第5章_状态转移图及编程方法.
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第5章 VHDL 状态机
(reg_floor＝curr_floor) (req_floor＜curr_floor) (req_floor＞curr_floor /direction:＝idle /direction:＝down /direction:＝up (req_floor＜curr_floor) (req_floor＞curr_floor) /direction:＝down /direction:＝up 下降 空停 上升 (req_floor＝curr_floor) (req_floor＝curr_floor) /direction:＝idle /direction:＝idle (req_floor＜curr_floor)/direction:＝up (req_floor＜curr_floor)/direction:＝down 状态机描述 (b)
TYPE st1 IS ARRAY ( 0 TO 15 ) OF STD_LOGIC ; TYPE week IS (sun，mon，tue，wed，thu，fri，sat) ; ， ， ， ， ， ， TYPE m_state IS ( st0，st1，st2，st3，st4，st5 ) ; ， ， ， ， ， : m_state ;
SIGNAL present_state，next_state ，
TYPE BOOLEAN IS (FALSE，TRUE) ； ，
5.1 状态机设计相关语句 5.1.1 类型定义语句 TYPE my_logic IS ( '1' ，'Z' ，'U' ，'0' ) ;
SIGNAL s1 : my_logic ; s1 <= 'Z' ; SUBTYPE 子类型名 IS 基本数据类型 RANGE 约束范围 约束范围; SUBTYPE digits IS INTEGER RANGE 0 to 9 ;
PLC第五章 状态转移图及步进指令
顺序控制程序
教学要求：本章要求学生熟练掌握FX2N的步进指令和状态转移 图的功能、应用范围和使用方法。重点让学生掌握步进指令和状态
转移图编程的规则、步骤与编程方法，并能编写一些工程控制程序
第四章 状态转移图及步进指令
5.1 状态转移图 5.2 步进梯形图及步进指令
5.2.1 步进梯形图 5.2.2 步进指令
FX2N系列PLC共有状态器S0～S999
➢S0～S9为初始状态 ➢S10～S499为普通型 ➢S10～S19在功能指令（FNC60）IST的使用 中被用作回零状态器 ➢S500～S899为断电保持型 ➢S900～S999为信号报警型
状态转移图表示法 图5.1 状态转移图表示法
状态转移图的画法
图5.21 选择性分支
（2）选择汇合
➢ 首先只进行汇合前状态的驱动处理，然后按顺序 继续进行汇合状态转移处理，在使用中要注意程 序的顺序号，分支列与汇合列不能交叉（见图 5.22）
➢在分支与汇合的转移处理中程序中，不能用 MPS,MRD,MPP,ANB,ORB指令
➢即使负载驱动回路也不能直接在STL指令后面使用 MPS指令
表5.3 可在状态内处理的逻辑指令
指令 状态
LD/LDI/LDP/LDF, AND/ANI/ANDP/ANDF, OR/ORI/ORP/ORF,INV, OUT, SET/RST,PLS/PLF
ANB/ORB MPS/MRD/MPP
MC/ MCR
初始状态/一般状态
分支，汇 合状态
输出处理 转移处理
（b）
5.2.2 步进指令
1. 指令定义及应用对象
表5.1 步进指令的定义与应用对象
指令符
名称
指令意义
STL
教学要求：本章要求学生熟练掌握FX2N的步进指令和状态转移 图的功能、应用范围和使用方法。重点让学生掌握步进指令和状态
转移图编程的规则、步骤与编程方法，并能编写一些工程控制程序
第四章 状态转移图及步进指令
5.1 状态转移图 5.2 步进梯形图及步进指令
5.2.1 步进梯形图 5.2.2 步进指令
FX2N系列PLC共有状态器S0～S999
➢S0～S9为初始状态 ➢S10～S499为普通型 ➢S10～S19在功能指令（FNC60）IST的使用 中被用作回零状态器 ➢S500～S899为断电保持型 ➢S900～S999为信号报警型
状态转移图表示法 图5.1 状态转移图表示法
状态转移图的画法
图5.21 选择性分支
（2）选择汇合
➢ 首先只进行汇合前状态的驱动处理，然后按顺序 继续进行汇合状态转移处理，在使用中要注意程 序的顺序号，分支列与汇合列不能交叉（见图 5.22）
➢在分支与汇合的转移处理中程序中，不能用 MPS,MRD,MPP,ANB,ORB指令
➢即使负载驱动回路也不能直接在STL指令后面使用 MPS指令
表5.3 可在状态内处理的逻辑指令
指令 状态
LD/LDI/LDP/LDF, AND/ANI/ANDP/ANDF, OR/ORI/ORP/ORF,INV, OUT, SET/RST,PLS/PLF
ANB/ORB MPS/MRD/MPP
MC/ MCR
初始状态/一般状态
分支，汇 合状态
输出处理 转移处理
（b）
5.2.2 步进指令
1. 指令定义及应用对象
表5.1 步进指令的定义与应用对象
指令符
名称
指令意义
STL
第五章 PLC的步进顺控指令系统
OUT Y 3 STL S 24
OUT Y STL STL S S
OUT Y
OUT Y 4
连续用STL 表示并行会合
当转换条件X1接通时，由状态器521分两路同时 进入状态器522和S24，以后系统的两个分支并 行工作。图5-8中水平双线强调的是并行工作， 实际上与一般状态编程一样，先进行驱动处理， 然后进行转换处理，从左到右依次进行。当两 个分支都处理完毕后，S23、S25同时接通，转 换条件X4也接通时，S26接通，同时S23、S25自 动复位。多条文路汇合在一起，实际上是STL指 令连续使用(在梯形图上是STL接点串联)。STL 指令最多可连续使用8次，即最多允许8条并行 支路汇合在—起。
