模块四步进顺控指令多学时课堂用.ppt

1、1)掌握PLC的另一种编程方法状态转移图法,掌握状态转移图法的编程步骤。2)掌握步进指令的编程方法，同时要求能用步进指令灵活地实现从状态转移图到步进梯形图的转换。3)掌握单流程结构、选择性分支结构和并行分支结构的状态编程。1)能根据项目要求,熟练地画出PLC控制系统的状态转移图、步进梯形图，并能写出相应的指令程序。2)能熟练地使用三菱公司的编程软件设计步进梯形图和指令程序，并写入PLC进行调试运行,（1）准确了解控制要求，合理分配控制系统信号的I/O接口(表)，并画出I/O分配图。,梯形图经验设计法的步骤,（2）对较简单的控制要求，可直接根据它的控制条件，依起保停电路的编程方法完成相应输出控制

2、的编程；对控制条件较复杂的输出控制，借助辅助继电器M来编程。,（3）对复杂系统的控制，应正确分析控制要求，确定各输出信号的关键控制点。若是以空间位置为主的控制，其关键点是引起输出信号状态改变的位置点；若是以时间为主的控制，其关键点为引起输出信号状态改变的时间点。,（4）确定关键点后，用起保停电路编程方法或基本电路的梯形图，编制画出各输出信号的梯形图。,梯形图经验设计法的步骤,（5）在上述基础上，审查已编成的梯形图，调试运行，更正错误，补充遗漏，进行最后优化。,清华大学出版社,继电器控制电路移植法设计梯形图,设计步骤1. 了解和熟悉被控设备的工艺过程和机械的 动作情况。2.确定PLC的输入信号和

3、输出负载，画出PLC外部接线图。继电器电路中的按钮，行程开关和各种传感器信号的触点接在PLC的输入端，用PLC的输入继电器替代，用来给PLC提供控制命令；而交流接触器和电磁阀等执行机构 的硬件线圈接在输出端，用输出继电器替代。,清华大学出版社,继电器控制电路移植法设计梯形图,3.根据上述对应关系画出梯形图。 设计梯形图时以线圈为 单位，分别考虑继电器电路中每个线圈受到哪些触点和电路的控制，然后画出相应的等效梯形图。（可能需要设置适当的M)4.根据梯形图编程的基本 规则，进一步优化梯形图。,清华大学出版社,模块四 三菱FX系列PLC的步进顺控指令及其应用,1 顺序控制设计法2 顺序控制设计法的设

4、计基本步骤 3 顺序功能图的组成要素 4 顺序功能图的基本结构5 顺序功能图的编程方法,清华大学出版社,一 状态转移图法（顺序控制法）,顺序控制就是按照生产工艺预先规定的顺序,在各个输入信号的作用下,根据内部状态和时间的顺序,在生产过程中各个执行机构自动地有序地进行工作。使用顺序控制设计法时首先根据系统的工艺过程，画出状态转移图SFC（顺序功能图），然后根据状态转移图画出梯形图。,项目4.1 运料小车自动往返控制,图4-1运料小车运行过程示意图,工作原理分析,如图4-1所示，小车处于原位时，压下后限位开关，当合上起动按钮时，小车前进，当运行至压下前限位开关后，打开漏斗门，延时8s后，漏斗门关上

5、小车向后运行，到后端时压下后限位开关，打开小车底门(延时6s后)，底门关上，完成一次动作。小车的前进、后退由两个接触器控制电机的正反转进行拖动，漏斗门和小车底门分别由两个电磁铁控制。,1.输入与输出点分配,表4-1运料小车自动往返PLC控制系统的IO端口地址分配表,2.PLC外部接线图,图4-2PLC接线示意图,清华大学出版社,二、 SFC（状态转移图或顺序功能图）的绘制,(一)、状态转移图的组成要素： 状态转移图是由状态，状态转移条件及状态转移方向构成的一种工作流程图。 状态转移图主要由步、有向连线、转换、转换条件和动作（或命令）等要素组成。 状态转移图是一种通用的技术语言，是描述控制系统的

