PLC學(xué)習(xí)課程資料課件

第4章FX2N系列PLC步進順控指令系統(tǒng)4.1狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖(SFC圖)4.2步進順控指令4.3狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的流程4.4狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的工程應(yīng)用習(xí)題

4.1狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖(SFC圖)4.1.1狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的構(gòu)成

狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖(簡稱SFC圖)包含了工步(狀態(tài))、具體動作和狀態(tài)轉(zhuǎn)移條件三個要素。注意問題：S0—S19，S20—S499，S500—S899轉(zhuǎn)移條件SET、OUT區(qū)別RETM8002、S0編程方法一、處理方法控制過程分為不同的狀態(tài)，在一個狀態(tài)下，要完成一個或幾個操作，當(dāng)滿足狀態(tài)轉(zhuǎn)移條件時，就跳轉(zhuǎn)到下一個工作狀態(tài)，執(zhí)行下面的不同操作。二、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的實例分析機械手的

狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖編程方法4.1.2狀態(tài)繼電器狀態(tài)繼電器用以表示狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖中的狀態(tài)，F(xiàn)X2N系列PLC內(nèi)部的狀態(tài)繼電器的分類、編號、數(shù)量和功能見表3.7。在使用狀態(tài)繼電器時，需要注意以下幾點：

(1)狀態(tài)繼電器的編號必須在指定的類別范圍內(nèi)使用。

(2)各狀態(tài)繼電器的觸點在程序中的使用次數(shù)不限。

(3)不使用步進順控指令時，狀態(tài)繼電器S可以作為輔助繼電器使用。

4.1.3狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的表示狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖就是用其三要素將控制系統(tǒng)的過程以一定的方式表示出來。下面以第3章中小車往復(fù)運動控制為例來說明。小車往復(fù)運動的控制過程可以分為初始狀態(tài)、右行狀態(tài)和左行狀態(tài)。由初始狀態(tài)(小車停在中間位置)進入運行狀態(tài)通過啟動信號(X3)控制；啟動后小車進入右行狀態(tài)，當(dāng)?shù)竭_右限位行程開關(guān)(X1)時，右行狀態(tài)結(jié)束并轉(zhuǎn)為左行狀態(tài)；當(dāng)小車左行到達左限位行程開關(guān)(X2)時，左行狀態(tài)結(jié)束又轉(zhuǎn)為右行狀態(tài)；依次實現(xiàn)往復(fù)運動。小車往復(fù)運動方框圖和狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖4.1所示。

圖4.1小車往復(fù)運動方框圖和狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖(a)方框圖；(b)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖

4.2步進順控指令

4.2.1步進順控(STL和RET)指令

1．指令功能

STL：步進開始指令，與母線直接相連，表示步進順控開始。

RET：步進結(jié)束指令，表示步進順控結(jié)束，用于狀態(tài)流程結(jié)束返回主程序。

STL的操作元件為狀態(tài)繼電器S0～S899；RET無操作元件。

圖4.2SFC圖、步進梯形圖和指令表(a)?SFC圖；(b)步進梯形圖；(c)指令表

3．指令使用說明

(1)每個狀態(tài)繼電器具有三種功能：驅(qū)動相關(guān)負(fù)載、指定轉(zhuǎn)移條件和轉(zhuǎn)移目標(biāo)。

(2)STL觸點與母線相連接，使用該指令后，相當(dāng)于母線右移到STL觸點右側(cè)，并延續(xù)到下一條STL指令或者出現(xiàn)RET指令為止。同時該指令使得新的狀態(tài)置位，原狀態(tài)復(fù)位。

(3)與STL指令相連接的起始觸點必須使用LD、LDI指令編程。

(4)STL觸點和繼電器的觸點功能類似。在STL觸點接通時，該狀態(tài)下的程序執(zhí)行；

STL觸點斷開時，一個掃描周期后該狀態(tài)下的程序不再執(zhí)行，直接跳轉(zhuǎn)到下一個狀態(tài)。

(5)?STL和RET是一對指令，在多個STL指令后必須加上RET指令，表示該次步進順控過程結(jié)束，并且后移母線返回到主程序母線。

(6)在步進順控程序中使用定時器時，不同狀態(tài)內(nèi)可以重復(fù)使用同一編號的定時器，但相鄰狀態(tài)不可以使用，如圖4.3所示。

圖4.3定時器在SFC圖中使用

(7)在STL觸點后不可以直接使用MPS、MRD和MPP棧操作指令，只有在LD或LDI指令后才可以使用，如圖4.4所示。

圖4.4棧操作指令在STL圖中的使用

(8)在步進梯形圖(亦稱為STL圖)中，OUT指令和SET指令對STL指令后的狀態(tài)(S)具有相同的功能，都會將原狀態(tài)自動復(fù)位。但在STL中分離狀態(tài)(非相連狀態(tài))的轉(zhuǎn)移必須使用OUT指令。

