電氣控制與PLC項(xiàng)目教程（第二版） 課件 項(xiàng)目五 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 (SFC) 應(yīng)用-2

任務(wù)1自動(dòng)送料小車往返運(yùn)動(dòng)控制

學(xué)習(xí)目標(biāo)：

1．基本知識(shí)

⑴掌握狀態(tài)編程元件——狀態(tài)繼電器S；

⑵掌握狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖的組成；

⑶掌握FX系列PLC的步進(jìn)順控指令。

2．技能

⑴會(huì)根據(jù)工藝要求繪制出單序列順序狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖；

⑵會(huì)用單序列順序狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖設(shè)計(jì)自動(dòng)送料小車往返運(yùn)動(dòng)控制；

⑶能將單序列順序狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖轉(zhuǎn)換成梯形圖。

一、任務(wù)描述某小車從A點(diǎn)分別向B點(diǎn)和C點(diǎn)自動(dòng)送料。小車在初始位置A點(diǎn)時(shí)，限位開(kāi)關(guān)SQ1被壓下。合上開(kāi)關(guān)SA，小車開(kāi)始裝料，時(shí)間5秒。裝料完成后，小車右行先向B點(diǎn)送料，卸料時(shí)間為3秒。然后左行再向C點(diǎn)送料，卸料時(shí)間同樣為3秒。卸料完成后右行返回A點(diǎn)再裝料，循環(huán)往復(fù)。斷開(kāi)開(kāi)關(guān)SA，小車完成一個(gè)工作周期自動(dòng)停止。A、B、C三點(diǎn)在一條直線上。用PLC狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖完成此任務(wù)設(shè)計(jì)。二、知識(shí)準(zhǔn)備1．步進(jìn)順控概述一個(gè)控制過(guò)程可以分為若干個(gè)階段，這些階段稱為狀態(tài)或者步。狀態(tài)與狀態(tài)之間由轉(zhuǎn)換條件分隔。當(dāng)相鄰兩狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換條件得到滿足時(shí)，就實(shí)現(xiàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換。狀態(tài)轉(zhuǎn)移只有一種流向的稱作單流程順控結(jié)構(gòu)。2．FX系列PLC的狀態(tài)元件每一個(gè)狀態(tài)或者步用一個(gè)狀態(tài)元件表示，S0為初始步，也稱為準(zhǔn)備步，表示初始準(zhǔn)備是否到位。其它為工作步。狀態(tài)元件是構(gòu)成狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖（SFC）的基本元素，是可編程控制器的軟元件之一。FX2N、FX3U系列PLC共有1000個(gè)狀態(tài)元件，其分類、編號(hào)、數(shù)量及用途如表5-1所示。類別元件編號(hào)個(gè)數(shù)用途及特點(diǎn)初始狀態(tài)S0～S910用作SFC圖的初始狀態(tài)返回狀態(tài)S10～S1910在多運(yùn)行模式控制當(dāng)中，用作返回原點(diǎn)的狀態(tài)通用狀態(tài)S20～S499480用作SFC圖的中間狀態(tài)，表示工作狀態(tài)掉電保持狀態(tài)S500～S899400具有停電保持功能，停電恢復(fù)后需繼續(xù)執(zhí)行的場(chǎng)合，可用這些狀態(tài)元件信號(hào)報(bào)警狀態(tài)S900～S999100用作報(bào)警元件使用3．狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖（SFC）的畫法狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖（SFC）。用于描述控制系統(tǒng)的控制過(guò)程。狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的三要素：驅(qū)動(dòng)動(dòng)作、轉(zhuǎn)移目標(biāo)和轉(zhuǎn)移條件。其中轉(zhuǎn)移目標(biāo)和轉(zhuǎn)移條件必不可少，而驅(qū)動(dòng)動(dòng)作則視具體情況而定，也可能沒(méi)有實(shí)際的動(dòng)作。步與步之間的有向連線表示流程的方向，其中向下和向右的箭頭可以省略。圖中流程方向始終向下，因而省略了箭頭。4.FX系列PLC的步進(jìn)順控指令FX系列PLC的步進(jìn)指令有兩條：步進(jìn)觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)指令STL和步進(jìn)返回指令RET。STL：步進(jìn)觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)指令，梯形圖符號(hào)為RET：步進(jìn)返回指令梯形圖為一系列STL指令后，在狀態(tài)轉(zhuǎn)移程序的結(jié)尾必須使用RET指令，表示步進(jìn)順控功能（主控功能）結(jié)束。若某一動(dòng)作在連續(xù)的幾步中都需要被驅(qū)動(dòng)，則用SET指令。CPU只執(zhí)行活動(dòng)步對(duì)應(yīng)的電路塊，因此，STL指令允許雙線圈輸出。5.狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖轉(zhuǎn)換成步進(jìn)梯形圖程序編程舉例

