第5章 顺序控制梯形图的编程方法

1、PLC基础及应用淮南职业技术学院实训中心胡献泽第5章 顺序控制梯形图的编程方法 根据系统的顺序功能图设计梯形图的方法，称为顺序控制梯形图的编程方法。教学目标教学目标 自动控制程序的执行对硬件可靠性的要求是很高的，如果机械限位开关、接近开关、光电开关等不能提供正确的反馈信号，自动控制程序是无法成功执行的。在这种情况下，为了保证生产的进行，需要改为手动操作，在调试设备时也需要在手动状态下对各被控对象进行独立的操作。因此除了自动程序外，一般还需要设计手动程序。较复杂的控制系统的梯形图一般采用右图所示的典型结构。X10是自动手动切换开关，当它为ON时将跳过自动程序，执行手动程序。为OFF时将跳过手动程

2、序，执行自动程序。公用程序用于自动程序和手动程序相互切换的处理开始执行自动程序时，要求系统处于与自动程序的顺序功能图中初始步对应的初始状态。如果开机时系统没有处于初始状态，则应进人手动工作方式，用手动操作使系统进入初始状态后，再切换到自动工作方式。5.1 使用STL指令的编程方法5.1.1 STL指令 步进梯形指令(Step Ladder Instruction)简称为STL指令，如图所示。FX系列PLC还有一条使STL指令复位的RET指令。利用这两条指令，可以很方便地编制顺序控制梯形图程序。STL指令可以生成流程和工作与顺序功能图非常接近的程序。顺序功能图中的每一步对应一小段程序，每一步与其

3、他步是完全隔离开的。根据要求将这些程序段按一定的顺序组合在一起，就可以完成控制任务。这种编程方法可以节约编程的时间，并能减少编程错误。用FX系列PLC的状态(S)编制顺序控制程序时，一般应与STL指令一起使用。S0S9用于初始步;S10S19用于自动返回原点。STL触点驱动的电路块具有三个功能：对负载的驱动处理指定转换条件指定转换目标STL触点一般是与左侧母线相连的常开触点，当某一步为活动步时，对应的STL触点接通，它右边的电路被处理，直到下一步被激活。某一STL触点闭合后，该步的负载线圈被驱动。当该步后面的转换条件满足时，转换实现，即后续步对应的状态被SET指令或OUT指令置位，后续步变为活

4、动步，同时与原活动步对应的状态被系统程序自动复位，原活动步对应的STL触点断开。系统的初始步应使用初始状态S0S9，它们应放在顺序功能图的最上面。在由STOP状态切换到RUN状态时，可用此时只持续一个扫描周期的初始化脉冲M8002来将初始状态置为ON，为以后步的活动状态的转换作好准备。需要从某一步返回初始步时，可以对初始状态使用OUT指令或SET指令。 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

5、 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。 3.输出的互锁 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。 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。 2.定时器的重复使用 如右图所示，在状态内的母线将LDLD或LDILDI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。 5.输出的驱动方法或或OUT指令与SET指令

6、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。 6.状态的转移方法 7.可在状态内处理的指令1.步进指令的顺序功能图表示及其动作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步进指令的表示及其动作5.1.2 单序列的编程方法如如红红绿绿灯灯控制程序，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S21S21执行完后即结束。在步进阶梯图中，以复位（RSTRST）正在执行的步阶来结束步进动作。 从头到尾只有一条路可走，称为单流程结构。右图中的旋转工作台用凸轮和限

7、位开关来实现运动控制。在初始状态时左限位开关X3为ON，按下起动按钮X0，Y0变为ON，电动机驱动工作台沿顺时针正转，转到右限位开关X4所在位置时暂停5s(用T0定时)。定时时间到时Y1变为ON，工作台反转，回到限位开关X3所在的初始位置时停止转动，系统回到初始状态。工作台一个周期内的运动由图中自上而下的4步组成，它们分别对应于S0和S20S22，步S0是初始步。PLC上电时进入RUN状态，初始化脉冲M8002的常开触点闭合一个扫描周期，梯形图中第一行的SET指令将初始步S0置为活动步。在梯形图的第二行中，S0的STL触点和X0、X3的常开触点组成的串联电路代表转换实现的两个条件，S0的STL

8、触点闭合表示转换的前级步S0是活动步，X0和X3的常开触点同时闭合表示转换条件满足。在初始步时按下起动按钮X0，如果3个触点同时闭合，转换实现的两个条件同时满足。此时置位指令“SET S20”被执行，后续步S20变为活动步，同时系统程序自动地将前级步S0复位为不活动步。S20的STL触点闭合后，Y0的线圈通电，工作台正转。限位开关X4动作时，转换条件得到满足，S21被置位，进入暂停步，同时前级步的状态S20被自动复位，系统将这样一步一步地工作下去，在最后一步，工作台反转，返回限位开关X3所在的位置时， “OUT S0”指令使初始步对应的S0变为ON并保持，系统返回并停止在初始步。 在图中梯形图

