機(jī)床電氣及PLC控制（第三版） 課件 課題12 交通燈的控制

【項(xiàng)目分析】

通過用PLC實(shí)現(xiàn)對交通燈系統(tǒng)的控制，掌握步進(jìn)指令的編程及程序輸入、運(yùn)行調(diào)試的方法。項(xiàng)目5

交通燈的控制機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社【學(xué)習(xí)目標(biāo)】應(yīng)知1.掌握步進(jìn)指令的功能。2.理解順序功能圖（SFC）的含義。應(yīng)會(huì)1.掌握順序功能圖的編寫，學(xué)會(huì)利用順序功能圖編寫步進(jìn)程序。2學(xué)會(huì)運(yùn)用步進(jìn)指令實(shí)現(xiàn)控制功能。3.進(jìn)一步熟悉編程軟件的使用。項(xiàng)目5交通燈的控制機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社任務(wù)5.1PLC步進(jìn)指令的編程項(xiàng)目5

交通燈的控制機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社【新課導(dǎo)入】1.簡略復(fù)習(xí)“項(xiàng)目4”的內(nèi)容；2.簡略介紹教材“項(xiàng)目5”的主要教學(xué)內(nèi)容與10～16學(xué)時(shí)的教學(xué)安排。3.簡略介紹本次課（任務(wù)5.1）的主要教學(xué)內(nèi)容與6～10學(xué)時(shí)的教學(xué)安排。

在生產(chǎn)過程控制中，常見的一類控制是順序控制，為了能簡單、快捷的編寫順序控制程序，在PLC中設(shè)置了步進(jìn)指令(stepladderinstruction，簡稱STL指令)，以完成步進(jìn)控制。步進(jìn)順序控制編程的思路就是將一個(gè)復(fù)雜的順序控制過程分解為若干個(gè)工作步，弄清各個(gè)步的工作細(xì)節(jié)，再依據(jù)總的控制順序要求，將這些步聯(lián)系起來，形成功能圖，進(jìn)而編制梯形圖程序。

一、狀態(tài)寄存器

狀態(tài)寄存器已在“閱讀材料FX3U系列PLC簡介”及表3-9中介紹。狀態(tài)寄存器是用于編制順序控制程序的一種編程元件，常與步進(jìn)指令配合使用，通常將S0～S9用于初始過程（初始步），將S10～S19用于自動(dòng)返回工作原點(diǎn)。此外，在步進(jìn)控制結(jié)束處，須用RET指令使STL指令復(fù)位。STL觸點(diǎn)用符號(hào)“”或符號(hào)“┨STL┠”表示?！净A(chǔ)知識(shí)】步進(jìn)指令及其編程方法機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社

二、順序功能圖

順序功能圖（SFC）是一種通用的PLC程序設(shè)計(jì)語言，它主要由步、動(dòng)作、有向線段、轉(zhuǎn)移條件組成，如圖5-1所示。

1.順序功能圖的組成(1)步——將一個(gè)復(fù)雜的順序程序分解成若干個(gè)狀態(tài)，這個(gè)狀態(tài)稱為步。步用單線框表示，框中編號(hào)可以是PLC中的輔助繼電器M或狀態(tài)寄存器S的編號(hào)。注意：任何一個(gè)步進(jìn)控制系統(tǒng)必須要有一個(gè)初始狀態(tài)步，用雙線框表示，初始狀態(tài)步的寄存器編號(hào)為S0～S9。當(dāng)前運(yùn)行的步稱為活動(dòng)步，不運(yùn)行的步稱為靜止步。(2)動(dòng)作——工作步的右邊所連接的即本步的工作對象，簡稱動(dòng)作，當(dāng)該步為活動(dòng)步時(shí)，工作對象動(dòng)作?！净A(chǔ)知識(shí)】步進(jìn)指令及其編程方法機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社（P142）圖5-1SFC的組成