三、任務(wù)實(shí)現(xiàn)1.I/O分配輸入：X000-------控制開(kāi)關(guān)SA；X001-------A點(diǎn)行程開(kāi)關(guān)SQ1；X002-------B點(diǎn)行程開(kāi)關(guān)SQ2；X003-------C點(diǎn)行程開(kāi)關(guān)SQ3。輸出：Y000-------小車右行控制KM1；Y001-------小車左行控制KM2。2.繪制自動(dòng)送料小車控制PLC接線圖

3.畫出自動(dòng)送料小車控制的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖（SFC圖）

運(yùn)行步驟分析：步驟0：小車初始準(zhǔn)備狀態(tài)；步驟1：A點(diǎn)裝料；步驟2：小車右行；步驟3：B點(diǎn)卸料；步驟4：小車左行；步驟5：C點(diǎn)卸貨；步驟6：小車右行。小車自動(dòng)送料控制共分七個(gè)步驟，為單流程控制。4.將自動(dòng)送料小車控制的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖轉(zhuǎn)換成梯形圖的形式

6.程序調(diào)試

步驟0：未啟動(dòng)狀態(tài)。（開(kāi)關(guān)狀態(tài)：向上閉合，向下斷開(kāi)，以下同）步驟1：合上開(kāi)關(guān)SA，X000接通，系統(tǒng)運(yùn)行，小車裝料，裝料時(shí)間繼電器T0工作。步驟2：T0時(shí)間到，A點(diǎn)裝料完成，Y000得電，接通右行控制接觸器KM1，小車右行。右行后斷開(kāi)行程開(kāi)關(guān)SQ1，X001斷開(kāi)。步驟3：小車右行到達(dá)B點(diǎn)，碰到行程開(kāi)關(guān)SQ2，X002接通，小車停止右行。開(kāi)始在B點(diǎn)卸料，卸料時(shí)間繼電器T1工作。步驟4：T01時(shí)間到，B點(diǎn)卸料完成，Y001得電，接通左行控制接觸器KM2，小車向左運(yùn)行。左行后斷開(kāi)行程開(kāi)關(guān)SQ2，X002斷開(kāi)。步驟5：小車左行到達(dá)C點(diǎn)，碰到行程開(kāi)關(guān)SQ3，X003接通，Y001失電，小車停止左行。開(kāi)始在C點(diǎn)卸料，卸料時(shí)間繼電器T2工作。步驟6：T2時(shí)間到，C點(diǎn)卸料完成，Y000得電，小車向右運(yùn)行。右行后斷開(kāi)行程開(kāi)關(guān)SQ3，X003斷開(kāi)。步驟7：小車返回A點(diǎn)，碰到行程開(kāi)關(guān)SQ1，X001接通，小車停止，再次裝料，進(jìn)入新一工作周期。工作中斷開(kāi)控制開(kāi)關(guān)SA，斷開(kāi)控制開(kāi)關(guān)，小車并不立刻停止，而是完成一周工作后自動(dòng)停止。謝謝!任務(wù)2十字路口交通燈控制

學(xué)習(xí)目標(biāo)：

1．基本知識(shí)