圖4.6轉(zhuǎn)移條件為邏輯表達式時編程(a)原SFC圖；(b)變換后的SFC圖；(c)?STL圖

4.2.2狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖和步進梯形圖的互換對于順序控制程序，既可以使用狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖(SFC圖)表示，也可以用步進梯形圖(STL圖)或者采用指令表形式來表示，它們的實質(zhì)內(nèi)容完全相同，并且三者之間可以進行相互轉(zhuǎn)換，如圖4.8所示。圖4.8(a)?SFC圖；(b)?STL圖；(c)指令表

(一)選擇性分支、匯合編程例分揀大小鐵球的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖選擇性分支（二）并行分支

與匯合自動門控制系統(tǒng)的順序功能圖。

4.3狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的特殊流程

4.3.1流程內(nèi)跳轉(zhuǎn)在單流程中可以帶有重復(fù)或者流程內(nèi)跳轉(zhuǎn)，如圖4.9所示，也可以跨流程跳轉(zhuǎn)，即向流程外轉(zhuǎn)移，如圖4.10所示。對于分離狀態(tài)的編程要用OUT指令，而不能使用SET指令。

圖4.9帶跳轉(zhuǎn)和重復(fù)的單流程(a)?SFC圖；(b)?STL圖；(c)指令表

圖4.10向流程外跳轉(zhuǎn)的SFC圖

4.3.2分支與匯合的組合圖4.15為分支與匯合的一種組合形式，從匯合轉(zhuǎn)移到分支采用直接相連，沒有中間狀態(tài)。對于該種組合形式，一般是在匯合轉(zhuǎn)移到分支的中間插入一個空狀態(tài)，如圖4.16所示。

圖4.15分支與匯合組合形式的SFC圖(a)?SFC圖(一)；(b)?SFC圖(二)圖4.16插入空狀態(tài)的分支與匯合組合形式的SFC圖(a)?SFC圖(一)；(b)?SFC圖(二)圖4.16插入空狀態(tài)的分支與匯合組合形式的SFC圖(a)?SFC圖(一)；(b)?SFC圖(二)圖4.17嵌套式選擇性分支與匯合形式的SFC圖

圖4.18選擇性分支與匯合的SFC圖

圖4.19選擇性與并行分支與匯合組合形式的SFC圖

圖4.20選擇性與并行分支與匯合組合形式的STL圖和指令表(a)?STL圖；(b)指令表

4.4狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的工程應(yīng)用

4.4.1單流程控制系統(tǒng)

1．小車往復(fù)運動小車往復(fù)運動示意圖如圖3.58(a)所示。X0為原位輸入信號，X1為右限位行程開關(guān)輸入信號，X2為左限位行程開關(guān)輸入信號，X3為啟動輸入信號，X4為停止輸入信號。Y1、Y2分別為右行和左行的輸出控制信號。小車往復(fù)運動控制的SFC圖、STL圖和指令表如圖4.21所示。

圖4.21小車往復(fù)運動控制的SFC圖、STL圖和指令表(a)?SFC圖；(b)?STL圖；(c)指令表

2．噴泉控制噴泉組及狀態(tài)分配如圖4.22所示。其中X1、X2分別為啟動和停止輸入信號。Y1、Y2、Y3分別為A組、B組、C組噴頭的輸出控制信號。噴泉控制的SFC圖、STL圖和指令表如圖4.23所示。

圖4.22噴泉組及狀態(tài)分配(a)噴泉組；(b)時序圖及狀態(tài)分配

圖4.23噴泉的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖

圖4.23噴泉控制的SFC圖、STL圖和指令表(a)?SFC圖；(b)?STL圖；(c)指令表

3．十字路口交通信號燈控制十字路口交通信號燈示意圖如圖3.61所示，交通信號燈時序要求如圖3.62所示，控制梯形圖如圖3.63所示。采用步進順控編程時對應(yīng)的SFC圖、STL圖和指令表如圖4.24所示。