9、的结束处，一定要使用RET指令，才能使LD点回到左侧母线上，否则系统将不能正常工作。【应用系统设计】 简易红绿灯控制系统单流程程序设计实例单流程程序设计实例T0T1T2T3X0SETSET在步进梯形图中，作为状态转移指令使用。STLSTL为状态动作的步进起始指令STLSTL与SETSET指令之间的部分为该状态所需做的动作动作。用LD或LDI指令设置转移条件用SET指令设置状态以STL指令开始设置动作母线用OUT指令设置动作使用STL指令应注意以下问题：(1)与STL触点相连的触点应使用LD或LDI指令，即LD点移到STL触点的右侧，该点成为临时母线。下一条STL指令的出现意味着当前STL程序区

10、的结束和新的STL程序区的开始。RET指令意味着整个STL程序区的结束，LD点返回左侧母线。各STL触点驱动的电路一般放在一起，最后一个STL电路结束时一定要使用RET指令，否则将出现“程序错误”信息，PLC不能执行用户程序。(2)STL触点可以直接驱动或通过别的触点驱动Y、M、S、T等元件的线圈和应用指令。STL触点右边不能使用入栈(MPS)指令。(3)由于CPU只执行活动步对应的电路块，使用STL指令时允许双线圈输出，即不同的STL触点可以分别驱动同一编程元件的一个线圈。但是同一元件的线圈不能在可能同时为活动步的STL区内出现，在有并行序列的顺序功能图中，应特别注意这一问题。(4)在步的活

11、动状态的转换过程中，相邻两步的状态会同时ON一个扫描周期，可能会引发瞬时的双线圈问题。为了避免不能同时接通的两个输出同时动作，除了在梯形图中设置软件互锁电路外，还应在PLC外部设置由常闭触点组成的硬件互锁电路。定时器在下一次运行之前，首先应将它复位。同一定时器的线圈可以在不同的步使用，但是如果用于相邻的两步，在步的活动状态转换时，该定时器的线圈不能断开，当前值不能复位，将导致定时器的非正常运行。(5)OUT指令与SET指令均可以用于步的活动状态的转换，将原来的活动步对应的状态寄存器复位，此外还有自保持功能。SET指令用于将STL状态置位为ON并保持，以激活对应的步。如果SET指令在STL区内，

12、一旦当前的STL步被激活，原来的活动步对应的STL线圈被系统程序自动复位。SEL指令一般用于驱动状态的元件号比当前步的状态的元件号大的STL步。在STL区内的OUT指令用于顺序功能图中的闭环和跳步，如果想向前跳过若干步，或跳回已经处理过的步，可以对状态使用OUT指令。OUT指令还可以用于远程跳步，即从顺序功能图中的一个序列跳到另外一个序列。以上情况虽然也可以使用SET指令，但最好使用OUT指令。 正向跳步正向跳步 逆向跳步逆向跳步 远程跳步远程跳步 (6)STL指令不能与MC-MCR指令一起使用。在FOR-NEXT结构中、子程序和中断程序中，不能有STL程序块，STL程序块不能出现在FEND指

13、令之后。 STL程序块中可以使用最多4级嵌套的FOR-NEXT指令，虽然并不禁止在STL触点驱动的电路块中使用CJ指令，但是可能引起附加的和不必要的程序流程混乱。为了保证程序易于维护和快速查错，建议不要在STL程序中使用跳步指令。(7)并行序列或选择序列中分支处的支路数不能超过8条，总的支路数不能超过16条。(8)在转换条件对应的电路中，不能使用ANB、ORB、MPS、MRD和MPP指令。可以用转换条件对应的复杂电路来驱动辅助继电器，再用后者的常开触点来作转换条件。(9)与条件跳步指令(CJ)类似，CPU不执行处于断开状态的STL触点驱动的电路块中的指令，在没有并行序列时，只有一个STL触点接

14、通。 (10)M2800M3071是单操作标志，借助单操作标志，可以用一个转换条件实现多次转换。下图中，当S20为活动步，X0的常开触点闭合时，M2800的线圈通电，M2800的第一个上升沿检测触点闭合一个扫描周期，实现了步S20到步S21的转换。X0的常开触点下一次由断开变为接通时，因为S20是不活动步，没有执行图中的第一条LDP M2800指令，S21的STL触点之后的触点是M2800的线圈之后遇到的第一个上升沿检测触点，所以该触点闭合一个扫描周期，系统由步S21转换到步S22。5.1.3 选择序列的编程方法复杂的控制系统的顺序功能图由单序列、选择序列和并行序列组成，掌握了选择序列和并行序

15、列的编程方法，就可以将复杂的顺序功能图转换为梯形图。 当S0S0之行后，若X1X1先有效，则跳到S21S21执行，此后即使X2X2有效，S22S22也无法执行。之后若X3X3有效，则脱离S21S21而跳到S23S23执行，当X5有效后，则结束流程。选择分支与汇合流程 当S0S0之行后，若X2X2先有效，则跳到S2S22 2执行，此后即使X X1 1有效，S2S21 1也无法执行。 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。 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。选择分支与汇合流程跳转流程 向下面状态的直接转移或向系列外的状态转移被成为跳

16、转，用符号指向转移的目标状态。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。右图是自动门控制系统的顺序功能图。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。右图中的步S23之后有一个选择序列的分支。当步S23是活动步(S23

