步进顺控指令及其应用

步进顺控指令及其应用第1页，共116页，2023年，2月20日，星期五用辅助继电器实现顺序控制的程序编制6.1实训课题6单流程的控制实训课题7选择性流程的控制

实训课题8并行性流程的控制第2页，共116页，2023年，2月20日，星期五6.1状态转移图及步进顺控指令6.1.1流程图首先，还是来分析一下第5章的电动机循环正反转控制的例子，其控制要求为：电动机正转3s，暂停2s，反转3s，暂停2s，如此循环5个周期，然后自动停止；运行中，可按停止按钮停止，热继电器动作也应停止。第3页，共116页，2023年，2月20日，星期五从上述的控制要求中，可以知道：电动机循环正反转控制实际上是一个顺序控制，整个控制过程可分为如下6个工序（也叫阶段）：复位、正转、暂停、反转、暂停、计数；第4页，共116页，2023年，2月20日，星期五每个阶段又分别完成如下的工作（也叫动作）：初始复位、停止复位、热保护复位，正转、延时，暂停、延时，反转、延时，暂停、延时，计数；各个阶段之间只要条件成立就可以过渡（也叫转移）到下一阶段。因此，可以很容易地画出电动机循环正反转控制的工作流程图，如图6-1所示。第5页，共116页，2023年，2月20日，星期五图6-1工作流程图第6页，共116页，2023年，2月20日，星期五6.1.2状态转移图1．状态转移图一是将流程图中的每一个工序（或阶段）用PLC的一个状态继电器来替代；二是将流程图中的每个阶段要完成的工作（或动作）用PLC的线圈指令或功能指令来替代；第7页，共116页，2023年，2月20日，星期五三是将流程图中各个阶段之间的转移条件用PLC的触点或电路块来替代；四是流程图中的箭头方向就是PLC状态转移图中的转移方向。第8页，共116页，2023年，2月20日，星期五2．设计状态转移图的方法和步骤（1）将整个控制过程按任务要求分解，其中的每一个工序都对应一个状态（即步），并分配状态继电器。电动机循环正反转控制的状态继电器的分配如下：复位→S0，正转→S20，暂停→S21，反转→S22，暂停→S23，计数→S24。第9页，共116页，2023年，2月20日，星期五（2）搞清楚每个状态的功能、作用。状态的功能是通过PLC驱动各种负载来完成的，负载可由状态元件直接驱动，也可由其他软触点的逻辑组合驱动。第10页，共116页，2023年，2月20日，星期五（3）找出每个状态的转移条件和方向，即在什么条件下将下一个状态“激活”。状态的转移条件可以是单一的触点，也可以是多个触点的串、并联电路的组合。（4）根据控制要求或工艺要求，画出状态转移图。3．状态转移和驱动的过程4．状态转移图的特点第11页，共116页，2023年，2月20日，星期五（1）可以将复杂的控制任务或控制过程分解成若干个状态。（2）相对某一个具体的状态来说，控制任务简单了，给局部程序的编制带来了方便。第12页，共116页，2023年，2月20日，星期五（3）整体程序是局部程序的综合，只要搞清楚各状态需要完成的动作、状态转移的条件和转移的方向，就可以进行状态转移图的设计。（4）这种图形很容易理解，可读性很强，能清楚地反映全部控制的工艺过程。第13页，共116页，2023年，2月20日，星期五图6-2电动机循环正反转控制的状态转移图第14页，共116页，2023年，2月20日，星期五6.1.3状态继电器类别FX1S系列FX1N系列FX2N、FX2NC系列用途初始状态S0～S9，10点S0～S9，10点S0～S9，10点用于SFC的初始状态返回状态S10～S19，10点S10～S19，10点S10～S19，10点用于返回原点状态一般状态S20～S127，108点S20～S999，980点S20～S499，480点用于SFC的中间状态掉电保持状态S0～S127，128点S0～S999，1000点S500～S899，400点用于保持停电前状态信号报警状态----------S900～S999，100点用作报警元件FX系列PLC的状态继电器第15页，共116页，2023年，2月20日，星期五6.1.4步进顺控指令

FX系列PLC的步进顺控指令有两条：一条是步进触点（也叫步进开始）指令STL（StepLadder），一条是步进返回（也叫步进结束）指令RET。第16页，共116页，2023年，2月20日，星期五1．STL指令

