第五章-FX2型可编程控制器步进指令及状态编程方法解读

第5章FX2型可编程控制器步进指令及状态编程方法5.1SFC语言5.2状态器S的功能及步进顺控指令5.2.1状态器S的功能5.2.2步进顺控指令5.2.3SFC的编制与梯形图表示5.2.4具有多种工作方式系统的编程方法化学工业出版社5.1SFC语言顺序功能图或状态流程图（Sequentialfunctionchart，SFC）是一种描述顺序控制系统功能的图解表示法。SFC主要由“步’、“转移”及“有向线段”等元素组成。1.SFC的步“步”是控制系统中对应一个相对稳定的状态。在SFC中，“步”通常表示某个执行元件的状态变化。“步”的符号如图5-1所示。图5-1步的符号表示图5-2初始步的符号表示（a）图5-3步的符号表示（b）（1）初始步：对应于控制系统的初始状态，是其运行的起点。一个控制系统至少有一个初始步。初始步的符号如图5-2所示。（2）工作步：指控制系统正常运行时的状态。根据系统是否运行，“步”有两种状态,即动步和静步，动步是指当前正在进行的步，静步是指没有运行的步。（3）与步相对应的动作：步是指一个稳定的状态，即表示过程中的一个动作，用该步右边的一个矩形框来表示，如图5-3（a）所示。当一个步有多个动作时，其表示方法如图5-3（b）所示。化学工业出版社2.转移为了说明从一个步到另一个步的变化，要用到转移这个概念，即用一个有向线段来表示转移的方向。（1）转移的使能和触发：转移是一种条件，当条件满足时，称为转移使能。如果该转移能够使步态实现转移，则称为触发。（2）转移条件：一个转移能够触发，必须满足转移条件。转移条件可以用文字语句或逻辑表达式等方式表示在转换符号旁，如图5-4（b）所示。只有当一个步处于活动状态，而且与它相关的转移条件成立时，才能实现步状态的转移，转移结果使紧接它的后续步处于活动状态，而使与其相连的前级步处与分活动状态。3.SFC流程图构成规则控制系统的SFC流程图必须满足以下规则：（1）步与步不能相连，必须用转移隔开。（2）转移与转移不能相连，必须用步隔开。（3）步与转移、转移与步之间的连接采用有向线段，从上至下画时可以省略箭头，当有向线段从下向上画时，必须画上箭头，以表示方向。（4）一个流程图至少要有一个初始步。转换符号和示例（a）（b）某冲压机SFC流程图化学工业出版社4.SFC流程图的基本形式（1）单一顺序的流程图可以用图（a）所示方法来描述。其动作一个接一个地完成。每步仅连接一个转移，每个转移也仅连接一个步，（2）选择顺序的流程图如图（b）所示。选择顺序是指在某一步后有若干单一顺序等待选择，一次只能选择进入一个顺序。为了保证一次选择一个顺序及选择的优先权，必须对各个转移条件加以约束。其表示方法是在某一步后连接一条水平线，水平线下连接各个单一顺序的第一个转移。转移图结束，用一条水平线表示，水平线以下不允许再有转移直接跟着。（3）并行顺序的流程图表示方法如图（c）所示。并行顺序是指在某一转移条件下，同时启动若干个顺序，按从左至右、从上至下的顺序执行。并行顺序用双水平线表示，同时结束若干顺序，也用双水平线表示。（a）（b）（c）SFC流程图的基本形式化学工业出版社5.2状态器S的功能及步进顺控指令5.2.1状态器S的功能“状态器S”是构成SFC流程图的基本元素，是PLC的元件之一。FX系列PLC共有1000个状态元件，其分类、编号、数量及用途如表类别元件编号个数用途及特点初始状态S0～S910用作SFC的初始状态返回状态S10～S1910运用行模式控制当中，用作返回原点的状态一般状态S20～S499480用作SFC的中间状态掉点保持状态S500～S899400具有停电保持功能，停电恢复后需继续执行的场合，可用这些状态元件信号报警状态S900～S999100用作报警元件使用化学工业出版社5.2.2步进顺控指令FX系列PLC的步进指令有两条：步进接点指令STL和步进返回指令RET。