第八讲 顺序控制设计法

1、第八讲 顺序控制设计法一、状态器S 状态器用符号S表示，作为步进梯形图或SFC表示的序号使用的继电器，用于编制顺序控制程序，记录系统运行中的状态，它与步进顺控指令STL配合使用，是编制顺序控制程序的重要编程元件。FX2N型PLC内部有状态器1000点，它们的电子常开和常闭触点在PLC内可以自由使用，且使用次数不限。当不用 步进顺控指令时，状态器与辅助继电器一样，可以 作为普通的触点/线圈在程序中使用。状态器S分以下五种类型:1）初始状态器：S0S9共10点。2）回零状态器：S10S19共10点。3）通用状态器：S20S499共480点。4）保持状态器：S500S899共400点。5）报警状态器

2、：S900S999共100点。状态器S的应用如图所示 状态器编程特点： 1）每一个状态器都至少有一个输入信号激发状态器工作。如上图中X0、X1、X2等。2）状态器有效后，即表示进入一个工作状态，驱动一个输出如Y0、Y1、Y2或几个输出，在此工作完成前，不会应答其它的状态。3）上一个状态器的工作状态执行完毕，才能向下一个状态器的工作状态转移，下一个状态动作，则上面状态自动结束。 通用状态器在电源断开后，都将变为OFF状态；但断电保持状态器能记忆电源断电前一刻的ON/OFF状态，因此，也能从中途工序开始运行。 FX2N型PLC可通过程序设定将S0S499设置为有断电保持功能的状态器。 二、顺序控制

3、设计法（一）基本概念1、步 用顺序控制法设计PLC程序时，根据系统输出量的变化，将系统的一个工作循环过程分解成若干个顺序相连的阶段，这些阶段称为“步”，步在状态流程图中用方框来表示，如图所示：例：某机床上的液压滑台简图及工作过程时序如图所示。初始时，滑台停在SQ1处；按下启动按钮SB后，电磁铁YA1和YA3通电，YA2断电，滑台离开SQ1处，快速移向SQ2（即为快进）；当滑台上的挡铁碰到SQ2时，YA1继续通电，但YA3、YA2断电，滑台放慢速度，开始加工过程，滑台移向SQ3（即为工进）；当滑台移至SQ3处时，YA2通电，YA1和YA3断电，滑台快速退回（即为快退），当退至SQ1处时，YA2、

4、YA1和 YA3均断电，滑台停止运动。当再次按下SB时， 滑台重复上述过程。 如图所示：该液压工作台的整个工作过程可划分为原位、快进、工进和快退四步，每一步其输出的状态都发生变化。 即：只要PLC输出量发生变化，就产生新的一步。如果输出量保持不变，就不能划分步。 系统在控制过程刚开始阶段所处的步称为初始步。在状态流程图中，初始步用双线框表示，如图 ，每个状态流程图中至少应该有一个初始步。2、有向连线 步与步之间即每个状态器之间用有向线段连接起来，有向线段的方向代表了系统动作的顺序，进展方向一般是从上到下、从左到右的方向，有向线段的顺序箭头可省略，如果不是上述方向，如由下向上，则一定要在有向连线

5、上用箭头表明具体指向。 3、转换条件 转换条件是用与有向连线垂直的短线表示。步与 步之间实现转换必须具备以下两个条件： 前级步必须是“活动步”； 对应的转换条件成立。 例：例题中液压工作台从原位转为快进，其转换条件是起动按钮SB1，由快进转为工进的转换条件是碰到行程开关SQ2。 转换条件X和 分别表示在逻辑信号X为“1”状态和“0”状态时实现转换，X 和X 分别表示当X从状态和从状态时实现转换。转换条件可以是单一条件，也可以是由X、Y、M、S、T、C等元件触点构成的逻辑组合条件。 XX4、动作 动作用矩形框或圆表示。（二）状态流程图的基本结构及编程技巧1、基本逻辑指令的编程方式 所谓基本逻辑指