第三节 选择性分支与汇合及其编程
一、选择性分支与汇合的特点
从多个分支流程 中选择某一个单 支流程，图。
分支选择条件X1和X4不能同时接通。在状态器 S2l时，根据X1和X4的状态决定执行哪一条分 支。当状态器S22或S24接通时，S2l自动复位。 状态器S26由S23或S25置位，同时，前一状态 器S23或S25自动复位。
下面以图5-2所示的机械手为例，进一步说 明状态转移图。机械手将工件从A点向B点移 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 手对物件的松开、夹紧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、左移的顺序依次运行。它有手动，自 动等几种操作方式。
图5-l是一个简单状态转 移图实例。状态器用框 图表示。框内是状态器 元件号，状态器之间用 有向线段连接。其中从 上到下、从左到右的箭 头可以省去不画，有向 线段上的垂直短线和它 旁边标注的文字符号或 逻辑表达式表示状态转 移条件。旁边的线圈等 是输出信号。
第五模块 可编程序控制器指令系统
X0 X1
5 ANB 指令：
X2 X4 X6
X3 X5
Y7
X3
LD OR LD AND LD AND ORB ORI ANB OR OUT
X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6
X3 Y7
编程技巧
好
不好
6. 栈存储器和多重输出指令 MPS(Pash)、 MRD(Read)、 MPP(Pop)
指令分别是进栈 、读栈 和出栈指令
MPS
LD
MPS
X0
X0
X1 X2
Y0 Y4
AND
X1
OUT
MRD AND
Y0
X2
MRD
X3
Y2
OUT
MPP AND
Y4
X3
MPP
OUT
Y2
LD
X0
6. 栈存储器和多重输出指令
X0 X1 X2 X3 Y0 Y1
MPS AND X1 MPS AND X2 OUT Y0
MPP
AND X3 OUT Y1
（3）找出每个状态的转移条件和方向 ，即在什么条件下将下一个状态“激 活”。状态的转移条件可以是单一的 触点，也可以是多个触点的串、并联 电路的组合。 （4）根据控制要求或工艺要求，画出 状态转移图。 3．状态转移和驱动的过程
4．状态转移图的特点 （1）可以将复杂的控制任务或控制过程分解成若 干个状态。 （2）相对某一个具体的状态来说，控制任务简单 了，给局部程序的编制带来了方便。 （3）整体程序是局部程序的综合，只要搞清楚各 状态需要完成的动作、状态转移的条件和转移的方 向，就可以进行状态转移图的设计。 （4）这种图形很容易理解，可读性很强，能清楚 地反映全部控制的工艺过程。
5 ANB 指令：
X2 X4 X6
X3 X5
Y7
X3
LD OR LD AND LD AND ORB ORI ANB OR OUT
X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6
X3 Y7
编程技巧
好
不好
6. 栈存储器和多重输出指令 MPS(Pash)、 MRD(Read)、 MPP(Pop)
指令分别是进栈 、读栈 和出栈指令
MPS
LD
MPS
X0
X0
X1 X2
Y0 Y4
AND
X1
OUT
MRD AND
Y0
X2
MRD
X3
Y2
OUT
MPP AND
Y4
X3
MPP
OUT
Y2
LD
X0
6. 栈存储器和多重输出指令
X0 X1 X2 X3 Y0 Y1
MPS AND X1 MPS AND X2 OUT Y0
MPP
AND X3 OUT Y1
（3）找出每个状态的转移条件和方向 ，即在什么条件下将下一个状态“激 活”。状态的转移条件可以是单一的 触点，也可以是多个触点的串、并联 电路的组合。 （4）根据控制要求或工艺要求，画出 状态转移图。 3．状态转移和驱动的过程
4．状态转移图的特点 （1）可以将复杂的控制任务或控制过程分解成若 干个状态。 （2）相对某一个具体的状态来说，控制任务简单 了，给局部程序的编制带来了方便。 （3）整体程序是局部程序的综合，只要搞清楚各 状态需要完成的动作、状态转移的条件和转移的方 向，就可以进行状态转移图的设计。 （4）这种图形很容易理解，可读性很强，能清楚 地反映全部控制的工艺过程。
三菱PLC----步进顺控指令系统
5.1 状态转移图
有向连线（状态转移路线和方向）： 从上到下、从左到右 的步间连线，或非前两方向则为加箭头的步间连线。 注：从上到下，从左到右有向连线上的箭头可省略。 转换（分割两个相邻步）：有向连线上与其垂直的短线。
转换条件：与转换相关的逻辑条件，用文字、布尔代数表达 式、图形符号标于转换短线旁。
步3
步4
c
步10
步11
26
5.4 编程实例
绘制顺序功能图的注意事项：
两个步绝对不能直接相连，必须用一个转换将它们隔开； 两个转换绝对也不能直接相连，必须用一个步将它们隔开； 顺序功能图中的初始步一般对应系统的等待启动的初始状态 （如M8002） ； 自动控制系统应能多次重复执行同一工艺过程（封闭地循环扫 描运行）； 在单序列中，只有当某一步的前级步是活动步时，该步才可能 将变成活动步。
成立，则下一步被激活。同时所有 前级步都变为不活动步了。
g
步10
h
22
5.3.4 选择与并行分支的组合
M8002 S0
X0
S20
Y1
X 1
S22
Y3
X4
S23
Y4
X5
S24
Y5
X7
S27
Y10
X10
X2
S20
Y1
X3
S25
Y6
X6
S26
Y7
23
5.3.4 选择与并行分支的组合
M8002
S0
X0
X2
S2
初始状态
XO 启动
S20
Y0
X1 下限位
S21
Y1
X2 已加紧