17、为ON)时，如果转换条件X0为ON(检测到有人)，将转换到步S25；如果转换条件X4为ON，将进入步S24。如果在某一步的后面有N条选择序列的分支，则该步的STL触点开始的电路块中应有N条分别指明各转换条件和转换目标的并联电路。例如步S23之后有两条支路，两个转换条件分别为X4和X0，可能分别进入步S25和步S24，在S0的STL触点开始的电路块中，有两条分别由X4和X0作为置位条件的电路。右图中的步S20之前有一个由两条支路组成的选择序列的合并，当S0为活动步，转换条件X0得到满足，或者步S25为活动步，转换条件T1得到满足，都将使步S20变为活动步，同时系统程序将步S0或步S25复位为不活

18、动步。2选择序列的合并的编程方法在梯形图中，由S0和S25的STL触点驱动的电路块中均有转换目标S20，对它们的后续步S20的置位是用SET指令实现的，对相应前级步的复位是由系统程序自动完成的。【应用范例】洗车洗车流程控制选择分支与汇合流程设计实例-洗车流程程序设计若方式选择开关（COSCOS）置于手动方式，当按下STARTSTART启动后， 则按下列程序动作：执行泡沫清洗（用MC1MC1驱动）；按PB1PB1则执行清水冲洗（用MC2MC2驱动）；按PB2PB2则执行风干（用MC3MC3驱动）；按PB3PB3则结束洗车。若方式若选择开关（COSCOS）置于自动方式，当按START启动后， 则自

19、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。任何时候按下STOPSTOP，则所有输出复位，停止洗车项目说明：功能分析：手动、自动只能选择其一，因此使用选择分支来做。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PBPB按钮或设定时间而顺序执行的状态。手动状态状态S21S21MC1MC1动作状态S22S22MC2MC2动作状态S23S23MC3MC3动作状态S24S24停止自动状态状态S31S31MC1MC1动作状态S32S32MC2MC2动作状态S33S33MC3MC3动作状态S24S24停止元件分配： 启动按钮、停止按钮，使用输入继电器方式选择

20、开关，使用输入继电器清水冲洗按钮，使用输入继电器泡沫清洗驱动，使用输出继电器风干机驱动，使用输出继电器清水冲洗驱动，使用输出继电器风干按钮，使用输入继电器结束按钮，使用输入继电器绘绘制状态流程图STOP动作设 置M 0， 可 暂 存START按钮状态，避免一直按住按钮另一种结束方式：清除本身手手动动流流程程手手动动流流程程自自动动流流程程自自动动流流程程允许再次启动电路步进阶梯图转换键入程序：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 当S0S0执行后，若X1X1有效，则S20S20及S21S21同时执行。 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

21、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S22S22及S23S23都已执行后，若X4X4有效，则脱离S22S22及S23S23而跳到S24S24执行，程序结束。 当左边路径已执行到S22S22，而右边路径尚停留在S21S21时，此时即使X4X4有效，也不会跳到S24S24执行。5.1.4并行序列的编程方法三、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。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。右图为专用钻床控制系统的顺序功能图, 图中分别由

22、S22S24和S25S27组成的两个单序列是并行工作的，设计梯形图时应保证这两个序列同时开始工作和同时结束，即两个序列的第一步S22和S25应同时变为活动步，两个序列的最后一步S24和S27应同时变为不活动步。并行序列的分支的处理是很简单的，当步S21是活动步，且X1为ON时，步S22和S25同时变为活动步，两个序列开始同时工作。在梯形图中，用S21的STL触点和X1的常开触点组成的串联电路来控制SET指令，对S22和S25同时置位，系统程序将前级步S21变为不活动步。图中并行序列合并处的转换有两个前级步S24和S27，当它们均为活动步并且转换条件满足，将实现并行序列的合并。未钻完3对孔时，C

23、0的常闭触点闭合，转换条件C0满足，将转换到步S28，即该转换的后续步S28变为活动步，系统程序自动地将该转换的前级步S24和S27同时变为不活动步。在梯形图中，用S24和S27的STL触点和C0的常闭触点组成的串联电路使S28置位。图中，S27的STL触点出现了两次，如果不涉及并行序列的合并，同一状态的STL触点只能在梯形图中使用一次。串联的STL触点的个数不能超过8个，或说一个并行序列中的序列数不能超过8个。钻完3对孔时，C0的常开触点闭合，转换条件C0满足，将转换到步S29。在梯形图中，用S24和S27的STL触点和C0的常开触点组成的串联电路，使S29置位。【应用系统设计】气压式冲孔加

24、工机气压式冲孔加工机控制系统并进分支与汇合流程设计实例-气压式冲孔加工机控制系统工件的补充、冲孔、测试及搬运可同时进行。控制说明：工件的补充由传送带（电机M0M0驱动）送入。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 ONMS2 ON），则为合格品，否则即为不合格品。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。功能分析：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

25、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。因为只有一个放在工件补充位置的PH0PH0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-M13M10-M13。当PH0PH0侦测到传送带送来的工件时，则设定M10M10为1，当转盘转动后，用左移指令将M10-M13M10-M13左移一个位元，亦即M11M11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M12M12动作、包装搬运依M13M13动作。元件分

