PLC精品课程kj14

信号灯闪烁电路的控制
机电工程系
教学目的
在实际控制情景中，应用新学习的PLC编程元件和基本指令编制电磁阀的起停控制程序，感受和学习实际工作中PLC控制设计的一般工作流程。

掌握PLC程序现场调试的方法，强调安全操作规程，养成规范操作习惯。

过程与方法
通过教师与学生的互动合作完成示范项目(自动小车往返控制)的设计和调试；通过教师的点拨、指导答疑和学生的思考设计、现场调试，完成实训项目(信号灯闪烁电路控制)的设计和调试。

从
而感受实际工作中PLC控制设计的一般工作流程，学习并掌握PLC程序现场调试的方法。

涉及到的新知识通过课程网络平台提供，学生提前下载，自己预习，由于是课程入门学习，因而需要教师进行引导讲解。

教学重点：
1. PLC控制设计的一般工作流程，单流程步进程序设计
方法。

2. 状态转移图的画法，步进顺控指令的编程使用
3. 编程软件的使用和现场程序调试方法、规范操作习惯。

教学难点：
状态转移图的画法、步进顺控指令的编程。

单流程步进程序设计方法
教学方法：示范引导、项目实训
教学时间：3课时
【项目解说】
三盏信号灯HL1，HL2，HL3，按下启动按钮
后HL1亮，1s后HL1灭HL2亮，1s后HL2灭HL3亮，1s后HL1、HL2、HL3全亮，1s后HL1、HL2、
HL3全灭，1s后HL1、HL2、HL3全灭如此循环；随时按下停止按钮停止系统运行。

【涉及到的新知识】
单流程状态转移图的画法；步进顺控指令
一、示范项目：自动小车往返运动控制
1、项目分析：
某自动送料小车在初始位置时，限位开关SQ1被压下，按下启动按纽SB，小车按图示顺序运动,完成一个工作周期。

a 电机正转，小车右行碰到限位开关SQ2后电机停转、小车原地停留；
b 5S后电机反转，小车左行;
c 碰到限位开关SQ3后，电机又开始正转,小车右行至原位压下限位开关SQ1，停在初始位置。

2、PLC控制项目设计过程
1）正确选择输入输出设备
一个控制信号就是一个输入设备，一个执行元件就是一个输出设备。

[知识准备] 单流程的步进顺控设计法
1）、单流程顺控结构
一个控制过程可以分为若干个阶段，这些阶段称为状态或者步。

状态与状态之间由转换条件分隔。

当相邻两状态之间的转换条件得到满足时，就实现状态转换。

所谓单流程，是指状态转移只可能有一种顺序。

像自动小车的控制过程就只有一种顺序：S0→S20→S21→S22→S23→S0，没有其它可能，所以称作单流程顺控结构。

2）、状态元件
上述的每一个状态或者步用一个状态元件表示，S0为初始步，也称为准备步，表示初始准备是
否到位。

其它为工作步。

状态元件是构成状态转移图的基本元素，是
可编程控制器的软元件之一。

FX2N 共有1000
个状态元件，其分类、编号、数量及用途如表1
所示。

类别元件编号个数用途及特点
初始状态S0～S9 10 用作SFC图的初始状态
返回状态S10～S19 10 在多运行模式控制当中，用作返回原点的状态通用状态S20～S499 480 用作SFC图的中间状态，表示工作状态
掉电保持状态S500～S899 400 具有停电保持功能，停电恢复后需继续执行的场合，可用这些状态元件
信号报警状态S900～S999 100 用作报警元件使用
表1 FX2N的状态元件
注：①状态的编号必须在指定范围内选择。

②各状态元件的触点，在PLC内部可自由使用，次数不限。

③在不用步进顺控指令时，状态元件可作为辅助继电器在程序中使用。

④通过参数设置，可改变一般状态元件和掉电保持状态元件的地址分配。

五、项目验收及评价
3）状态转移图（SFC）的画法
状态转移图（SFC）也称功能表图。

用于描述控制系统的控制过程，具有简单、
直观的特点，是设计PLC顺控程序的一种
有力工具。

状态转移图的三要素：驱动动作、转移目标和转移条件。

其中转移目标和转移条
件是必不可少的，而驱动动作则视具体情
况而定，也可能没有实际的动作。

如图2所
示，在初始步S0，没有驱动动作，S20为
其转移目标，X0、X1为串联的转移条件；
在S20步，Y1为其驱动动作，S21为其转
移目标，X2为其转移条件。