STL步进触点指令用于“激活”某个状态，其梯形图符号为。2．RET指令

RET指令用于返回主母线，其梯形图符号为。第17页，共116页，2023年，2月20日，星期五图6-3状态转移图和状态梯形图的对应关系第18页，共116页，2023年，2月20日，星期五图6-4旋转工作台的状态转移图和梯形图第19页，共116页，2023年，2月20日，星期五6.2步进顺控的编程方法6.2.1状态转移图的编程方法1．状态的三要素2．编程方法3．状态转移图的理解第20页，共116页，2023年，2月20日，星期五6.2.2编程注意事项（1）与STL步进触点相连的触点应使用LD或LDI指令，（2）初始状态可由其他状态驱动，但运行开始时，必须用其他方法预先作好驱动，否则状态流程不可能向下进行。如按图6-2所示而设计的程序。第21页，共116页，2023年，2月20日，星期五（3）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。第22页，共116页，2023年，2月20日，星期五图6-5用M8002驱动S0

第23页，共116页，2023年，2月20日，星期五图6-6用M8000驱动S0第24页，共116页，2023年，2月20日，星期五（4）由于CPU只执行活动步对应的电路块，因此，使用STL指令时允许双线圈输出，（5）在步的活动状态的转移过程中，相邻两步的状态继电器会同时ON一个扫描周期，可能会引发瞬时的双线圈问题。第25页，共116页，2023年，2月20日，星期五（6）并行流程或选择流程中每一分支状态的支路数不能超过8条，总的支路数不能超过16条。（7）若为顺序不连续转移（即跳转），不能使用SET指令进行状态转移，应改用OUT指令进行状态转移。第26页，共116页，2023年，2月20日，星期五（8）STL触点右边不能紧跟着使用入栈（MPS）指令。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，但STL程序块中可允许使用最多4级嵌套的FOR、NEXT指令。第27页，共116页，2023年，2月20日，星期五（9）需要在停电恢复后继续维持停电前的运行状态时，可使用S500～S899停电保持状态继电器。第28页，共116页，2023年，2月20日，星期五6.2.3单流程状态转移图的编程1．单流程2．编程方法和步骤（1）根据控制要求，列出PLC的I/O分配表，画出I/O分配图；第29页，共116页，2023年，2月20日，星期五（2）将整个工作过程按工作步序进行分解，每个工作步序对应一个状态，将其分为若干个状态；（3）理解每个状态的功能和作用，即设计驱动程序；第30页，共116页，2023年，2月20日，星期五（4）找出每个状态的转移条件和转移方向；（5）根据以上分析，画出控制系统的状态转移图；（6）根据状态转移图写出指令表。第31页，共116页，2023年，2月20日，星期五3．编程实例例1用步进顺控指令设计某行车循环正反转自动控制的程序。控制要求为：送电等待信号显示→按起动按钮→正转→正转限位→停5s→反转→反转限位→停7s→返回到送电显示状态。第32页，共116页，2023年，2月20日，星期五解：（1）I/O分配根据控制要求，其I/O分配如图6-7所示。（2）状态转移图第33页，共116页，2023年，2月20日，星期五图6-7行车循环正反转控制的I/O分配图

第34页，共116页，2023年，2月20日，星期五图6-8行车循环正反转控制的状态转移图第35页，共116页，2023年，2月20日，星期五（3）指令表例3用步进指令设计一个电镀槽生产线的控制程序。控制要求为：具有手动和自动控制功能，手动时，各动作能分别操作；自动时，按下启动按钮后，从原点开始按图6-11所示的流程运行一周回到原点；图中SQ1～SQ4为行车进退限位开关，SQ5、SQ6为吊钩上、下限位开关。第36页，共116页，2023年，2月20日，星期五图6-11电镀槽生产线的控制流程第37页，共116页，2023年，2月20日，星期五解：（1）I/O分配

X0：自动/手动转换，X1：右限位，X2：第二槽限位，X3：第三槽限位，X4：左限位；X5：上限位，X6：下限位，X7：停止，X10：自动位起动，X11：手动向上，X12：手动向下，X13：手动向右，X14：手动向左，Y0：吊钩上，Y1：吊钩下，Y2：行车右行，Y3：行车左行，Y4：原点指示。第38页，共116页，2023年，2月20日，星期五（2）PLC的外部接线图（如图6-12所示）（3）系统程序（4）指令表程序第39页，共116页，2023年，2月20日，星期五图6-12电镀槽生产线的外部接线图第40页，共116页，2023年，2月20日，星期五图6-13电镀槽生产线的状态转移图第41页，共116页，2023年，2月20日，星期五6.3选择性流程与并行性流程的