26、配及端子接线： 绘绘制功能流程图a.原点复位流程OFFOFF动作动作定位由定位由OFF变为变为ON时转时转盘停止盘停止驱动转盘驱动转盘电机电机（M1 ON）A缸抽离缸抽离隔离板隔离板判断是否判断是否做完四次做完四次绘绘制功能流程图b.工件补充流程传送带转动传送带转动(M0 ON)设定设定M10M10为为1(1(表示表示有工件有工件) )有工件有工件（PH0PH0动作）动作）时间到时间到没有工件没有工件c.气压冲孔流程钻孔机动作钻孔机动作（Y4 ONY4 ON）钻孔机钻孔机返回返回有无工件标志有无工件标志（M11M11为为1 1表示表示有工件）有工件）设置设置8 8秒秒等待时间等待时间绘绘制功能

27、流程图d.测孔流程e.工件搬运流程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测孔流程钻孔流程步进阶梯图转换【练习】机械手臂控制系统工件的补充使用人工控制，可直接将工件放在D D点（LS0LS0动）。控制说明：只要D D点有工件，机械手臂即先下降（B B缸动作）将工件抓取（C C缸动作）后上升（B B缸复位），再将工件搬运（A A缸动作）到E E点上 方，机械手臂再次下降（B B缸动作）后放开（C C缸复位）工件，机械手臂上升（B B缸复位），最后机械手臂再回到原点（A A缸复位）。A,B,C缸均为单作用气缸，使用电磁控制。C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

28、。当E点有工件且B缸已上升到LS4LS4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。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。52使用起保停电路的编程方法根据顺序功能图来设计梯形图时，可以用辅助继电器M来代表步。起保停电路仅仅使用与触点和线圈有关的指令，这是一种通用的编程方法，可以用于任意型号的PLC。右下图中的步M1、M2和M3是顺序功能图中顺序相连的3步。设计起保停电路的关键是找出它的起动条件和停止条件。根据转换实现

29、的基本规则，步M2变为活动步的条件是它的前级步M1为活动步，且转换条件X1=1。在起保停电路中，则应将前级步M1和转换条件X1对应的常开触点串联，作为控制M2的起动电路。控制M2的起动电路接通后，在下一个扫描周期，前级步M1变为不活动步，M1的常开触点断开，M2自保。 当M2和X2均为ON时，步M3变为活动步，这时步M2应变为不活动步，因此可以将M3=1作为使辅助继电器M2变为OFF的条件，即将后续步M3的常闭触点与M2的线圈串联，作为起保停电路的停止电路。梯形图可以用逻辑代数式表示为： M2=(M1X1+M2)/M35.2.1 单序列的编程方法右图是某小车运动的示意图。设小车在初始位置时停在

30、右边，限位开关X2为ON。按下起动按钮X3后，小车左行，碰到限位开关X1时，变为右行；返回限位开关X2处变为左行，碰到限位开关X0时，变为右行，返回起始位置后停止运动。一个工作周期可以分为一个初始步和4个运动步，分别用M0M4来代表这5步。起动按钮X3、限位开关X0X2的常开触点是各步之间的转换条件。如某一输出继电器在几步中都应为如某一输出继电器在几步中都应为ON，应将代表各有关步的辅助继电器的常开，应将代表各有关步的辅助继电器的常开触点并联后，驱动该输出继电器的线圈。如图中触点并联后，驱动该输出继电器的线圈。如图中Y0在步在步M1和和M3中都应为中都应为ON，所，所以将以将M1和和M3的常开

31、触点并联后，来控制的常开触点并联后，来控制Y0的线圈。的线圈。5.2.2 选择序列与并行序列的编程方法如人行横道处的交通信号灯。按下起动按钮X0，步M1和步M5同时变为活动步。按下停止按钮X1，在完成顺序功能图中一个工作周期的最后一个步(车道黄灯亮、人行道红灯亮)的工作后返回初始状态，所有的灯熄灭。为了实现在最后一步返回初始状态，在梯形图中用起保停电路和起动、停止按钮来控制M10，按下起动按钮X0，M10变为ON并保持，按下停止按钮X1，M10变为OFF，但是系统不会马上返回初始步，因为M10只是在步M8之后起作用。交通灯的闪动是用周期为1s的时钟脉冲M8013的触点实现的。车道交通灯和人行道

32、交通灯是同时工作的，可以用并行序列来表示它们的工作情况。在顺序功能图中，为了避免从并行序列的汇合处直接转换到并行序列的分支处，在步M4和M7的后面设置了一个虚设步，该步没有什么具体的操作，进入该步后，将马上转移到下一步。1选择序列的分支的编程方法如果某一步的后面有一个由N条分支组成的选择序列，该步可能转换到不同的N步去，应将这N个后续步对应的辅助继电器的常闭触点与该步的线圈串联，作为结束该步的条件。右图中步M8之后有一个选择序列的分支，当它的后续步M0、M1和M5变为活动步时，它应变为不活动步。因为M1和M5是同时变为活动步的，所以只需将M0和M1或M0和M5的常闭触点与M8的线圈串联。2选择