S22
Y2
X3上限位
马尔柯夫状态转移图与转移矩阵(ppt 24页)
时，则称X(tn)仅与前一状态X(tn-1)有关而与更前的 22.03.2状022态无关。这一随机过程就是最简单的马尔柯夫过程，
马尔柯夫过程
将上述过程推广到一般，则马尔柯夫过程是这样一种 随机过程，即其随机变量在任意时刻tn时的状态X(tn)， 仅与其前有限次数之内的状态X(tn-i-1), X(tn-i-2), …,X(tn-i) 有关，而与以前的状态无关。
22.03.2022
马尔柯夫状态转移图
用马尔可夫状态转移图可以简单而清晰地反映这一过程。 因此，在用马尔可夫过程求解系统或设备的状态概率时， 应首先作出相应的状态转移图，并填入有关概率值，则 会一目了然并方便求解。
Pij 1/ 3
Pii 2/3
i
j
Pjj 3/ 4
22.03.2022
Pji 3/ 4
懒 鬼 起 来 吧 ！别再 浪费时 间，将 来在坟 墓内有 足够的 时间让 你睡的 。---富 兰克林 （美国 ）
人 生 太 短 暂 了，事 情是这 样的多 ，能不 兼程而 进吗？ ---爱迪 生（美 国）真 正的敏 捷是一 件很有 价值的 事。因 为时间 是衡量 事业的 标准， 一如金 钱是衡 量货物 的标准 ；所在 在做事 我有两个忠实的助手，企业在市场竞争中输赢的关键在于其 核心竞 争力的 强弱， 而实现 核心竞 争力更 新的惟 一途径 就是创 新。 一项权威的调查显示：与缺乏创新的 企业相 比，成 功创新 的企业 能获得20％甚 至更高 的成长 率；如 果企业80％的 收入来 自新产 品开发 并坚持 下去， 五年內 市值就 能增加 一倍； 全球83％的高 级经理 人深信 ，自己 企业今 后的发 展将更 依赖创 新。
忽 视 当 前 一 刹那的 人，等 于虚掷 了他所 有的一 切。---富 兰克 林（美 国） 时 间 不 可 空 过，惟 用之于 有益的 工作； 一切无 益的行 动，应 该完全 制止。 ---富兰 克林（ 美国）
马尔柯夫过程
将上述过程推广到一般，则马尔柯夫过程是这样一种 随机过程，即其随机变量在任意时刻tn时的状态X(tn)， 仅与其前有限次数之内的状态X(tn-i-1), X(tn-i-2), …,X(tn-i) 有关，而与以前的状态无关。
22.03.2022
马尔柯夫状态转移图
用马尔可夫状态转移图可以简单而清晰地反映这一过程。 因此，在用马尔可夫过程求解系统或设备的状态概率时， 应首先作出相应的状态转移图，并填入有关概率值，则 会一目了然并方便求解。
Pij 1/ 3
Pii 2/3
i
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Pjj 3/ 4
22.03.2022
Pji 3/ 4
懒 鬼 起 来 吧 ！别再 浪费时 间，将 来在坟 墓内有 足够的 时间让 你睡的 。---富 兰克林 （美国 ）
人 生 太 短 暂 了，事 情是这 样的多 ，能不 兼程而 进吗？ ---爱迪 生（美 国）真 正的敏 捷是一 件很有 价值的 事。因 为时间 是衡量 事业的 标准， 一如金 钱是衡 量货物 的标准 ；所在 在做事 我有两个忠实的助手，企业在市场竞争中输赢的关键在于其 核心竞 争力的 强弱， 而实现 核心竞 争力更 新的惟 一途径 就是创 新。 一项权威的调查显示：与缺乏创新的 企业相 比，成 功创新 的企业 能获得20％甚 至更高 的成长 率；如 果企业80％的 收入来 自新产 品开发 并坚持 下去， 五年內 市值就 能增加 一倍； 全球83％的高 级经理 人深信 ，自己 企业今 后的发 展将更 依赖创 新。
忽 视 当 前 一 刹那的 人，等 于虚掷 了他所 有的一 切。---富 兰克 林（美 国） 时 间 不 可 空 过，惟 用之于 有益的 工作； 一切无 益的行 动，应 该完全 制止。 ---富兰 克林（ 美国）
状态转移图
Date: 3/12/2012
Page: 45
功能分析：
① 系统由5个流程组成：复位流程，清除残余工件；工件补充流 程，根据有无工件控制传送带的启停；冲孔流程，根据冲孔位置有无 工件控制冲孔机是否实施冲孔加工；测孔流程，检测孔加工是否合格， 由此判断工件的处理方式；搬运流程，将合格工件送入包装箱。 ②因为只有一个放在工件补充位置的PH0来侦测工件的有无，而另 PH0 外的钻孔、测孔及搬运位置并没有其他传感装置，那么应如何得知相 应位置有无工件呢？本题所使用的方式是为工件补充、钻孔、测孔及 搬运设置4个标志，即M10-M13。当PH0侦测到传送带送来的工件时，则设 10PH0 定 M10 为1，当转盘转动后，用左移指令将 M10-M13 左移一个位元，亦即 10M11 为1,钻孔机因此标志为1而动作。其他依此类推，测孔机依标志 M12 动作、包装搬运依M13动作。
Date: 3/12/2012
Page: 14
或
Date: 3/12/2012
Page: 15
四、步进指令的表示及其动作
1.步进指令的顺序功能图表示及其动作
Date: 3/12/2012
Page: 16
2.步进指令的梯形图表示及其动作
Date: 3/12/2012
Page: 17
第二节 顺序功能图的类型
本节讲解… 本节讲解 一、单流程结构 二、选择分支流程结构 三、并进分支流程结构 四、跳转流程结构 五、重复流程结构
Date: 3/12/2012
Page: 18
一、单流程结构
从头到尾只有一条路可走，称为单流程结构。
如 红 绿 灯 控制程序，虽然是
循环控制，但都以一定顺序 逐步执行且没有分支，所以 属于单一顺序流程。 图中在S21执行完后即结束。 在步进阶梯图中，以复位 RST） （RST）正在执行的步阶来结束 步进动作。
三菱FX3U系列PLC编程技术与应用-第五章
§5.3 传送比较指令及其应用
5.3.3 基础知识：传送类指令