6、控制过程，功能和特性的一种图形。,清华大学出版社,(二)、状态转移图的设计步骤：(144页）1、任务分解：每个工序对应一个状态(称为步），可以用编程元件（M或S）来代表各步。初始步一般是系统等待启动命令相对静止的状态。当系统正工作于某一步时，该步称为活动步。2、理解每个状态的动作，各状态的动作是通过PLC驱动其各种负载来完成的。3、找出每个状态的转移条件和转移方向：即在什么条件将下一状态激活。条件可以是单一的，也可以是多个条件的串并联组合，步与步之间用有向线连接，并用转换将步分开。转换用与有向连线垂直的短划线表示。4、设置初始状态：一般用系统的初始条件，若无初始条件，可用M8002进行驱动。（

7、初始状态没有预先驱动，流程不可能向下进行）,状态转移图的设计步骤,图4-4运料小车自动往返控制的状态转移图,清华大学出版社,(三)、状态转移图中转换实现的基本规则：1、前级步必须是活动步，对应的转换条件成立，才能实现步的转换。2、下一个状态一旦被激活，上一个状态就自动关闭3、PLC由STOP进入RUN时，各步均处于OFF，须用初始化脉冲M8002的常开触点作为转换条件，将初始步预置为活动步,清华大学出版社,(四)、绘制SFC图的注意事项,（1）两个步绝对不能直接相连，必须用一个转换将它们隔开。（2）两个转换也不能直接相连，必须用一个步将它们隔开。（3）顺序功能图中的初始步一般对应于系统等待起动

8、的初始状态，初始步可能没有输出处于ON状态，但初始步是必不可少的。（4）自动控制系统应能多次重复执行同一工艺过程，因此在顺序功能图中一般应有由步和有向连线组成的闭环。（5）在顺序功能图中，只有当某一步的前级步是活动步时，该步才有可能变成活动步。因此在进入RUN工作方式时，必须用初始化脉冲M8002的常开触点作为转换条件，将初始步预置为活动步，否则因顺序功能图中没有活动步，系统将无法工作。,第四章 可编程控制器程序设计,清华大学出版社,三、SFC图的编程方法,根据控制系统的SFC图设计梯形图的方法，称为顺序控制梯形图的编程方法。下面介绍三种编程方法。 起动、保持、停止电路的编程方法 转换为中心的

9、编程方法（即使用SET/RST指令） 使用STL指令的编程方法。,第四章 可编程控制器程序设计,清华大学出版社,可用辅助继电器M来代表各步。某一步为活动步时，对应的辅助继电器为ON，某一转换实现时，该转换的后续步变为活动步，前级步变为不活动步。很多转换条件是短信号，因此应使用有 记忆（或称保持）功能的电路来控制代表步的辅助继电器。方法：使用启保停电路编程,（一）起保停方法编程,清华大学出版社,1、单序列结构的编程方法,下图是某小车运动的示意图、顺序功能图和用起动、保持和停止电路设计的梯形图。,第四章 可编程控制器程序设计,清华大学出版社,项目举例：自动门控制系统人靠近自动门时，感应器X0为ON

10、，Y0驱动电动机高速开门，碰到开门减速开关X1时，变为减速开门，碰到开门极限开关X2时电动机停转，开始延时。若在0.5秒内感应器检测到无人，Y2启动高速关门。碰到减速开关X4时，改为减速关门，碰到关门极限开关X5时电动机停转。在关门期间若感应器检测到有人，停止关门，T1延时0.5秒后自动转为高速开门。,清华大学出版社,2、选择序列结构的编程方法,如图所示是自动门控制系统的顺序功能图。,清华大学出版社,3、并行序列结构的编程方法,清华大学出版社,（二）、 以转换为中心的编程方法,在以转换为中心的编程方法中，用该转换所有前级步对应的辅助继电器的常开触点与转换对应的触点或电路串联，作为使所有后续步对

