通过STL指令以外的触点驱动的状态称为初始状态。8.4

SFC基本编程

8.4.1

初始状态编程2.初始状态的作用①作为逆变换的识别软元件。在从指令语句表向SFC图进行逆变换时，需要识别流程的起始段。因此，要将S0~S9用作初始状态。若采用其他编号，就不能进行逆变换。此外，用于初始状态的STL指令要比用于其后状态的一系列的STL指令先编程，最后再编写RET指令。由此产生独立的多个流程时，要相互分离编程。②如何防止双重启动。如图8-23示例所示。例如在状态S21动作时，即使再按下启动按钮，也是无效的，因为此时S0不工作。由此，防止了双重启动。8.4

SFC基本编程

8.4.2

中间状态编程1.没有分支与汇合的一般流程

8.4

SFC基本编程

8.4.2

中间状态编程2.带有跳转与重复的一般状态8.4

SFC基本编程

8.4.2

中间状态编程2.带有跳转与重复的一般状态8.4

SFC基本编程

8.4.3

分支与汇合状态的编程

1.选择性分支与汇合状态的编程1）选择性分支示例与一般状态的编程一样，选择性分支编程时先进行驱动处理，然后进行转移处理。所有的转移处理按顺序从左到右进行。如图8-28所示。8.4

SFC基本编程

8.4.3

分支与汇合状态的编程

1.选择性分支与汇合状态的编程2）选择性汇合示例选择性汇合编程时首先只进行汇合前状态的驱动处理，然后向汇合状态转移，按顺序从左到右进行。这是为了能向SFC画面进行逆变换的必要规则。务必注意的是，在分支与汇合的转移处理程序中，不能用MPS、MRD、MPP、ANB、ORB指令。此外，即使负载驱动回路也不能直接在STL指令后面使用MPS等指令。而且要注意程序的顺序号，分支列与汇合列不能交叉。8.4

SFC基本编程

8.4.3

分支与汇合状态的编程

2.并行分支与汇合状态的编程1）并行分支示例与一般状态的程序一样，并行分支编程时首先进行驱动处理，然后进行转移处理，所有的转移处理按顺序从左到右依次进行。8.4

SFC基本编程

8.4.3

分支与汇合状态的编程

2.并行分支与汇合状态的编程2）并行汇合示例并行汇合编程时首先只执行汇合前状态的驱动处理，然后依次从左到右执行向汇合状态的转移处理。8.4

SFC基本编程

8.4.3

分支与汇合状态的编程

2.并行分支与汇合状态的编程2）并行汇合示例并行汇合编程时首先只执行汇合前状态的驱动处理，然后依次从左到右执行向汇合状态的转移处理。8.4

SFC基本编程

8.4.3

分支与汇合

状态的编程

3.分支与汇合的组合编程

8.4

SFC基本编程

8.4.3

分支与汇合

状态的编程

3.分支与汇合的组合编程

8.4

SFC基本编程

8.4.3

分支与汇合状态的编程

3.分支与汇合的组合编程

8.5

工程实例——单流程控制SFC编程实例和分析8.5.1

闪烁回路SFC编程示例8.5

工程实例——单流程控制SFC编程实例和分析8.5.2

喷泉喷水控制系统8.5

工程实例——单流程控制SFC编程实例和分析8.5.3

凸轮轴旋转控制系统8.5

工程实例——单流程控制SFC编程实例和分析8.5.4

多台电动机顺序起动与停止控制系统8.5

工程实例——单流程控制SFC编程实例和分析8.5.4

多台电动机顺序起动与停止控制系统8.6

工程实例——选择性分支与汇合控制SFC编程实例和分析大、小球的选择传送控制系统SFC编程。如图8-43所示为使用传送带将大、小球分类选择传送的机械系统示意图。机械臂固连在传送带的下侧，当传送带右移则机械臂左行，当传送带左移则机械臂右行。图中左上