33、序列的合并的编程方法 对于选择序列的合并，如果某一步之前有N个转换，则代表该步的辅助继电器的起动电路由N条支路并联而成，各支路由某一前级步对应的辅助继电器的常开触点与相应转换条件对应的触点或电路串联而成。 右图中，步M1和步M5之前有一个选择序列的合并，当步M0为活动步并且转换条件X0满足，或者步M8为活动步，并且转换条件M10满足，步M1和步M5都应变为活动步，即控制M1和M5的起保停电路的起动条件应为M0X0+M8M10，对应的起动电路由两条并联支路组成，每条支路分别由M0、X0和M8、M10的常开触点串联而成。 3并行序列的分支的编程方法并行序列中各单序列的第一步应同时变为活动步。对控制

34、这些步的起保停电路使用同样的起动电路，可以实现这一要求。右图中步M0之后有一个并行序列的分支，当步M8为活动步并且转换条件M10满足，或步M0为活动步并且转换条件X0得到满足，都应转换到步M1和步M5，M1和M5应同时变为ON，这是用逻辑关系式M0X0+M8M10对应的电路同时作为控制M1和M5的起保停电路的起动电路实现的。4并行序列的合并的编程方法步M8之前有一个并行序列的合并，该转换实现的条件是所有的前级步(即步M4和M7)都是活动步且转换条件T5满足。由此可知，应将M4，M7和T5的常开触点串联，作为控制M8的起保停电路的起动电路。5.2.3 仅有两步的闭环的处理如果在顺序功能图中有仅由

35、两步组成的小闭环，相应的辅助继电器的线圈将不能“通电”。例如在M3和X3均为1状态时，M2的起动电路接通，但是这时与它串联的M3的常闭触点却是断开的，所以M2的线圈将不能“通电”。出现上述问题的根本原因是闭环中只有两步，步M2既是步M3的前级步，又是它的后续步。为了解决这一问题，增设了一个受X2控制的中间元件M10，用M10的常闭触点取代图中X2的常闭触点。如果M2为活动步时X2变为l状态，执行图中的第1个起保停电路时，M10尚为0状态，它的常闭触点闭合，M2的线圈通电，保证了控制M3的起保停电路的起动电路接通，使M3的线圈通电，转换到步M3。执行完图中最后一行电路后，M10变为1状态，在下一

36、个扫描周期使M2的线圈断电。 M10=15.3 以转换为中心的编程方法5.3.1 单序列的编程方法下图实现图中X1对应的转换需要同时满足两个条件，即该转换的前级步是活动步和转换条件满足。在梯形图中，可以用M1和X1的常开触点组成的串联电路来表示上述条件。该电路接通时，两个条件同时满足，此时应完成两个操作，即将该转换的后续步变为活动步和将该转换的前级步变为不活动步。右图为两条运输带顺序相连，应先起动2号运输，按下起动按钮，2号运输带开始运行，5s后1号运输带自动起动。停机的顺序与起动的顺序刚好相反，间隔仍然为5s。在顺序功能图中，如果某一转换所有的前级步都是活动步并且相应的转换条件满足，则转换实

37、现。在以转换为中心的编程方法中，将该转换所有前级步对应的辅助继电器的常开触点与转换对应的触点或电路串联，作为执行SET指令和RST指令的条件。用SE指令使所有后续步对应的辅助继电器置位，用RST指令使所有前级步对应的辅助继电器复位。 5.3.2 选择序列与并行序列的编程方法在地下停车场的出人口处，同时只允许一辆车进出，在进出通道的两端设置有红绿灯，光电开关X和X1用于检测是否有车经过，光线被车遮住时X或X1为ON。有车进入通道时光电开关检测到车的前沿，两端的绿灯灭，红灯亮，以警示两方后来的车辆不可再进入通道。车开出通道时，光电开关检测到车的后沿，两端的红灯灭，绿灯亮，别的车辆可以进入通道。图中

38、的转换条件X0和X1实际上是在上升沿时起作用，X0和1的普通触点和上升沿检测触点在这种情况下是等效的。组合机床是针对特定工件和特定加工要求设计的自动化加工设备，通常由标准通用部件和专用部件组成，PLC是组合机床电气控制系统中的主要控制设备。5.3.3 5.3.3 并行序列的编程方法并行序列的编程方法用于双面钻孔的组合机床在工件相对的两面钻孔，机床由动力滑台提供进给运动，刀具电动机固定在动力滑台上。工件装入夹具后，按下起动按钮X0，工件被夹紧，X1变为ON，M2和M6变为活动步，两侧同时进入快速进给工步。两侧的加工均完成后，两侧的动力滑台退回原位，系统进入步M10。工件被松开后，限位开关X10变

39、为N，系统返回初始步M0，一次加工的工作循环结束。为了保证并行序列中的各子序列同时结束，在各子序列的末尾增设了一个等待步(即步M5和M9)，如果两个子序列分别进入了步M5和M9，表示两侧滑台的快速退回均已结束，应转换到步M10。步M5和M9之后的转换条件为“=1”，表示应无条件转换，在梯形图中，该转换等效为一根短接线，或理解为不需要转换条件。 下图中转换的上面是并行序列的合并，转换的下面是并行序列的分支，该转换实现的条件是所有的前级步(即步M13和M17)都是活动步和转换条件X5+/X7满足。由此可知，应将M13、M17、X5的常开触点和X7的常闭触点组成的串并联电路，作为使M22、M26置位