1．传送指令FNC12 MOV 源操作数[S]：K、H、KnX、KnY、KnM、KnS、T、C、D、V、Z 目的操作数[D]：KnY、KnM、KnS、T、C、D、V、Z 传送指令应用:当X0接通时将源操作数S的内容传送到目的操作数D，且源操作数 的内容不变。
§5.1 功能指令概述
5.1.1 功能指令格式
5.1.2 数据寄存器D
功能指令是由操作码与操作数两部
分组成。操作码又称为指令助记符，用来
数据寄存器是用于存放各种数据的软
表示指令的功能；操作数用来指明参与操 元件。FX3U系列PLC中每一个数据寄存
作的对象。操作数又分为源操作数、目的 器都是16位的（最高位为正、负符号位），
§5.3 传送比较指令及其应用
5．多点传送指令FNC16 FMOV
源操作数[S]：K、H、KnX、KnY、 KnM、KnS、T、C、D、V、Z
目的操作数[D]：KnY、KnM、 KnS、T、C、D
其它操作数n：K、H
如图所示将源操作数S的软元件 内容向以目的操作数D指定的软元 件为开头的n点软元件进行传送， 传送后目的软元件中的内容都一样。
§5.3 传送比较指令及其应用
5.3.4应用实例：PLC控制计件包装系统
某一运计件包装系统的工作过程示意图
按下按钮SB1启动传送带1转动， 传送带1上的器件经过检测传感器时， 传感器发出一个器件的计数脉冲，并将 器件传送到皮带2上的箱子里进行计数 包装，根据需要盒内的工件数量由外部 拨码盘设定（0～99），且只能在系统 停止时才能设定，用两位数码管显示当 前计数值，计数到达时，延时3秒钟， 停止传送带1，同时启动传送带2，传送 带2保持运行5秒后，在启动传送带1， 重复以上计数过程，当中途按下了停止 按钮SB2后，则本次包装结束才能停止。
机床电气控制与PLC顺序控制系统状态转移图SFC
表中的栈操作指令MPS／MRD／MPP在状态内 不能直接与步进接点后的新母线连接，应 接在LD或LDI指令之后，如下图所示。
为了控制电机正反转时避免两个线
圈同时接通短路，在状态内可实现 输出线路互锁，方法如图:
在STL指令的内母线上格LD或LDI指令编程后，对
下图 (a)所示没有触点的线圈Y003将不能编程， 应改成按图 (b)电路才能对Y003编程。
2）步进指令的使用 ①步进接点在状态梯形图中与左母线相连，具有 主控制功能，STL右侧产生的新母线上的接点要 用LD或LDI指令开始。RST指令可以在一系列的 STL指令最后安排返回，也可以在一系列的STL指 令中需要中断返回主程序逻辑时使用。 ②当步进接点接通时，其后面的电路才能按逻辑 动作。如果步进接点断开，则后面的电路全部断 开，相当于该段程序跳过。若需要保持输出结果， 可用SET和RST指令。 ③可以在步进接点内处理的顺控指令如下表所示。
（3）并行分支与汇合的编程 1)并行分支状态转移图及其特点 当满足某个条件后使多个 流程分支同时执行的分支流程称为并行分支，如图6-23所 示。图中当X000接通时，状态同时转移，使S21、S31和S41 同时置位，二个分支同时运行，只有在S22、S32和S42三个 状态都运行结束后，若X002接通，才能使S30置位，并使 S22、S32和S42同时复位。它有以下两个特点。
3)SFC图中的转移条件不能使用ANB、ORB、 MPS、MRD、MPP指令。应按图 (b)所示 确定转移条件。
4)状态转移图中和流程不 能交叉，应按图处理。
5)若要对某个区间状态进行复位，可用区间复位指令
ZRST按下图 (a)处理；若要使某个状态的输出禁止，可 按下图5(b)所示方法处理，若要使PLC的全部输出继电 [Y]断开，可用特殊辅助继电器M8034接成下图 (c)电路， 当M8034为ON时，PLC继续进行程序运算，但所有输出继 电器[Y]都断开了。
状态转移图及编程方法
SQ2(X2)
SQ1(X1)
SQ3(X3)
台车自动往返系统工况示意图
5.1 状态转移图及状态功能
某生产过程的控制工艺要求如下：
(1) 按下启动按钮SB，台车电机M正转，台车前进，碰
到限位开关SQ1后，台车电机M反转，台车后退。
(2) 台车后退碰到限位开关SQ2后，台车电机M停转，台车停 车，停5 s，第二次前进，碰到限位开关SQ3，再次后退。 (3) 当后退再次碰到限位开关SQ2时，台车停止(或者 继续下一个循环)。
5.4 并行分支与汇合的编程
S21 Y1 X1 SET S22 S24
S21 X1
Y1 S22
SET Y2 X2
S22 X2 S23
Y2 X3 Y3
S24
Y4
SET S23 Y3 S24 Y4 X3 SET
S23
S25
Y5
X4
S25
S26 X5
Y6
S25 Y5 S23 S26 Y6 X5 S25 X4 SET S26
Chart)。
5.1 状态转移图及状态功能
台车的每次循环工作过程分为前进、后退、延时、前进、
后退五个工步。 每一步用一个矩形方框表示，方框中用文字表示该步 的动作内容或用数字表示该步的的标号。 与控制过程的初始状态相对应的步称为初始步。初始 步表示操作的开始。
5.1 状态转移图及状态功能
每步所驱动的负载(线圈)用线段与方框连接。方框之间用线段连接， 表示工作转移的方向，习惯的方向是从上至下或从左至右，必要时 也可以选用其它方向。
5.2 单流程状态转移图的编程
(3) 只要在不相邻的步进段内，则可重复使用同一编号的
计时器。这样，在一般的步进控制中只需使用2～3个计时器 就够了，可以节省很多计时器。 (4) 状态也可以作为一般中间继电器使用，其功能与M一
状态转移图及编程方法
S24转移条件SQ3
状态的转移条件可以是单一的，也可以有多个元件的串、并联组合。如图6-5所示。
（a）单一条件
（b）转移的组合条件
图6-5状态的转移条件
经过以上三步，可得到台车往返控制的顺序状态转移图如图6-6所示。
图6-6台车自动往返系统状态转移流程图
6.2 单流程状态转移图的编程
6.2.1