⑴掌握并行分支狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的結(jié)構(gòu)；

⑵將并行分支狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖轉(zhuǎn)換成梯形圖。

2．技能

⑴會(huì)根據(jù)工藝要求繪制出并行分支狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖；

⑵會(huì)用并行分支狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖解決實(shí)際控制問(wèn)題；

⑶能將并行分支狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖轉(zhuǎn)換成梯形圖。

一、任務(wù)描述設(shè)計(jì)十字路口交通信號(hào)燈自動(dòng)控制系統(tǒng)要求，信號(hào)燈分東西和南北兩組，分別有“紅”“黃”“綠”三種顏色。東西方向和南北方向綠、黃和紅燈相互亮燈時(shí)間是相等的。如果取單位時(shí)間t＝1s，則整個(gè)一次循環(huán)時(shí)間需要24s。用PLC狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖完成十字路口交通燈控制。二、知識(shí)準(zhǔn)備1．并行分之狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖及其特點(diǎn)當(dāng)滿足某個(gè)條件后使多個(gè)分支流程同時(shí)執(zhí)行的分支稱為并行分支。圖中當(dāng)X000接通時(shí)，狀態(tài)轉(zhuǎn)移使S21、S31和S41同時(shí)置位，三個(gè)分支同時(shí)運(yùn)行，只有在S22、S32和S42三個(gè)狀態(tài)都運(yùn)行結(jié)束后，若X002接通，才能使S30置位，并使S22、S32和S42同時(shí)復(fù)位。1）S20為分支狀態(tài)。S20動(dòng)作，若并行處理?xiàng)l件X000接通，則S21、S31和S41同時(shí)動(dòng)作，三個(gè)分支同時(shí)開(kāi)始運(yùn)行。2）S30為匯合狀態(tài)。三個(gè)分支流程運(yùn)行全部結(jié)束后，匯合條件X002接通，則S30動(dòng)作，S22、S32和S42同時(shí)復(fù)位。2．并行分支狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的編程編程原則是先集中進(jìn)行并行分支處理，再集中進(jìn)行匯合處理。1）并行分支的編程。編程方法是先對(duì)分支狀態(tài)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)處理，然后按分支順序進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)移處理。2）并行匯合處理編程編程方法是先進(jìn)行匯合前狀態(tài)的驅(qū)動(dòng)處理，然后按順序進(jìn)行匯合狀態(tài)的轉(zhuǎn)移處理。3）并行分支、匯合編程應(yīng)注意的問(wèn)題①并行分支的匯合最多能實(shí)現(xiàn)8個(gè)分支的匯合。②并行分支與匯合流程中，并聯(lián)分支后面不能使用選擇轉(zhuǎn)移條件，在轉(zhuǎn)移條件后不允許并行匯合。三、任務(wù)實(shí)現(xiàn)1.I/O分配輸入：

X000-------控制開(kāi)關(guān)SA；輸出：

Y000-------東西向綠燈；Y003-------南北向綠燈；Y001-------東西向黃燈；Y004-------南北向黃燈；Y002-------東西向紅燈；Y005-------南北向紅燈。2.繪制十字路口交通燈控制PLC接線圖

3.畫出十字路口交通燈控制的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖（SFC圖）

4.將十字路口交通燈控制的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖轉(zhuǎn)換成梯形圖的形式

6.程序調(diào)試注意：十字路口交通燈調(diào)試步驟較少，合上開(kāi)關(guān)后，交通燈自行變化，主要是觀察交通燈動(dòng)作及梯形圖軟件狀態(tài)的變化，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤并修正程序。步驟0：未啟動(dòng)狀態(tài)。（開(kāi)關(guān)狀態(tài)：向上閉合，向下斷開(kāi)，以下同）步驟1（動(dòng)作1）：合上開(kāi)關(guān)SA，東西向綠燈亮，南北向紅燈亮。動(dòng)作2：東西向綠燈亮結(jié)束，轉(zhuǎn)東西向綠燈閃爍。動(dòng)作3：東西向綠燈閃爍結(jié)束，東西向黃燈亮。動(dòng)作4：東西向黃燈結(jié)束，東西向紅燈亮，南北向綠燈亮。動(dòng)作5：南北向綠燈亮結(jié)束，轉(zhuǎn)南北向綠燈閃爍。動(dòng)作6：南北向綠燈閃爍結(jié)束，南北向黃燈亮。動(dòng)作7：南北向黃燈結(jié)束，南北向紅燈亮，東西向綠燈亮，返回動(dòng)作1狀態(tài)。謝謝!任務(wù)3帶倒計(jì)時(shí)十字路口交通燈控制

