機床電氣及PLC控制（第三版） 課件 課題12 交通燈的控制

【項目分析】

通過用PLC實現(xiàn)對交通燈系統(tǒng)的控制，掌握步進指令的編程及程序輸入、運行調試的方法。項目5

交通燈的控制機床電氣及PLC控制高等教育出版社【學習目標】應知1.掌握步進指令的功能。2.理解順序功能圖（SFC）的含義。應會1.掌握順序功能圖的編寫，學會利用順序功能圖編寫步進程序。2學會運用步進指令實現(xiàn)控制功能。3.進一步熟悉編程軟件的使用。項目5交通燈的控制機床電氣及PLC控制高等教育出版社任務5.1PLC步進指令的編程項目5

交通燈的控制機床電氣及PLC控制高等教育出版社【新課導入】1.簡略復習“項目4”的內容；2.簡略介紹教材“項目5”的主要教學內容與10～16學時的教學安排。3.簡略介紹本次課（任務5.1）的主要教學內容與6～10學時的教學安排。

在生產過程控制中，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中設置了步進指令(stepladderinstruction，簡稱STL指令)，以完成步進控制。步進順序控制編程的思路就是將一個復雜的順序控制過程分解為若干個工作步，弄清各個步的工作細節(jié)，再依據總的控制順序要求，將這些步聯(lián)系起來，形成功能圖，進而編制梯形圖程序。

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用于自動返回工作原點。此外，在步進控制結束處，須用RET指令使STL指令復位。STL觸點用符號“”或符號“┨STL┠”表示。【基礎知識】步進指令及其編程方法機床電氣及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程序設計語言，它主要由步、動作、有向線段、轉移條件組成，如圖5-1所示。

1.順序功能圖的組成(1)步——將一個復雜的順序程序分解成若干個狀態(tài)，這個狀態(tài)稱為步。步用單線框表示，框中編號可以是PLC中的輔助繼電器M或狀態(tài)寄存器S的編號。注意：任何一個步進控制系統(tǒng)必須要有一個初始狀態(tài)步，用雙線框表示，初始狀態(tài)步的寄存器編號為S0～S9。當前運行的步稱為活動步，不運行的步稱為靜止步。(2)動作——工作步的右邊所連接的即本步的工作對象，簡稱動作，當該步為活動步時，工作對象動作?！净A知識】步進指令及其編程方法機床電氣及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方向的有向連線的箭頭可以不畫。(4)轉移條件——轉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。轉移條件標注在轉移短線旁邊。轉移條件是與轉移邏輯相關的觸點，可以是動合觸點，也可以是動斷觸點及它們的組合。

2.順序功能圖的分類

根據生產工藝和復雜程度的不同，SFC的基本結構可以分為單一順序、選擇性分支、并行性分支、循環(huán)分支4種。【基礎知識】步進指令及其編程方法機床電氣及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【基礎知識】步進指令及其編程方法機床電氣及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，每個步后面僅有一個轉移，每個轉移之后只有一個步。(2)選擇分支——如圖5-2(b)所示的選擇分支中共有兩個分支，根據分支轉移條件a、e來決定究竟選擇哪一個分支。(3)并行分支——如圖5-2(c)圖所示，若在某一步執(zhí)行完后，需要同時啟動若干條分支，那么這種結構稱為并行分支。分支開始時采用雙水平線與各分支相連，雙水平線上需要一個轉移，轉移對應的條件稱為公共轉移條件。(4)循環(huán)分支——如圖5-2(d)循環(huán)分支用一個個順序控制過程的反復執(zhí)行。在活動步S21，只要轉移條件C滿足時，就回到S20開始循環(huán)?！净A知識】步進指令及其編程方法機床電氣及PLC控制高等教育出版社

三、步進指令STL、RETFX系列PLC的步進指令可以很方便地編制順序控制梯形圖程序。步進指令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“步進開始”指令。功能是將步進觸點接到左母線。其操作元件是狀態(tài)器S。(2)步進梯形圖指令具有主控功能。步進觸點接通，與之相連的電路被驅動；步進觸點斷開，與之相連的電路停止。若要在步進觸點斷開時仍然保持線圈輸出，則要使用SET指令。(3)RET指令稱為“步進返回”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，否則程序不能運行。機床電氣及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步進開始在左母線上連接S的動合觸點SRET步進返回返回左母線

