第4章-步进顺控指令.ppt

第4章步进顺控指令,4.1单流程步进控制4.2多分支状态转移图的处理4.3步进指令的应用举例思考与练习题,4.1单流程步进控制,为了说明单流程步进控制的编程方法，首先来看下面使用PLC完成自动台车的控制的例子。如图4.1所示，某生产过程的控制工艺要求如下：(1)按下启动按钮SB，台车电机M正转，台车前进，碰到限位开关SQ1后，台车电机M反转，台车后退。,(2)台车后退碰到限位开关SQ2后，台车电机M停转，台车停车，停5s，第二次前进，碰到限位开关SQ3，再次后退。(3)当后退再次碰到限位开关SQ2时，台车停止(或者继续下一个循环)。为编程的需要，不妨设置输入、输出端口配置如表4.1所示。,图4.1台车自动往返系统工况示意图,表4.1输入、输出端口设置,编程步骤如下：第一步：绘制流程图流程图是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，流程图又叫功能表图(FunctionChart)。流程图主要由步、转移(换)、转移(换)条件、线段和动作(命令)组成。,图4.2是该台车的流程图。该台车的每次循环工作过程分为前进、后退、延时、前进、后退五个工步。每一步用一个矩形方框表示，方框中用文字表示该步的动作内容或用数字表示该步的的标号。与控制过程的初始状态相对应的步称为初始步。初始步表示操作的开始。每步所驱动的负载(线圈)用线段与方框连接。方框之间用线段连接，表示工作转移的方向，习惯的方向是从上至下或从左至右，必要时也可以选用其它方向。线段上的短线表示工作转移条件，图中状态转移条件为SB、SQ1。方框与负载连接的线段上的短线表示驱动负载的联锁条件，当联锁条件得到满足时才能驱动负载。转移条件和联锁条件可以用文字或逻辑符号标注在短线旁边。,图4.2台车自动往返系统状态转移流程图,当相邻两步之间的转移条件得到满足时，转移去执行下一步动作，而上一步动作便结束，这种控制称为步进控制。如在图4.2中，在初始状态下，按下前进启动按钮SB(X00动合触点闭合)，则小车由初始状态转移到前进步，驱动对应的输出继电器Y01，当小车前进至前限位SQ1时(X01动合触点闭合)，则由前进步转移到后退步。这就完成了一个步进，以下的步进读者可以自行分析。,第二步：绘制状态转移图顺序控制若采用步进指令编程，则需根据流程图画出状态转移图。状态转移图是用状态继电器(简称状态)描述的流程图。状态元件是构成状态转移图的基本元素，是可编程序控制器的元件之一。FX2共有1000个状态元件，其分类、编号、数量及用途如表4.2所示。,表4.2FX2的状态元件,流程图中的每一步，可用一个状态来表示，由此绘出图4.2所示的台车流程图的状态转移图。如图4.3所示，分配状态的元件如下：初始状态S0前进(工序一)S20后退(工序二)S21延时(工序三)S22再前进(工序四)S23再后退(工序五)S24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，也就是不同状态，故编号也不同。,图4.3台车自动往返控制状态转移图,状态可提供以下三种功能：(1)驱动负载。状态可以驱动M、Y、T、S等线圈。可以直接驱动和用置位SET指令驱动，也可以通过触点联锁条件来驱动。例如，当状态S20置位后，它可以直接驱动Y1。在状态S20与输出Y1之间有一个联锁条件Y2。(2)指定转移的目的地。状态转移的目的地由连接状态之间的线段指定，线段所指向的状态即为指定转移的目的地。例如，S20转移的目的地为S21。,(3)给出转移条件。状态转移的条件用连接两状态之间的线段上的短线来表示。当转移条件得到满足时，转移的状态被置位，而转移前的状态(转移源)自动复位。例如，当X1动合触点瞬间闭合时，状态S20将转移到S21，这时S21被置位而S20自动复位。状态的转移条件可以是单一的，也可以是多个元件的串、并联组合，如图4.4所示。,图4.4状态的转移条件(a)单一条件；(b)多条件组合,在使用状态时还需要说明以下问题：(1)状态的置位要用SET指令，这时状态才具有步进功能。它除了提供步进触点外，还提供一般的触点。步进触点(STL触点)只有动合触点，一般触点有动合触点和动断触点。当状态被置位时，其STL触点闭合，用它去驱动负载。(2)用状态驱动的M、Y若要在状态转移后继续保持接通，则需用SET指令。