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第八章 PLC的步进指令


第八章 步进指令
第一节 步进指令及步进梯形图 第二节 顺序功能图的类型 第三节 步进梯形图设计实例

Date: 2013-8-4

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第一节 步进指令及步进梯形图
本节讲解… 一、顺序功能图 二、步进指令 三、步进梯形图 四、步进指令的表示及其动作
Date: 2013

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教学目标

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一、顺序功能图 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

?
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2.顺序功能图 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:
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

以红绿灯控制为例, 其对应的顺序功能图如左 图所示。

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二、步进指令
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。

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三、步进梯形图
用步进指令可以将顺序功能图转换为步进梯形图,也可以直接 编写步进梯形图。对梯形图和顺序功能图应注意以下几点: 1.状态的动作与输出的重复使用

?状态编号不可重复使用。 ?如果如果状态触点接通,则与其
相连的电路动作;如果状态触点 断开,则与其相连的电路停止工 作。

?在不同状态之间,允许对输出元
件重复输出,但对同一状态内不 允许双重输出。
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2.定时器的重复使用

3.输出的互锁

?

定时器线圈与输出线圈一样, 也可对在不同状态的同一软元件编 程,但在相邻的状态中不能编程。 如果在相邻状态下编程,则工序转 移时定时器线圈不能断开,定时器 当前值不能复位。

?

在状态转移过程中,由 于在瞬间(1个扫描周期), 两个相邻的状态会同时接通, 因此为了避免不能同时接通的 一对输出同时接通,必须设置 外部硬接线互锁或软件互锁。

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5.输出的驱动方法

?

如右图所示,在状态内 的母线将 LD 或 LDI 指令写入后, 对不需要触点的驱动就不能 再编程,需要按下图方式进 行变换。



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6.状态的转移方法

?OUT指令与SET指令对于STL指
令后的状态具有同样的功能,都 将原来的状态自动复位。此外, 还有自保持功能。但是,在使用 OUT指令时,用于向状态转移图中 的分离状态转移。

7.可在状态内处理的指令

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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

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四、步进指令的表示及其动作
2.步进指令的梯形图表示及其动作

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第二节 顺序功能图的类型
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
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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)正在执行的步阶来结束 步进动作。

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二、选择分支与汇合流程
若有多条路径,而只能选择其中一条路径来执行,这种 分支方式称为选择分支。 当S0之行后,若X1先有效,则跳 到 S21 执行,此后即使 X2 有效, S22 也 无法执行。之后若 X3 有效,则脱离 S21 而跳到 S23 执行,当 X5 有效后,则 结束流程。

当S0之行后,若X2先有效,则跳 到 S22 执行,此后即使 X1 有效, S21 也 无法执行。

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二、选择分支与汇合流程
选择分 支流程不能 交叉,对左 图所示的流 程必须按右 边所示的流 程进行修改。

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三、并进分支与汇合流程
若有多条路径,且必须同时执行,这种分支的方式称为并 进分支流程。在各条路径都执行后,才会继续往下指令,像这 种有等待功能的方式称之为并进 汇合。 当 S0 执行后,若 X1 有效,则 S20及S21同时执行。 当S22及S23都已执行后,若X4 有效,则脱离S22及S23而跳到S24执 行,程序结束。 当左边路径已执行到 S22 , 而 右边路径尚停留在S21时,此时即 使X4有效,也不会跳到S24执行。
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三、并进分支与汇合流程
如左图所 示的流程都是 可能的程序。 B流程 没有 问 题, 但 A流 程 在并进汇合处 有等待动作的 状态,请务必 注意。

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三、并进分支与汇合流程
如在并进 分支与汇合点 处不允许符号 *或符号 的转 移条件,应按 右图修改。

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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。

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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。

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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

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教学目标

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【应用系统设计】 简易红绿灯控制系统

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X0

T0

T1

T2

T3

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SET在步进梯形图 STL与SET指令之间 STL为状态动作的