STL是指步进开始指令，RET是步进结束指令。（a）是状态流程图（b）是相应的梯形图（c）是助记符语句表状态流程图与梯形图有严格的对应关系。每个状态器有三个功能：驱动有关负载、指定转移目标和指定转移条件。STL符号化学工业出版社图5-7的控制过程为：如果S20是活动的，则S20的STL触点接通，负载Y0被接通。如果转移条件X1成立，下一步S21被置位或激活，同时S20自动断开，Y0也失电。STL接点与母线连接。与STL相连的接点要使用LD、LDI指令。使用STL指令后，LD点移至STL接点的右侧，当该LD触点转换条件满足时，转换实现，即后续步对应的状态器被SET或OUT指令置位，一直到出现下一条STL指令或出现RET指令止。RET指令使LD点返回母线。使用STL指令使新的状态置位，前一状态自动复位。STL接点接通后，与此相连的电路即可执行。当STL接点断开时，与此相连的电路停止执行。但要注意在STL接点接通转为断开后，还要执行一个扫描周期。STL步进指令仅对状态器有效。但状态器也可以是LD、LD、AND等指令的目标元件。也就是说，状态器不作为步进指令的目标元件时，就具有一般辅助继电器的功能。STL指令和RET指令是一对步进（开始和结束）指令，在一系列步进指令STL后，必须加上RET指令，表明步进梯形指令功能的结束，LD返回到原来的母线上，如图5-8所示RET指令用法化学工业出版社5.2.3SFC的编制与梯形图表示1.初始状态在SFC起始位置的状态是初始状态，所以编程时必须将初始状态编在其他状态之前，S0～S9可用于初始状态。初始状态最初是由PLC从STOP到RUN切换的瞬时动作的特殊辅助继电器M8002驱动，使初始状态置为“1”态，初始状态也可由其他状态元件驱动。2.跳转和重复的编程方法（1）部分重复地编程方法如右图所示部分重复地编程方法化学工业出版社（2）同一分支内跳转的编程方法在一条分支的执行过程中，由于某种需要要跳过几种状态，执行下面的程序。此时可以采用同一分支内跳转的编程方法图为同一分支内跳转的编程方法化学工业出版社（3）跳转到另一条分支的编程方法在某种情况下，要求程序从一条分支的某个状态跳转到另一条分支的某个状态继续执行，此时可以用跳转到另一条分支的编程方法。跳转到另一条分支的编程方法化学工业出版社（4）复位处理的编程方法在用SFC语言编制用户程序时，如果要使某个运行状态（该状态为“1”）停止运行（使该状态为“0”），其编程方法如图5-12所示。当状态S22为“1”时，此时若输入X21为“1”，则将状态S22置为“0”，状态S23置为“1”；若输入X22为“1”，则将状态S22置为“0”，即该支路停止运行。如果要使该支路重新进入运行，则必须使输入X10置为“1”。复位处理的编程方法化学工业出版社3.单一顺序SFC的表示及梯形图编制[例5-1]图5-13中，旋转工作台用凸轮和限位开关来实现运动控制。在初始状态时左限位开关X3为ON，按下启动按钮X0，Y0变为ON，电机驱动工作台沿顺时针正转，转到右限位开关X4所在位置时暂停5s（用T0计时），计时时间到时Y1变为ON，工作台反转，回到限位开关X3所在初始位置时停止转动，系统回到初始状态。解：根据控制要求，可以画出旋转工作台控制系统的SFC图和梯形图，如图5-13所示。该工作台一个周期内的运动由图5-13中自上而下的4步组成，分别对应于S0、S20、S21、S22，步S0为初始步。PLC上电时进入RUN状态，初始化脉冲M8002的常开触点闭合一个扫描周期，梯形图中第一行的SET指令将初始步S0置为活动步。PLC上电时进入RUN状态，初始化脉冲M8002的常开触点闭合一个扫描周期，梯形图中第一行的SET指令将初始步S0置为活动步。化学工业出版社在梯形图的第二行中，S0的STL触点和X0的常开触点组成的串联电路代表转换实现的两个条件，S0的STL触点闭合表示转换X0的前级步S0是活动步，X0的常开触点闭合表示转换条件满足。