步与步之间的有向连线表明流程的方向，其中向下和向右的箭头可以省略。

图2中流
程方向始终向下，因而省略了箭头。

4）状态转换的实现
步与步之间的状态转换需满足两个条件：一是前级步必须是活动步；二是对应的转换条件要成立。

满足上述两个条件就可以实现步与步之间的转换。

值得注意的是一旦后续步转换成功成为活动步，前级步就要复位成为非活动步。

这样，状态转移图的分析就变得条理十分清楚，无需考虑状态时间的繁杂联锁关系，这使程序的试运行、调试、故障检查与排除变得非常容易，方便程序的阅读理解，这就是步进顺控设计法的优点。

5）FX系列PLC的步进顺控指令
FX系列PLC的步进指令有两条：步进触点驱动指令STL和步进返回指令RET。

STL：步进触点驱动指令梯形图符号为
①STL指令有主控含义，即STL指令后面的触点要用LD指令或LDI指令。

②STL指令有自动将前级步复位的功能（在状态转换成功的第二个扫描周期将前级步复位）。

步进返回指令梯形图为
一系列STL指令后，在状态转移程序的结尾必须使用RET指令，表示步进顺控功能（主控功能）结束。

6）步进梯形图和指令语句表编程：
①先进行驱动动作处理，然后进行状态
转移处理，不能颠倒。

②驱动步进触点用STL指令，驱动动作用
OUT指令。

若某一动作在连续的几步中
都需要被驱动，则用SET/RST指令。

③连续向下的状态转换用SET指令，否则
用OUT指令。

④相邻两步的动作若不能同时被驱动，
则需要安排相互制约的联锁环节。

⑤步进顺控的结尾必须使用RET指令
⑥CPU只执行活动步对应的电路块，因此，
STL指令允许双线圈输出。

3、PLC硬件配置
先安排输入、输出点及机
内器件。

自动小车由电动机
M驱动，正转（右行）由PLC
的输出点Y1控制，反转（左
行）由Y2点控制。

延时5s，
选用定时器T0控制。

将起动
按钮SB及限位开关SQ1、SQ2、SQ3分别接于X0、X1、X2及
X3点，热继电器FR接在外围
输出电路中（这样可以节省
I/O点），如图3所示。

4、PLC软件编程
1）自动小车工作状态转移图（SFC图）
根据步进顺控的设计思路，将自动小车的工作过程划分
为四个阶段，分别为启动右
行、暂停等待、换向左行以
及右行回原位，也称为四步，
对应用四个状态器S20、S21、S22、S23表示。

S0为初始
步，表示初始准备，其它的
如S20、S21、S22、S23表
示工作步。

如图4所示。

2）自动小车的步进梯形图
根据状态转移图画出自动小车的步进梯形图如图5所示。

3）自动小车的指令表程序
根据步进梯形图可写出自动小车的指令表程序，见图6所示。

二、实训子项目1：信号灯闪烁电路的控制【实训要求】
•明确实训任务，读懂控制要求；
•学生不分组，独立完成实训任务；
•拟定控制方案，选择输入输出设备，画出I/O接线图，编制控制程序；•操作PLC试验台和编程软件，现场调试程序直至符合要求。

【项目分析】
•本项目的程序设计较简单，就是基本的单流程顺序控制。

首次学习PLC控制设计，关键是正确选择输入输出设备，绘制I/O接线图，正确操作试验台和编程软件现场调试程序。

【实训建议】
•先拟定方案，选择输入输出设备，绘制I/O接线图，
•再设计梯形图程序和指令表程序。

可以用多种方法和指令进行设计。

•现场调试时先进行静态调试，成功后再进行动态调试。

•每完成一步后经指导老师认可再进行下一步。

【指导答疑】
•本次实训过程中可能出现以下问题：
•输入设备中按钮与开关的选择
•单流程步进程序设计方法
•步进顺控指令的使用
•应指导学生注意突破下面的难点：
•状态转移图的画法、步进顺控指令的编程使用•现场程序调试过程中可能遇到的各种问题
【项目验收与点评】
•结合学生完成的情况进行点评并给出考核成绩。

【优秀作品展示】
•展示优秀的设计方案和调试结果，激发学生热情。

附：实训考核标准
项目内容满分评分要求备注
交通信号灯自动控制设计1．正确选择输入输出
设备及地址并画出I/O
接线图
15
设备及端口地址选择正确，接
线图正确、标注完整
输入输出每错一个扣5
分，接线图每少一处
标注扣1分
2．正确编制梯形图程
序
35
梯形图格式正确、程序设计正
确。

梯形图整体结构合理。

每错一处扣5分
3．正确写出指令语句
程序
10各指令使用准确。

每错一处扣5分
4．外部接线正确15
电源线、通讯线及I/O信号线
接线正确
每错一处扣5分
5．写入程序并进行调
试
15
操作步骤正确，动作熟练。

（允许根据输出情况进行反复
修改和完善。

）
若有违规操作，每次
扣10分
6．运行结果及口试答
辩
10
程序运行结果正确、表述清
楚，口试答辩正确
对运行结果表述不清
楚者扣5分。