6、令，就是指利用PLC与触点和线圈有关的指令等来编程的编程方式。（1）画出控制每一步激活的电路 1）将前一步的辅助继电器和转换条件串联作为激活下一步的条件； 2）将下一步的辅助继电器常闭触点串入前一步的激活 电路中，当下一步被激活时切断前一步的辅助继电 器线圈，使其变为不活动步。 3）每一步的激活条件必须加自锁。（2）、每一步对应的辅助继电器控制相应的动作。 用这种方法编程时要注意的是要避免双线圈输出。若出现双线圈现象，则要将其合并，合并的方法是将驱动同一线圈前面的触点并联。2、用步进指令编程 FX2N系列PLC为步进指令顺序控制专门设置了状态寄存器和步进顺控指令，利用这些指令可以非常方便地编制

7、顺序控制程序。步进指令有两条： STL：步进开始指令；RET：步进返回指令；步进指令的目标器件是内部软元件-状态器S。（1）.STL：步进开始指令：步进开始指令 (Step Ladder Instruction) STL指令的意义为激活某个状态,在梯形图上体现为从母线上引出的状态接点。STL指令有建立子母线的功能，以使该状态的所有操作均在子母线上进行。STL指令在梯形图中的表示方法如图所示。当S20为活 动步时，对应的STL触点接通，它右边的电路被处 理，Y0线圈接通，直到下一步变为活动步。 当程序执行完某一步要进入下一步时，要用SET指令进行状态转移，激活下一步，并把前一步复位。但 当状态需

8、要转移到不连续步时，不能用SET指令， 而要用OUT指令进行状态转移。（2）. RET：-步进返回指令（步进返回指令（Return Instruction） RET指令用于返回主母线，表示步进状态流程的结束。步进梯形图程序的结尾必须使用RET指令。RET指令在梯形图中的表示如图所示。例： 例2：送料车自动循环示意图X0X1X2X3COMSBSQ1SQ2SQ3(b)送料车自动循环控制PLC接线图KM1Y1Y0KM2ABOX2X3X1SQ1SQ2SQ3X0(a)送料车自动循环示意图进退原位(A点)(B点)起动电源起动KM1KM2Y1Y0进退三、选择性序列顺序功能图1、选择序列结构 选择性序列顺序功

9、能图选择性序列顺序功能图中包含有若干个分支，可从多个分支中选择执行一个流程，故称为选择性序列顺序功能图。选择性序列功能图结构如图所示。 当用基本逻辑指令时：（1）分支：如果某一步Ri后面有一个由n条分支组成的选择序列，该步可能转换到n个不同的步去，则应将n个后续步对应的辅助继电器的常闭触点与Ri的线圈串联，作为结束步Ri的条件；（2）合并：对于选择序列的合并，如果某一步之前有n个转换（即有n条分支合并到该步），则该步的起动电路由n条支路并联而成。 用步进指令： 选择性顺序功能图在转换成梯形图时，应首先进行集中处理分支状态，然后集中处理中间状态，最后集中处理汇合状态。 2、并行序列结构 并行性序

10、列顺序功能图中包含有若干个并行分支，当转移条件满足时,同时执行各个分支，最后转向汇合状态，即需要同时处理的程序流程，称为并行性序列顺序功能图。 并行性序列顺序功能图的特点是任意时刻，只要转移条件满足，所有分支都被执行。例：组合钻床PLC控制系统运行情况如图所示。钻床同时在工件上钻大、小各3个孔，间隔均匀分布。具体要求为： 1）人工放好工件后，按下启动按钮X0，输出Y0为ON,夹紧工件。夹紧工件后压力继电器X1为ON,使输出Y1、Y3为ON使大小两个钻头同时开始下行进行钻孔，大小两个钻头同时开始下行进行钻孔。2）大小两个钻头分别钻到由限位开关X2和X4设定的深度时停止下行，同时输出Y2、Y4为O