11、应的辅助继电器置位(SET指令)和使所有前级步对应的辅助继电器复位(RST指令)的条件。 每一个转换对应一个这样的控制置位和复位的电路块，有多少个转换就有多少个这样的电路块。注意：使用这种方法编程时，不能将输出继电器的线圈与SET和RST指令并联。应根据SFC图，用代表步的辅助继电器的常开触点或它们的并联电路来驱动输出继电器的线圈。,清华大学出版社,单序列结构的编程方法,清华大学出版社,选择序列结构的编程方法,清华大学出版社,并行序列结构的编程方法,清华大学出版社,SFC程序的特点：SFC在执行程序时始终只有处于工作状态的步才能执行逻辑处理和状态输出，而其余不活动步的全部指令和输出都无效。所以

12、在设计SFC程序时，只需确定每一步所需的输出及步与步之间的转换条件，运用最简单的逻辑指令，便可完成程序设计。,项目任务,图4-1运料小车运行过程示意图,清华大学出版社,（三)、步进梯形指令的编程方法,步进指令单序列结构的编程方法 选择序列结构的编程方法并行序列结构的编程方法,第四章 可编程控制器程序设计,清华大学出版社,步进指令,许多PLC都有专门用于编制顺序控制程序的步进梯形指令及编程元件。 STL指令:步进梯形指令（状态母线生成指令），目标元件S RET指令:步进梯形程序结束指令。步进梯形图常用于时间和位移等顺序的操作过程。STL指令只有与状态继电器S配合才具有步进功能。,清华大学出版社,

13、状态继电器S,是构成状态转移图的基本因素。与步进指令配合可实现步进顺控功能，也可作辅助继电器用。注意：S0S9，用作SFC的初始状态S10S19，用作多运行模式中返回原点状态S20S999，用作SFC的中间状态（均具有断电保持功能）,清华大学出版社,步进指令,STL指令(状态母线生成指令）的执行过程是：当步S20为活动步时，S20的STL触点接通，负载Y0输出。如果转换条件X0满足，后续步被置位成活动步，同时前级步自动断开变成不活动步，输出Y0也断开。使用说明：1、步进梯形指令STL只有与状态继电器S配合才具有步进功能。S0S9用于初始步，S10S19用于自动返回原点,S20S999用于SFC

14、的中间状态。2、使用STL指令的状态继电器的常开触点称为STL触点，用符号胖常开表示，没有常闭的STL触点。3、STL触点与左母线相连，与STL触点相连的起始触,第四章 可编程控制器程序设计,清华大学出版社,点要用LD，LDI指令。4、状态编程顺序为先进行负载驱动(在此注意负载驱动的顺序），再进行状态转移，不能 颠倒。5、使用STL指令使新的状态置位（用SET指令，注意转换条件），前一状态自动复位。如此依次进行下去。直到最后用OUT S0（ S0S9指令）使系统返回并停在初始步。6、RET指令：在一系列步进梯形指令之后，结束处一定要加上RET指令，表明步进梯形指令功能的结束，使LD触点返回左母

15、线。否则系统不能正常工作。7、在由STOP切换到RUN时，可用初始脉冲M8002将初始状态置为ON，可用区间复位指令（ZRST)将除初始步以外的其余各步的状态复位。8、在步进程序中，不同时激活的双线圈是允许的。,第四章 可编程控制器程序设计,清华大学出版社,单序列结构的编程方法,第四章 可编程控制器程序设计,举例：项目3.4 多种液体混合装置,图3-40多种液体自动混合装置示意图,(1)初始状态装置初始状态为：液体A、液体B阀门关闭(YV1、YV2为OFF)，放液阀门将容器放空后关闭。（2）启动操作：1)YV1=ON，液体A流入容器，液面上升；当液面达到L2处时，L2为ON，使YV1为OFF，

