《电气控制与PLC》第6章

Date:4/17/2020Page:1第6章步进顺控指令及其应用深圳职业技术学院第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：Date:4/17/2020Page:2第6章步进顺控指令及其应用深圳职业技术学院第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）Date:4/17/2020Page:3第6章步进顺控指令及其应用深圳职业技术学院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”的过程就是本章要解决的问题。Date:4/17/2020Page:4第6章步进顺控指令及其应用深圳职业技术学院流程图与状态转移图Date:4/17/2020Page:5第6章步进顺控指令及其应用深圳职业技术学院学习情境引入：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。Date:4/17/2020Page:6第6章步进顺控指令及其应用深圳职业技术学院①将整个控制过程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。②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。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。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ZRSTS20S22区间复位指令）。S20：亮黄灯、延时（驱动Y0、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。Date:4/17/2020Page:7第6章步进顺控指令及其应用深圳职业技术学院Date:4/17/2020Page:8第6章步进顺控指令及其应用深圳职业技术学院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．状态转移和驱动的过程Date:4/17/2020Page:9第6章步进顺控指令及其应用深圳职业技术学院①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。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，能清楚地反映整个控制的工艺过程。4．状态转移图的特点Date:4/17/2020Page:10第6章步进顺控指令及其应用深圳职业技术学院若对应状态“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Date:4/17/2020Page:11第6章步进顺控指令及其应用深圳职业技术学院6.2.1步进顺控指令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。6.2步进顺控指令及其编程方法Date:4/17/2020Page:12第6章步进顺控指令及其应用深圳职业技术学院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。1．STL指令Date:4/17/2020Page:13第6章步进顺控指令及其应用深圳职业技术学院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。2．RET指令Date:4/17/2020Page:14第6章步进顺控指令及其应用深圳职业技术学院对状态转移图进行编程，就是如何使用STL和RET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Date:4/17/2020Page:15第6章步进顺控指令及其应用深圳职业技术学院Date:4/17/2020Page:16第6章步进顺控指令及其应用深圳职业技术学院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。Date:4/17/2020Page:17第6章步进顺控指令及其应用深圳职业技术学院单流程控制的编程比较简单，其编程方法和步骤如下。①根据控制要求，列出PLC的I/O分配表，画出I/O分配图。②将整个工作过程按工作步序进行分解，每个工作步序对应一个状态，将其分为若干个状态。③理解每个状态的功能和作用，即设计驱动程序。④找出每个状态的转移条件和转移方向。⑤根据以上分析，画出控制系统的状态转移图。⑥根据状态转移图写出指令表。6.3.1设计方法和步骤Date:4/17/2020Page:18第6章步进顺控指令及其应用深圳职业技术学院【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Date:4/17/2020Page:19第6章步进顺控指令及其应用深圳职业技术学院南北B南北B南北B南北B东西A东西A东西A东西ADate:4/17/2020Page:20第6章步进顺控指令及其应用深圳职业技术学院Date:4/17/2020Page:21第6章步进顺控指令及其应用深圳职业技术学院Date:4/17/2020Page:22第6章步进顺控指令及其应用深圳职业技术学院Date:4/17/2020Page:23第6章步进顺控指令及其应用深圳职业技术学院T0T1T2T3X0Date:4/17/2020Page:24第6章步进顺控指令及其应用深圳职业技术学院Date:4/17/2020Page:25第6章步进顺控指令及其应用深圳职业技术学院SET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:4/17/2020Page:26第6章步进顺控指令及其应用深圳职业技术学院用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:4/17/2020Page:27第6章步进顺控指令及其应用深圳职业技术学院例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，可按停止按钮停止，热继电器动作也应停止。Date:4/17/2020Page:28第6章步进顺控指令及其应用深圳职业技术学院1．I/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。Date:4/17/2020Page:29第6章步进顺控指令及其应用深圳职业技术学院Date:4/17/2020Page:30第6章步进顺控指令及其应用深圳职业技术学院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。Date:4/17/2020Page:31第6章步进顺控指令及其应用深圳职业技术学院例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。Date:4/17/2020Page:32第6章步进顺控指令及其应用深圳职业技术学院RETDate:4/17/2020Page:33第6章步进顺控指令及其应用深圳职业技术学院当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Date:4/17/2020Page:34第6章步进顺控指令及其应