第五章 PLC步进顺控指令系统

状态转移图（SFC）
2、 SFC的组成：步、有向连线、转换、转换条件和 动作 步是用矩形方框表示，框内是该步的编号: ①可用数字表示该步编号， ②也可用该步的编程元件的元件号作为该步编号。 步与步之间用有向线段连接 初始步：与系统的初始状态相对应的步，称初始步， 初始步是系统等待起动命令的相对静止的状态。初 始步用双线方框表示，每一个顺序功能图至少应有 一个初始步。
例3按钮人行道系统，当PLC由停机转入运行时，初始状态S0动 作，则车道为绿灯，人行道为红灯。当人行道按钮X0或X1闭 合后，系统进入并行性运行状态，车道变为绿灯，人行道为 红灯，并且开始延时。30s后车道变为黄灯，再经10s变为红 灯。5s后人行道变为绿灯，15s后人行道绿灯开始闪烁，同 时计数器C0开始计数，绿灯每亮0.5s、灭0.5s，计数器记录 一次，当记录5次后计数器触点接通，状态由S33向S34转移， 人行道变为红灯，5s后返回初始状态。
第三节 SFC的基本结构 • 单序列 • 选择序列 • 并行序列 • 子步
第三节 SFC的基本结构
1、单序列：由一系列相继激活 的步组成，每一步的后面仅接 有一个转换，每一个转换的后 面只有一个步。
第三节 SFC的基本结构
2、选择序列： ① 选择序列的开始称为分支，转换符号只能标在 水平连线之下；一般只允许同时选择一个序列。 ② 选择序列的结束称为汇合，几个选择序列汇合 到一个公共序列时，用需要重新组合的序列相 同数量的转换符号和水平连线来表示，转换符 号只允许标在水平连线之上。合并时，可由几 个状态任意一个驱动。
思考题
整理并完善机械手的程序。
作业
5-1，5-6。
第五章 PLC步进顺控指令系统
状态转移图 步进顺控指令及其编程
SFC的基本结构(单序列、选择序 列、并行序列、子步) 状态转移图流程的跳转、重复、复 位及分支限数
第一节 状态转移图
1、定义 2、组成 3、特点
第一节 状态转移图 状态转移图（SFC）的定义、组成和特点
1、定义：把一个控制过程分成若干个阶段，或若干 个状态，不同的状态具有不同的动作，当满足一定 的状态转移条件时，就从一种状态转到另一种状态， 按这种思想设计的编制图形程序，称状态转移图， 或顺序功能图（ Sequential function chart-SFC ） 在复杂的控制系统中，用SFC编程变得容易而清晰。 SFC强调的是控制过程中的各个状态及实现各状态 的条件。
3、并行序列：当转换的实现导致几个序列同时激活 时，称并行序列。水平线用双线表示；每个序列 中活动步的进展是独立的。 ① 并行序列的开始称为分支。在表示同步的水平双 线之上，只允许有一个转换符号。 ② 并行序列的结束称为汇合 。在表示同步的水平 双线之下，只允许有一个转换符号。
第三节 SFC的基本结构
有向线段上垂直短线，表示将两步隔开—转换； 旁边标注的是状态转换条件，转移条件： ①可是外部输入信号，如按钮，开关等 ②可是PLC内部的信号，如T，C的触点， ③可是若干信号的逻辑表达式 （AND/OR/NOT）或文字符号或图形号。
动作是状态框旁边的输出信号，一步可以有几个 动作，并不表示动作间的任何顺序，当系统正处 于某一步时，该步称活动步。
步进指令的应用
例1：图中的小车一个周期内 的运动由图中自上而下的 4段组成，分别对应于S0 （初始步），S21~S24所 代表的4步。 假设：小车位于原点（最左 端），X0闭合，系统处于 初始步，S0为“1”状态； 按下起动按钮X4，步S0－ S21的转换条件满足，系 统由初始步转换到步S21。
例2使用传送机将大、小球分类后分别传送如图示意，图中左 上为原点，动作顺序为下降、吸收、上升、右行、下降、 释放、上升、左行。此外，机械臂下降时，若电磁铁吸住 大球，下限开关LS2断开；若吸住小球，LS2接通。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第三节 SFC的基本结构
•选择性分支 动作：若步 5为活动步， 且 e=1， 则发生5－6 进展；若步 5为活动步， 且f=1，则 发生由5－9 进展。 •选择性汇合 动作：若步5 为活动步，且 m=1，则发 生由步5－12 的进展，若步 8为活动步， 且n=1，则 发生8－12的 进展。
第三节 SFC的基本结构
3、程序的编写： ②手动方式梯形图： S0为初始状态， 各工步由面板上 的按钮控制。
步进指令的应用——机械手控制系统
3、程序的编写： ③回原点程序：S1为初 始状态元件，返回原点 后，M8043为ON。
步进指令的应用——机械手控制系统