16、YV2为ON，即关闭液体A阀门，打开液体B阀门，停止液体A流入，液体B开始流入，液面继续上升。2)当液面上升达到L1处时，L1为ON，使YV2为OFF，电动机M为ON，即关闭液体B阀门，液体停止流入，开始搅拌。3)搅拌电动机工作1min后，停止搅拌(M为OFF)，放液阀门打开(YV3为ON)，开始放液，液面开始下降。4)当液面下降到L3处时，L3由ON变到OFF，再过20s，容器放空，使放液阀门YV3关闭，开始下一个循环周期。,：,清华大学出版社,项目4.2 选择序列结构SFC的编程状态与状态之间有多个工作流程的SFC称多流程结构相关名词：分支：由单流程向并联多流程分离的结构汇合：由并联多流程

17、向单流程进行合并的结构选择性分支：根据不同的转换条件，在多个并联流程中只能选择其中之一进行工作的分离方式选择性汇合：根据不同的转换条件，不同的并联流程统一向单流程进行的合并并行分支：所有并联流程的转换条件相同，全部并联流程可以同时工作的分离方式并行合并：转换条件相同，所有的并联流程向单流程进行的合并,清华大学出版社,选择性分支结构的SFC的特点：1.选择性分支的并联回路总数有限制，在FX系列中，最大为8条：若同时使用选择性分支与并行分支，最大为16条2.选择性分支分离的转换条件必须位于分离连接横线之后；分支中的单流程，其转换条件不能相同，也不能引起歧义，必要时应对转换条件进行变换3.在实际工作

18、中，只有一个流程通道在工作，所以跟单流程一样，可以使用重复线圈，定时器等思考：并行分支的特点有何不同？,清华大学出版社,选择性汇合结构的SFC的特点：1.选择性汇合是由数个单流程通道，通过不同的转换条件，向统一的单流程进行的合并连接2.采用并联连接方式时，在由一个状态向多个状态转换或由多个状态向同一状态转换时，如果需要使用不同的转换条件，则转换条件与转换条件间不可以直接相连两种处理方法：合并转换条件的连接，插入空状态的连接思考：并行汇合的特点有何不同？并行汇合连接线之前不能编入转换条件，应合并转换条件，并将其放在合并连接线之后,选择性分支与汇合状态转移图的特点,图4-13选择性分支与汇合状态转

19、移图,清华大学出版社,并行序列结构的编程方法,清华大学出版社,选择性分支与汇合SFC的指令编程原则：先集中处理分支状态，然后再集中处理汇合状态见书153页分支状态和汇合状态的处理思考：并行分支与汇合的处理方式由何异同？,清华大学出版社,选择序列结构的编程方法,项目4.2 传送带大小工件分拣系统-选择序列结构的SFC设计,图4-11传送带大、小工件分拣控制系统,图4-23人行横道与公路车道红绿灯控制,项目4.3 公路交通信号灯控制-并行结构的SFC设计,1.控制要求分析,图4-24人行横道与车道红绿灯控制时序,2.输入输出点分配,表4-5人行横道与车道红绿灯PLC控制的输入/输出(IO)端口分配

20、表,3.PLC外部硬接线,图4-25人行横道与车道红绿灯PLC控制接线示意图,作业 十字交通灯程序设计,图4-37交通灯控制时序图,3.特殊辅助继电器,为有效地编写(SFC)图，需要采用数种特殊辅助继电器，较常用的主要有:M8000RUN监视。PLC在运行过程中，需要一直接通的继电器。可作为驱动程序的输入条件或作为PLC运行状态的显示来使用。M8002初始脉冲。在PLC由STOPRUN时，仅在瞬间(1个扫描周期)接通的继电器。用于程序的初始设定或初始状态的置位。M8040禁止转移。驱动该继电器，则禁止在所有状态之间转移。然而，即使在禁止转移状态下，由于状态内的程序仍然动作，因此，输出线圈等不会