所谓单流程，是指状态转移只可能有一种顺序。上个模块介绍的台车自动往返的控制过程只有一种顺序：S0→S20→S21→S22→S23→S24→S0，没有其他可能，所以叫单流程。当然，现实当中并非所有的顺序控制均为一种顺序。含多种路径的叫分支流程。本模块即为并联分支流程。
2S20为分支状态
根据不同的条件（X0,X10,X20）,选择执行其中一个条件满足的流程。
X0为ON时执行图6-10(a)，X10为ON时执行图6-10(b)，X20为ON时执行图6-10(c)。X0，X10，X20不能同时为ON。
3S50为汇合状态，可由S22、S32、S42任一状态驱动。
(a) (b) (c)
（a）直接驱动
（b）软元件组合驱动
图6-4负载的驱动
3、找出每个状态的转移条件，即在什么条件将下将某个状态“激活”。状态转移图就是状态和状态转移条件及转移方向构成的流程图，弄清转移条件当然是必要的。
经分析可知，本例中各状态的转移条件如下。
S20转移条件SB
S21转移条件SQ1
S22转移条件SQ2
S23转移条件T0
6.4.2 并行性分支状态转移图的编程
编程原则是先集中进行并行性分支的转移处理，然后处理每条分支的内容，最后再集中进行汇合处理。
1并行分支处理
编程方法是首先进行驱动处理，然后按顺序进行状态转移处理。以分支状态S20为例，如图6-16所示。S20的驱动负载为Y0，转移方向为S21、S31、S41。按照并行性分支编程方法，应先进行Y0的输出，然后依次进行到S21、S31、S41的转移。程序如下：
状态的转移条件可以是单一的，也可以有多个元件的串、并联组合。如图6-5所示。
（a）单一条件
（b）转移的组合条件
图6-5状态的转移条件
经过以上三步，可得到台车往返控制的顺序状态转移图如图6-6所示。
图6-6台车自动往返系统状态转移流程图
6.2 单流程状态转移图的编程
6.2.1
所谓单流程，是指状态转移只可能有一种顺序。上个模块介绍的台车自动往返的控制过程只有一种顺序：S0→S20→S21→S22→S23→S24→S0，没有其他可能，所以叫单流程。当然，现实当中并非所有的顺序控制均为一种顺序。含多种路径的叫分支流程。本模块即为并联分支流程。
2S20为分支状态
根据不同的条件（X0,X10,X20）,选择执行其中一个条件满足的流程。
X0为ON时执行图6-10(a)，X10为ON时执行图6-10(b)，X20为ON时执行图6-10(c)。X0，X10，X20不能同时为ON。
3S50为汇合状态，可由S22、S32、S42任一状态驱动。
(a) (b) (c)
（a）直接驱动
（b）软元件组合驱动
图6-4负载的驱动
3、找出每个状态的转移条件，即在什么条件将下将某个状态“激活”。状态转移图就是状态和状态转移条件及转移方向构成的流程图，弄清转移条件当然是必要的。
经分析可知，本例中各状态的转移条件如下。
S20转移条件SB
S21转移条件SQ1
S22转移条件SQ2
S23转移条件T0
6.4.2 并行性分支状态转移图的编程
编程原则是先集中进行并行性分支的转移处理，然后处理每条分支的内容，最后再集中进行汇合处理。
1并行分支处理
编程方法是首先进行驱动处理，然后按顺序进行状态转移处理。以分支状态S20为例，如图6-16所示。S20的驱动负载为Y0，转移方向为S21、S31、S41。按照并行性分支编程方法，应先进行Y0的输出，然后依次进行到S21、S31、S41的转移。程序如下：
第5章顺序控制梯形图的编程方法
第5章 顺序控制梯形图的编程方法
根据系统的顺序功能图设计梯形图的 方法，称为顺序控制梯形图的编程方法。
教学目标
自动控制程序的执行对硬件可靠性的 要求是很高的，如果机械限位开关、接近 开关、光电开关等不能提供正确的反馈信 号，自动控制程序是无法成功执行的。在 这种情况下，为了保证生产的进行，需要 改为手动操作，在调试设备时也需要在手 动状态下对各被控对象进行独立的操作。 因此除了自动程序外，一般还需要设计手 动程序。
5.1 使用STL指令的编程方法
5.1.1 STL指令
步进梯形指令(Step Ladder Instruction)简称为 STL指令，如图所示。FX系列PLC还有一条使STL指令复 位的RET指令。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指令可以生成流程和工作与顺序功 能图非常接近的程序。顺序功能图中的每 一步对应一小段程序，每一步与其他步是 完全隔离开的。
(7)并行序列或选择序列中分支处的支路 数不能超过8条，总的支路数不能超过16 条。
(8)在转换条件对应的电路中，不能使用 ANB、ORB、MPS、MRD和MPP指令。 可以用转换条件对应的复杂电路来驱动辅 助继电器，再用后者的常开触点来作转换 条件。
(9)与条件跳步指令(CJ)类似，CPU不执 行处于断开状态的STL触点驱动的电路块中 的指令，在没有并行序列时，只有一个STL 触点接通。
定时器在下一次运行之前，首先应将它复位。 同一定时器的线圈可以在不同的步使用，但是如 果用于相邻的两步，在步的活动状态转换时，该 定时器的线圈不能断开，当前值不能复位，将导 致定时器的非正常运行。
(5)OUT指令与SET指令均可以用于步的活动 状态的转换，将原来的活动步对应的状态寄存器 复位，此外还有自保持功能。
根据系统的顺序功能图设计梯形图的 方法，称为顺序控制梯形图的编程方法。
教学目标
自动控制程序的执行对硬件可靠性的 要求是很高的，如果机械限位开关、接近 开关、光电开关等不能提供正确的反馈信 号，自动控制程序是无法成功执行的。在 这种情况下，为了保证生产的进行，需要 改为手动操作，在调试设备时也需要在手 动状态下对各被控对象进行独立的操作。 因此除了自动程序外，一般还需要设计手 动程序。
5.1 使用STL指令的编程方法
5.1.1 STL指令