40、和使M13、M17复位的条件。5.4 具有多种工作方式的系统的编程方法5.4.1 工作方式为了满足生产的需要，很多工业设备要求设置多种工作方式，例如手动和自动(包括连续、单周期、单步和自动返回初始状态)工作方式。如何将多种工作方式的功能融合到一个程序中，是梯形图设计的难点之一。总体结构右图所示。选择手动工作方式时手动开关X10为ON，将跳过自动程序，执行公用程序和手动程序。选择自动工作方式时X10为OFF，将跳过手动程序，执行公用程序和自动程序。某机械手用来分选钢质大球和小球，控制面板如右图。 5种工作方式选择开关，6个按钮是手动按钮。为了保证在紧急情况下(包括PLC发生故障时)能可靠地切断P

41、LC的负载电源，设置了交流接触器KM。 右图是外部接线图。Y4为ON时钢球被电磁铁吸住，为OFF时被释放.对于电磁吸盘这一类执行机构，在紧急停车时如果切断它的电源，它吸住的铁磁物体会掉下来，可能造成事故，一般不允许这样处理。系统设有手动、单周期、单步、连续和回原点5种工作方式，机械手在最上面、最左边且电磁铁线圈断电时，称为系统处于原点状态(或称初始状态)。在公用程序中，左限位开关X1、上限位开关X4的常开触点和表示电磁铁线圈断电的Y4的常闭触点的串联电路接通时，“原点条件”辅助继电器M5变为ON。如果选择的是单周期工作方式，按下起动按钮X16后，从初始步M0开始，机械手按顺序功能图(右图)的规

42、定完成一个周期的工作后，返回并停留在初始步。 如果选择连续工作方式，在初始状态按下起动按钮后，机械手从初始步开始一个周期一个周期地反复连续工作。按下停止按钮，并不马上停止工作，完成最后一个周期的全部工作后，系统才返回并停留在初始步。 在单步工作方式，从初始步开始，按一下起动按钮，系统转换到下一步，完成该步的任务后，自动停止工作并停留在该步，再按一下起动按钮，才往前走一步。单步工作方式常用于系统的调试。在选择单周期、连续和单步工作方式之前，系统应处于原点状态；如果不满足这一条件，可以选择回原点工作方式，然后按回原点起动按钮X15，使系统自动返回原点状态。在原点状态，顺序功能图中的初始步M0为ON

43、，为进入单周期、连续和单步工作方式作好了准备。542 使用起保停电路的编程方法 l.公用程序公用程序(下图)用于自动程序和手动程序相互切换的处理，当系统处于手动工作方式时，必须将除初始步以外的各步对应的辅助继电器(M20M30)复位，否则当系统从自动工作方式切换到手动工作方式，然后又返回自动工作方式时，可能会出现同时有两个活动步的异常情况，引起错误的动作。在非连续工作方式，用X14的常闭触点将表示连续工作的标志M7复位。当机械手处于原点状态(M5 ON)，在开始执行用户程序(M8002为ON)、系统处于手动状态或回原点状态(X10或X11为ON)时，初始步对应的M0将被置位，为进入单步、单周期

44、和连续工作方式作好准备。如果此时M5为OFF状态，M0将被复位，初始步为不活动步，按起动按钮也不能转换到后续步M20，自动运行被禁止，系统不能在单步、单周期和连续工作方式工作。2手动程序下图是手动程序，X10为l时执行图中的手动程序，反之将跳过手动程序。手动操作时用X20X25对应的6个按钮控制钢球的吸合和释放、机械手的升、降、右行和左行。为了保证系统的安全运行，在手动程序中设置了上升与下降之间、左行与右行之间的互锁，以防止功能相反的两个输出继电器同时为ON。上、下、左、右极限开关X1、X3X5的常闭触点分别与控制机械手移动的Y0Y3的线圈串联，以防止因机械手运行超限出现事故。上限位开关X4的

45、常开触点用来保证机械手在最上面时才能左右运行。3自动程序用起保停电路设计的自动程序由图530、图531和图532b组成。图530包含了单周期、连续和单步3种工作方式，图531是输出电路，图5-32是自动返回原点程序。 用X10的常开触点控制跳步指令“CJ P0，X10为0时(非手动工作方式时)执行自动程序，反之将跳过自动程序。 图5-30中的M0和M20M30用典型的起保停电路控制。单周期、连续和单步这3种工作方式用连续标志M7和转换允许标志M6来区分。机械手控制系统自动控制的顺序功能图机械手控制系统自动控制的顺序功能图 用起保停电路设计的自动程序梯形用起保停电路设计的自动程序梯形图图 输出电

46、路输出电路 (1)单步与非单步的区分。系统工作在连续、单周期(非单步)工作方式时，X12的常闭触点接通，使转换允许标志M6为ON，串联在各起保停电路的起动电路中的M6的常开触点接通，允许步与步之间的转换。在单步工作方式，X12为ON，它的常闭触点断开，“转换允许”辅助继电器M6在一般情况下为OFF，不允许步与步之间的转换。当某一步的工作结束后，转换条件满足，如果没有按起动按钮X16，M6处于OFF状态，不会转换到下一步，要等到按下起动按钮X16，M6在X16的上升沿ON一个扫描周期，M6的常开触点接通，转换条件才能使系统进入下一步。(2)单周期与连续的区分。在连续工作方式，X14为ON，按下起