3、程序的编写： ④自动方式程序： S2为初始状态 元件，M8041、 M8044是在初 始化程序中设定 的。
P73，图5-13
第三节 SFC的基本结构
• 并行性汇合的编程 • 与一般状态转移图的编程一样，先进行驱 动处理，再进行转移处理。转移处理从左 到右依次进行。 • STL指令最多只能连续使用8次。
SFC的基本结构
4、子步：在SFC中，某一步
可以包含一系列子步和转 换，这些序列表示整个系 统的一个完整的子功能。 子步中还可以包含有更详 细的子步。这种设计方法 可减少设计中的错误，缩 短总体设计和查错所需要 的时间。
状态转移图（SFC）
3、SFC的特点： 当从一个状态转移到另一个状态，前一个状 态自动复位 如要保持前一状态的输出，必须在状态激活 时，用SET指令置位，然后在需要复位时， 在以后的状态中用RST指令复位。
第二节 步进顺控指令及其编程
两条步进指令（Step Ladder Instruction）： • 步进开始指令STL • 步进结束指令RET 利用这两条指令，可以很方便地编制顺序控制梯形图程序。 • STL接点与母线连接，与STL相连的起始点要使用LD、 LDI指令，并接到STL接点的右侧，直到出现下一条STL 指令或RET指令为止； • STL指令使新的状态开始，前一状态自动复位， • RET使LD、LDI返回母线。 • STL接点断开后，与此相连的电路停止执行，但还要执行 一个扫描周期。 • SFC、梯形图、指令表三方可以转换。
步进指令的应用——机械手控制系统
2、初始状态设定
利用初始状态指令FNC60（IST）设定各种运行方式：
指定X20为输入首元件的编号，X20~X24需用旋转开关实 现，保证输入中不可能有两个输入同时为ON；S20~S27分 别为自动方式的最小状态和最大状态元件编号。 当满足FNC60条件（M8000为ON），则状态元件和辅助 继电器自动被指定如下功能： S0：手动操作初始状态 M8040：禁止状态转移 S1：回原点初始状态 M8041：开始转移 S2：自动操作初始状态 M8042：启动脉冲 M8047：STL监控有效
第二节 步进顺控指令及其编程
• SFC与梯形图的转换 1、除初始状态元件（S0~9）外，一般状态元件必 须在其它状态元件之后加入STL指令才能驱动， 不可脱离状态元件用其它方式驱动。 2、编程时，初始状态元件放在其它状态元件之前， 且初始状态元件可由其它状态元件驱动（如图242，S23驱动S0）。 3、上电运行时，初始状态要用其它方法驱动，使之 开始工作（如图2-42，PLC上电时，由M8002 接通初始状态S0）。
步进指令的应用
例4：机械手移动工件系统
机械手工作流程： 原点→下降→夹 紧→上升→右行 →下降→松开→ 上升→左行→原 点。 下降/上升， 左 行/右行：使用 双螺线管的电磁 阀； 夹紧；使用单螺 线管的电磁阀。
步进指令的应用——机械手控制系统
1、工作方式（用面板上旋钮选择）
手动、单步、单周期和自动（连续工作） 手动方式：用手动按钮控制各机构单独ON/OFF。 回原点：机械手自动回到原点。 单步：按动一次启动按钮，前进一个工步。 单周期：按动一次启动按钮，机械手自动运行一个 周期后再在原点停止。但若中途按动停止按钮， 则停止运行，再启动按钮，从断点处继续运行， 直到回到原点再停止。 自动：在原点位置按动启动按钮，连续反复运行。 若中途按动停止按钮，运行到原点后停止。
分支动作： 若步3为活 动步，且 e=1，步4， 6，8同时 变为活动步， 同时步3变 为不活动步。
合并动作：当 所有步均处于 活动状态，且 d=1，发生步 3，5，7－8 的进展，步3， 5，7同时变为 不活动步，步 8为活动步。
第三节 SFC的基本结构
• 并行性分支的编程 • 与一般状态转移图的编程一样，先进行驱动 处理，再进行转移处理。转移处理从左到右 依次进行。
步进指令的应用——机械手控制系统
3、程序的编写： ① 初始化程序：是为整 个控制程序设置初始 状态和原点位置条件 （M8044）。 M8044由原点的各 个传感器驱动，它的 ON状态作为自动方 式时允许状态转移的 条件。IST指令用于 初始状态设定，必须 写在STL指令之前。
步进指令的应用——机械手控制系统
• 选择性分支的编程方法 • 与对一般状态图的编程一样，先进行驱动 处理，再设置转移条件，编程时由左到右 逐个编程。
P70，图5-8
第三节 SFC的基本结构
• 选择性汇合的编程方法 • 先进行汇合前状态的输出处理，再朝汇合 状态转移，从左到右进行汇合转移。
P71，图5-9
第三节 SFC的基本结构