21、自动断开。M8034-驱动该继电器，所有输出都停止。其他特殊辅助继电器及其功能请参照各外围设备的手册。,4.5 PLC程序设计方法比较,下面将经验设计法和顺序控制设计法进行适当比较,以便设计时选用。采用经验设计法设计梯形图时，不可能找出一种简单通用的设计方法。 顺序控制设计法将整个程序分成了控制程序和输出程序两个部分。由于步是根据输出Y的状态划分的，所以M和Y之间具有很简单的逻辑关系，输出程序的设计极为简单。而代表步的辅助继电器或状态继电器的控制程序，不管多么复杂，其设计方法都是相同的，并且很容易掌握。,清华大学出版社,项目举例：工业自动清洗机系统,工作过程：工作时将需要清洗的部件放在小车上，

22、按启动按钮后小车自动进入清洗池制定位置A，首先加入酸性洗料，小车再继续前进到另一位置B，然后返回到位置A，打开排酸阀门将酸性洗料放出，完成一次酸洗后，再加入碱性洗料，清洗过程同酸洗。等碱性洗料完全放出后，小车从位置A回到起始位置，等待下次启动信号。 控制要求：装完需要清洗的工件。按下启动按钮SB1，KM1吸合小车前进，到达限位SQ1位置停车，KM3吸合加入酸性洗料5分钟，KM1吸合小车继续前进到达限位SQ2位置停车，KM2吸合小车后退至SQ1处，KM5吸合放出酸性洗料5分钟，KM4吸合加入碱性洗料5分钟，KM1吸合小车继续前进到达限位SQ2处停止，KM2吸合退至SQ1位置，KM6吸合放出碱性洗

23、料5分钟，KM2吸合小车退至初始SQ3位置，完成一个清洗周期。,清华大学出版社,机械手的控制,机械手将工件从A点向B点传送。机械手的上升、下降与左移、右移都是由双线圈两位电磁阀驱动气缸来实现的。抓手对工件的松夹是由一个单线圈两位电磁阀驱动气缸完成，只有在电磁阀通电时抓手才能夹紧。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、左移的顺序依次运动。它有手动、单步、一个周期和连续工作（自动）四种操作方式。,清华大学出版社,机械手的控制,手动方式：是指用各自的按钮使各个负载单独接通或断开。 回原点：按下此按钮，机械手自动回到原点。 单步运行：按动一次启动按钮，前进一个工步。 单

24、周期运行（半自动）：在原点位置按动启动按钮，自动运行一遍后回到原点停止。若在中途按动停止按钮，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。 连续运行（全自动）：在原点位置按动启动按钮，连续反复运行。若在中途按动停止按钮，运行到原点后停止。面板上的启动和急停按钮与PLC运行程序无关。这两个按钮是用来接通和断开PLC外部负载的电源。,第四章 可编程控制器程序设计,初始状态指令IST,状态初始化指令IST与STL指令一起使用，（用于自动设置多种工作方式的系统的顺序功能图），专门用来设置具有多种工作方式的控制系统的初始状态的输入继电器和特殊继电器 。IST指令只能使用一次，它应放在

25、程序开始的地方，被它控制的STL电路应放在它的后面。该系统的初始化程序如图4.46，用来设置初始状态和原点位置条件。IST指令中的S20和S27用来指定在自动操作中用到的最小和最大状态继电器的元件号，IST中的源操作数可取X、Y和M，图4.46中IST指令的源操作数X20用来指定与工作方式有关的输入继电器的首元件，它实际上指定从X20开始的8个输入继电器 。当IST指令的执行条件满足时，初始状态继电器S0S2和下列的特殊继电器被自动指定为下列功能。,清华大学出版社,第四章 可编程控制器程序设计,机械手的控制,初始化程序系统的初始化程序如图所示。用来设置初始状态和原点位置条件。,清华大学出版社,

26、机械手的控制,回原点方式程序回原点方式的顺序功能图如图所示， S1是回原点的初始状态。自动返回原点结束后，M8043（回原点完成）置ON。返回原点的顺序功能图中的步应使用S10S19。,清华大学出版社,机械手的控制,手动控制程序手动方式程序如图所示。S0为手动方式的初始状态。手动方式的夹紧、放松、上升、下降、左移、右移是由相应的按钮来完成的。 。,清华大学出版社,机械手的控制,自动方式程序自动方式程序的顺序功能图如图4.48所示。特殊辅助继电器M8041（转换启动）和M8044（原点位置条件）是从自动程序的初始步S2转换到下一步S20的转换条件。M8041和M8044都是在初始化程序设定的，在

