第五章_PLC步进顺控指令系统

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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1， 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1，PLC上电时，由M8002接通 初始状态S0）。
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I/O口分配
人行道开关 人行道开关
输入端口 X0 X1
车道红色信号灯 车道黄色信号灯 车道绿色信号灯
人行道红色信号 灯
人行道绿色信号 灯
输出端口 Y0 Y1 Y2 Y3
Y4
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状态寄存器的分配
S0 初始状态，车道绿灯 S30 人行道红色信号灯亮 亮，人行道红灯亮
S21 车道绿色信号灯亮， S31 人行道绿色信号灯亮，
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SFC的优点：
• 1、在程序中可以直观地看到设备的动作顺 序。SFC程序是按照设备（或工艺）的动 作顺序而编写，所以程序的规律性较强， 容易读懂，具有一定的可视性。
• 2、在设备发生故障时能很容易的找出故障 所在位置。
• 3、不需要复杂的互锁电路，更容易设计和 维护系统。
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SFC程序的运行规则
S30
带球下降
S23
抓小球上升 S31
释球
S24
抓小球右移 S32
释球后上升
S25
抓大球
S33
释球后左移
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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。
➢ 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可以外部输入信号，如按钮，开关等
②可以是PLC内部的信号，如T，C的触点，
③可以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
•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。
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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
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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。
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第三节 SFC的基本结构 • 单序列 • 选择序列 • 并行序列
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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。 可见，其结构特点是程序 顺着工序步，步步为序地 向后执行，中间没有任何 的分支。
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选择序列
• 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。
第五章 PLC步进顺控指令系统
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本章内容及学习目标
内容 状态转移图 步进顺控指令及其编程 SFC的基本结构 步进指令的应用 学习目标 学习两条步进指令STL(步进开始)和RET
（步进结束） 掌握流程图、梯形图和指令表之间的互相转换 应用步进指令进行编程
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第一节 状态转移图 • 定义 • 组成 • 特点 • 运行规则
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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。
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例2：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，人行道变为红灯，5s后返回初 始状态。
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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。
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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。
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I/O口分配
启动 左限位 下限位 上限位 小球右限位 大球右限位
输入端口 X12 X1 X2 X3 X4 X5
下放 抓球 上移 右移 左移 原点位置
输出端口 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y7
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状态寄存器的分配
S0
初始状态 S26
抓大球上升
S21
从初始位置 Sபைடு நூலகம்7
抓大球右移
下降
S22
抓小球
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③回原点程序：S1 为初始状态元件， 返回原点后， M8043为ON。
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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。 X1:下限位开关 X2:上限位开关 X3:右限位开关 X4:左限位开关
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• 5-2,5-3
作业
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延时30秒
延时15秒
S22 车道黄色信号灯亮， S32 延时，绿灯灭0.5秒 延时10秒
S23 车道红色信号灯亮， S33 人行道绿色信号灯亮、
延时5秒
计数、亮0.5秒
S24 车道红色信号灯亮
S34 人行道红灯亮，计数 清零，延时5秒，
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第四节 步进指令的应用（机械手移动工件 系统）
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 35
初始状态设定
• 工作方式的切换是通过特殊辅助继电器M8040-M8042实现的， IST指令自动驱动M8040-M8042。
• M8040 • 1）线圈通电时，禁止所有的状态转换。 • 2）手动工作方式时，一直为ON,禁止在手动时步活动状态的转换。 • 3）在回原点和单周期工作方式时，从按下停止按钮到按下启动按钮
之间M8040起作用。如果在运行过程中按下停止按钮，M8040变 为ON并保持，转换别禁止。在完成当前步的工作后，停在当前步。 按下启动按钮后， M8040变为OFF，允许转换，系统才能转换到 下一步，继续完成剩下的工作。 • 4）在单步工作方式，M8040一直起作用，只是在按了启动按钮时 才不起作用，允许转换。 • 5）在连续工作方式，从STOP到RUN时，初始化脉冲M8002 ON 一个扫描周期，M8040为ON并自保持，禁止转换；按启动按钮后 变为OFF，允许转换。
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组成
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。
P71，图5-9
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例1 选择性分支(大小球分类传送)
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。
大、小球分类传送过程控制
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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。
初始化梯形图
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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。
• 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。
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•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。
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。
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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。
• 从初始步开始执行，当每步的转换条件成 立，就由当前步转为执行下一步，在遇到 END时结束所有步的运行。
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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 符号为
• 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。
一步时，该步称活动步。
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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。
状态元件,FX2N,1000 初始状态S0~S9,10点,回零S10~S19,10点, 通用 S20~S499,480点,保持500~S899,400点, 报警 S900~S999,100点.
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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。
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。
动作示意图
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。
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控制系统操作面板
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工作方式（用面板上旋钮选择）
手动、回原点、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
• 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。