第七章步进梯形指令及其编程

第七章FX系列可编程控制器步进梯形

指令

内容提要：本章阐述了状态编程思想、步进梯形指令及其应用。

课程重点：步进梯形指令及其应用。

课程难点：步进指令的执行过程和有关主意事项。

教学目标：重点掌握步进梯形指令定义及功能；了解状态编程思想；能用步进梯形指令结合状态编程思想设计相对复杂的控制系统程序。

步进指令常用于时间和位移等顺序控制的操作过程。FX系列可编程控制器的步进指令编程元件是状态继电器S0~S899共900点, 步进指令均由后备电池提供支持。使用步进指令时,先设计状态转移图, 状态转移图中的每个状态表示顺序工作的一个操作，再将状态转移图翻译成步进梯形图。状态转移图和步进梯形图可以直观地表示顺序操作的流程,而且可以减少指令程序的条数和容易被人们所理解。

第一节状态编程思想

前面章节中所介绍的PLC基本指令，各种型号的PLC大体上都具备，指令符号虽有所不同，但功能大同小异。应用上述指令，设计一般控制要求的梯形图程序非常方便，但对复杂控制系统来说，系统输入输出点数较多，工艺复杂、相互连锁关系也复杂，设计人员在设计中需根据工艺要求，周密地考虑各执行机构的动作及相互关系，保证必要的连锁保护、自锁及一些特殊控制要求。因为需要考虑的因素很多，设计较为困难。在设计过程中，往往要经过多次反复的修改和试验，才能使设计符合要求。如何简化设计步骤，并使程序容易理解又便于维护呢？

在分析生产工艺过程对控制的要求后，我们发现不少生产过程都可以划分为若干个工序，每个工序对应一定的机构动作。在满足某些条件后，它又从一个工序转为另一个工序，通常这种控制被称为顺序控制。对于顺序控制的梯形图，许多PLC都设置了专门用于顺序控制或称为步进控制的指令。如三菱公司FX2N系列PLC中的 STL指令和

RET(Return)指令。

顺序控制是按顺序一步一步来进行控制的，进入下一步决定于转换条件是否满足。转换条件可以是时间条件，也可以是被控过程中的反馈信号，实际生产中往往是两者的紧密结合。顺序控制与逻辑控制不同，逻辑控制主要是描述输入输出信号间的静态关系，而顺序控制则主要是描述输入输出信号间的时间关系。所以顺序控制的基本结构可以用状态转移图来描述。

状态转移图又叫状态流程图或顺序功能图,简称功能图,它是专用于工业顺序控制程序设计的一种功能说明性语言,是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形, 是分析、设计PLC顺序控制程序的一种有力工具，具有简单、直观等特点。

在中小型可编程控制器程序设计时，采用状态转移图法，首先要根据控制系统的工艺流程设计状态转移图，再将状态转移图人工转化为梯形图程序。大型或部分中型可编程控制器，有的可直接采用状态转移图进行编程。

状态编程思想是PLC程序设计的一种很重要的很有效的编程方法。

一、利用状态编程思想来进行PLC程序设计的步骤

首先要根据系统的工作过程来设计状态转移图，即将控制过程分解成若干个连续的阶段，这些阶被称为“状态”或“步”。每一状态都要完成一定的操作。状态与状态（步与步）之间由转换条件来分隔。当相邻两步之间的转换条件得到满足时，转换得以实现，即上一步的活动结束而下一步的活动开始，因此不会出现步活动的相互重叠情况。

然后将状态转移图转换成梯形图。其PLC程序设计的一般步骤是:

1.按照机械工艺提供的电气执行元件功能表，用不同的PLC输入输出点编号进行定义，并设计系统的PLC接线图。

2.根据机械运动或工艺过程的工作内容、步骤、顺序和控制要求,对控制过程进行分解,并按顺序排列各个工序,对应每个工序分配一个不同的状态继电器，不同的状态继电器对应不同的PLC输出继电器或其它编程元件。

3.用不同的PLC输入继电器或其他编程元件来定义状态转换条件。当某转换条件的实现内容不止一个时，每个内容均要定义一个PLC元件编号，并以逻辑组合形式表现出来。

4．画出状态转移图。

5．进行PLC梯形图程序设计。

二、状态编程实例

为说明状态编程思想，我们来看一个实例：某自动台车在启动前位于导轨的中部，按下启动按钮后,台车在电机M的带动下，在导轨上来回移动。图7-1是台车的示意图。

图7-1 台车运动示意图

自动台车在一个工作周期里的控制工艺要求如下：

1．按下启动按钮SB，电机M正转，台车前进。

2．碰到限位开关SQ1后，电机反转，台车后退。

3．台车后退碰到限位开关SQ2后，台车电机M停止5秒钟。

4．第二次前进碰到限位开关SQ3后，再次后退。

5．当后退到限位开关SQ2时，台车停止。从而，工作周期结束。

下面以台车往返控制为例，说明运用状态编程思想设计状态转移图的方法和步骤。

1．PLC接线图的设计

为设计本控制系统的梯形图，先进行PLC的I/O分配。台车由电机M驱动，正转（前进）由PLC的输出点Y1控制，反转（后退）由Y2控制；选用定时器T0进行5秒钟的延时；将起动按钮SB及限位开关SQ1、SQ2、SQ3分别与PLC的输入点X0、X1、X2、X3相连。其PLC的接线示意图7-2如下：

图7-2 台车运动控制PLC接线图

2．台车运动过程分解

将整个过程按任务要求分解，其中的每个工序均对应一个状态，每个状态元件的功能和作用如下:

初始状态:S0 PLC上电作好工作准备

前进:S20 （输出Y1，驱动电动机M正转）

后退:S21（输出Y2,驱动电动机M反转）

延时5秒:S22（定时器T0,设定为5秒，延时到T0线圈接通）

再前进:S23同S20

再后退:S24同S21

这里注意：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，也就是不同的状态，故编号也不同。