圖

交通信號燈時序圖

圖4.23交通燈的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖

圖4.24十字路口交通信號燈控制的SFC圖、STL圖和指令表(a)?SFC圖；(b)?STL圖；(c)指令表

4．搶答器控制程序搶答器系統(tǒng)可實現(xiàn)四組搶答，每組兩人。共有8個搶答按鈕，各按鈕對應(yīng)的輸入信號為X0、X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7；主持人的控制按鈕的輸入信號為X10；各組對應(yīng)指示燈的輸出控制信號分別為Y1、Y2、Y3、Y4。前三組中任意一人按下?lián)尨鸢粹o即獲得答題權(quán)；最后一組必須同時按下?lián)尨鸢粹o才可以獲得答題權(quán)；主持人可以對各輸出信號復(fù)位。搶答器控制系統(tǒng)的SFC圖如圖4.28所示。STL圖和指令表如圖4.29所示。

圖4.28搶答器控制系統(tǒng)的SFC圖

圖4.29STL圖和指令表(a)?STL圖；(b)指令表

4.4.3并行分支與匯合流程控制系統(tǒng)人行橫道交通燈控制系統(tǒng)屬于并行分支與匯合流程。在車道上有紅、黃、綠三色交通信號燈，車道兩側(cè)有紅、綠兩色指示燈。當(dāng)有人要通過車道時，按下人行道上的按鈕，控制車道的交通燈和人行道的指示燈，以保證行人安全橫過車道。人行橫道交通燈控制系統(tǒng)的工作過程：正常狀態(tài)下(沒有人通過車道)，車道的綠燈和人行道的紅燈工作，當(dāng)有人要橫過車道時，按下人行道上的按鈕，車道綠燈繼續(xù)工作30?s，黃燈開始工作10?s，紅燈開始工作，5?s后人行道綠燈工作，綠燈持續(xù)15?s再閃爍5?s后，人行道紅燈亮，再經(jīng)過5?s車道綠燈亮，恢復(fù)正常狀態(tài)。

車道兩側(cè)人行道按鈕的輸入控制信號為X1、X2；人行道指示燈的輸出控制信號為Y1(紅)、Y2(綠)，車道上的交通燈輸出控制信號為Y3(紅)、Y4(黃)、Y5(綠)。控制系統(tǒng)的SFC圖如圖4.30所示。

圖4.30人行橫道交通燈控制的SFC圖

習(xí)

題

4.1按第3章習(xí)題3.13的要求用步進順控指令編程。

4.2將圖4.27所示的大小球分類傳送控制系統(tǒng)的SFC圖轉(zhuǎn)換為STL圖和指令表。

4.3節(jié)日彩燈控制要求：系統(tǒng)啟動后，紅燈先亮，2s后綠燈亮，再過3s黃燈亮；待紅、綠、黃燈全亮1min后，全部熄滅；20s后再重新開始循環(huán)。試用步進順控指令編程。

某一冷加工自動線有一個鉆孔動力頭，該動力頭的加工過程控制要求如下：

（1）動力頭在原位，并加以起動信號，這時接通電磁閥YV1，動力頭快進。

（2）動力頭碰到限位開關(guān)SQ1后，接通電磁閥YV1和YV2，動力頭由快進轉(zhuǎn)為工進，同時動力頭電機轉(zhuǎn)動（由KM1控制）

（3）動力頭碰到限位開關(guān)SQ2后，開始延時3s。

（4）延時時間到，接通電磁閥YV3，動力頭快退。

（5）動力頭回到原位即停止。

試設(shè)計以上線路，要求畫出主回路，I/O分配圖和梯形圖即可。解：（1）確定輸入/輸出（I/O）分配表某加熱爐自動送料裝置，該動力頭的加工過程示意圖，如圖所示。（1）按SB1啟動按鈕→KM1得電，爐門電機正轉(zhuǎn)→爐門開。

（2）壓限位開關(guān)ST1→KM1失電，爐門電機停轉(zhuǎn)；KM3得電，推料機電機正轉(zhuǎn)→推料機進，送料入爐到料位。

（3）壓限位開關(guān)ST2→KM3失電，推料機電機停轉(zhuǎn)，延時3秒后，KM4得電，推料機電機反轉(zhuǎn)→推料機退到原位。

（4）壓限位開關(guān)ST3→KM4失電，推料機電機停轉(zhuǎn)；KM2得電，爐門電機反轉(zhuǎn)→爐門閉。

（5）壓限位開關(guān)ST4→KM2失電，爐門電機停轉(zhuǎn)；ST4常開觸點閉合，并延時3秒后才