程序编制6.3.1选择性流程及其编程1．选择性流程程序的特点由两个及以上的分支程序组成的，但只能从中选择一个分支执行的程序，称为选择性流程程序。2．选择性分支的编程第42页，共116页，2023年，2月20日，星期五STL S20LD X010第二分支的转移条件OUT Y000驱动处理SET S31转移到第二分支LD X000第一分支的转移条件LD X020第三分支的转移条件SET S21转移到第一分支SET S41转移到第三分支第43页，共116页，2023年，2月20日，星期五3．选择性汇合的编程4．编程实例第44页，共116页，2023年，2月20日，星期五STL S21第一分支驱动处理LD X021第三分支驱动处理OUT Y021SET S42LD X001STL S42SET S22OUT Y042STL S22STL S22由第一分支转移到汇合点OUT Y022LD X002STL S31第二分支驱动处理SET S50OUT Y031STL S32由第二分支转移到汇合点LD X011LD X012SET S32SET S50STL S32STL S42由第三分支转移到汇合点OUT Y032LD X022STL S41第三分支驱动处理SET S50OUT Y041OUT Y050第45页，共116页，2023年，2月20日，星期五例4用步进指令设计电动机正反转的控制程序。控制要求为：按正转起动按钮SB1，电动机正转，按停止按钮SB，电动机停止；按反转起动按钮SB2，电动机反转，按停止按钮SB，电动机停止；且热继电器具有保护功能。第46页，共116页，2023年，2月20日，星期五解：（1）I/O分配X0：SB（常开），X1：SB1，X2：SB2，X3：热继电器FR（常开）；Y1：正转接触器KM1，Y2：反转接触器KM2。（2）状态转移图（3）指令表根据图6-15（a）所示的状态转移图，其指令表如图6-15（b）所示。第47页，共116页，2023年，2月20日，星期五图6-15电动机正反转控制的状态转移图第48页，共116页，2023年，2月20日，星期五6.3.2并行性流程及其编程1．并行性流程程序的特点由两个及以上的分支程序组成的，但必须同时执行各分支的程序，称为并行性流程程序。图6-18是具有3个支路的并行性流程程序，其特点如下：第49页，共116页，2023年，2月20日，星期五图6-18并行性流程程序的结构形式第50页，共116页，2023年，2月20日，星期五2．并行性分支的编程

3．并行性汇合的编程STL S20SET S21转移到第一分支OUT Y000驱动处理SET S31转移到第二分支LD X000转移条件SET S41转移到第三分支第51页，共116页，2023年，2月20日，星期五4．并行性流程程序编程注意事项（1）并行性流程的汇合最多能实现8个流程的汇合。（2）在并行分支、汇合流程中，不允许有图6-19（a）的转移条件，而必须将其转化为图6-19（b）后，再进行编程。5．编程实例第52页，共116页，2023年，2月20日，星期五STL S21第一分支驱动处理STL S41第三分支驱动处理OUT Y21OUT Y041LD X001LD X021SET S22SET S42STL S22STL S42OUT Y022OUT Y042STL S31第二分支驱动处理STL S22由第一分支汇合OUT Y031STL S32由第二分支汇合LD X011STL S42由第三分支汇合SET S32LD X002汇合条件STL S32SET S50汇合状态OUT Y32STL S50第53页，共116页，2023年，2月20日，星期五图6-19并行性分支、汇合流程的转化第54页，共116页，2023年，2月20日，星期五6.4复杂流程及跳转流程的程序

编制6.4.1复杂流程的程序编制1．选择性汇合后的选择性分支的编程2．复杂选择性流程的编程3．并行性汇合后的并行性分支的编程4．选择性汇合后的并行性分支的编程5．并行性汇合后的选择性分支的编程6．选择性流程里嵌套并行性流程的编程第55页，共116页，2023年，2月20日，星期五图6-23选择性汇合后的选择性分支的改写第56页，共116页，2023年，2月20日，星期五图6-24复杂选择性流程的改写

第57页，共116页，2023年，2月20日，星期五图6-25并行性汇合后的并行性分支的改写

第58页，共116页，2023年，2月20日，星期五图6-26并行性汇合后的并行性分支的改写第59页，共116页，2023年，2月20日，星期五图6-27并行性汇合后的选择性分支的改写第60页，共116页，2023年，2月20日，星期五第61页，共116页，2023年，2月20日，星期五6.4.2跳转流程的程序编制第62页，共116页，2023年，2月20日，星期五图6-29跳转的几种形式第63页，共116页，2023年，2月20日，星期五6.5用辅助继电器实现顺序控制

