第6章步进顺空分析.ppt

1、第6章 步进顺控指令及其应用,1、如何绘制工作流程图？ 2、如何由工作流程图转换为PLC的状态转移图？ 3、如何根据控制要求来设计PLC的状态转移图？ 4、如何根据PLC的状态转移图写出其指令？ 5、如何设计步进顺控程序？ 6、与基本逻辑指令相比又有何优势？。等等,学习情景引入：,第6章 步进顺控指令及其应用,6.1 状态转移图,6.3 单流程的程序设计,6.4 选择性流程的程序设计,6.2 步进顺控指令及其编程方法,实训17 机械手的PLC控制,6.5 并行性流程的程序设计,实训18 自动焊锡机的PLC控制,实训20 电动机正、反转能耗制动的PLC控制（2）,实训19 工业洗衣机的PLC控制

2、,实训21 皮带运输机的PLC控制,实训23 双头钻床的PLC控制,实训22 自动交通灯的PLC控制（1）,6.1.1流程图,实训8的彩灯循环点亮过程，实际上就是一个顺序控制过程，整个控制过程可分为如下4个阶段（或叫工序）：复位、黄灯亮、绿灯亮、红灯亮。每个阶段又分别完成如下的工作（也叫动作）：初始及停止复位，亮黄灯、延时，亮绿灯、延时，亮红灯、延时。各个阶段之间只要延时时间到就可以过渡（也叫转移）到下一阶段。因此，可以很容易地画出其工作流程图，如图6-1所示。流程图对大家来说并不陌生，那么，要让PLC来识别大家所熟悉的流程图，这就要将流程图“翻译”成如图6-2所示的状态转移图，完成“汉译英”

3、的过程就是本章要解决的问题。,流程图与状态转移图,学习情境引入：根据控制要求，我们可以很容易地画出控制系统的工作流程图（如图6-1所示），那么,如何让PLC来识别工作流程图呢？这就要将流程图转化为PLC能够识别的状态转移图。,6.1.2状态转移图,要将流程图转化为状态转移图只要进行如下的变换（即“汉译英”）：一是将流程图中的每一个阶段（或工序）用PLC的一个状态继电器来表示；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实现；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。, 将整个控制过程

4、按任务要求分解成若干个工序，其中的每一个工序对应一个状态（即步），并分配状态继电器。 搞清楚每个状态的功能。状态的功能是通过状态元件驱动各种负载（即线圈或功能指令）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。 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，也可以是多个触点串、并联电路的组合。 根据控制要求或工艺要求，画出状态转移图。,1设计状态转移图的方法和步骤,复位S0，黄灯亮S20，绿灯亮S21，红灯亮S22。,S0：PLC初始及停止复位（驱动ZRST S20 S22区间复位指令）。 S20：亮黄灯、延时（驱动Y0

5、、T0的线圈，使黄灯亮1s）。 S21：亮绿灯、延时（驱动Y1、T1的线圈，使绿灯亮1s）。 S22：亮红灯、延时（驱动Y2、T2的线圈，使红灯亮1s）。,S0：初始脉冲M8002、停止按钮（常开触点）X0，并且，这两个条件是或的关系。 S20：一个是起动按钮X1，另一个是从S22来的定时器T2的延时闭合触点。 S21：定时器T0的延时闭合触点。 S22：定时器T1的延时闭合触点。,状态转移图中的状态有驱动负载、指定转移方向和转移条件三个要素。其中指定转移方向和转移条件是必不可少的，驱动负载则要视具体情况，也可能不进行实际负载的驱动。,2状态的三要素,图6-1所示状态转移的驱动过程如下：,3状

6、态转移和驱动的过程, 可以将复杂的控制任务或控制过程分解成若干个状态。无论多么复杂的过程都能分解为若干个状态，有利于程序的结构化设计。 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。 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。 这种图形很容易理解，可读性很强，能清楚地反映整个控制的工艺过程。,4状态转移图的特点,若对应状态“有电”（即“激活”），则状态的负载驱动和转移处理才有可能执行；若对应状态“无电”（即“未激活”），则状态的负载驱动和转移处理就不可能执行。因此，除初始状态外，其他所有状态只有在其