二、順序功能圖

1.順序功能圖的組成(3)有向線段——有向線段表示狀態(tài)的轉(zhuǎn)移方向，在順序功能圖上，將代表各步的方框按先后順序排列，并用有向線段將它們連接起來，表示從上到下或從左到右這兩個(gè)方向的有向連線的箭頭可以不畫。(4)轉(zhuǎn)移條件——轉(zhuǎn)移用與有向連線垂直的短線來表示，將相鄰的兩狀態(tài)隔開。轉(zhuǎn)移條件標(biāo)注在轉(zhuǎn)移短線旁邊。轉(zhuǎn)移條件是與轉(zhuǎn)移邏輯相關(guān)的觸點(diǎn)，可以是動(dòng)合觸點(diǎn)，也可以是動(dòng)斷觸點(diǎn)及它們的組合。

2.順序功能圖的分類

根據(jù)生產(chǎn)工藝和復(fù)雜程度的不同，SFC的基本結(jié)構(gòu)可以分為單一順序、選擇性分支、并行性分支、循環(huán)分支4種?！净A(chǔ)知識(shí)】步進(jìn)指令及其編程方法機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社

二、順序功能圖

P143圖5-2順序功能圖的分類【基礎(chǔ)知識(shí)】步進(jìn)指令及其編程方法機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社

二、順序功能圖2.順序功能圖的分類(1)單一順序——如圖5-2(a)圖所示，單一順序是由一系列相繼激活的步組成，每個(gè)步后面僅有一個(gè)轉(zhuǎn)移，每個(gè)轉(zhuǎn)移之后只有一個(gè)步。(2)選擇分支——如圖5-2(b)所示的選擇分支中共有兩個(gè)分支，根據(jù)分支轉(zhuǎn)移條件a、e來決定究竟選擇哪一個(gè)分支。(3)并行分支——如圖5-2(c)圖所示，若在某一步執(zhí)行完后，需要同時(shí)啟動(dòng)若干條分支，那么這種結(jié)構(gòu)稱為并行分支。分支開始時(shí)采用雙水平線與各分支相連，雙水平線上需要一個(gè)轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移對應(yīng)的條件稱為公共轉(zhuǎn)移條件。(4)循環(huán)分支——如圖5-2(d)循環(huán)分支用一個(gè)個(gè)順序控制過程的反復(fù)執(zhí)行。在活動(dòng)步S21，只要轉(zhuǎn)移條件C滿足時(shí)，就回到S20開始循環(huán)?！净A(chǔ)知識(shí)】步進(jìn)指令及其編程方法機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社

三、步進(jìn)指令STL、RETFX系列PLC的步進(jìn)指令可以很方便地編制順序控制梯形圖程序。步進(jìn)指令STL、RET的助記符、邏輯功能屬性見表5-1。P143表5-1STL、RET的助記符、邏輯功能屬性

說明如下：(1)STL指令稱為“步進(jìn)開始”指令。功能是將步進(jìn)觸點(diǎn)接到左母線。其操作元件是狀態(tài)器S。(2)步進(jìn)梯形圖指令具有主控功能。步進(jìn)觸點(diǎn)接通，與之相連的電路被驅(qū)動(dòng)；步進(jìn)觸點(diǎn)斷開，與之相連的電路停止。若要在步進(jìn)觸點(diǎn)斷開時(shí)仍然保持線圈輸出，則要使用SET指令。(3)RET指令稱為“步進(jìn)返回”指令，其功能是返回到原來的左母線位置。RET指令沒有操作數(shù)，僅在最后一步的末行使用，否則程序不能運(yùn)行。機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社助記符邏輯功能梯形圖表示操作元件STL步進(jìn)開始在左母線上連接S的動(dòng)合觸點(diǎn)SRET步進(jìn)返回返回左母線

四、順序功能圖與步進(jìn)梯形圖之間的轉(zhuǎn)換

使用步進(jìn)指令STL和步進(jìn)返回指令RET可以將順序功能圖轉(zhuǎn)為步進(jìn)梯形圖，其對應(yīng)關(guān)系如圖5-3所示。順序功能圖轉(zhuǎn)為步進(jìn)梯形圖時(shí)，編程順序?yàn)橄冗M(jìn)行負(fù)載的驅(qū)動(dòng)處理，然后進(jìn)行轉(zhuǎn)移處理。沒有負(fù)載的狀態(tài)則不必進(jìn)行負(fù)載驅(qū)動(dòng)處理。每步的狀態(tài)寄存器S在梯形圖中用STL的觸點(diǎn)表示，STL指令為與主母線連接的動(dòng)合觸點(diǎn)指令，它在梯形圖中占一行。然后進(jìn)行驅(qū)動(dòng)處理，它可以直接驅(qū)動(dòng)各種線圈（可以是Y、M、S、T、C的線圈）及應(yīng)用指令或通過觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)線圈，若通過觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)線圈，開始的觸點(diǎn)使用LD、LDI指令；轉(zhuǎn)移條件可用單觸點(diǎn)，也可以用組合觸點(diǎn)。轉(zhuǎn)移目標(biāo)用SET或OUT實(shí)現(xiàn)，最后使用RET指令返回原來的主母線?！净A(chǔ)知識(shí)】步進(jìn)指令及其編程方法機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社