的程序编制6.5.1用辅助继电器实现顺序控制的设计思想用辅助继电器设计顺序控制程序的设计思想为：首先用辅助继电器M来代替状态转移图中的步（即状态继电器），即设计顺序功能图，然后根据顺序功能图设计梯形图。第64页，共116页，2023年，2月20日，星期五6.5.2使用起保停电路的编程方法6.5.3使用置位复位指令的编程方法1．设计思想图6-34给出了使用置位复位指令编程的顺序功能图与梯形图的对应关系。2．单流程的编程方法第65页，共116页，2023年，2月20日，星期五图6-35使用置位复位指令编程的梯形图第66页，共116页，2023年，2月20日，星期五3．选择性流程的编程方法4．并行性流程的编程方法第67页，共116页，2023年，2月20日，星期五图6-36使用置位复位指令编程的梯形图第68页，共116页，2023年，2月20日，星期五实训课题6单流程的控制实训15机械手的PLC控制一、实训目的（1）熟悉步进顺控指令的编程方法；（2）掌握单流程程序的编制；（3）掌握机械手的程序设计及其外部接线。第69页，共116页，2023年，2月20日，星期五二、实训器材（1）可编程控制器1台（FX2N-48MR）；（2）机械手模拟显示模块1块（带指示灯、接线端口及按钮等）；（3）实训控制台1个；（4）电工常用工具1套；（5）手持式编程器或计算机1台；（6）连接导线若干。第70页，共116页，2023年，2月20日，星期五三、实训要求设计一个用PLC控制的将工件从A点移到B点的机械手的控制系统。其控制要求如下：（1）手动操作，每个动作均能单独操作，用于将机械手复归至原点位置；第71页，共116页，2023年，2月20日，星期五（2）连续运行，在原点位置按起动按钮时，机械手按图6-41连续工作一个周期，一个周期的工作过程如下：原点→下降→夹紧（T）→上升→右移→下降→放松（T）→上升→左移到原点，时间T由教师现场规定。第72页，共116页，2023年，2月20日，星期五说明：1．机械手的工作是从A点将工件移到B点；

2．原点位机械夹钳处于夹紧位，机械手处于左上角位；3．机械夹钳为有电放松，无电夹紧。图6-41机械手动作示意图第73页，共116页，2023年，2月20日，星期五四、软件程序1．I/O分配X0：自动/手动转换， X1：停止，X2：自动起动， X3：上限位，X4：下限位， X5：左限位，X6：右限位， X7：手动向上，第74页，共116页，2023年，2月20日，星期五X10：手动向下， X11：手动左移，X12：手动向右， X13：手动放松；Y0：夹紧/放松， Y1：上升，Y2：下降， Y3：左移，Y4：右移， Y5：原点指示。第75页，共116页，2023年，2月20日，星期五2．程序设计方案根据系统的控制要求及PLC的I/O分配，其系统程序如图6-42所示。五、系统接线根据系统控制要求，其系统接线图如图6-43所示（PLC的输出负载都用指示灯代替）第76页，共116页，2023年，2月20日，星期五图6-42机械手的状态转移图

第77页，共116页，2023年，2月20日，星期五图6-43机械手控制系统接线图

第78页，共116页，2023年，2月20日，星期五六、系统调试（1）输入程序，（2）静态调试，（3）动态调试，七、实训报告第79页，共116页，2023年，2月20日，星期五实训17工业洗衣机的PLC控制一、实训目的（1）熟悉步进顺控指令的编程方法；（2）掌握单流程程序的编制；（3）掌握工业洗衣机的程序设计及其外部接线。第80页，共116页，2023年，2月20日，星期五二、实训器材（1）可编程控制器1台（FX2N-48MR）；（2）工业洗衣机模拟显示模块1块（带指示灯、接线端口及按钮等）；第81页，共116页，2023年，2月20日，星期五（3）实训控制台1个；（4）电工常用工具1套；（5）手持式编程器或计算机1台；（6）连接导线若干。第82页，共116页，2023年，2月20日，星期五三、实训要求设计一个用PLC控制的工业洗衣机的控制系统。其控制要求如下：起动后，洗衣机进水，高水位开关动作时，开始洗涤。正转洗涤20s，暂停3s后反转洗涤20s，暂停3s再正向洗涤，如此循环3次，洗涤结束；第83页，共116页，2023年，2月20日，星期五然后排水，当水位下降到低水位时进行脱水（同时排水），脱水时间是10s，这样完成一个大循环，经过3次大循环后洗衣结束，并且报警，报警10s后全过程结束，自动停机。第84页，共116页，2023年，2月20日，星期五四、软件程序1．I/O分配X0：起动按钮， X1：停止开关，X2：高水位开关， X3：低水位开关；Y0：进水电磁阀， Y1：排水电磁阀，Y2：脱水电磁阀， Y3：报警指示，Y4：电动机正转， Y5：电动机反转。第85页，共116页，2023年，2月20日，星期五2．程序设计方案根据系统的控制要求及PLC的I/O分配，画出其状态转移图。五、系统接线根据系统控制要求，其系统接线图如图6-46所示（PLC的输出负载都用指示灯代替）。图6-46工业洗衣机的系统接线图六、系统调试七、实训报告第86页，共116页，2023年，2月20日，星期五图6-46工业洗衣机的系统接线图

