电气控制与PLC精品课程8

Date:2019/10/15Page:1第八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Date:2019/10/15Page:2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Date:2019/10/15Page:3教学目标Date:2019/10/15Page:41.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Date:2019/10/15Page:52.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：Date:2019/10/15Page:6FX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Date:2019/10/15Page:7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Date:2019/10/15Page:83.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Date:2019/10/15Page:9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Date:2019/10/15Page:10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Date:2019/10/15Page:111.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Date:2019/10/15Page:122.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Date:2019/10/15Page:13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Date:2019/10/15Page:14一、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。Date:2019/10/15Page:15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。Date:2019/10/15Page:16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Date:2019/10/15Page:17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Date:2019/10/15Page:18三、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。Date:2019/10/15Page:19三、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。Date:2019/10/15Page:20四、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。Date:2019/10/15Page:21五、重复流程向前面状态进行转移的流程称为重复。用↓指向转移的目标状态。使用重复流程可以实现一般的重复，也可以对当前状态复位。Date:2019/10/15Page:22一、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Date:2019/10/15Page:23教学目标Date:2019/10/15Page:24【应用系统设计】简易红绿灯控制系统Date:2019/10/15Page:25Date:2019/10/15Page:26Date:2019/10/15Page:27Date:2019/10/15Page:28Date:2019/10/15Page:29T0T1T2T3X0Date:2019/10/15Page:30Date:2019/10/15Page:31STL与SET指令之间的部分为该状态所需做的动作。Date:2019/10/15Page:32SET在步进梯形图中，作为状态转移指令使用。Date:2019/10/15Page:33SET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。Date:2019/10/15Page:34用LD或LDI指令设置转移条件Date:2019/10/15Page:35用LD或LDI指令设置转移条件用SET指令设置状态Date:2019/10/15Page:36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Date:2019/10/15Page:37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Date:2019/10/15Page:38【应用范例】洗车流程控制二、选择分支与汇合流程设计Date:2019/10/15Page:39①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：Date:2019/10/15Page:40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Date:2019/10/15Page:41元件分配：启动按钮、停止按钮，使用输入继电器X0、X1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X5Date:2019/10/15Page:42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：清除本身手动流程手动流程自动流程自动流程允许再次启动电路Date:2019/10/15Page:43步进阶梯图转换Date:2019/10/15Page:44键入程序：将步进阶梯图转换为语句表Date:2019/10/15Page:45键入程序：将程序录入编程器并下载到目标PLCDate:2019/10/15Page:46【应用系统设计】气压式冲孔加工机控制系统三、并进分支与汇合流程设计Date:2019/10/15Page:47①工件的补充、冲孔、测试及搬运可同时进行。控制说明：②工件的补充由传送带（电机M0驱动）送入。③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（MS2ON），则为合格品，否则即为不合格品。④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。Date:2019/10/15Page:48功能分析：①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，由此判断工件的处理方式；搬运流程，将合格工件送入包装箱。②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。Date:2019/10/15Page:49元件分配及端子接线：Date:2019/10/15Page:50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（M1ON）A缸抽离隔离板判断是否做完四次Date:2019/10/15Page:51绘绘制功能流程图b.工件补充流程传送带转动(M0ON)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（Y4ON）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Date:2019/10/15Page:52绘绘制功能流程图d.测孔流程e.工件搬运流程Date:2019/10/15Page:53初始复位流程定位格由OFF变为ON时转盘停止工件搬运流程测孔流程钻孔流程步进阶梯图转换Date:2019/10/15Page:54【练习】机械手臂控制系统Date:2019/10/15Page:55①工件的补充使用人工控制，可直接将工件放在D点（LS0动）。控制说明：②只要D点有工件，机械手臂即先下降（B缸动作）将工件抓取（C缸动作）后上升（B缸复位），再将工件搬运（A缸动作）到E点上方，机械手臂再次下降（B缸动作）后放开（C缸复位）工件，机械手臂上升（B缸复位），最后机械手臂再回到原点（A缸复位）。③A,B,C缸均为单作用气缸，使用