PLC步进指令及顺控程序设计

【练习】机械手臂控制系统
①工件的补充使用人工控制，可直接将工件放在D点（LS0动）。
控制说明：
②只要D点有工件，机械手臂即先下降（B缸动作）将工件抓取（C缸动作）后上升（B缸复位），再将工件搬运（A缸动作）到E点上 方，机械手臂再次下降（B缸动作）后放开（C缸复位）工件，机械手臂上升（B缸复位），最后机械手臂再回到原点（A缸复位）。
任务实施
运料小车的控制程序
操作步骤
（1）将编好的运料小车控制程序写入PLC。 （2）使PLC处于运行状态，并进入程序监控状态。 （3）模拟运料小车工作过程。 a．原料卸在A处：X0 = 1，X2 = 1，按下运行按钮X1，Y0灯亮，模拟小车右行；断开X2，接通X3，延时20s后Y1灯亮，模拟小车左行；接通X2，程序返回S0状态，小车停止。 b．原料卸在B处：X0 = 0，X2 = 1，按下运行按钮X1，Y0灯亮，模拟小车右行；断开X2，接通X3，状态无变化；接通X4，延时20s后Y1 灯亮，模拟小车左行；接通X2，程序返回S0状态，小车停止。 （4）在模拟运料小车运行过程中，使PLC处于程序停止状态，小车停止运行。再次使PLC处于程序运行状态，小车保持原方向继续运行。
本章小结
四、步进顺序控制程序设计注意事项 1、跳转程序设计 向下面状态的直接转移或向系列外的状态转移被称为跳转，用箭头符号指向转移的目标状态。
图3-28 跳转程序设计
2、选择分支流程不能交叉 选择分支流程不能交叉，如图所示，对左图所示的流程必须按右边所示的流程进行修改。
3、并行分支与汇合流程中,并联分支后面不能使用选择转移条件※,在转移条件*后不允许并行汇合,如图中 (a)所示,应改成图 (b)后,方可编程。
例：部件分拣PLC控制
（三）任务实施 1. 选择输入输出设备，分配I/O地址，画接线图 输入输出设备及I/O地址在图3－22中已有确定，具体为： 输入：X1――左限位开关 X2 ――下限位开关（小球动作、大球不动作） X3 ――上限位开关 X4 ――释放小球的右限位开关 X5――释放大球的右限位开关 X0 ――系统的起动开关； X6――（机械臂）手动回原点开关； 输出：Y0 ――机械臂下降， Y2 ――机械臂上升， Y1――吸球电磁铁， Y3 ――机械臂右移， Y4 ――机械臂左移， Y5――机械臂在原点的指示灯。 根据上述地址，绘制I/O接线图如图3－25所示
图中在S21执行完后即结束。
在步进阶梯图中，以复位（RST）正在执行的步阶来结束步进动作。
从头到尾只有一条路可走，称为单流程结构。
四、跳转流程
向下面状态的直接转移或向系列外的状态转移被成为跳转，用符号↓指向转移的目标状态。
五、重复流程
向前面状态进行转移的流程称为重复。用↓指向转移的目标状态。使用重复流程可以实现一般的重复，也可以对当前状态复位。
4、分支、汇合的组合流程 有些状态转移图是若干个或若干类分支、汇合流程的组合。有的分支、汇合的组合流程不能直接编程,需要转换后才能进行编程,如图,应将左图转换为可直接编程的右图形式。如图所示。
5、虚设状态 有一些分支、汇合组合的状态转图如图所示,它们连续地直接从汇合线转移到下一个分支线,而没有中间状态。这样的流程组合既不能直接编程,又不能采用上述办法先转换后编程。这时需在汇合线到分支线之间插入一个状态,以使状态转移图与前边所提到的标准图形结构相同。如图所示。
可编程控制技术
步进指令及顺控程序设计
1.顺序控制系统 对于流程作业的自动化控制系统而言，一般都包含若干个状态（也就是工序），当条件满足时，系统能够从一种状态转移到另一种状态，我们把这种控制叫做顺序控制。对应的系统则称为顺序控制系统或流程控制系统。