第87页，共116页，2023年，2月20日，星期五实训课题7选择性流程的控制实训18电动机正反转能耗制动的PLC控制（2）一、实训目的（1）熟悉顺控指令的编程方法；（2）掌握选择性流程程序的编制；（3）掌握电动机正反转能耗制动的程序设计及其外部接线。第88页，共116页，2023年，2月20日，星期五二、实训器材其实训器材与实训11相同。三、实训要求其实训要求与实训11相同。四、软件程序1．I/O分配其I/O分配与实训11相同。第89页，共116页，2023年，2月20日，星期五2．状态转移图根据控制要求及PLC的I/O分配，画出其状态转移图如图6-47所示。第90页，共116页，2023年，2月20日，星期五图6-47电动机正反转能耗制动的状态转移图第91页，共116页，2023年，2月20日，星期五五、系统接线其系统接线与实训11相同。六、系统调试其系统调试与实训11相同。七、实训报告第92页，共116页，2023年，2月20日，星期五实训19皮带运输机的PLC控制一、实训目的（1）熟悉步进顺控指令的编程方法；（2）掌握选择性流程程序的编制；（3）掌握皮带运输机的程序设计及其外部接线。第93页，共116页，2023年，2月20日，星期五二、实训器材（1）可编程控制器1台（FX2N-48MR）；（2）皮带运输机模拟显示模块1块（带指示灯、接线端口及按钮等）；（3）实训控制台1个；第94页，共116页，2023年，2月20日，星期五（4）电工常用工具1套；（5）手持式编程器或计算机1台；（6）连接导线若干。第95页，共116页，2023年，2月20日，星期五三、实训要求设计一个用PLC控制的皮带运输机的控制系统。其控制要求如下：在建材、化工、机械、冶金、矿山等工业生产中广泛使用皮带运输系统运送原料或物品。供料由电阀DT控制，电动机M1、M2、M3、M4分别用于驱动皮带运输线PD1、PD2、PD3、PD4。第96页，共116页，2023年，2月20日，星期五储料仓设有空仓和满仓信号，其动作示意简图如图6-48所示，其具体要求如下：第97页，共116页，2023年，2月20日，星期五图6-48皮带运输机的动作示意简图第98页，共116页，2023年，2月20日，星期五（1）正常起动，仓空或按起动按钮时的起动顺序为M1、DT、M2、M3、M4，间隔时间5s；（2）正常停止，为使皮带上不留物料，要求顺物料流动方向按一定时间间隔顺序停止，即正常停止顺序为DT、M1、M2、M3、M4，间隔时间5s；第99页，共116页，2023年，2月20日，星期五（3）故障后的起动，为避免前段皮带上造成物料堆积，要求按物料流动相反方向按一定时间间隔顺序起动，即故障后的起动顺序为M4、M3、M2、M1、DT，间隔时间10s；（4）紧急停止，当出现意外时，按下紧急停止按钮，则停止所有电动机和电磁阀；（5）具有点动功能。第100页，共116页，2023年，2月20日，星期五四、软件程序1．I/O点分配X0：自动/手动转换， X1：自动位起动，X2：正常停止，X3：紧急停止，X4：点动DT电磁阀， X5：点动M1，X6：点动M2， X7：点动M3，X10：点动M4，第101页，共116页，2023年，2月20日，星期五X11：满仓信号，X12：空仓信号；Y0：DT电磁阀， Y1：M1电动机，Y2：M2电动机，Y3：M3电动机，Y4：M4电动机。第102页，共116页，2023年，2月20日，星期五