步进梯形指令(Step Ladder Instruction)简称为 STL指令，如图所示。FX系列PLC还有一条使STL指令复 位的RET指令。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指令可以生成流程和工作与顺序功 能图非常接近的程序。顺序功能图中的每 一步对应一小段程序，每一步与其他步是 完全隔离开的。
(7)并行序列或选择序列中分支处的支路 数不能超过8条，总的支路数不能超过16 条。
(8)在转换条件对应的电路中，不能使用 ANB、ORB、MPS、MRD和MPP指令。 可以用转换条件对应的复杂电路来驱动辅 助继电器，再用后者的常开触点来作转换 条件。
(9)与条件跳步指令(CJ)类似，CPU不执 行处于断开状态的STL触点驱动的电路块中 的指令，在没有并行序列时，只有一个STL 触点接通。
定时器在下一次运行之前，首先应将它复位。 同一定时器的线圈可以在不同的步使用，但是如 果用于相邻的两步，在步的活动状态转换时，该 定时器的线圈不能断开，当前值不能复位，将导 致定时器的非正常运行。
(5)OUT指令与SET指令均可以用于步的活动 状态的转换，将原来的活动步对应的状态寄存器 复位，此外还有自保持功能。
电气控制与PLC第7-8次_顺序功能图(SFC)及常用功能指令
循环
例1 大小球的选择传送控制—— 选择分支与汇合
1、大小球分捡装置
例1 大小球的选择传送控制—— 选择分支与汇合 2、I/O接线图
3
、 状 态 转 移 图 与 指 令 表
3
、 状 态 转 移 图 与 指 令 表
例2 交通灯控制——并行分支与汇合
一、动作流程： 二、控制要求：
1、当按下按钮X0时，信号灯按图示流程动作； 2、当按下停止按钮X1时，停止输出。
1. 在不同的步进段，允许有重号的输出（注意：状态号不能重 复使用）。如图（a）所示，表示Y2在S20和S21两个步进段都 接通，它与图（b）等效。
2. 在不相邻的步进段，允许使用同一地址编号的定时器（注意：
在相邻的步进段不能使用），如图所示。故对于一般的时间顺 序控制，只需2～3个定时器即可。
使用步进指令需要说明的问题（续2）
例2 交通灯控制——并行分支与汇合
三、I/O接线图： 四、编程
1、按双流程步进控制编程（并行分支与汇合,见下页） 2、按单流程步进控制编程（请学生自己完成）
交通灯按双流程步进控制编程（并行分支与汇合）
交通灯按双流程步进控制编程（并行分支与汇合）
例3 液压滑台的二次进给控制——互锁功能的实现
某机床的液压滑台需要进行二次进给控制，其动作过程、输 出元件的分配及状态转移图如图所示。
电气控制与PLC应用技术
—— 第5章 顺序功能图（SFC）及步进梯形图（STL）
本章主要内容
5.1 顺C及STL的编程规则 5.4 多流程顺序控制 5.5 SFC及STL的应用举例
基本概念
步进控制: 在多工步的控制中，按照一定的顺序分步 动作，即上一步动作结束后，下一步动作才开始。
例1 大小球的选择传送控制—— 选择分支与汇合
1、大小球分捡装置
例1 大小球的选择传送控制—— 选择分支与汇合 2、I/O接线图
3
、 状 态 转 移 图 与 指 令 表
3
、 状 态 转 移 图 与 指 令 表
例2 交通灯控制——并行分支与汇合
一、动作流程： 二、控制要求：
1、当按下按钮X0时，信号灯按图示流程动作； 2、当按下停止按钮X1时，停止输出。
1. 在不同的步进段，允许有重号的输出（注意：状态号不能重 复使用）。如图（a）所示，表示Y2在S20和S21两个步进段都 接通，它与图（b）等效。
2. 在不相邻的步进段，允许使用同一地址编号的定时器（注意：
在相邻的步进段不能使用），如图所示。故对于一般的时间顺 序控制，只需2～3个定时器即可。
使用步进指令需要说明的问题（续2）
例2 交通灯控制——并行分支与汇合
三、I/O接线图： 四、编程
1、按双流程步进控制编程（并行分支与汇合,见下页） 2、按单流程步进控制编程（请学生自己完成）
交通灯按双流程步进控制编程（并行分支与汇合）
交通灯按双流程步进控制编程（并行分支与汇合）
例3 液压滑台的二次进给控制——互锁功能的实现
某机床的液压滑台需要进行二次进给控制，其动作过程、输 出元件的分配及状态转移图如图所示。
电气控制与PLC应用技术
—— 第5章 顺序功能图（SFC）及步进梯形图（STL）
本章主要内容
5.1 顺C及STL的编程规则 5.4 多流程顺序控制 5.5 SFC及STL的应用举例
基本概念
步进控制: 在多工步的控制中，按照一定的顺序分步 动作，即上一步动作结束后，下一步动作才开始。
SFC程序编程实例更精简版
系统要求具有手动和自动控制功 能,所以,采用如图所示的系统控制程序. 前几行为手动和自动程序的公共部分, 比如急停.下面是手动和自动选择的功 能.CJ P0是1条跳转指令,若X11=1,将跳 过自动程序,执行公用程序和手动程 序.X11=0,将跳过手动程序,执行公用程 序和自动程序.
二操作面板设计
左行
工作 装料 方式
卸料
手动 单步 单周期 连续
X0 X1 X3 X4 X5 X6
X7 X 10
X 11 X 12 X 13 X 14 COM
电源总开关
L N COM 4
KM
KM
紧急
停车 电源
KM
KM
KM1 KM2 Y6
KM2 KM1 Y7
KM3 Y 10
KM4 Y 11
FR 右行
左行 装料 卸料
图 6-25 小 车 送 料 自 动 控 制 外 部 接 线
单步工作方式1般用于系统的调试.它是从初始步开始,按1 下启动按钮X0,系统转换到下1步,完成该步的任务后,自动停止
工作并停在该步,再按1下X0,又往前走1步.这是最关键、也是最 难设计的部分.
X 4 • (M 8 0 0 2 X 1 1)
M 10 初 始 步
X0
启动
M 11
T0 M 12
X3 M 13
2计数器C0存放当前执行次数,若C0=20,返回到初始步. 3定时器T0、T1用来存放当前正转和反转运行的时间. 4启动控制系统用X00来实现. 5 循环部分设计可采用逆向跳步方式,也可采用应用指令 FOR—NEXT实现.
