小型可編程控制器實用技術(shù)第7章 順序功能圖與步進指令

1、Date: 2021-12-12 Page: 1Date: 2021-12-12 Page: 2第七章 步進指令第一節(jié)第一節(jié) 步進指令及步進梯形圖步進指令及步進梯形圖第二節(jié)第二節(jié) 順序功能圖的類型順序功能圖的類型第三節(jié)第三節(jié) 步進梯形圖設(shè)計實例步進梯形圖設(shè)計實例Date: 2021-12-12 Page: 3本節(jié)講解本節(jié)講解第一節(jié) 步進指令及步進梯形圖一、順序功能圖二、步進指令三、步進梯形圖四、步進指令的表示及其動作Date: 2021-12-12 Page: 4教學(xué)目標教學(xué)目標了解步進指令的功能了解步進指令的功能熟悉順序功能圖的表示熟悉順序功能圖的表示熟悉步進梯形圖的轉(zhuǎn)換及編程方法熟悉步進梯

2、形圖的轉(zhuǎn)換及編程方法Date: 2021-12-12 Page: 5 1.順序控制系統(tǒng) 對于流程作業(yè)的自動化控制系統(tǒng)而言，一般都包含若干個狀態(tài)（也就是工序），當(dāng)條件滿足時，系統(tǒng)能夠從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)移到另一種狀態(tài)，我們把這種控制叫做順序控制。對應(yīng)的系統(tǒng)則稱為順序控制系統(tǒng)或流程控制系統(tǒng)。一、順序功能圖一、順序功能圖Date: 2021-12-12 Page: 6 2. 2.順序功能圖順序功能圖SFC(Sequence Function Chart)SFC(Sequence Function Chart) 順序功能圖順序功能圖SFCSFC用于編制復(fù)雜的順序控制程用于編制復(fù)雜的順序控制程序，比梯形圖更直觀

3、。序，比梯形圖更直觀。 三菱三菱FXFX系列系列PLCPLC使用類似于順序功能圖使用類似于順序功能圖SFCSFC語語言的言的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖以及以及2 2條步進指令條步進指令，實現(xiàn)順序控，實現(xiàn)順序控制程序編程。制程序編程。Date: 2021-12-12 Page: 7 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖也稱狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖也稱功能圖功能圖，用于描述控制系統(tǒng)的控，用于描述控制系統(tǒng)的控制過程；制過程； 狀態(tài)狀態(tài)一個控制過程可以分為若干階段，這些一個控制過程可以分為若干階段，這些階段就稱為狀態(tài)；階段就稱為狀態(tài)； 狀態(tài)與狀態(tài)之間由狀態(tài)與狀態(tài)之間由轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換分隔，相鄰兩狀態(tài)之間的分隔，相鄰兩狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換條件轉(zhuǎn)換條件得到滿足時，

4、就實現(xiàn)轉(zhuǎn)換。得到滿足時，就實現(xiàn)轉(zhuǎn)換。 即上一狀態(tài)動作結(jié)束，下一狀態(tài)動作開始，此時即上一狀態(tài)動作結(jié)束，下一狀態(tài)動作開始，此時前一狀態(tài)前一狀態(tài)自動復(fù)位自動復(fù)位。狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖Date: 2021-12-12 Page: 8狀態(tài)器是構(gòu)成狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的基本元素，是狀態(tài)器是構(gòu)成狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的基本元素，是PLCPLC基本編程元件基本編程元件之一。之一。 FXFX系列系列PLC PLC 共有共有 10001000點狀態(tài)器，其分類、編號、點狀態(tài)器，其分類、編號、數(shù)量及用途如表所示。數(shù)量及用途如表所示。 狀態(tài)器狀態(tài)器類別類別 元件編號元件編號 個數(shù)個數(shù) 用途及特點用途及特點 初始狀態(tài)初始狀態(tài) S0S9 10

5、用作用作 SFC的初始狀態(tài)的初始狀態(tài) 返回狀態(tài)返回狀態(tài) S10S19 10 多運行模式控制當(dāng)中，用作返回原點的狀態(tài)多運行模式控制當(dāng)中，用作返回原點的狀態(tài) 一般狀態(tài)一般狀態(tài) S20S499 480 用作用作 SFC的中間狀態(tài)的中間狀態(tài) 掉電保持掉電保持狀態(tài)狀態(tài) S500S899 400 具有停電保持功能，停電恢復(fù)后需繼續(xù)執(zhí)行具有停電保持功能，停電恢復(fù)后需繼續(xù)執(zhí)行的場合，可用這些狀態(tài)元件的場合，可用這些狀態(tài)元件 信號報警信號報警狀態(tài)狀態(tài) S900S999 100 用作報警元件使用用作報警元件使用 Date: 2021-12-12 Page: 9狀態(tài)器狀態(tài)器 用框圖表示，框內(nèi)是狀態(tài)用框圖表示，框內(nèi)是

