PLC步进指令使用

第4章步进指令-57-第4章步进指令各大公司生产的PLC都开发有步进指令，主要是用来完成顺序控制，三菱FX系列的PLC有两条步进指令，STL（步进开始）和RET（步进结束）。4.1状态转移（SFC）图在顺序控制中，我们把每一个工序叫做一个状态，当一道工序完成做下一道工序，可以表达成从一个状态转移到另一个状态。如有四个广告灯，每个灯亮1秒，循环进行。则状态转移图如图4-1所示。每个灯亮表示一个状态，用一个状态器S，相应的负载和定时器连在状态器上，相邻两个状态器之间有一条短线，表示转移条件。当转移条件满足时，则会从上一个状态转移到下一个状态，而上一个状态自动复位，如要使输出负载能保持，则应用SET来驱动负载。每一个状态转移图应有一个初始状态器（S0～S9）在最前面。初始状态器要通过外部条件或其他状态器来驱动，如图中是通过M8002驱动。而对于一般的状态器一定要通过来自其他状态的STL指令驱动，不能从状态以外驱动。下面通过一个具体例子来说明状态转移图的画法。例4-1有一送料小车，初始位置在A点，按下启动按钮，在A点装料，装料时间5s,装完料后驶向B点卸料，卸料时间是7s，卸完后又返回A点装料，装完后驶向C点卸料，按如此规律分别给B、C两点送料，循环进行。当按下停止按钮时，一定要送完一个周期后停在A点。写出状态转移初始状态器PLC原理和编程实例分析-58-图。分析：从状态转移图中可以看出以下几点:(1)同一个负载可以在不同的状态器中多次输出。(2)按下起动按钮X4，M0接通，状态可以向下转移，按下停止按钮，M0断开，当状态转移到S0时，由于M0是断开的，不能往下转移，所以小车停在原点位置。(3)要在步进控制程序前添加一段梯形图（见图4-3b）（b）梯形图（a）状态转移图图4-3控制送料小车状态转移图M0启动辅助继电器X1原点条件M8002T3X1S23S22X3S23T2S21S24X1X2T1S22S21T0S20S0打开卸料阀小车左行Y4A点Y2T3C点K70小车左行Y4小车右行打开装料阀原点指示Y1Y3T2K50Y0A点打开卸料阀小车右行B点Y2T1K70Y3打开装料阀Y1T0K50第4章步进指令-59-4.2步进指令4.2.1步进指令步进指令有两条：STL和RET。STL是步进开始指令，后面的操作数只能是状态器S；在梯形图中直接与母线相连，表示每一步的开始。RET步进结束指令，后面没有操作数，是指状态流程结束，用于返回主程序（母线）的指令。如下图4-4说明STL和RET的用法。图4-4STL、RET指令使用说明4.2.2状态转移图与梯形图的转换用步进指令进行编程时，先画出状态转移图，再把状态转移图转换成梯形图和指令表，状态转移图、梯形图、和指令存在一定的对应关系。如图4-5所示。（a）状态转移图STLLDSTLLD步进结束LDPLC原理和编程实例分析-60-（b）梯形图(c)指令表图4-5状态图、梯形图、指令表的对应关系4.2.3程序的分支1、可选则性的分支。在应用步进指令进行编程时，通常会出现有多种情况供选择，就构成一个可选择的分支，在程序执行时，多个分支只进行其中的一个分支，如图4-5(a)所示构成两路分支，X1、X4是选择条件，当程序执行到S21时，X1和X4谁先接通就执行相应的分支，则另一个分支就不能执行。FX系列的PLC最多可以有8个分支。第4章步进指令-61-2、并行性的分支如图4-7(a)是一个并行分支的状态转移图。当程序执行到S21时，如果X1接通，则把状态同时传给S22和S24，两个分支同时执行，当两个分支都执行完以后，S23、S25接通，当X4接通后，则把状态传给S26。所以并行性的分支要把所有的分支都执行完以后才可以往下执行。FX系列的PLC可以同时有8路并行的分支。X1接通选择S22，X4接通选择S24，即出现程序分支。PLC原理和编程实例分析-62-（a）状态转移图(b)梯形图(c)指令表X1接通，同时对S22和S24置位，出现并行分支。