分析：这也是1个单流程程序,不同的是,在流程的最后出现了 选择性分支.由控制要求可知,当计数到了,流程应该转向初始状 态,等待启动命令.当计数未到时,转向运行开始状态,进行下1个 周期的工作
Verilog HDL数字设计教程(贺敬凯)第5章
第5章 同步有限状态机设计
其仿真结果如图5-11所示。 【例5-5】 对应于步骤四的Verilog HDL建模。 ///产生JK激励信号：D触发器的激励d---->JK触发器的激励J 和K
module D_JK(d,q,j,k);
input d,q; output reg j,k;
always @(d,q)
利用多余状态，卡诺图化简后的激励方程和输出方程为：
n n D1 Q0 A，D0 A， Y Q1 A
第六步：画出逻辑图并检查自启动能力。逻辑图如图57所示。
第5章 同步有限状态机设计
图5-7 例5-1的逻辑图
第5章 同步有限状态机设计
经检查，该电路具有自启动能力。 至此解题完毕。 以上六步，我们均可以采用Verilog HDL进行电路建模， 下面从后向前对各个步骤进行建模，见例5-2至例5-9。
第5章 同步有限状态机设计
程序说明：
(1) 例5-4的实现要求得出输出方程和激励方程，然后才
能对时序逻辑电路建模。这种建模方法同例5-2一样，需要 手工做大量复杂的工作，而不是由计算机来完成复杂的计算 工作。 (2) 该模块的综合结果如图5-12所示。
第5章 同步有限状态机设计
图5-12 例5-4的综合结果
第5章 同步有限状态机设计
【例5-3】 对例5-2的改进——消除毛刺。 module input clk,A; output reg Y; wire q0,q1; mydff_2 dff0(.D(A),.Q(q0),.clk(clk)), dff1(.D(A&q0), .Q(q1), .clk(clk)); always @(posedge clk) Y= q1 & (~A); endmodule 该模块的综合结果如图5-10所示。 fsm_1(clk,A,Y);
状态转移图
(2) 自动复位功能 用STL指令时，新的状态器S被置位，前一个状态 器S将自动复位 OUT指令和SET指令都能使转移源自动复位，另 外还具有停电自保持功能 OUT指令在状态转移图中只用于向分离的状态转 移，而不是向相邻的状态转移 状态转移源自动复位须将状态转移电路设置在STL 回路中，否则原状态不会自动复位 (3) 驱动功能 (4) 步进复位指令RET功能
指令符 STL RET 名称 步进指令 步进复位指令 指令意义 在顺控程序上面进行工序步进型控制的指令 表示状态流程的结束，返回主程序（母线）的指令
2. 指令功能及说明 (1)主控功能
STL指令仅仅对状态器S有效
STL指令将状态器S的触点与主母线相连并提供主控功能
使用STL指令后，触点的右侧起点处要使用LD (LDI) 指令，步进复位指令RET使LD点返回主母线
状态转移图表示法
图5.1 状态转移图表示法
状态转移图的画法
在状态转移图中，用矩形框来表示“步”或“状态”，方框中 用状态器S及其编号表示 与控制过程的初始情况相对应的状态称为初始状态，每个状态 的转移图应有一个初始状态，初始状态用双线框来表示 。与步 相关的动作或命令用与步相连的梯形图符来表示 。当某步激活 时，相应动作或命令被执行 。一个活动步可以有一个或几个动 作或命令被执行
5.5 状态转移图及步进指令的应用实例
5.1 状态转图
状态转移图（SFC, Sequential Function Chart）是描述 控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，是基于状 态（工序）的流程以机械控制的流程来表示 ： FX2N系列PLC共有状态器S0～S999 S0～S9为初始状态 S10～S499为普通型 S10～S19在功能指令（FNC60）IST的使用 中被用作回零状态器 S500～S899为断电保持型 S900～S999为信号报警型
第五章步进指令及状态编程法
状态法提供了将复杂的顺控过程分解为小的“状态”分 别编程,再组合成整体程序的编程思想。可使编程工作程式 化,规范化。是 PLC程序编制的重要方法。
状态转移图是状态编程的工具,图中包含了程序所需用 的全部状态及状态间的关联。针对具体状态来说,状态转移 图给出该状态的任务及状态转移的条件及方向。采用状态 法编程时一般先绘出状态转移图,再由状态转移图转绘为梯 形图或编写指令表。
本章在介绍状态编程思想、状态元件、状态指令的基础 上,结合实例说明了状态编程方法的应用。
5.1 状态编程思想
5.1.1 状态编程思想导引
举例 工业机械手的控制系统
缺 ① 动作表达繁琐。
陷
② 梯形图涉及的联锁关系较复杂,
处理起来较麻烦。
③ 梯形图可读性差,很难从梯形图 看出具体控制工艺过程。
状态转移图
(4)状态转移程序的结尾必须使用RET指令 RET是步进返回指令，使程序返回主母线，以保证其它的指 令在主母线上进行，防止出现逻辑混乱
(5)其他 在为程序安排状态继电器元件时,要注意状态器的分类功用。
16
状态转移图与梯形图的转换
M8002 初 始 脉 冲
S0
X000 启 动 按 钮
S20
X001
Y001
左图特点:复杂的控制任 务或工作过程分解成了 若干个工序；各工序的 任务明确而具体；各工 序间的联系清楚,工序间 的转换条件直观；这种 图很容易理解,可读性很 强。
状态编程的一般思想：
将一个复杂的控制过程分解为若干个工作状态,明 确各状态的任务、状态转移条件和转移方向,再依据总 的控制顺序要求,将这些状态组合形成状态转移图,最 后依一定的规则将状态转移图转绘为梯形图程序。
5.1.2 步进指令
状态转移图是状态编程的工具,图中包含了程序所需用 的全部状态及状态间的关联。针对具体状态来说,状态转移 图给出该状态的任务及状态转移的条件及方向。采用状态 法编程时一般先绘出状态转移图,再由状态转移图转绘为梯 形图或编写指令表。
本章在介绍状态编程思想、状态元件、状态指令的基础 上,结合实例说明了状态编程方法的应用。
5.1 状态编程思想
5.1.1 状态编程思想导引
举例 工业机械手的控制系统
缺 ① 动作表达繁琐。
陷
② 梯形图涉及的联锁关系较复杂,
处理起来较麻烦。
③ 梯形图可读性差,很难从梯形图 看出具体控制工艺过程。
状态转移图
(4)状态转移程序的结尾必须使用RET指令 RET是步进返回指令，使程序返回主母线，以保证其它的指 令在主母线上进行，防止出现逻辑混乱
(5)其他 在为程序安排状态继电器元件时,要注意状态器的分类功用。
16
状态转移图与梯形图的转换
M8002 初 始 脉 冲
S0
X000 启 动 按 钮