四、順序功能圖與步進(jìn)梯形圖之間的轉(zhuǎn)換

P144圖5-3順序功能圖與步進(jìn)梯形圖的轉(zhuǎn)換【基礎(chǔ)知識(shí)】步進(jìn)指令及其編程方法機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社

五、步進(jìn)梯形圖編程的規(guī)則(1)初始步在程序運(yùn)行開始前必須先用其它方法進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，否則狀態(tài)流程不可能向下進(jìn)行。一般用系統(tǒng)的初始條件驅(qū)動(dòng)，如果沒有初始條件，則可用M8002進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。M8002為PLC的初始化脈沖。(2)步進(jìn)梯形圖的編程順序：先進(jìn)行驅(qū)動(dòng)處理，后進(jìn)行轉(zhuǎn)移。(3)編程時(shí)必須使用STL指令對應(yīng)功能圖上的每一步。(4)各STL觸點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)電路一般放在一起，最后一個(gè)STL電路結(jié)束時(shí)，一定要使用步進(jìn)返回指令RET使其返回主母線。(5)STL觸點(diǎn)可以直接驅(qū)動(dòng)，也可以通過別的觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)。如Y、M、S、T、C等元件的線圈或應(yīng)用指令。與STL觸點(diǎn)相連的觸點(diǎn)應(yīng)使用LD或LDI指令，STL觸點(diǎn)的右邊不能使用MPS指令。在轉(zhuǎn)移條件對應(yīng)的電路中，不能使用ANB、ORB、MPS、MRD、MPP指令?！净A(chǔ)知識(shí)】步進(jìn)指令及其編程方法機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社

五、步進(jìn)梯形圖編程的規(guī)則(6)驅(qū)動(dòng)負(fù)載使用OUT指令。當(dāng)同一個(gè)負(fù)載需要連續(xù)多步驅(qū)動(dòng)時(shí)，可使用多重輸出，也可使用SET指令將負(fù)載置位，等負(fù)載不需要驅(qū)動(dòng)時(shí)，再用RST指令將其復(fù)位。(7)由于CPU只執(zhí)行活動(dòng)步對應(yīng)的電路塊，因此使用STL指令時(shí)允許“雙線圈”輸出，即不同的STL觸點(diǎn)可以分別驅(qū)動(dòng)同一編程元件的一個(gè)線圈，如圖5-4所示，S20和S22驅(qū)動(dòng)的是同一個(gè)線圈，但是同一元件的線圈在同一個(gè)活動(dòng)步中不能重復(fù)出現(xiàn)。另外，相鄰的活動(dòng)步不能重復(fù)使用同一個(gè)定時(shí)時(shí)器T和計(jì)數(shù)器C，因?yàn)橹噶顣?huì)互相影響，導(dǎo)致定時(shí)器和講數(shù)器無法復(fù)位。對于分隔的兩個(gè)狀態(tài)，可以使用同一個(gè)定時(shí)器T或計(jì)數(shù)器C?！净A(chǔ)知識(shí)】步進(jìn)指令及其編程方法機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社

五、步進(jìn)梯形圖編程的規(guī)則(8)在步的活動(dòng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)移過程中，相鄰兩步的狀態(tài)器會(huì)同時(shí)接通一個(gè)掃描周期，此時(shí)可能會(huì)引發(fā)瞬間的雙線圈問題，為了避免不能同時(shí)接通的兩個(gè)線圈同時(shí)動(dòng)作，一般會(huì)在梯形圖中設(shè)置軟件互鎖電路，還可以在PLC的外部設(shè)置由動(dòng)斷觸點(diǎn)組成的硬件互鎖電路。(9)SET指令和OUT指令均可以用于步的活動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移，可將原來的活動(dòng)步對應(yīng)原狀態(tài)寄存器復(fù)位，將后續(xù)步置為活動(dòng)步，此外還有自保持功能。(10)并行分支和選擇分支的分支處的支路數(shù)不能超過8。