6、狀態(tài)器元件號；器元件號；狀態(tài)器之間用狀態(tài)器之間用有向線段有向線段連接，其中連接，其中從上到下、從左到右的箭頭可以省從上到下、從左到右的箭頭可以省略不畫；略不畫； 有向線段上的垂直短線及其旁邊標有向線段上的垂直短線及其旁邊標組的文字符號或邏輯表達式表示組的文字符號或邏輯表達式表示狀狀態(tài)轉(zhuǎn)移條件態(tài)轉(zhuǎn)移條件；旁邊的線圈等是旁邊的線圈等是驅(qū)動內(nèi)容驅(qū)動內(nèi)容。狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖基本要素狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖基本要素如圖為一狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖示例。其中如圖為一狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖示例。其中每一狀態(tài)（步）包含：驅(qū)動內(nèi)容驅(qū)動內(nèi)容、轉(zhuǎn)移條件轉(zhuǎn)移條件、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換目標換目標。 Date: 2021-12-12 Page: 10 以紅綠燈控制為例，其對應(yīng)的狀態(tài)

7、轉(zhuǎn)移圖如下圖所示。Date: 2021-12-12 Page: 11 FX系列PLC提供了一對步進指令用于順序控制程序設(shè)計。STLSTL（步進開始或步進觸點指令）：（步進開始或步進觸點指令）：是利用內(nèi)部軟元件（狀態(tài)器S S）在順序控制程序上進行工序步進式控制的指令。在梯形圖在梯形圖中的符號中的符號為 ，沒有常閉觸點。 二、步進指令（二、步進指令（STL, RET）Date: 2021-12-12 Page: 12STLSTL指令的意義為指令的意義為激活某個狀態(tài)激活某個狀態(tài)。在梯形圖上體現(xiàn)為從母在梯形圖上體現(xiàn)為從母線上引出的狀態(tài)接點線上引出的狀態(tài)接點。STLSTL指令有指令有建立子母線建立子母線

8、的功能，以使該狀態(tài)的所有操作均的功能，以使該狀態(tài)的所有操作均在子母線上進行。在子母線上進行。STLSTL指令在梯形圖中的情況見圖所示。指令在梯形圖中的情況見圖所示。 二、步進指令二、步進指令Date: 2021-12-12 Page: 13 RET RET（步進返回指令）：（步進返回指令）：是用于狀態(tài)轉(zhuǎn)移流程的結(jié)束，實現(xiàn)返回主干程序（主母線）的指令。二、步進指令二、步進指令Date: 2021-12-12 Page: 14三、步進梯形圖使用狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖編程包括兩項工作：(1)(1)根據(jù)工藝設(shè)計狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖；根據(jù)工藝設(shè)計狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖；(2)(2)使用步進指令將狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖轉(zhuǎn)換為步進梯形使用步進指令將狀態(tài)

9、轉(zhuǎn)移圖轉(zhuǎn)換為步進梯形圖及指令語句。圖及指令語句。用步進指令可以將狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖轉(zhuǎn)換為步進梯形圖，也可以直接編寫步進梯形圖。Date: 2021-12-12 Page: 15對梯形圖和狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖應(yīng)注意以下幾點：1.狀態(tài)的動作與輸出的重復(fù)使用狀態(tài)編號不可重復(fù)使用。如果狀態(tài)觸點接通，則與其相連的電路動作；如果狀態(tài)觸點斷開，則與其相連的電路停止工作。在不同狀態(tài)之間，允許對輸出元件重復(fù)輸出，但對同一狀態(tài)內(nèi)不允許雙重輸出。Date: 2021-12-12 Page: 16 定時器線圈與輸出線圈一樣，也可對在不同狀態(tài)的同一軟元件編程，但在相鄰的狀態(tài)中不能編程。如果在相鄰狀態(tài)下編程，則工序轉(zhuǎn)移時定時器線圈不能斷開