27、程序运行中不再改变。自动方式程序的梯形图如图4.46。,清华大学出版社,4.5 PLC程序设计方法比较,下面将经验设计法和顺序控制设计法进行适当比较,以便设计时选用。采用经验设计法设计梯形图时，不可能找出一种简单通用的设计方法。 顺序控制设计法将整个程序分成了控制程序和输出程序两个部分。由于步是根据输出Y的状态划分的，所以M和Y之间具有很简单的逻辑关系，输出程序的设计极为简单。而代表步的辅助继电器或状态继电器的控制程序，不管多么复杂，其设计方法都是相同的，并且很容易掌握。,2.PLC控制系统设计的内容和原则,PLC控制系统设计包括硬件设计和软件设计两部分。设计时可采用硬件与软件并行开发的设计方

28、法，这样可以加快整个系统的开发速度。系统设计的内容与原则如下：,1.硬件设计(P180),硬件设计为PLC机型的选择，输入输出设备的选择以及各种图样的绘制（电气控制电路图，输入/输出接线图）(1) 经济性在最大限度地保证系统控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、可靠，对所选择的器件和设备应充分考虑其性价比，降低设计、使用和维护成本。(2)可靠性和安全性控制设备在运行过程中的故障率应为最低。(3)先进性及可扩展性在满足前面两个条件的前提下，应保证系统在一定时期内具有先进性，并且根据生产工艺的要求留有扩展功能的余地，以免重新设计整个系统。,2.软件设计,编写满足要求的PLC用户程序，绘制梯形

29、图或编写指令程序。1)逻辑关系要简单明了，编制的程序要具有可读性，避免使用不必要的触点。2)编程时，在保证程序功能的前提下尽量减少指令，运用各种技巧，来减少程序的运行时间。,3.PLC控制系统的设计流程和步骤,(1)分析系统控制要求，确定控制方案设计前，全面详细地了解和分析被控制对象(机械设备、生产线和生产过程等)的特点和生产工艺过程，了解机械运动与电气执行组件之间的关系，并与有关的机械设计人员和实际操作人员相互交流和探讨，分析系统控制要求，确定控制系统的工作方式(如手动、半自动、全自动、单机运行、多机联合运行等)和系统应有的其他功能(如故障检测、诊断与显示报警、紧急情况的处理、联网通信功能等

30、)，最后制定出控制方案，绘出控制系统的流程图。2)选定PLC的型号，确定系统硬件配置根据系统的控制要求，确定系统所需的输入设备(如按钮、行程开关、转换开关等)和输出设备(如接触器、电磁阀、信号指示灯) 的数量及种类，据此确定合适的PLC机型，以及其他的各种硬件设备(电动机、电磁阀等)。,3.PLC控制系统的设计流程和步骤,(3)PLC的硬件设计：绘制控制系统主电路图和其他控制电路图，绘制PLC 的输入/输出接线图，绘制电器布置图和设备安装图。(4)PLC的软件设计软件设计是整个控制系统设计的核心。主要包括程序框图，状态转移图，梯形图，指令语句表的设计(5)进行安装、调试任何控制系统的软硬件设计在定型前，都需要多次调试，从而不断发现和改进设计中的不足。(6)整理技术文件系统调试结束后，应根据调试的最终结果编写技术文件，并提供给用户，以利于系统的正确使用、维修和改进。（见书183）(7)完成PLC控制系统的设计，交付使用，投入运行联机统调通过后，系统还要经过一段时间的试运行，以检验其可靠性。,(2)选定PLC的型号，确定系统硬件配置,图5-16PLC控制系统的设计流程图,(4)PLC的软件设计软件设计是整个控制系统设计的核心。,图5-17典型复杂系统的程序结构形式,