7、前一个状态处于“激活”且转移条件成立时才可能被“激活”；同时，一旦下一个状态被“激活”，上一个状态就自动变成“无电”。从PLC程序的循环扫描角度来分析，在状态转移图中，所谓的“有电”或“激活”可以理解为该段程序被扫描执行；而“无电”或“未激活”则可以理解为该段程序被跳过，未能扫描执行。这样，状态转移图的分析就变得条理清楚，无需考虑状态间繁杂的联锁关系。也可以将状态转移图理解为“接力赛跑”，只要跑完自己这一棒，接力棒传给下一个人，就由下一个人去跑，自己就可以不跑了。或者理解为“只干自己需要干的事，无需考虑其他”。,6.1.3状态转移图的理解,6.2.1步进顺控指令,STL是利用内部软元件（状态S

8、）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。,6.2步进顺控指令及其编程方法,STL步进触点指令用于“激活”某个状态，其梯形图符号为。在梯形图上体现为从主母线上引出的状态触点，有建立子母线的功能，以使该状态的所有操作都在子母线上进行，状态转移图和状态梯形图的对应关系如图4-4所示。,1STL指令,RET指令用于返回主母线，其梯形图符号为。该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。为防止出现逻辑错误，步进顺控程序的结尾必须使用RET步进返回指令。,2RET指令,对状态转移图进行编程，就是如何使用STL和RET

9、指令的问题。状态转移图的编程原则为：先进行负载的驱动处理，然后进行状态的转移处理。图6-2所示的指令表程序见表6-1，其状态梯形图如图6-3所示。,6.2.2 状态转移图的编程方法,6.2.3编程注意事项P176页,6.3 单流程的程序设计,如彩灯循环点亮控制程序，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S22执行完后即结束。,在步进阶梯图中，以复位（RST）正在执行的步来结束步进动作。,从头到尾只有一条路可走，称为单流程结构。,单流程控制的编程比较简单，其编程方法和步骤如下。 根据控制要求，列出PLC的I/O分配表，画出I/O分配图。 将整个工作过程按

10、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。 理解每个状态的功能和作用，即设计驱动程序。 找出每个状态的转移条件和转移方向。 根据以上分析，画出控制系统的状态转移图。 根据状态转移图写出指令表。,6.3.1 设计方法和步骤,【应用系统设计】 简易红绿灯控制系统,6.3.2 程序设计实例例1简易红绿灯控制系统,西,东,南,北,南北B,南北B,南北B,南北B,东西A,东西A,东西A,东西A,例2 电动机循环正反转的PLC控制,设计一个电动机循环正反转的控制系统。其控制要求如下：按下起动按钮，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

11、按停止按钮停止，热继电器动作也应停止。,1I/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：热继电器动合点；Y1：电动机正转接触器，Y2：电动机反转接触器。 2状态转移图 根据控制要求可知，这是一个单流程控制程序，其工作流程图如图4-10所示； 再根据其工作流程图可以画出其状态转移图，如图4-11所示。,3系统接线图 根据系统控制要求，其系统接线图如图4-12所示。,例3 用步进顺控指令设计一个彩灯自动循环闪烁的控制程序。其控制要求如下：3盏彩灯HL1、HL2、HL3，按下起动按钮后HL1亮，1s后HL1灭、HL2亮，1s后HL2灭、HL3亮，1s后HL3灭，1s后

12、HL1、HL2、HL3全亮，1s后HL1、HL2、HL3全灭，1s后HL1、HL2、HL3全亮，1s后HL1、HL2、HL3全灭，1s后HL1亮如此循环；随时按停止按钮停止系统运行。,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。,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。,6.4 选择性流程的程序设计,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。,6.