學(xué)習(xí)目標(biāo)：

1．基本知識(shí)

⑴掌握并行分支狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的結(jié)構(gòu)；

⑵掌握數(shù)據(jù)寄存器的用法，了解其分類；

⑶掌握功能指令的格式及用途，會(huì)應(yīng)用MOV功能指令編程。

2．技能

⑴會(huì)根據(jù)工藝要求繪制出并行分支狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖；

⑵會(huì)用并行分支狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖及功能指令解決實(shí)際控制問(wèn)題。

⑶能將并行分支狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖轉(zhuǎn)換成梯形圖。

一、任務(wù)描述設(shè)計(jì)帶倒計(jì)時(shí)顯示的十字路口交通信號(hào)燈自動(dòng)控制系統(tǒng)。要求：信號(hào)燈分東西和南北兩組，分別有“紅”“黃”“綠”三種顏色，東西方向和南北方向綠、黃和紅燈相互亮燈時(shí)間是相等的。只有紅燈有倒計(jì)時(shí)，本任務(wù)設(shè)4秒倒計(jì)時(shí)。倒計(jì)時(shí)時(shí)間可根據(jù)需要設(shè)置。如果取單位時(shí)間t＝1s，則整個(gè)一次循環(huán)時(shí)間需要24s。用PLC功能指令和狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖完成帶倒計(jì)時(shí)十字路口交通燈控制。二、知識(shí)準(zhǔn)備1.PLC通用數(shù)據(jù)寄存器D數(shù)據(jù)寄存器(D)用來(lái)儲(chǔ)存數(shù)據(jù)和參數(shù)，數(shù)據(jù)寄存器可儲(chǔ)存16位二進(jìn)制數(shù)或一個(gè)字，兩個(gè)數(shù)據(jù)寄存器合并起來(lái)可以存放32位數(shù)據(jù)(雙字)，在D0和D1組成的雙字中，D0存放低16位，D1存放高16位。將數(shù)據(jù)寫入通用數(shù)據(jù)寄存器后，其值將保持不變，直到下一次被改寫。PLC從RUN狀態(tài)進(jìn)入STOP狀態(tài)時(shí)，所有的通用數(shù)據(jù)寄存器的值被改寫為0。數(shù)據(jù)寄存器有以下幾種類型：1）通用數(shù)據(jù)寄存器（D0～D199），共200點(diǎn)。2）斷電保持?jǐn)?shù)據(jù)寄存器（D200～D7999），共7800點(diǎn)。