47、动按钮X16，连续标志M7变为ON并锁存。在单周期工作方式，X14为OFF，按下起动按钮后，M7不会变为ON。在单周期工作方式，当机械手在最后一步M30返回最左边时，左限位开关X1变为ON，因为这时M7处于OFF状态，转换条件X1/M7满足，将返回并停留在初始步M0，按一次起动按钮，系统只工作一个周期。在连续工作方式，当机械手在最后一步M30返回最左边时，X1变为ON，因为M7处于ON状态，转换条件X1/M7满足，系统返回步M20，反复连续地工作下去。按下停止按钮X17后，M7变为OFF，但是系统不会立即停止工作，在完成当前工作周期的全部操作后，小车在步M30返回最左边，左限位开关X1为ON，

48、转换条件X1/M7满足，系统才返回并停留在初始步。 (3)单周期工作过程。在单周期工作方式，X13为ON，X12的常闭触点闭合，M6的线圈“通电”，允许转换。如果在初始步为活动步时按下起动按钮X16，在M20的起动电路中，M0、X16、M5(原点条件)和M6的常开触点均接通，使M20的线圈“通电”，系统进入下降步，Y1的线圈“通电”，机械手下降；同时定时器T0开始定时。机械手碰到大球时，下限位开关X5不会动作，T0的定时时间到时，转换条件T0X5满足，将转换到步M21。机械手碰到小球时，下限位开关X5动作，T0的定时时间到时，转换条件T0X5满足，转换到步M24。在步M21或步M24，Y4被S

49、ET指令置位，钢球被吸住；为了保证钢球被可靠地吸住后机械手再上升，用T1延时，1s后T1的定时时间到，它的常开触点接通，使系统进入上升步。以后系统将这样一步一步地工作下去，直到步M30，机械手左行返回原点位置，左限位开关X1变为ON，因为连续工作标志M7为OFF，将返回初始步M0。(4)单步工作过程。在单步工作方式，X12为ON，它的常闭触点断开。设系统处于初始状态，M0为ON，按下起动按钮X16，M6变为ON，使M20的起动电路接通，系统进入下降步。放开起动按钮后，M6变为OFF。在下降步，Y1的线圈“通电”，假设机械手碰到的是小球，下限位开关X5变为ON，与Y1的线圈串联的X5的常闭触点断

50、开，使Y1的线圈“断电”，机械手停止下降。X5的常开触点闭合后，如果没有按起动按钮，X16和M6处于OFF状态，一直要等到按下起动按钮，M16和M6变为ON，M6的常开触点接通，转换条件T0X5才能使M24的起动电路接通，M24的线圈“通电”并自保持，系统才能由步M20进入步M24。以后在完成某一步的操作后，都必须按一次起动按钮，系统才能进入下一步。控制M0的起保停电路如果放在控制M20的起保停电路之前，在单步工作方式，在步M30为活动步时按起动按钮X16，返回步M0后，M20的起动条件满足，将马上进入步M20。在单步工作方式，这样连续跳两步是不允许的。将控制M20的起保停电路放在控制M0的起

51、保停电路之前和M6的线圈之后既可。控制M6(转换允许)的是起动按钮X16的上升沿检测触点，在步M30按起动按钮，M6仅ON一个扫描周期，它使M0的线圈通电后，下一扫描周期处理控制M20的起保停电路时，M6已变为OFF，所以不会使M20变为ON，要等到下一次按起动按钮时，M20才会变为ON。(5)输出电路。右图中的常闭触点是为单步工作方式设置的。以控制左行的Y3为例，当小车碰到左限位开关X1l时，控制左行的辅助继电器M30不会马上变为OFF，如果Y3的线圈不与左限位开关X1的常闭触点串联，机械手不能停在X1处，还会继续左行，对于某些设备，在这种情况下可能造成事故。为了避免出现双线圈现象，在图53

52、1中，将自动控制的顺序功能图(见图529)与自动返回原点的顺序功能图(见图5-32)中对Y0和Y3线圈的控制合在一起。图532a中对Y1、Y2和Y4的复位放在图532b和图532c中。 (6)自动回原点程序。图532a、图532b是自动回原点程序的顺序功能图和用起保停电路设计的梯形图。在回原点工作方式(X11为ON)按下回原点起动按钮X15，M10变为ON，机械手上升，升到上限位开关时X4变为ON，机械手左行，到左限位开关时，X1变为ON，其常闭触点断开，使M11的线圈断电。X1的常开触点闭合，Y4被复位，如果电磁铁吸住了钢球，此时电磁铁的线圈断电，钢球落人左边的槽内。由公用程序可知，这时原点