13、4.1选择性流程及其编程, 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。 分支转移条件X0、X10、X20不能同时接通，哪个先接通，就执行哪条分支。 当S20已动作时，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。 汇合状态S50可由S22、S32、S42中任意一个驱动。,6.4.1选择性流程及其编程 1.选择性流程程序的特点,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，首先对S20进行驱动处理（OUT Y0），然后按S21、S31

14、、S41的顺序进行转移处理。,2选择性分支的编程,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和S22）、第二分支（S31和S32）、第三分支（S41和S42）进行驱动处理，然后按S22、S32、S42的顺序向S50转移。,3选择性汇合的编程,【应用范例】洗车流程控制,6.4.2 程序设计实例例1洗车流程控制,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。,若方式

15、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。,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：,手动、自动只能选择其一，因此使用选择分支来做。,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S21MC1动作 状态S22MC2动作 状态S23MC3动作 状态S24停止,自动状态 状态S31MC1动作 状态S32MC2动作 状态S33MC3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、X1

16、,方式选择开关，使用输入继电器X2,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,例2 用步进指令设计电动机正反转的控制程序。其控制要求如下：按正转起动按钮SB1，电动机正转，按停止按钮SB，电动机停止；按反转起动按钮

17、SB2，电动机反转，按停止按钮SB，电动机停止；且热继电器具有保护功能。,6.4.2 程序设计实例,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。,6.5并行性流程的程序设计,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

18、必注意。,6.5并行性流程的程序设计,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。,6.5.1 并行性流程及其编程, 若S20已动作，则只要分支转移条件X0成立，3个流程（S21、S22，S31、S32，S41、S42）同时并列执行，没有先后之分。 当各流程的动作全部结束时（先执行完的流程要等待全部流程动作完成），一旦X2为ON，则汇合状态S50动作，S22、S32、S42全部复位。若其中一个流程没执行完，则S50就不可能动作。另外，并行性流程程序在同一时间可能有两个及两个以上的状态处于“激活”状态。,1并行性流程程序的特点,并行性分支的编程与选择性分支的编程一样，先进

19、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S20进行驱动处理（OUT Y0），然后按第一分支（S21、S22），第二分支（S31、S32），第三分支（S41、S42）的顺序进行转移处理。,2并行性分支的编程,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。,3并行性汇合的编程,【应用系统设计】气压式冲孔加工机控制系统,6.5.2 程序设计实例例1气压式冲

20、孔加工机控制系统,工件的补充、冲孔、测试及搬运可同时进行。,控制说明：,工件的补充由传送带（电机M0驱动）送入。,工件的搬运分合格品及不合格品两种，由测孔部分判断。若测孔机在设定时间内能测孔到底（MS2 ON），则为合格品，否则即为不合格品。,不合格品在测孔完毕后，由A缸抽离隔离板，让不合格的工件自动掉入废料箱；若为合格品，则在工件到达 搬运点后，由B缸抽离隔离板，让合格的工件自动调入包装箱。,功能分析：,系统由5个流程组成：复位流程，清除残余工件；工件补充流程，根据有无工件控制传送带的启停；冲孔流程，根据冲孔位置有无工件控制冲孔机是否实施冲孔加工；测孔流程，检测孔加工是否合格，由此判断工件的

21、处理方式；搬运流程，将合格工件送入包装箱。,因为只有一个放在工件补充位置的PH0来侦测工件的有无，而另外的钻孔、测孔及搬运位置并没有其他传感装置，那么应如何得知相应位置有无工件呢？本题所使用的方式是为工件补充、钻孔、测孔及搬运设置4个标志，即M10-M13。当PH0侦测到传送带送来的工件时，则设定M10为1，当转盘转动后，用左移指令将M10-M13左移一个位元，亦即M11为1,钻孔机因此标志为1而动作。其他依此类推，测孔机依标志M12动作、包装搬运依M13动作。,元件分配及端子接线：,绘绘制功能流程图,a.原点复位流程,OFF 动作,定位由OFF变为ON时转盘停止,驱动转盘电机 （M1 ON）,A缸抽离隔离板,判断是否 做完四次,绘绘制功能流程图,b.工件补充流程,传送带转动 (M0 ON),设定M10为1(表示有工件),有工件 （PH0动作）,时间到 没有工件,c.气压冲孔流程,钻孔机动作 （Y4 ON）,钻孔机 返回,有无工件标志 （M11为1表示有工件）,设置8秒 等待时间,绘绘制功能流程图,d.测孔流程,e.工件搬运流程,步进阶梯图转换,例2 用步进指令设计一个按钮式人行横道指示灯的控制程序。其控制要求如下：按X0或X1按钮，人行道和车道指示灯按图