当S23、S25、X4同时接通才能把状态传给S26。第4章步进指令-63-4.3步进指令的应用在解决顺序控制之类的问题时，可以采用步进指令，用步进指令编程时，可以分如下几步进行：1、根据控制要求，分配I/O地址，并画出状态流程图。2、把状态流程图转换成梯形图。3、对梯形图进行运行调试。下面我们通过一些例子，说明用步进指令编程的方法。例4-2两种液体混合装置如图4-8所示：YV1、YV2电磁阀控制流入液体A、B，YV3电磁阀控制流出液体C。H、M、L为高、中、低液位感应器，M为搅拌电机，控制要求：（1）、初始状态要求容器内是空的，各电磁阀关闭，电机M停转；按下启动，YV1打开，流入液体A，满至M时，YV1关闭；YV2打开，流入液体B，液体满置H时，YV2关闭；此时，搅拌电机M开始搅拌20秒；然后YV3打开，流出混合液体C；当液体减置L时，开始计时，20秒后容器内液体全部流出。电磁阀YV3关闭，完成一个周期，下一个周期自动开始运行。（2）、当按下停机按钮时，一直要到一个周期完成才能停止，中途不能停止。（3）、各工序能单独手动控制。写出PLC的控制程序。(一)、分析控制要求，分配I/O地址。输入信号：X0—启动按钮X1—停止按钮X2—低位传感器LX3—中位传感器MX4—高位传感器HX10—手动/自动选择X10=ON自动X10=OFF手动X11—手动流入液体AX12—手动流入液体BX13—手动流出液体CX14—手动启动搅拌机M输出信号：Y1—电磁阀YV1Y2—电磁阀YVY3—电磁阀YV3Y4—搅拌机M（二）写出状态转移图。自动运行时，要求容器内是空的，也即三个液位传感器是断开的，另外各电磁阀是关闭的，搅拌电动机是停止的，即Y1、Y2、Y3、Y4都是OFF状态。所以原点条件程序PLC原理和编程实例分析-64-是：当M0为ON，表示符合自动运行的初始状态。状态转移图如图4-9。图4-9液体混合装置的状态转移图（三）根据状态转移图写出梯形图(图4-10)。第4章步进指令-65-PLC原理和编程实例分析-66-图4-10液体混合装置梯形图例4－3：简易机械手的控制。机械手的动作示意图如图4-11所示，要求机械手将工件从A点送到B点，机械手的上升、下降、左移、右移都是由双线圈两位电磁阀驱动气缸来实现的，抓手对物件的松开、夹紧是由单线圈两位电磁阀驱动气缸完成，只要在电磁阀通电时手爪夹紧，断电时手爪松开。该机械手工作原点在左上方，按下降、夹紧、上升、右移、下降、松开、上升、左移的顺序依次运行。要求有手动、回原点、单步、单周期、自动等五种工作方式。图4-11简易机械手动作示意图（一）、分析：1、下面就几种工作方式说明如下：操作面板如图4－12。手动：选择开关打在“手动”档，其动作通过操作各自的按钮完成相应的动作。回原点：选择开关在“回原点”档，按下“原点（X25）”按钮，机械手自动回到原第4章步进指令-67-点。单步：选择开关在“单步”档，每次按下“启动（X26）”按钮，机械手按顺序工作一个工步。单周期：选择开关在“单周期”档，机械手处于原点位置，按下“启动（X26）”按钮，自动运行一周在原点停止。若在中途按“停止（X27）”按钮，则停止运行；再按启动按钮，从断点处继续运行，回到原点处自动停止。自动：选择开关在“自动“档，机械手处于原点位置，按下”启动（X26）”按钮，连续反复运行。若中途按停止按钮，运行到原点后停止。PB上升X5PBX10下降PBX11右移PBX6左移PBX12放松夹紧X7PBPBX27X26停止PB启动PBX25原点PBPB单步X22回原点X21手动X20单周期X23自动X24启动急停图4－12机械手操作面板面板上的启动和急停按钮和PLC的运行程序无关。这两个按钮是用来接通或断开PLC外部负载的电源。2、应用步进指令编程，当有多种工作方式时，可以考虑使用功能指令FNC60（IST），该指令能自动设定与各运行方式相应的初始状态。指令格式如下。