中,作为状态转 的部分为该状态所 需做的动作。 移指令使用。

步进起始指令

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用LD或LDI指令设 用OUT指令设 置转移条件 以STL指令开始 用SET指令 置动作 设置动作母线 设置状态

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二、选择分支与汇合流程设计
【应用范例】洗车流程控制

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项目说明:
①若方式选择开关(COS)置于手动方式,当按下START启动后, 则按下列程序动作: ?执行泡沫清洗(用MC1驱动); ?按PB1则执行清水冲洗(用MC2驱动); ?按PB2则执行风干(用MC3驱动); ?按PB3则结束洗车。 ②若方式若选择开关(COS)置于自动方式,当按START启动后, 则自动按洗车流程执行。其中泡沫清洗10秒、清水冲洗20 秒、风干5秒,结束后回到待洗状态。 ③任何时候按下STOP,则所有输出复位,停止洗车

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功能分析:
①手动、自动只能选择其一,因此使用选择分支来做。 ②依题目说明可将电路规划为两种功能,而每种功能有三种 依PB按钮或设定时间而顺序执行的状态。

手动状态 状态S21→MC1动作 状态S22→MC2动作 状态S23→MC3动作 状态S24→停止

自动状态 状态S31→MC1动作 状态S32→MC2动作 状态S33→MC3动作 状态S24→停止

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元件分配: 启动按钮、停止按钮,使用输入继电器X0、X1
方式选择开关,使用输入继电器X2 清水冲洗按钮,使用输入继电器X3 风干按钮,使用输入继电器X4

结束按钮,使用输 入继电器X5 泡沫清洗驱动,使 用输出继电器Y1
清水冲洗驱动,使 用输出继电器Y0 风干机驱动,使用 输出继电器Y2
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设置M0,可暂存 绘制状态流程图 START 按钮状态,避 免一直按住按钮
STOP

动作

手 动 流 程

自 动 流 程

允许再次 启动电路 另一种结束方 式:清除本身

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步进阶梯图转换

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键入程序:

将程序录入编程器 并下载到目标
PLC

将步进阶梯图转 换为语句表

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三、并进分支与汇合流程设计
【应用系统设计】气压式冲孔加工机控制系统

Date: 2013-8-4

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控制说明:
①工件的补充、冲孔、测试及搬运可同时进行。 ②工件的补充由传送带(电机M0驱动)送入。

③工件的搬运分合格品及不合格品两种,由测孔部分判断。若 测孔机在设定时间内能测孔到底(MS2 ON),则为合格品,否则即 为不合格品。 ④不合格品在测孔
完毕后,由A缸抽离隔 离板,让不合格的工件 自动掉入废料箱;若为 合格品,则在工件到达 搬运点后,由B缸抽离 隔离板,让合格的工件 自动调入包装箱。

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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 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 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 M11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。

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元件分配及端子接线:

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绘绘制功能流程图
a.原点复位流程
驱动转盘 电机 (M1 ON) A缸抽离 隔离板 OFF 动作

定位由OFF 变为ON时转 盘停止

判断是否 做完四次

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绘绘制功能流程图
b.工件补充流程 c.气压冲孔流程
钻孔机动作 (Y4 ON) 设置8秒 等待时间 钻孔机 返回 有工件 (PH0动作) 设定M10 为1(表示 有工件) 有无工件标志 (M11为1表示 有工件) 传送带转动 (M0 ON) 时间到 没有工件

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绘绘制功能流程图
d.测孔流程

e.工件搬运流程

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步进阶梯图转换
初始 复位 流程 定位格由OFF变为 ON时转盘停止

工件 搬运 流程 钻孔 流程

测孔 流程

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【练习】机械手臂控制系统

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控制说明:
①工件的补充使用人工控制,可直接将工件放在D点(LS0动)。

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)。
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。

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要求:
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。

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本章小结
本章主要介绍了步进指令、顺序功能图类型及设计步 骤、顺序功能图到步进梯形图的转换方法、步进梯形图设 计注意事项。并结合实例详细分析了单流程设计、选择分 支与汇合流程设计和并进分支与汇合流程设计。

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