四、順序功能圖與步進梯形圖之間的轉換

使用步進指令STL和步進返回指令RET可以將順序功能圖轉為步進梯形圖，其對應關系如圖5-3所示。順序功能圖轉為步進梯形圖時，編程順序為先進行負載的驅動處理，然后進行轉移處理。沒有負載的狀態(tài)則不必進行負載驅動處理。每步的狀態(tài)寄存器S在梯形圖中用STL的觸點表示，STL指令為與主母線連接的動合觸點指令，它在梯形圖中占一行。然后進行驅動處理，它可以直接驅動各種線圈（可以是Y、M、S、T、C的線圈）及應用指令或通過觸點驅動線圈，若通過觸點驅動線圈，開始的觸點使用LD、LDI指令；轉移條件可用單觸點，也可以用組合觸點。轉移目標用SET或OUT實現(xiàn)，最后使用RET指令返回原來的主母線?！净A知識】步進指令及其編程方法機床電氣及PLC控制高等教育出版社

四、順序功能圖與步進梯形圖之間的轉換

P144圖5-3順序功能圖與步進梯形圖的轉換【基礎知識】步進指令及其編程方法機床電氣及PLC控制高等教育出版社

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

五、步進梯形圖編程的規(guī)則(6)驅動負載使用OUT指令。當同一個負載需要連續(xù)多步驅動時，可使用多重輸出，也可使用SET指令將負載置位，等負載不需要驅動時，再用RST指令將其復位。(7)由于CPU只執(zhí)行活動步對應的電路塊，因此使用STL指令時允許“雙線圈”輸出，即不同的STL觸點可以分別驅動同一編程元件的一個線圈，如圖5-4所示，S20和S22驅動的是同一個線圈，但是同一元件的線圈在同一個活動步中不能重復出現(xiàn)。另外，相鄰的活動步不能重復使用同一個定時時器T和計數(shù)器C，因為指令會互相影響，導致定時器和講數(shù)器無法復位。對于分隔的兩個狀態(tài)，可以使用同一個定時器T或計數(shù)器C。【基礎知識】步進指令及其編程方法機床電氣及PLC控制高等教育出版社

五、步進梯形圖編程的規(guī)則(8)在步的活動狀態(tài)的轉移過程中，相鄰兩步的狀態(tài)器會同時接通一個掃描周期，此時可能會引發(fā)瞬間的雙線圈問題，為了避免不能同時接通的兩個線圈同時動作，一般會在梯形圖中設置軟件互鎖電路，還可以在PLC的外部設置由動斷觸點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狀態(tài)轉移，可將原來的活動步對應原狀態(tài)寄存器復位，將后續(xù)步置為活動步，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【基礎知識】步進指令及其編程方法機床電氣及PLC控制高等教育出版社

工作步驟步驟一：實訓準備

按表5-2準備完成本任務所需的工具、器材和設備。P145表5-2完成任務5.1所需的設備、工具、器材明細表機床電氣及PLC控制高等教育出版社序號名稱型

號規(guī)

格單位數(shù)量1單相交流電源

220V、36V、6V

2FX3U系列PLC主機FX3U-32MR/ES

臺13計算機

裝有GX–Works2PLC編程軟件臺14實驗開關板

塊15塑料軟銅線

若干6電工和PLC實訓通用工具

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

步驟二：單一順序功能圖編程練習

圖5-5所示為單一順序功能圖及程序梯形圖，圖中S3步轉換到S22步必須滿足兩個條件：前級步S3是活動步（即S3為“ON”）且轉換條件滿足（即T0為“ON”）。同樣，在S22步轉換到S23步之前，S22及T1必須同時為“ON”。(1)輸入如圖5-5所示的程序。(2)運行程序，啟動編程器或編程軟件的監(jiān)控功能，對S3、S22、S23及T0、T1、T2中的當前值進行監(jiān)控，觀察Y000、Y001及Y002的輸出是否正確。(3)將定時器（T0、T1、T2）的定時時間常數(shù)K10改為K20，再次運行程序，觀察并記錄Y000、Y001及Y002的輸出情況。機床電氣及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

P146圖5-5單一順序功能圖及程序梯形圖機床電氣及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

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為選擇轉換條件。當S3為活動步時，若X001為“ON”則狀態(tài)轉向S22；若X003為“ON”則狀態(tài)轉向S23，但X001和X003不能同時為“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)運行程序，啟動編程器或編程軟件的監(jiān)控功能，對S3、S22、S23、S24進行監(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

P147圖5-6選擇分支順序功能圖及程序梯形圖機床電氣及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

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