典型 顺序控制系统
一、顺序功能图
2.顺序功能图
设计按钮人行道控制系统的状态转移图 根据控制要求，绘制的状态转移图见图3－15所示。初始状态是车道绿灯、人行道红灯。按下人行道按钮（X0或X1）后系统进入并行运行状态，车道绿灯、人行道红灯，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，5s后人行道变为红灯，再过5s返回初始状态。
功能分析：
1. 选择输入输出设备，分配输入/输出地址，画出I/O接线图
输入设备： X0：SB1（人行道北按钮）X1：SB2（人行道南按钮）输出设备： Y0：LD0（车道红灯） Y1：LD1（车道黄灯） Y2：LD2（车道绿灯） Y3：LD3（人行道红灯） Y4：LD4（人行道绿灯） 输入输出接线图如图3－14所示。
以红绿灯控制为例，其对应的顺序功能图如左图所示。
S0—S9：初始状态专用 S10—S19：原点复位用 S20—S499：一般用 S500—S899：停电保持用 S900—S999：报警用
针对顺序控制要求，PLC提供了顺序功能图（SFC）语言支持。顺序功能图又称状态转移图，由一系列状态（用S表示）组成。系统提供S0—S999共1000个状态供编程使用，其中：
FX系列PLC提供了一对步进指令。
STL是利用内部软元件（状态S）在顺控程序上进行工序步进式控制的指令。
RET是用于状态（S）流程的结束，实现返回主程序（母线）的指令。
二、步进指令
一、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。
操作步骤
（1）连接3台电动机顺序启动控制电路。 （2）将编好的步进指令程序写入PLC。 （3）使PLC处于运行状态，并进入程序监控状态。 （4）PLC上输入继电器X0指示灯应点亮，表示热继电器和停止按钮连接正常。 （5）按下启动按钮SB2，第1台电动机启动；运行5s后，第2台电动机启动；M2运行15s后，第3台电动机启动。 （6）按下停止按钮SB1，3台电动机全部停机。
例：实现运料小车控制
任务引入
在多分支结构中，根据不同的转移条件来选择其中的某一个分支，就是选择流程模式。运料小车在左边装料处（X2限位）从a、b两种原料中选择一种装入，然后右行，自动将原料对应卸在A（X3限位）、B（X4限位）处，然后返回装料处，卸料时间20s。用开关X0的状态选择在何处卸料，当X0=1时，选择卸在A处；当X0=0时，选择卸在B处。
SB9
X15
下限位开关
SQ1
X16
上限位开关
SQ2
X17
右限位开关
SQ3
X20
左限位开关
SQ4
X21
例：实现电动机3速控制
任务引入
在硬件方面使用了PLC-变频器调速系统，可以进行电动机的低、中、高3速控制，电路特点如下： （1）为了便于操作，启动与调速共用一个按钮。 （2）满足平稳启动，高速生产的工艺要求。每当按下启动/调速按钮时，电动机逐级升速，即启动→低速状态→中速状态→高速状态。 （3）在高速状态下可以降为中速状态来处理生产问题，处理完毕后再上升为高速状态。即在高速状态按下启动/调速按钮时，电动机从高速状态→中速状态。 （4）在任何状态下按下停止按钮，电动机立即停止。
【应用系统设计】按钮人行横道交通灯控制
三、并进分支与汇合流程设计
功能分析：
在只需要纵向行使的交通系统中，也需要考虑人行横道的控制。这种情况下人行横道通常用按钮进行启动，交通情况如图3－9所示，由图可见，东西方向是车道，南北方向是人行横道。正常情况下，车道上有车辆行驶，如果有行人要通过交通路口，先要按动按钮，等到绿灯亮时，方可通过，此时东西方向车道上红灯亮。延时一段时间后，人行横道的红灯亮，车道上的绿灯亮。