10、，定時器當(dāng)前值不能復(fù)位。 2.定時器的重復(fù)使用Date: 2021-12-12 Page: 17 3.輸出的互鎖 在狀態(tài)轉(zhuǎn)移過程中，由于在瞬間（1個掃描周期），兩個相鄰的狀態(tài)會同時接通，因此為了避免不能同時接通的一對輸出同時接通，必須設(shè)置外部硬接線互鎖或軟件互鎖。Date: 2021-12-12 Page: 18 如右圖所示，在狀態(tài)內(nèi)的母線將LDLD或LDILDI指令寫入后，對不需要觸點的驅(qū)動就不能再編程，需要按下圖方式進行變換。 4.輸出的驅(qū)動方法或或Date: 2021-12-12 Page: 19OUT指令與SET指令對于STL指令后的狀態(tài)具有同樣的功能，都將原來的狀態(tài)自動復(fù)位。此外，還

11、有自保持功能。但是，在使用OUT指令時，用于向狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖中的分離狀態(tài)轉(zhuǎn)移。 5.狀態(tài)的轉(zhuǎn)移方法Date: 2021-12-12 Page: 20 6.可在狀態(tài)內(nèi)處理的指令ORPDate: 2021-12-12 Page: 211. 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖（順序功能圖）表示及其動作四、步進指令的表示及其動作轉(zhuǎn)移條件轉(zhuǎn)移條件Date: 2021-12-12 Page: 222.步進梯形圖及其動作四、步進指令的表示及其動作Date: 2021-12-12 Page: 23本節(jié)講解本節(jié)講解第二節(jié) 順序功能圖的類型一、單流程結(jié)構(gòu)二、選擇分支流程結(jié)構(gòu)三、并進分支流程結(jié)構(gòu)四、跳轉(zhuǎn)流程結(jié)構(gòu)五、重復(fù)流程結(jié)構(gòu)Date: 20

12、21-12-12 Page: 24一、單流程結(jié)構(gòu)如如紅紅綠綠燈燈控制程序，雖然是循環(huán)控制，但都以一定順序逐步執(zhí)行且沒有分支，所以屬于單一順序流程。圖中在S21S21執(zhí)行完后即結(jié)束。在步進階梯圖中，以復(fù)位（RSTRST）正在執(zhí)行的步階來結(jié)束步進動作。 從頭到尾只有一條路可走，稱為單流程結(jié)構(gòu)。Date: 2021-12-12 Page: 25 當(dāng)S0S0執(zhí)行后，若X1X1先有效，則跳到S21S21執(zhí)行，此后即使X2X2有效，S22S22也無法執(zhí)行。之后若X3X3有效，則脫離S21S21而跳到S23S23執(zhí)行，當(dāng)X5有效后，則結(jié)束流程。二、選擇分支與匯合流程 當(dāng)S0S0執(zhí)行后，若X2X2先有效，則跳

13、到S22S22執(zhí)行，此后即使X1X1有效，S21S21也無法執(zhí)行。 若有多條路徑，而只能選擇其中一條路徑來執(zhí)行，這種分支方式稱為選擇分支。Date: 2021-12-12 Page: 26 當(dāng)S0S0執(zhí)行后，若X1X1有效，則S20S20及S21S21同時執(zhí)行。 若有多條路徑，且必須同時執(zhí)行，這種分支的方式稱為并進分支流程。在各條路徑都執(zhí)行后，才會繼續(xù)往下指令，像這種有等待功能的方式稱之為并進匯合。 當(dāng)S22S22及S23S23都已執(zhí)行后，若X4X4有效，則脫離S22S22及S23S23而跳到S24S24執(zhí)行，程序結(jié)束。 當(dāng)左邊路徑已執(zhí)行到S22S22，而右邊路徑尚停留在S21S21時，此時即

14、使X4X4有效，也不會跳到S24S24執(zhí)行。三、并進分支與匯合流程Date: 2021-12-12 Page: 27三、并進分支與匯合流程 如在并進分支與匯合點處不允許符號*或符號 的轉(zhuǎn)移條件，應(yīng)按右圖修改。Date: 2021-12-12 Page: 28四、跳轉(zhuǎn)流程 向下面狀態(tài)的直接轉(zhuǎn)移或向系列外的狀態(tài)轉(zhuǎn)移被成為跳轉(zhuǎn)，用符號指向轉(zhuǎn)移的目標狀態(tài)。Date: 2021-12-12 Page: 29五、重復(fù)流程 向前面狀態(tài)進行轉(zhuǎn)移的流程稱為重復(fù)。用指向轉(zhuǎn)移的目標狀態(tài)。使用重復(fù)流程可以實現(xiàn)一般的重復(fù)，也可以對當(dāng)前狀態(tài)復(fù)位。Date: 2021-12-12 Page: 30一、單流程設(shè)計二、選擇分支