11、N使两个钻头上行。 3）两钻头上升到由限位开关X3、X5设定的起始位置时停止上行，同时计数器C0加1，令Y5为ON使工件旋转 120度。 4）旋转到位时，X6为ON，系统开始下一个周期 的钻孔工作。 5）6个孔钻完后，设定值为3的计数器C0的当前值计满，则令Y6为ON使工件松开。6）松开到位时，限位开关X7为ON，系统返回初始状态。 解：组合钻床控制系统输入/输出分配如下： X0：启动按钮SB1 Y0：控制工件夹紧 X1：夹紧到位压力继电器 Y1：控制大钻头下行 X2：行程开关SQ1 Y2: 控制大钻头上行 X3: 行程开关SQ2 Y3: 控制小钻头下行 X4: 行程开关SQ3 Y4：控制小钻

12、头上行 X5: 行程开关SQ4 Y5：控制工件旋转 X6：工件旋转到位行程开关 Y6：控制工件松开 X7：工件松开到位限位开关 例：自动门PLC控制控制系统 自动门控制系统的动作如下：人靠近自动门时，感应器X0为ON，Y0驱动电动机高速开门，碰到开门减速开关X1时，变为低速开门。碰到开门极限开关X2时电动机停转，开始延时。若在0.5s内感应器检测到无人，Y2起动电动机高速关门。碰到关门减速开关X4时，改为低速关门，碰到关门极限开关X5时电动机停转。在关门期间若感应器检测到有人，停止关门，T1延时0.5s后自动转换为高速开门。 该系统的顺序功能图及梯形图如图所示。 例2：分捡系统分捡系统PLC控

13、制控制 在生产过程中，经常要对流水线上的产品进行分捡，如图所示是用于分捡小球大球的机械装置。工作顺序是向下，抓住球，向上，向右运行，向下，释放，向上和向左运行至左上点（原点）。 其动作顺序如下： 左上为原点，机械臂下降（当碰铁压着的是大球时，限位开SQ2断开，而压着的是小球时SQ2接通，以此判断是大球还是小球）。 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。 输入/输出分配及PLC硬件连接如图5-39所示。X1为左限位开关，X2为下限位开关（小球动作、大球不动作），X3为上限位开关，X4为释放小球的中间位置开关，X5是释放大球的右限位开关，X0为系统的启动开关。Y

14、0是机械臂下降，Y2是机械臂上升，Y3是机械臂右移，Y4是机械臂左移，将球吸住由Y1控制。抓球和释放球的时间均为1秒。Y5是机械臂停在原点的指示灯。 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。其状态转移图如图所示。大小球分捡传送SFC图手动控制梯形图 例3： 按钮式人行道交通信号灯的PLC控制 正常情况下，汽车通行，即行车道绿灯亮，人行道红灯亮。当行人想过马路时，按下按钮，30s后，行

15、车道由绿灯变为黄灯，黄灯亮10s后，红灯亮，人行道的绿灯亮，15s后绿灯闪烁5次后转入行车主干道绿灯亮，人行道红灯亮。该控制系统交通示意图如图5-41所示，PLC的I/O接线图如图5-42所示，系统的状态转移图如图5-43所示。思考题与习题 8-1判断正误： 1）同一状态流程图中，状态号不可重复使用。( ) 2）初始状态即是在状态转移图起始位置的状态。( ) 3）选择性分支时无需驱动处理即可设置转移条件。( ) 4) 当控制对象不用步进指令时，状态器S可用作普通辅助继电器。( ) 8-2一对步进指令是 和 。 8-3 FX2NPLC软元件中有 点状态可构成状态转移图。 A、300 B、600 C、900 D、1200 8-4状态转移图如图a、b、c所示。请对其进行编程。 8-5 有一选择性分支状态转移图如图所示。请对其进行编程 8-6 某一冷加工自动线有一个钻孔动力头，如图 所示。动力头的加工过程如下。编控制程序。 1) 动力头在原位，加上启动信号（ SB ）接通电磁阀 YV1 ，动力头快进。 2) 动力头碰到限位开关 SQ1 后，接通电磁阀 YV1、YV2 ，动力头由快进转为工进。 3) 动力头碰到限位开关