任务实施
编写电动机3速控制程序
模拟操作步骤
本任务只进行模拟操作，不接入变频器。 （1）接通PLC电源，将步进程序写入PLC。 （2）使PLC处于运行状态，并进入程序监控状态。 （3）PLC上输入指示灯X1应点亮，表示停止按钮连接正常。 （4）PLC上输出指示灯Y0应点亮，表示接通变频器正转控制端。 （5）第1次按下启动/调速按钮X0，输出指示灯Y1应点亮，表示接通变频器低速控制端；第2次按下按钮X0，输出指示灯Y2应点亮，表示接通变频器中速控制端；第3次按下按钮X0，输出指示灯Y3应点亮，表示接通变频器高速控制端；第4次按下按钮X0，输出指示灯Y2应点亮，表示接通变频器中速控制端；第5次按下按钮X0，输出指示灯Y3应点亮，表示接通变频器高速控制端。 （6）无论在何种状态下按下停止按钮X1，输出指示灯Y1、Y2、Y3均熄灭，表示变频器速度控制端全部断开，变频器停止输出。
进行功能分析、元件分配、绘制顺序功能图、将顺序功能流程转换为步进梯形图，然后将程序录入计算机并下载到PLC，进行最后的调试。
输入
输出
设备名称
代号
输入点编号
设备名称
代号
输出点编号
手动挡
SA
X0
上升电磁阀线圈
YV1
Y0
回原位挡
SA
X1
下பைடு நூலகம்电磁阀线圈
YV2
Y1
单步挡
SA
X2
左行电磁阀线圈
YV3
一、单流程设计 二、选择分支流与汇合程设计 三、并进分支与汇合流程设计
【应用系统设计】 简易红绿灯控制系统
一、单一顺序流程控制设计
T0
T1
T2
T3
X0
SET在步进梯形图中，作为状态转移指令使用。
STL为状态动作的步进起始指令
STL与SET指令之间的部分为该状态所需做的动作。
用LD或LDI指令设置转移条件
6、分支数的限定 FX2N系列 PLC中一条并行分支或选择性分支的电路数限定为8条以下;有多条并行分支与选择性分支时,每个初始状态的电路总数应小于等于16条,如图所示。
用SET指令 设置状态
以STL指令开始设置动作母线
用OUT指令设置动作
例：应用单流程模式实现3台 电动机顺序启动控制
任务引入
某设备有3台电动机，控制要求是：按下启动按钮，第1台电动机M1启动；运行5s后，第2台电动机M2启动；M2运行15s后，第3台电动机M3启动。按下停止按钮或发生过载故障时，3台电动机全部停止。
Y2
单周期挡
SA
X3
右行电磁阀线圈
YV4
Y3
连续挡
SA
X4
夹紧/放松电磁阀线圈
YV5
Y4
回原位挡
SB1
X5
自动启动按钮
SB2
X6
停止按钮
SB3
X7
下降按钮
SB4
X10
上升按钮
SB5
X11
右行按钮
SB6
X12
左行按钮
SB7
X13
夹紧按钮
SB8
X14
松开按钮
③A,B,C缸均为单作用气缸，使用电磁控制。
④C缸在抓取或放开工件后，都需有1秒的间隔，机械手臂才能动作。
⑤当E点有工件且B缸已上升到LS4时，传送带电机转动以运走工件，经2秒后传送带电机自动停止。工件若未完全运走（计时未到）时，则应等待传送带电机停止后才能将工件移走。
要求：
相关知识
将固定电压和频率的交流电变换为可变电压和频率的交流电的装置称为“变频器”。变频器首先将交流电变换为直流电，然后再将直流电变换为电压和频率可变的三相交流电去驱动三相异步电动机，由于异步电动机的转速与电源频率成正比，所以电动机可以平滑调速。 在变频器上通常都有主电路接线端和控制电路接线端。控制电路的功能可分为正反转方向控制以及低速、中速、高速控制等。例如，三菱FR-E540通用变频器的低速、中速、高速频率出厂设定值分别为10 Hz、30 Hz、50Hz。