15、流程與匯合流程設(shè)計三、并進分支與匯合流程設(shè)計Date: 2021-12-12 Page: 31教學(xué)目標教學(xué)目標熟悉步進梯形圖的轉(zhuǎn)換方法，掌握一般單流程設(shè)計方法和設(shè)計技巧，掌握簡單并進分支與匯合流程的設(shè)計方法和設(shè)計技巧。Date: 2021-12-12 Page: 32【應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計】 簡易紅綠燈控制系統(tǒng)Date: 2021-12-12 Page: 33B向向 綠燈綠燈A向向 紅燈紅燈B向向 黃燈黃燈A向向 紅燈紅燈B向向 紅燈紅燈A向向 綠燈綠燈B向向 紅燈紅燈 A向向 黃燈黃燈B向向A向向Date: 2021-12-12 Page: 34Date: 2021-12-12 Page: 35Da

16、te: 2021-12-12 Page: 36Date: 2021-12-12 Page: 37T0T1T2T3X0Date: 2021-12-12 Page: 38Date: 2021-12-12 Page: 39SETSET在步進梯形圖中，作為狀態(tài)轉(zhuǎn)移指令使用。STLSTL為狀態(tài)動作的步進起始指令STLSTL與SETSET指令之間的部分為該狀態(tài)所需做的動作動作。RETDate: 2021-12-12 Page: 40用LD或LDI指令設(shè)置轉(zhuǎn)移條件用SET指令設(shè)置狀態(tài)以STL指令開始設(shè)置動作母線用OUT指令設(shè)置動作RETDate: 2021-12-12 Page: 41作業(yè)作業(yè)5-9探討探討

17、 交通信號燈的6個狀態(tài)： （1）南北綠燈亮20s，東西紅燈亮； （2）南北綠燈閃5次（5s），東西紅燈亮； （3）南北黃燈亮5s，東西紅燈亮； （4）南北紅燈亮，東西綠燈亮30s； （5）南北紅燈亮，東西綠燈閃5次（5s）； （6）南北紅燈亮，東西黃燈亮5s。 再延伸：綠燈帶倒計時。Date: 2021-12-12 Page: 42【應(yīng)用范例】洗車洗車流程控制二、選擇分支與匯合流程設(shè)計Date: 2021-12-12 Page: 43若方式選擇開關(guān)（COSCOS）置于手動方式，當(dāng)按下STARTSTART啟動后， 則按下列程序動作：執(zhí)行泡沫清洗（用MC1MC1驅(qū)動）；按PB1PB1則執(zhí)行清水沖洗

18、（用MC2MC2驅(qū)動）；按PB2PB2則執(zhí)行風(fēng)干（用MC3MC3驅(qū)動）；按PB3PB3則結(jié)束洗車。若方式選擇開關(guān)（COSCOS）置于自動方式，當(dāng)按START啟動后， 則自動按洗車流程執(zhí)行。其中泡沫清洗10秒、清水沖洗20 秒、風(fēng)干5秒，結(jié)束后回到待洗狀態(tài)。任何時候按下STOPSTOP，則所有輸出復(fù)位，停止洗車項目說明：Date: 2021-12-12 Page: 44功能分析：手動、自動只能選擇其一，因此使用選擇分支來做。依題目說明可將電路規(guī)劃為兩種功能，而每種功能有三種依PBPB按鈕或設(shè)定時間而順序執(zhí)行的狀態(tài)。手動狀態(tài)狀態(tài)S21S21MC1MC1動作狀態(tài)S22S22MC2MC2動作狀態(tài)S23

19、S23MC3MC3動作狀態(tài)S24S24停止自動狀態(tài)狀態(tài)S31S31MC1MC1動作狀態(tài)S32S32MC2MC2動作狀態(tài)S33S33MC3MC3動作狀態(tài)S24S24停止Date: 2021-12-12 Page: 45元件分配： 啟動按鈕、停止按鈕，使用輸入繼電器方式選擇開關(guān)，使用輸入繼電器清水沖洗按鈕，使用輸入繼電器泡沫清洗驅(qū)動，使用輸出繼電器風(fēng)干機驅(qū)動，使用輸出繼電器清水沖洗驅(qū)動，使用輸出繼電器風(fēng)干按鈕，使用輸入繼電器結(jié)束按鈕，使用輸入繼電器Date: 2021-12-12 Page: 46繪制狀態(tài)流程圖STOP動作設(shè) 置M 0， 可 暫 存START按鈕狀態(tài)（確保點動），避免一直按住按鈕另