53、条件满足，M5为ON，初始步M0被置位，为进入单周期、连续和单步工作方式作好了准备，因此可以认为步M0是步M11的后续步。图中控制Y4复位的指令应放在控制M11的起保停电路之前，若交换二者的位置，在X1变为ON时，M11将先变为OFF，不能执行对Y4的复位。543 以转换为中心的编程方法与使用起保停电路的编程方法相比，以转换为中心的编程方法的梯形图的总体结构、顺序功能图、公用程序、手动程序和自动程序中的输出电路完全相同。用X10的常开触点控制跳步指令“CJ P0”，X10为0时(非手动工作方式时)执行自动程序，反之将跳过自动程序。仍然用辅助继电器M0和M20M30来代表各步，梯形图如图所示。该

54、图中控制M0和M20一M30置位、复位的触点串联电路与图530对应的起保停电路中的起动电路相同。由于各串联电路中都有M6的常开触点，为了简化电路，使用了M6的主控触点。M7的控制电路与图5-30中的相同，自动返回原点的程序如图532c所示。图中对M0置位(SET)的电路应放在对M20置位的电路的后面，否则在单步工作方式从步M30返回步M0时，会马上进入步M20。544 使用步进梯形指令的编程方法1.初始化程序FX系列PLC的状态初始化指令IST(Initial State)的功能指令编号为FNC60，它与STL指令一起使用，专门用来设置具有多种工作方式的控制系统的初始状态和设置有关的特殊辅助继

55、电器的状态，可以大大简化复杂的顺序控制程序的设计工作。IST指令只能使用一次，它应放在程序开始的地方，被它控制的STL电路应放在它的后面。机械手控制系统的顺序功能图如图所示。该系统的初始化程序(见图5-35)用来设置初始状态和原点位置条件。IST指令中的S20和S30用来指定在自动操作中用到的最低和最高的状态的元件号，IST中的源操作数可以取X、Y和M图535中IST指令的源操作数X10用来指定与工作方式有关的输入继电器的首元件，它实际上指定从X10开始的8个输入继电器，它们分别具有以下的意义： X10：手动 X11：回原点 X12：单步运行 X13：单周期运行(半自动) X14：连续运行(全

56、自动) X15：回原点起动 X16：自动操作起动 X17：停止 X10X14中同时只能有一个处于接通状态，必须使用选择开关(见图5-25)，以保证这5个输人中不可能有两个同时为ON。IST指令的执行条件满足时，初始状态S0S2和下列的特殊辅助继电器被自动指定为以下功能，以后即使IST指令的执行条件变为OFF，这些元件的功能仍保持不变： M8040：为1时禁止所有的状态转换 M8041：转换起动 M8042：起动脉冲 M8043：回原点完成 M8044：原点条件满足 M8047：STL监控有效 So：手动操作初始状态 S1：回原点初始状态 S2：自动操作初始状态如果改变了当前选择的工作方式，在“

57、回原点完成”标志M8043变为ON之前，所有的输出继电器将变为OFF。STL监控有效标志M8047的线圈“通电”时，当前的活动步对应的状态的元件号按从大到小的顺序排列，存放在特殊数据寄存器D8040一D8047中，因此可以监控8点活动步对应的状态的元件号。此外，若有任何一个状态为ON，特殊辅助继电器M8046将为ON。2手动程序 手动程序(见图535)与图528中的程序基本上相同，手动程序用初始状态S0控制，因为手动程序、自动程序(不包括回原点程序)和回原点程序均用STL触点驱动，这3部分程序不会同时被驱动，所以用STL指令和IST指令编程时，不必像图51那样，用CJ指令来切换自动程序和手动程

58、序。3自动返回原点程序自动返回原点的顺序功能图如图536所示，当原点条件满足时，特殊辅助继电器M8044(原点条件)为ON(见图中的初始化程序)。 自动返回原点结束后，用SET指令将M8043(回原点完成)置为ON，并用RST指令将回原点顺序功能图中的最后一步S12复位，返回原点的顺序功能图中的步应使用S10S19。4自动程序用STL指令设计的自动程序的顺序功能图如图5-34所示，特殊辅助继电器M8041(转换起动)和M8044(原点条件)是从自动程序的初始步S2转换到下一步S20的转换条件。自动程序的梯形图见图5-35。使用IST指令后，系统的手动、自动、单周期、单步、连续和回原点这几种工作

59、方式的切换是系统程序自动完成的，但是必须按照前述的规定，安排IST指令中指定的控制工作方式用的输入继电器X10X17的元件号顺序。工作方式的切换是通过特殊辅助继电器M8040M8042实现的，IST指令自动驱动M8040M8042。5使用IST指令时输入继电器元件号的处理图5-37a中的源操作数M0表示M0M7分别具有图5-37b中所示的意义。IST指令可以使用元件号不连续的输入继电器(见图5-37b)，也可以只使用前述的部分工作方式。特殊辅助继电器M8000在RUN(运行)状态时为ON，其常闭触点一直处于断开状态。图5-37c中只有回原点和连续两种工作方式，其余的工作方式是被禁止的。图5-3

60、7c中“起动”与“回原点起动”功能合用一个按钮X32。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。支与汇合流程设计和并进分支与汇合流程设计。习题1设计出图538所示的顺序功能图的梯形图程序。2设计出图539所示的顺序功能图的梯形图程序。3设计出图540所示的顺序功能图的梯形图程序。4设计出图541所