S20
X001
Y001
左图特点:复杂的控制任 务或工作过程分解成了 若干个工序；各工序的 任务明确而具体；各工 序间的联系清楚,工序间 的转换条件直观；这种 图很容易理解,可读性很 强。
状态编程的一般思想：
将一个复杂的控制过程分解为若干个工作状态,明 确各状态的任务、状态转移条件和转移方向,再依据总 的控制顺序要求,将这些状态组合形成状态转移图,最 后依一定的规则将状态转移图转绘为梯形图程序。
5.1.2 步进指令
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第5章第12页 EXIT
第5章 状态转移图及编程方法
M8002 S0
台 车 流 程 图 的 状 态 转 移 图
SB
X0
Y2 Y1 Y1 Y2
S20 SQ1 X1
S21 SQ2 X2
S22 T0 S23 SQ3 X3 Y1 Y2
T0 K50
Y1
S24 SQ2 X2 RET
Y2 END
第5章第13页 EXIT
第5章 状态转移图及编程方法
5.1 状态转移图及状态功能
编程步骤如下：
流程图主要由步、转移(换)、转移(换)条件、线段和 动作(命令)组成。 第一步：绘制流程图 流程图是描述控制系统的控制过程、功能和特 性的一种图形，流程图又叫功能表图(Function
Chart)。
第5章第5页 EXIT
第5章 状态转移图及编程方法
第5章第9页 EXIT
第5章 状态转移图及编程方法
5.1 状态转移图及状态功能
第二步：绘制状态转移图 顺序控制若采用步进指令编程，则需根据流程图画出状态
转移图。状态转移图是用状态继电器(简称状态)描述的流程图。
状态元件是构成状态转移图的基本元素，是可编程序控制器的 元件之一。
第5章第10页 EXIT
某生产过程的控制工艺要求如下：
(1) 按下启动按钮SB，台车电机M正转，台车前进，碰
到限位开关SQ1后，台车电机M反转，台车后退。
(2) 台车后退碰到限位开关SQ2后，台车电机M停转，台车停 车，停5 s，第二次前进，碰到限位开关SQ3，再次后退。 (3) 当后退再次碰到限位开关SQ2时，台车停止(或者 继续下一个循环)。
第5章 状态转移图及编程方法
5.1 状态转移图及状态功能
(3) 给出转移条件。状态转移的条件用连接两状态之间
的线段上的短线来表示。当转移条件得到满足时，转移的状
态被置位，而转移前的状态(转移源)自动复位。例如，当X1 动合触点瞬间闭合时，状态S20将转移到S21，这时S21被置
位而S20自动复位。
第5章 状态转移图及编程方法
第5章 状态转移图 5.2 单流程状态转移图的编程 5.3 选择性分支与汇合的编程 5.4 并行分支与汇合的编程 5.5 编程实例
第5章第1页 EXIT
第5章 状态转移图及编程方法
5.1 状态转移图及状态功能
引例: 如图所示
SB(X0) 启动
第5章第3页 EXIT
第5章 状态转移图及编程方法
5.1 状态转移图及状态功能
为编程的需要，不妨设置输入、输出端口配置如表所示。
输入设备 启动 SB 前限位 SQ1 前限位 SQ3 后限位 SQ2 端口号 X00 X01 X03 X02 输出设备 电机正转 电机反转 端口号 Y01 Y02
第5章第4页 EXIT
状态的转移条件可以是单一的，也可以是多个元件的串、 并联组合，如图所示。
第5章第14页 EXIT
第5章 状态转移图及编程方法
5.1 状态转移图及状态功能
X0 X0 S20 S20 转 移 条 件 ： X0 X1 T0 转 移 条 件 ： X1与 T0 并 联 再 与 X0串 联
每步所驱动的负载(线圈)用线段与方框连接。方框之间用线段连接， 表示工作转移的方向，习惯的方向是从上至下或从左至右，必要时 也可以选用其它方向。
线段上的短线表示工作转移条件，图中状态转移条件为SB、SQ1。
方框与负载连接的线段上的短线表示驱动负载的联锁条件，当联锁 条件得到满足时才能驱动负载。转移条件和联锁条件可以用文字或
前进(Y1) 后退(Y2)
M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M M MM M MM
SQ2(X2)
SQ1(X1)
SQ3(X3)
第5章第2页
台车自动往返系统工况示意图
EXIT
第5章 状态转移图及编程方法
5.1 状态转移图及状态功能
第5章第11页 EXIT
第5章 状态转移图及编程方法
流程图中的每一步，可用一个状态来表示，由此绘出 图所示的台车流程图的状态转移图。如图所示，分配状态 的元件如下： 初始状态 S0
前进(工序一) S20
后退(工序二) S21 延时(工序三) S22 再前进(工序四) S23 再后退(工序五) S24 注意：虽然S20与S23、S21与S24，功能相同，但它们是状态 转移图中的不同工序，也就是不同状态，故编号也不同。
工序五 SQ2 后退停
后 退 ： Y2动 作
第5章第8页 EXIT
第5章 状态转移图及编程方法
5.1 状态转移图及状态功能
当相邻两步之间的转移条件得到满足时，转移去执行下一
步动作，而上一步动作便结束，这种控制称为步进控制。
在初始状态下，按下前进启动按钮SB(X00动合触点闭合)， 则小车由初始状态转移到前进步，驱动对应的输出继电器Y01， 当小车前进至前限位SQ1时(X01动合触点闭合)，则由前进步 转移到后退步。这就完成了一个步进，以下的步进读者可以自 行分析。
逻辑符号标注在短线旁边。
第5章第7页 EXIT
第5章 状态转移图及编程方法
准 备 状态条件 SB 启 动 (前 进 ) 状态功能 前 进 ： Y1动 作
工序一 SQ1 后退
工序二 SQ2 状态 后退停
后 退 ： Y2动 作
工序三 T0 延时前进
延 时 5 s： T0动 作
工序四 SQ3 后退
前 进 ： Y1动 作
第5章 状态转移图及编程方法
5.1 状态转移图及状态功能
状态可提供以下三种功能 ： (1) 驱动负载。状态可以驱动M、Y、T、S等线圈。可以
直接驱动和用置位SET指令驱动，也可以通过触点联锁条件来
驱动。例如，当状态S20置位后，它可以直接驱动Y1。在状态 S20与输出Y1之间有一个联锁条件Y2。 (2) 指定转移的目的地。状态转移的目的地由连接状态之 间的线段指定，线段所指向的状态即为指定转移的目的地。 例如，S20转移的目的地为S21。
5.1 状态转移图及状态功能
台车的每次循环工作过程分为前进、后退、延时、前进、
后退五个工步。 每一步用一个矩形方框表示，方框中用文字表示该步 的动作内容或用数字表示该步的的标号。 与控制过程的初始状态相对应的步称为初始步。初始 步表示操作的开始。
第5章第6页 EXIT
第5章 状态转移图及编程方法
5.1 状态转移图及状态功能