20、一種結(jié)束方式：清除本身手手動動流流程程手手動動流流程程自自動動流流程程自自動動流流程程允許再次啟動電路Date: 2021-12-12 Page: 47步進梯形圖轉(zhuǎn)換Date: 2021-12-12 Page: 48鍵入程序：將程序錄入編程器并下載到目標PLC將步進階梯圖轉(zhuǎn)換為語句表Date: 2021-12-12 Page: 49【應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計】氣壓式?jīng)_孔加工機氣壓式?jīng)_孔加工機控制系統(tǒng)三、并進分支與匯合流程設(shè)計Date: 2021-12-12 Page: 50工件的補充、沖孔、測試及搬運可同時進行?？刂普f明：工件的補充由傳送帶（電機M0M0驅(qū)動）送入。工件的搬運分合格品及不合格品兩種，由測孔

21、部分判斷。若測孔機在設(shè)定時間內(nèi)能測孔到底（MS2 ONMS2 ON），則為合格品，否則即為不合格品。不合格品在測孔完畢后，由A缸抽離隔離板，讓不合格的工件自動掉入廢料箱；若為合格品，則在工件到達 搬運點后，由B缸抽離隔離板，讓合格的工件自動調(diào)入包裝箱。Date: 2021-12-12 Page: 51功能分析：系統(tǒng)由5個流程組成：復(fù)位流程復(fù)位流程，清除殘余工件；工件補充流程工件補充流程，根據(jù)有無工件控制傳送帶的啟停；沖孔流程沖孔流程，根據(jù)沖孔位置有無工件控制沖孔機是否實施沖孔加工；測孔流程測孔流程，檢測孔加工是否合格，由此判斷工件的處理方式；搬運流程搬運流程，將合格工件送入包裝箱。Date:

22、2021-12-12 Page: 52功能分析：因為只有一個放在工件補充位置的PH0PH0來偵測工件的有無，而另外的鉆孔、測孔及搬運位置并沒有其他傳感裝置，那么應(yīng)如何得知相應(yīng)位置有無工件呢？本題所使用的方式是為工件補充、鉆孔、測孔及搬運設(shè)置4個標志，即M10-M13M10-M13。當(dāng)PH0PH0偵測到傳送帶送來的工件時，則設(shè)定M10M10為1，當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動后，用左移指令將M10-M13M10-M13左移一個位元，亦即M11M11為1,鉆孔機因此標志為1而動作。其他依此類推，測孔機依標志M12M12動作、包裝搬運依M13M13動作。Date: 2021-12-12 Page: 53元件分配及端子接

23、線： M0:驅(qū)動傳送帶電機驅(qū)動傳送帶電機M1:驅(qū)動轉(zhuǎn)盤電機驅(qū)動轉(zhuǎn)盤電機PH1：定位用行程開關(guān)，：定位用行程開關(guān)，每轉(zhuǎn)接通每轉(zhuǎn)接通4次。次。PH0：監(jiān)測用傳感器：監(jiān)測用傳感器測孔閥測孔閥Date: 2021-12-12 Page: 54繪制功能流程圖a.原點復(fù)位流程OFFOFF動作動作定位，由定位，由OFF變?yōu)樽優(yōu)镺N時轉(zhuǎn)盤停止時轉(zhuǎn)盤停止驅(qū)動轉(zhuǎn)盤驅(qū)動轉(zhuǎn)盤電機電機（M1 ON）A缸抽離缸抽離隔離板隔離板判斷是否判斷是否做完四次做完四次Date: 2021-12-12 Page: 55繪制功能流程圖b.工件補充流程傳送帶轉(zhuǎn)動傳送帶轉(zhuǎn)動(M0 ON)設(shè)定設(shè)定M25M25為為1(1(表示表示有工件有工件) )有工件有工件（PH0PH0動作）動作）時間到時間到?jīng)]有工件沒有工件c.氣壓沖孔流程鉆孔機動作鉆孔機動作（Y4 ONY4 ON）鉆孔機鉆孔機返回返回有無工件標志有無工件標志（M11M11為為1 1表示表示有工件）有工件）設(shè)置設(shè)置8 8秒秒等待時間等待時間M25Date: 2021-12-12 Page: 56繪制功能流程圖d.測孔流程e.工件搬運流程測孔閥動作測孔閥動作（Y5 ONY5 ON）測孔下限開關(guān)測孔下限開關(guān)A A缸動作缸動作測孔上限開關(guān)測孔上限開關(guān)B B缸動作缸動作Date: 2021-12-12 Page: 57初始初始復(fù)位復(fù)位流程流程工件工件搬運