当需要复位时，则需用RST指令。,(3)只要在不相邻的步进段内，则可重复使用同一编号的计时器。这样，在一般的步进控制中只需使用23个计时器就够了，可以节省很多计时器。(4)状态也可以作为一般中间继电器使用，其功能与M一样，但作一般中间继电器使用时就不能再提供STL触点了。,第三步：设计步进梯形图前面讲过，每个状态提供一个STL触点，当状态置位时，其步进触点接通。用步进触点连接负载的梯形图称为步进梯形图，它可以根据状态转移图来绘制。根据图4.2所示台车状态转移图绘制的步进梯形图如图4.7所示。,图4.7步进梯形图,下面对绘制步进梯形图的要点作一些说明：(1)状态必须用SET指令置位才具有步进控制功能，这时状态才能提供STL触点。(2)状态转移图除了并联分支与联接的结构以外，STL触点基本上都是与母线连接的，通过STL触点直接驱动线圈，或通过其它触点来驱动线圈。线圈的通断由STL触点的通断来决定。(3)图中M8002为特殊辅助继电器的触点，它提供开机初始脉冲。(4)在步进程序结束时要用RET指令使后面的程序返回原母线。,第四步：编制语句表由步进梯形图可用步进指令编制出语句表程序。步进指令由STL/RET指令组成。STL指令称为步进触点指令，用于步进触点的编程；RET指令称为步进返回指令，用于步进结束时返回原母线。由步进梯形图编制语句表的要点是：(1)对STL触点要用STL指令，而不能用LD指令。不相邻的状态转移用OUT指令，例如从S24转移到S25。(2)与STL触点直接连接的线圈用OUT/SET指令。对于通过触点连接的线圈，应在触点开始处使用LD/LDI指令。,(3)步进程序结束时要写入RET指令。LDM8002SETSOSTLSOLDXOLDX1SETS21STLS21LDIY1OUTY2LDX2SETS22STLS22OUTT0K50,LDT0SETS23SETS20STLS20LDIY2OUTY1STLS23LDIY2OUTY1LDX3SETS24STLS24LDIY1OUTY2LDX2OUTS0RETEND,4.2多分支状态转移图的处理1可选择的分支与汇合从多个流程程序中，选择执行哪一个流程称为选择性分支。图4.8是可选择的分支与汇合的状态转移图和梯形图。,图8.27可选择的分支与汇合(a)状态转移图；(b)梯形图,选择分支和汇合的编程原则是：先集中处理分支状态，然后再集中处理汇合状态。分支选择条件X1和X4不能同时接通。程序运行到状态器S21时，根据X1和X4的状态决定执行哪一条分支。当状态器S22或S24接通时，S21自动复位。状态器S26由S23或S25置位，同时，前一状态器S23或S25自动复位。与图8.27对应的语句表如下：,STLS21OUTY1LDX1SETS22LDX4SETS24,STLS22OUTY2LDX2SETS23LDX23SETS3LDX3SETS26STLS24OUTY4LDX5SETS25STLS25OUTY5LDX6SETS26LDS26SETY6,2.并行的分支与汇合,图4.8并行的分支与汇合(a)状态转移图；(b)梯形图,并行分支的编程原则是先集中进行并行分支处理，再集中进行汇合处理。当转换条件X1接通时，由状态器S21分两路同时进入状态器S22和S24，以后系统的两个分支并行工作，图4.9中水平双线强调的是并行工作，实际上与一般状态编程一样，先进行驱动处理，然后进行转换处理，从左到右依次进行。当两个分支都处理完毕后，S23、S25同时接通，转换条件X4也接通时，S26接通，同时S23、S25自动复位。多条支路汇合在一起，实际上是STL指令连续使用(在梯形图上是STL接点串联)。STL指令最多可连续使用8次，即最多允许8条并行支路汇合在一起。与图4.9对应的语句表如下：,STLS21OUTY1LDX1SETS22SETS24STLS22OUTY2LDX2SETS23STLS23OUTY3STLS24OUTY4,LDX3SETS25STLS25OUTY5STLS23STLS25LDX4SETS26STLS26OUTY6其中，连续用STL表示并行汇合。,4.3步进指令的应用举例,4.3.1交通信号灯控制1.控制要求如图4.9所示，信号灯的动作受开关总体控制，按一下启动按钮，信号灯系统开始工作，并周而复始地循环动作；按一下停止按钮，所有信号灯都熄灭。