电气控制与PLC实训教程第六章

第6章步进顺控指令及其应用状态转移图及步进顺控指令6.1步进顺控的编程方法6.2选择性流程与并行性流程的程序编制6.3复杂流程及跳转流程的程序编制6.4用辅助继电器实现顺序控制的程序编制6.1实训课题6单流程的控制实训课题7选择性流程的控制实训课题8并行性流程的控制6.1状态转移图及步进顺控指令6.1.1流程图首先，还是来分析一下第5章的电动机循环正反转控制的例子，其控制要求为：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。从上述的控制要求中，可以知道：电动机循环正反转控制实际上是一个顺序控制，整个控制过程可分为如下6个工序（也叫阶段）：复位、正转、暂停、反转、暂停、计数；每个阶段又分别完成如下的工作（也叫动作）：初始复位、停止复位、热保护复位，正转、延时，暂停、延时，反转、延时，暂停、延时，计数；各个阶段之间只要条件成立就可以过渡（也叫转移）到下一阶段。因此，可以很容易地画出电动机循环正反转控制的工作流程图，如图6-1所示。图6-1工作流程图6.1.2状态转移图1．状态转移图一是将流程图中的每一个工序（或阶段）用PLC的一个状态继电器来替代；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替代；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。2．设计状态转移图的方法和步骤（1）将整个控制过程按任务要求分解，其中的每一个工序都对应一个状态（即步），并分配状态继电器。电动机循环正反转控制的状态继电器的分配如下：复位→S0，正转→S20，暂停→S21，反转→S22，暂停→S23，计数→S24。（2）搞清楚每个状态的功能、作用。状态的功能是通过PLC驱动各种负载来完成的，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，也可以是多个触点的串、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。3．状态转移和驱动的过程4．状态转移图的特点（1）可以将复杂的控制任务或控制过程分解成若干个状态。（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，能清楚地反映全部控制的工艺过程。图6-2电动机循环正反转控制的状态转移图6.1.3状态继电器类别FX1S系列FX1N系列FX2N、FX2NC系列用途初始状态S0～S9，10点S0～S9，10点S0～S9，10点用于SFC的初始状态返回状态S10～S19，10点S10～S19，10点S10～S19，10点用于返回原点状态一般状态S20～S127，108点S20～S999，980点S20～S499，480点用于SFC的中间状态掉电保持状态S0～S127，128点S0～S999，1000点S500～S899，400点用于保持停电前状态信号报警状态----------S900～S999，100点用作报警元件FX系列PLC的状态继电器6.1.4步进顺控指令FX系列PLC的步进顺控指令有两条：一条是步进触点（也叫步进开始）指令STL（StepLadder），一条是步进返回（也叫步进结束）指令RET。1．STL指令STL步进触点指令用于“激活”某个状态，其梯形图符号为。2．RET指令RET指令用于返回主母线，其梯形图符号为。RET图6-3状态转移图和状态梯形图的对应关系图6-4旋转工作台的状态转移图和梯形图6.2步进顺控的编程方法6.2.1状态转移图的编程方法1．状态的三要素2．编程方法3．状态转移图的理解6.2.2编程注意事项（1）与STL步进触点相连的触点应使用LD或LDI指令，（2）初始状态可由其他状态驱动，但运行开始时，必须用其他方法预先作好驱动，否则状态流程不可能向下进行。如按图6-2所示而设计的程序。（3）STL触点可以直接驱动或通过别的触点驱动Y、M、S、T等元件的线圈和应用指令。图6-5用M8002驱动S0图6-6用M8000驱动S0（4）由于CPU只执行活动步对应的电路块，因此，使用STL指令时允许双线圈输出，（5）在步的活动状态的转移过程中，相邻两步的状态继电器会同时ON一个扫描周期，可能会引发瞬时的双线圈问题。（6）并行流程或选择流程中每一分支状态的支路数不能超过8条，总的支路数不能超过16条。（7）若为顺序不连续转移（即跳转），不能使用SET指令进行状态转移，应改用OUT指令进行状态转移。（8）STL触点右边不能紧跟着使用入栈（MPS）指令。STL指令不能与MC、MCR指令一起使用。在FOR、NEXT结构中、子程序和中断程序中，不能有STL程序块，但STL程序块中可允许使用最多4级嵌套的FOR、NEXT指令。（9）需要在停电恢复后继续维持停电前的运行状态时，可使用S500～S899停电保持状态继电器。6.2.3单流程状态转移图的编程1．单流程2．编程方法和步骤（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。3．编程实例例1用步进顺控指令设计某行车循环正反转自动控制的程序。控制要求为：送电等待信号显示→按起动按钮→正转→正转限位→停5s→反转→反转限位→停7s→返回到送电显示状态。解：（1）I/O分配根据控制要求，其I/O分配如图6-7所示。（2）状态转移图图6-7行车循环正反转控制的I/O分配图图6-8行车循环正反转控制的状态转移图（3）指令表例3用步进指令设计一个电镀槽生产线的控制程序。