P145圖5-4雙線圈輸出【基礎(chǔ)知識(shí)】步進(jìn)指令及其編程方法機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社

工作步驟步驟一：實(shí)訓(xùn)準(zhǔn)備

按表5-2準(zhǔn)備完成本任務(wù)所需的工具、器材和設(shè)備。P145表5-2完成任務(wù)5.1所需的設(shè)備、工具、器材明細(xì)表機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社序號(hào)名稱型

號(hào)規(guī)

格單位數(shù)量1單相交流電源

220V、36V、6V

2FX3U系列PLC主機(jī)FX3U-32MR/ES

臺(tái)13計(jì)算機(jī)

裝有GX–Works2PLC編程軟件臺(tái)14實(shí)驗(yàn)開關(guān)板

塊15塑料軟銅線

若干6電工和PLC實(shí)訓(xùn)通用工具

試電筆、榔頭、螺絲刀、電工刀、電工鉗、尖嘴鉗、剝線鉗、活絡(luò)扳手等（詳見表1-1）套1

步驟二：單一順序功能圖編程練習(xí)

圖5-5所示為單一順序功能圖及程序梯形圖，圖中S3步轉(zhuǎn)換到S22步必須滿足兩個(gè)條件：前級步S3是活動(dòng)步（即S3為“ON”）且轉(zhuǎn)換條件滿足（即T0為“ON”）。同樣，在S22步轉(zhuǎn)換到S23步之前，S22及T1必須同時(shí)為“ON”。(1)輸入如圖5-5所示的程序。(2)運(yùn)行程序，啟動(dòng)編程器或編程軟件的監(jiān)控功能，對S3、S22、S23及T0、T1、T2中的當(dāng)前值進(jìn)行監(jiān)控，觀察Y000、Y001及Y002的輸出是否正確。(3)將定時(shí)器（T0、T1、T2）的定時(shí)時(shí)間常數(shù)K10改為K20，再次運(yùn)行程序，觀察并記錄Y000、Y001及Y002的輸出情況。機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社

工作步驟

步驟二：單一順序功能圖編程練習(xí)

P146圖5-5單一順序功能圖及程序梯形圖機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社

工作步驟

步驟三：選擇分支順序功能編程練習(xí)

圖5-6所示為選擇分支順序功能圖和程序梯形圖，圖中X001和X003為選擇轉(zhuǎn)換條件。當(dāng)S3為活動(dòng)步時(shí)，若X001為“ON”則狀態(tài)轉(zhuǎn)向S22；若X003為“ON”則狀態(tài)轉(zhuǎn)向S23，但X001和X003不能同時(shí)為“ON”。狀態(tài)寄存器S24由S22及X002或S23及X004置位。(1)輸入如圖5-6所示的程序。(2)運(yùn)行程序，啟動(dòng)編程器或編程軟件的監(jiān)控功能，對S3、S22、S23、S24進(jìn)行監(jiān)控，令X001、X002、X004、X005先后接通，觀察并記錄Y001～Y004的狀態(tài)。(3)令X001斷開，X003、X002、X004、X005接通，觀察并記錄Y001～Y004的狀態(tài)。機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社

工作步驟

步驟三：選擇分支順序功能編程練習(xí)

P147圖5-6選擇分支順序功能圖及程序梯形圖機(jī)床電氣及PLC控制高等教育出版社

工作步驟

步驟四：并行分支順序功能圖編程練習(xí)

圖5-7所示為并行分支順序功能圖和程序梯形圖。當(dāng)S3為活動(dòng)步時(shí)，只要X001轉(zhuǎn)換條件成立則S22及S24同時(shí)變?yōu)椤癘N”。在S26步之前有一個(gè)并行順序，該轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的條件是S23及S25都是活動(dòng)步且X004轉(zhuǎn)換條件滿足，故將S23和S25串聯(lián)后作為啟動(dòng)條件。(1)輸入如圖5-7所示的程序。(2)