在初始步时按下启动按钮X0，两个触点同时闭合，转换条件同时满足。此时置位指令SETS20被执行，后续步S20变为活动步，同时系统程序自动将前级步S0复位为不活动步。S20的STL触点闭合后，该步的负载被驱动，Y0线圈通电，工作台正转。限位开关X4动作时，转换条件满足，下一步的状态器S21被置位，进入暂停步，同时前级步的状态器S20被自动复位，系统将这样一步一步地执行下去，在最后一步，工作一台反转，返回限位开关X3所在的位置时，用OUTS0指令使初始步对应的S0变为ON并保持，系统返回并停止在初始步。在梯形图结束时，一定要使用RET指令，才能使LD触点回到左侧母线上，否则系统将不能正常工作。化学工业出版社4.选择性分支、汇合顺序SFC的表示及梯形图编制（1）选择性分支的编程当某个状态的转移条件超过一个时，需要用选择性分支编程。与对一般状态编程一样，先进行驱动处理，然后设置转移条件，编程时要由左至右逐个编程。（2）选择性汇合的编程当所有分支程序执行后要汇合到某一状态时，应先进行汇合前状态的输出处理，然后向汇合状态转移，此后由左至右进行汇合转移。化学工业出版社例5-2自动门控制系统的控制过程如下：人靠近自动门时，感应器X0为ON，Y0驱动电机高速开门，碰到开门减速开关X1时，变为低速开门。碰到开门极限开关X2时，电机停转，开始延时。若在0.5s内感应器检测无人，Y2启动电机高速开门。碰到关门减速开关X4时变为低速关门，碰到关门极限开关X5时电机停转。在关门期间，若感应器检测到有人，停止关门，T1延时0.5s后自动转换为高速开门。[解]：根据控制要求，可以画出自动门控制系统的SFC图和梯形图，如图5-16所示。在图5-16中，步S23之后有一个选择性序列的分支。当步S23是活动步时，如果转换条件X0为ON（检测到有人），将转换到步S25；如果转换条件X4为ON，将进入步S24。在图5-16中，步S20之前有一个由两条支路组成的选择序列的合并，当S0为活动步，转换条件X0得到满足，或者步S25为活动步，转换条件T1得到满足，都将使步S20变为活动步，同时系统程序将步S0或步S25复位为不活动步。化学工业出版社5.并行分支、汇合顺序SFC的表示及梯形图编制（1）并行分支的编程如果某个状态的转移条件满足，在将该状态置为“0”的同时，要将若干状态置为“1”，即有几个状态同时工作。这时可采用并行分支编程方法，其用户程序如图5-17所示。与对一般状态编程一样，先进行驱动处理，然后设置转移条件，转移处理要由左至右逐个编程。（2）并行汇合的编程汇合前先对各状态的输出处理分别编程，然后从左至右进行汇合处理化学工业出版社[例5-3]某专用钻床控制系统的控制过程如下：某专用钻床用来加工园盘状零件上均匀分布的6个孔，操作人员放好工件后，按下启动按钮X0，Y0变为ON，工件被夹紧，夹紧后压力继电器X1为ON，Y1和Y3使两个钻头同时向下进给。大钻头钻到限位开关X2设定的深度时，Y2使大钻头上升，上升到限位开关X3设定的起始位置停止上升；小钻头钻到限位开关X4设定的深度时，Y4使小钻头上升，上升到限位开关X5设定的起始位置停止上升。同时设定值为3的计数器C0的当前值置为“1”，两个都到位后，Y5使工件旋转120度，旋转到位时X6为ON，旋转结束后，又开始钻第二对孔。3对孔钻完后，C0满足，Y6使工件松开，松开到位后，限位开关X7为ON，系统返回到初始状态。[解]：根据控制要求，可以画出专用钻床控制系统的SFC图和梯形图，如图5-19和图5-20所示。图5-19中分别由S22～S24和S25～S27组成的两个单序列是并行序列，设计梯形图时应保证这两个序列同时工作和同时结束，即两个序列的第一步S22和S25应同时变为活动步，两个序列的最后一步S24和S27应同时变为不活动步。并行序列的分支的处理是很简单的，在图5-19中，当步S21为活动步，并且转换条件X1为ON时，步S22和S25同时变为活动步，两个序列同时开始