控制要求为：具有手动和自动控制功能，手动时，各动作能分别操作；自动时，按下启动按钮后，从原点开始按图6-11所示的流程运行一周回到原点；图中SQ1～SQ4为行车进退限位开关，SQ5、SQ6为吊钩上、下限位开关。图6-11电镀槽生产线的控制流程解：（1）I/O分配X0：自动/手动转换，X1：右限位，X2：第二槽限位，X3：第三槽限位，X4：左限位；X5：上限位，X6：下限位，X7：停止，X10：自动位起动，X11：手动向上，X12：手动向下，X13：手动向右，X14：手动向左，Y0：吊钩上，Y1：吊钩下，Y2：行车右行，Y3：行车左行，Y4：原点指示。（2）PLC的外部接线图（如图6-12所示）（3）系统程序（4）指令表程序图6-12电镀槽生产线的外部接线图图6-13电镀槽生产线的状态转移图6.3选择性流程与并行性流程的程序编制6.3.1选择性流程及其编程1．选择性流程程序的特点由两个及以上的分支程序组成的，但只能从中选择一个分支执行的程序，称为选择性流程程序。2．选择性分支的编程STLS20LDX010第二分支的转移条件OUTY000驱动处理SETS31转移到第二分支LDX000第一分支的转移条件LDX020第三分支的转移条件SETS21转移到第一分支SETS41转移到第三分支3．选择性汇合的编程4．编程实例STLS21第一分支驱动处理LDX021第三分支驱动处理OUTY021SETS42LDX001STLS42SETS22OUTY042STLS22STLS22由第一分支转移到汇合点OUTY022LDX002STLS31第二分支驱动处理SETS50OUTY031STLS32由第二分支转移到汇合点LDX011LDX012SETS32SETS50STLS32STLS42由第三分支转移到汇合点OUTY032LDX022STLS41第三分支驱动处理SETS50OUTY041OUTY050例4用步进指令设计电动机正反转的控制程序。控制要求为：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。解：（1）I/O分配X0：SB（常开），X1：SB1，X2：SB2，X3：热继电器FR（常开）；Y1：正转接触器KM1，Y2：反转接触器KM2。（2）状态转移图（3）指令表根据图6-15（a）所示的状态转移图，其指令表如图6-15（b）所示。图6-15电动机正反转控制的状态转移图6.3.2并行性流程及其编程1．并行性流程程序的特点由两个及以上的分支程序组成的，但必须同时执行各分支的程序，称为并行性流程程序。图6-18是具有3个支路的并行性流程程序，其特点如下：图6-18并行性流程程序的结构形式2．并行性分支的编程3．并行性汇合的编程STLS20SETS21转移到第一分支OUTY000驱动处理SETS31转移到第二分支LDX000转移条件SETS41转移到第三分支4．并行性流程程序编程注意事项（1）并行性流程的汇合最多能实现8个流程的汇合。（2）在并行分支、汇合流程中，不允许有图6-19（a）的转移条件，而必须将其转化为图6-19（b）后，再进行编程。5．编程实例STLS21第一分支驱动处理STLS41第三分支驱动处理OUTY21OUTY041LDX001LDX021SETS22SETS42STLS22STLS42OUTY022OUTY042STLS31第二分支驱动处理STLS22由第一分支汇合OUTY031STLS32由第二分支汇合LDX011STLS42由第三分支汇合SETS32LDX002汇合条件STLS32SETS50汇合状态OUTY32STLS50图6-19并行性分支、汇合流程的转化6.4复杂流程及跳转流程的程序编制6.4.1复杂流程的程序编制1．选择性汇合后的选择性分支的编程2．复杂选择性流程的编程3．并行性汇合后的并行性分支的编程4．选择性汇合后的并行性分支的编程5．并行性汇合后的选择性分支的编程6．选择性流程里嵌套并行性流程的编程图6-23选择性汇合后的选择性分支的改写图6-24复杂选择性流程的改写图6-25并行性汇合后的并行性分支的改写图6-26并行性汇合后的并行性分支的改写图6-27并行性汇合后的选择性分支的改写6.4.2跳转流程的程序编制图6-29跳转的几种形式6.5用辅助继电器实现顺序控制的程序编制6.5.1用辅助继电器实现顺序控制的设计思想用辅助继电器设计顺序控制程序的设计思想为：首先用辅助继电器M来代替状态转移图中的步（即状态继电器），即设计顺序功能图，然后根据顺序功能图设计梯形图。6.5.2使用起保停电路的编程方法6.5.3使用置位复位指令的编程方法1．设计思想图6-34给出了使用置位复位指令编程的顺序功能图与梯形图的对应关系。2．单流程的编程方法图6-35使用置位复位指令编程的梯形图3．选择性流程的编程方法4．并行性流程的编程方法图6-36使用置位复位指令编程的梯形图实训课题6单流程的控制实训15机械手的PLC控制一、实训目的（1）熟悉步进顺控指令的编程方法；（2）掌握单流程程序的编制；（3）掌握机械手的程序设计及其外部接线。二、实训器材（1）可编程控制器1台（FX2N-48MR）；（2）机械手模拟显示模块1块（带指示灯、接线端口及按钮等）；（3）实训控制台1个；（4）电工常用工具1套；（5）手持式编程器或计算机1台；（6）连接导线若干。三、实训要求设计一个用PLC控制的将工件从A点移到B点的机械手的控制系统。其控制要求如下：（1）手动操作，每个动作均能单独操作，用于将机械手复归至原点位置；（2）连续运行，在原点位置按起动按钮时，机械手按图6-41连续工作一个周期，一个周期的工作过程如下：原点→下降→夹紧（T）→上升→右移→下降→放松（T）→上升→左移到原点，时间T由教师现场规定。说明：1．机械手的工作是从A点将工件移到B点；2．原点位机械夹钳