3）特殊數(shù)據(jù)寄存器（D8000～D8511），共512點(diǎn)。2．功能指令的表示格式功能指令表示格式與基本指令不同。功能指令可以用編號(hào)表示，也可用助記符（用英文名稱或縮寫）表示。例如編號(hào)FNC45的助記符是MEAN（平均），編程大多使用助記符。功能指令有1至4個(gè)操作數(shù)。如圖所示為一個(gè)計(jì)算平均值指令，它有三個(gè)操作數(shù)，[S]表示源操作數(shù)，[D]表示目標(biāo)操作數(shù)。當(dāng)源操作數(shù)或目標(biāo)操作數(shù)不止一個(gè)時(shí)，用[S1·]、[S2·]、[D1·]、[D2·]表示。用n和m表示其它操作數(shù)，它們常用來(lái)表示常數(shù)K和H，或作為源操作數(shù)和目標(biāo)操作數(shù)的補(bǔ)充說(shuō)明，當(dāng)這樣的操作數(shù)多時(shí)可用n1、n2和m1、m2等來(lái)表示。有的功能指令沒(méi)有操作數(shù)。3．功能指令的執(zhí)行方式與數(shù)據(jù)長(zhǎng)度⑴連續(xù)執(zhí)行與脈沖執(zhí)行功能指令有連續(xù)執(zhí)行和脈沖執(zhí)行兩種類型。指令助記符MOV后面有“P”表示脈沖執(zhí)行，即該指令僅在X1接通（由OFF到ON）時(shí)執(zhí)行，將D10中的數(shù)據(jù)送到D12中一次；如果沒(méi)有“P”則表示連續(xù)執(zhí)行，即該在X1接通（ON）的每一個(gè)掃描周期該指令都要被執(zhí)行。⑵數(shù)據(jù)長(zhǎng)度功能指令可處理16位數(shù)據(jù)或32位數(shù)據(jù)。處理32位數(shù)據(jù)的指令是在助記符前加“D”標(biāo)志，無(wú)此標(biāo)志即為處理16位數(shù)據(jù)的指令。注意：32位計(jì)數(shù)器（C200～C255）的一個(gè)軟元件為32位，不可作為處理16位數(shù)據(jù)指令的操作數(shù)使用。若MOV指令前面帶“D”，則當(dāng)X1接通時(shí)，執(zhí)行D11D10→D13D12（32位）。在使用32位數(shù)據(jù)時(shí)建議使用首編號(hào)為偶數(shù)的操作數(shù)，不容易出錯(cuò)。4．位元件與字元件象X、Y、M、S等只處理ON/OFF信息的軟元件稱為位元件；而象T、C、D等處理數(shù)值的軟元件則稱為字元件，一個(gè)字元件由16位二進(jìn)制數(shù)組成。位元件可以通過(guò)組合使用，4個(gè)位元件為一個(gè)單元，通用表示方法是由Kn加起始的軟元件號(hào)組成，n為單元數(shù)。被組合的元件首位元件可以任意選擇，但為避免混亂，建議采用編號(hào)以0結(jié)尾的元件，如S10，X0，X20等。4.傳送指令MOV(D)MOV(P)指令的編號(hào)為FNC12，該指令的功能是將源數(shù)據(jù)傳送到指定的目標(biāo)。當(dāng)X000為ON時(shí)，則將[S.]中的數(shù)據(jù)K100傳送到目標(biāo)操作元件[D.]即D10中。在指令執(zhí)行時(shí)，常數(shù)K100會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。當(dāng)X000為OFF時(shí)，則指令不執(zhí)行，數(shù)據(jù)保持不變。使用應(yīng)用MOV指令時(shí)應(yīng)注意：1）源操作數(shù)可取所有數(shù)據(jù)類型，標(biāo)操作數(shù)可以是KnY、KnM、KnS、T、C、D、V、Z。2）16位運(yùn)算時(shí)占5個(gè)程序步，32位運(yùn)算時(shí)則占9個(gè)程序步。三、任務(wù)實(shí)現(xiàn)1.I/O分配輸入：

X000-------控制開(kāi)關(guān)SA；

輸出：

Y000-------東西向綠燈；Y003-------南北向綠燈；

Y001-------東西向黃燈；Y004-------南北向黃燈；

Y002-------東西向紅燈；Y005-------南北向紅燈。

Y010-------數(shù)碼管a段Y011-------數(shù)碼管b段

Y012-------數(shù)碼管c段Y013-------數(shù)碼管d段

Y014-------數(shù)碼管e段Y015-------數(shù)碼管f段

Y016-------數(shù)碼管g段

Y020-------東西到計(jì)時(shí)選擇Y021-------南北到計(jì)時(shí)選擇七段碼顯示字符的數(shù)據(jù)顯示數(shù)字十六進(jìn)制g(Y018)f(Y015)e(Y014)d(Y013)c(Y012)b(Y011)a(Y010)0H3F01111111H0600001102H5B10110113H4F10011114H661