信号灯控制的具体要求如表4.3所示。,表4.3十字路口交通信号灯控制要求,2.系统配置根据信号控制要求，I/O分配及其接线如图4.10所示。图中用一个输出点驱动两个信号灯，如果PLC输出点的输出电流不够，可以用一个输出点驱动一个信号灯，也可以在PLC输出端增设中间继电器，由中间继器再去驱动信号灯。,图4.10PLCI/O接线图,图4.11交通信号灯控制的时序图,3时序图十字路口交通信号灯控制的时序图如图8.30所示。,4.程序设计1)按单流程编程如果把东西方向和南北方向信号灯的动作视为一个顺序动作过程，其中每一个时序同时有两个输出，一个输出控制东西方向的信号灯，另一个输出控制南北方向的信号灯，这样就可以按单流程进行编程，其状态转移图如图4.12所示，对应的步进梯形图如图4.13所示。按下启动按钮SB1，X0接通，S0置位，转入初始状态，由于Y0、M0条件满足，状态使S20置位，转入第一工步，同时T0开始计时，经25s后，S21置位，S20复位，转入第二工步当状态转移到S25时，程序又重新从第一工步开始循环。,图4.12按单流程编程的状态转移图,图4.13按单流程编程的步进梯形图,按停止按钮SB3，X2接通，M0使接通并自保，断开S0后的循环流程，当程序执行完后面的流程后停止在初始状态，即南北红灯亮，禁止通行；东西绿灯亮，允许通行。T6、T7组成的是0.5s的振荡电路，该电路的作用是控制绿灯闪烁，其中T1和T4是控制闪烁的时间。,2)按双流程编程东西方向和南北方向信号灯的动作过程也可以看成是两个独立的顺序动作过程。其状态转移图如图4.14所示。它具有两条状态转移支路，其结构为并联分支与汇合。按启动按钮SB1，信号系统开始运行，并反复循环。,图4.14按双流程编程的状态转移图,4.3.2物料自动混合控制1.控制要求1)初始状态容器是空的，电磁阀F1、F2、F3和F4，搅拌电动机M，液面传感器L1、L2和L3，加热器H和温度传感器T均为OFF。,2)物料自动混合控制物料自动混合装置如图4.15所示。按下启动按钮，开始下列操作：(1)电磁阀F1开启，开始注入物料A，至高度L2(此时L2、L3为ON)时，关闭阀F1，同时开启电磁阀F2，注入物料B，当液面上升至L1时，关闭阀F2。(2)停止物料B注入后，启动搅拌电动机M，使A、B两种物料混合10s。(3)10s后停止搅拌，开启电磁阀F4，放出混合物料，当液面高度降至L3后，再经5s关闭阀F4。,3)停止操作按下停止按钮，在当前过程完成以后，再停止操作，回到初始状态。,图4.15物料自动混合装置,图4.16PLCI/O配置及接线图,2用步进指令编程物料自动混合过程，实际上是一个按一定顺序操作的控制过程。因此，也可以用步进指令编程，其状态转移图如图4.17所示。,图4.17物料自动混合控制的状态转移图,4.3.3大、小球分检控制,图4.18大、小球分类选择传送装置示意图,其动作顺序如下：左上为原点，机械臂下降(当磁铁压着的是大球时，限位开关SQ2断开，而压着的是小球时SQ2接通，以此可判断是大球还是小球)大球SQ2断开将球吸住上升SQ3动作右行到SQ5动作小球SQ2接通将球吸住上升SQ3动作右行到SQ4动作下降SQ2动作释放上升SQ3动作左移SQ1动作到原点。左移、右移分别由Y4、Y3控制，上升、下降分别由Y2、Y0控制，将球吸住由Y1控制。,根据工艺要求，该控制流程可根据SQ2的状态(即对应大、小球)有两个分支，此处应为分支点，且属于选择性分支。分支在机械臂下降之后根据SQ2的通断，分别将球吸住、上升、右行到SQ4或SQ5处下降，此处应为汇合点，然后再释放、上升、左移到原点。其状态转移图如图4.19所示。,图4.19大、小球分类选择传送状态转移图,根据选择性分支汇合的编程方法，编制的大、小球分类程序如下：LDM8002SETS0STLS0OUTY5LDX0ANDX1ANDX3SETS21STLS210UTY0OUTT0K20,LDT0ANDX2SETS22LDT0ANIX2SETS25STLS22SETY1OUTT1K10LDT1SETS23STLS23OUTY2LDX3,SETS24STLS24LDIX4OUTY3STLS25SETY1OUTT1K10LDT1SETS26STLS26OUTY2LDX3SETS27STLS27,LDIX5OUTY3STLS24LDX4SETS