指令中有三个操作数，第一个操作数X20连续定义了8个元件X20～X27，这8个元件的功能是固定的，其功能定义如下表4－1。S20是自动方式的最小状态器的编号，S29是自动方式的最大状态器的编号。表4－1X20～X27功能对照表输入继电器X功能输入继电器X功能X20手动X24自动X21回原点X25回原点启动PLC原理和编程实例分析-68-X22单步X26自动启动X23单周期X27停止当指令FNC60(IST)满足条件时，下面的初始状态器及相应的辅助继电器自动被指定如下功能：S0—手动操作初始状态S1—回原点初始状态S2—自动操作初始状态M8048—禁止转移M8041—开始转移M8042—启动脉冲M8047—STL监控有效（二）、程序编写。1、初始化程序简易机械手控制系统的初始化程序是设置初始状态和原点位置条件，图4-11是初始化程序的梯形图。特殊辅助继电器M8044作为原点位置条件使用，当原点位置条件满足时，M8044接通。其它初始状态是由IST指令自动设定。图4－13初始化程序梯形图2、手动控制程序手动方式梯形图程序如图4-14所示，S0为手动方式的初始状态。手动方式的上升、下降、左移、右移、放松、夹紧是由相应的按钮来控制。3、回原点控制程序回原点控制的状态转移图如图4-15所示,S1是回原点的初始状态。回原点结束后，M8043置1。图4-14手动控制程序梯形图第4章步进指令-69-4、自动控制程序自动控制程序如图4－16所示，其中S2是自动方式的初始状态。状态转移开始辅助继电器M8041、原点位置条件辅助继电器M8044的状态都在初始化程序中设定，在程序运行中不再改变。由于使用了IST指令，因此单步和单周期控制的程序是包含在自动控制程序中，不需再写程序，因此整个控制系统的程序由图4－13、图4－14、图4－15、图4－15组成，对应的语句表如图4－17:图4－15回原点控制状态转移图图4－16自动控制状态转移图PLC原理和编程实例分析-70-图4－17机械手控制程序习题4－1用状态转移图和步进指令，设计一个十字路口交通灯的控制程序。4－2写出图4－18所示状态转移图的梯形图和指令表。4－3生产线控制。某生产线工作示意图如图4－19所示，该生产线有自动输送工件至工作站的功能，生产线分三个工作站，工件在每个工作站加工时间为2min。生产线由电动机驱动输送带，工件由入口进入，及自动输送到输送带上，若工件输送到工作站1，限位开关SQ1检测出工件已到位，电动机停转，输送带停止运动，工件在工作站1加工2min,电动机在运行，输送带将工件送到工作站2加工，然后在输送到工作站3加工，第4章步进指令-71-最后送到搬运车。用PLC控制该生产线，写出控制程序并调试运行。图4－18题4－2图4－19题4－34－4输送带自动控制。输送带控制示意图如图4－20所示。功能：自动输送工件至搬运车，控制要求如下：（1）按下启动按钮（X0）,电动机1、2(Y1、Y2)运转，驱动输送带1、2移动。按下停止按钮X1，输送带立刻停止。（2）当工件到达运转点A，SQ1(X2)使输送带1停止，气缸1动作（Y3有输出），将工件送上输送带2。气缸采用自动归位型，当SQ2（X3）检测气缸1到达定点位置，气缸1复位（Y3无输出）。（3）当工件到达运转点B，碰到SQ3(X4)使输送带2停止，气缸2动作（Y4有输出），将工件送上搬运车。当SQ4（X5）检测气缸2到达定点位置，气缸2复位（Y4无输出）。写出满足上述要求的控制程序。4－5定量封装自动控制。定量封装自动控制示意图如图4-21所示。功能：自动封装定量产品，例如大米、饲料等。控制要求如下：（1）按下启动按钮，定量封装工作开始，进料阀门打开，物料落入包装带中。（2）当重量达到时，重量开关动作，使饲料阀门关闭，同时封口作业开始，将包装带热凝固封口5s。（3）移去已包装好的物品，重量开关复位，进料阀打开，进行下一循环封装作业。PLC原理和编程实例分析-72-（4）按下停止按钮，要工作完一个周期后才能停止。用PLC控制该系