《电气控制与PLC》第6章教材课件

第6章步进顺控指令及其应用

1、如何绘制工作流程图？2、如何由工作流程图转换为PLC的状态转移图？

3、如何根据控制要求来设计PLC的状态转移图？

4、如何根据PLC的状态转移图写出其指令？5、如何设计步进顺控程序？

6、与基本逻辑指令相比又有何优势？。。。等等学习情景引入：第6章步进顺控指令及其应用1、如何绘制工作1第6章步进顺控指令及其应用6.1状态转移图6.3单流程的程序设计6.4选择性流程的程序设计6.2步进顺控指令及其编程方法实训17机械手的PLC控制

6.5并行性流程的程序设计实训18自动焊锡机的PLC控制

实训20电动机正、反转能耗制动的PLC控制（2）实训19工业洗衣机的PLC控制

实训21皮带运输机的PLC控制

实训23双头钻床的PLC控制实训22自动交通灯的PLC控制（1）

第6章步进顺控指令及其应用6.1状态转移图6.3单26.1.1流程图

实训8的彩灯循环点亮过程，实际上就是一个顺序控制过程，整个控制过程可分为如下4个阶段（或叫工序）：复位、黄灯亮、绿灯亮、红灯亮。每个阶段又分别完成如下的工作（也叫动作）：初始及停止复位，亮黄灯、延时，亮绿灯、延时，亮红灯、延时。各个阶段之间只要延时时间到就可以过渡（也叫转移）到下一阶段。因此，可以很容易地画出其工作流程图，如图6-1所示。流程图对大家来说并不陌生，那么，要让PLC来识别大家所熟悉的流程图，这就要将流程图“翻译”成如图6-2所示的状态转移图，完成“汉译英”的过程就是本章要解决的问题。6.1.1流程图实训8的彩灯循环点亮过3流程图与状态转移图流程图与状态转移图4

学习情境引入：根据控制要求，我们可以很容易地画出控制系统的工作流程图（如图6-1所示），那么,如何让PLC来识别工作流程图呢？这就要将流程图转化为PLC能够识别的状态转移图。6.1.2状态转移图

要将流程图转化为状态转移图只要进行如下的变换（即“汉译英”）：一是将流程图中的每一个阶段（或工序）用PLC的一个状态继电器来表示；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实现；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。学习情境引入：根据控制要求，我们可以很容易地画出5

①将整个控制过程按任务要求分解成若干个工序，其中的每一个工序对应一个状态（即步），并分配状态继电器。

②搞清楚每个状态的功能。状态的功能是通过状态元件驱动各种负载（即线圈或功能指令）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。

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。1．设计状态转移图的方法和步骤

复位→S0，黄灯亮→S20，绿灯亮→S21，红灯亮→S22。S0：PLC初始及停止复位（驱动ZRSTS20S22区间复位指令）。S20：亮黄灯、延时（驱动Y0、T0的线圈，使黄灯亮1s）。S21：亮绿灯、延时（驱动Y1、T1的线圈，使绿灯亮1s）。S22：亮红灯、延时（驱动Y2、T2的线圈，使红灯亮1s）。S0：初始脉冲M8002、停止按钮（常开触点）X0，并且，这两个条件是或的关系。S20：一个是起动按钮X1，另一个是从S22来的定时器T2的延时闭合触点。S21：定时器T0的延时闭合触点。S22：定时器T1的延时闭合触点。①将整个控制过程按任务要求分解成若干个工序6《电气控制与PLC》第6章教材课件7

状态转移图中的状态有驱动负载、指定转移方向和转移条件三个要素。其中指定转移方向和转移条件是必不可少的，驱动负载则要视具体情况，也可能不进行实际负载的驱动。2．状态的三要素

图6-1所示状态转移的驱动过程如下：3．状态转移和驱动的过程

状态转移图中的状态有驱动负载、指定转移方向和8

①可以将复杂的控制任务或控制过程分解成若干个状态。无论多么复杂的过程都能分解为若干个状态，有利于程序的结构化设计。

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。

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，能清楚地反映整个控制的工艺过程。4．状态转移图的特点①可以将复杂的控制任务或控制过程分解成若9

若对应状态“有电”（即“激活”），则状态的负载驱动和转移处理才有可能执行；若对应状态“无电”（即“未激活”），则状态的负载驱动和转移处理就不可能执行。因此，除初始状态外，其他所有状态只有在其前一个状态处于“激活”且转移条件成立时才可能被“激活”；同时，一旦下一个状态被“激活”，上一个状态就自动变成“无电”。从PLC程序的循环扫描角度来分析，在状态转移图中，所谓的“有电”或“激活”可以理解为该段程序被扫描执行；而“无电”或“未激活”则可以理解为该段程序被跳过，未能扫描执行。这样，状态转移图的分析就变得条理清楚，无需考虑状态间繁杂的联锁关系。也可以将状态转移图理解为“接力赛跑”，只要跑完自己这一棒，接力棒传给下一个人，就由下一个人去跑，自己就可以不跑了。或者理解为“只干自己需要干的事，无需考虑其他”。

6.1.3状态转移图的理解若对应状态“有电”（即“激活”），则10

6.2.1步进顺控指令

STL是利用内部软元件（状态S）在顺控程序上进行工序步进式控制的指令。

RET是用于状态（S）流程的结束，实现返回主程序（母线）的指令。6.2步进顺控指令及其编程方法6.2.1步进顺控指令STL是利用内部软元件（11

STL步进触点指令用于“激活”某个状态，其梯形图符号为。在梯形图上体现为从主母线上引出的状态触点，有建立子母线的功能，以使该状态的所有操作都在子母线上进行，状态转移图和状态梯形图的对应关系如图4-4所示。1．STL指令STL步进触点指令用于“激活”某个状态，其梯形图符12

RET指令用于返回主母线，其梯形图符号为。该指令使步进顺控程序执行完毕时，非步进顺控程序的操作在主母线上完成。为防止出现逻辑错误，步进顺控程序的结尾必须使用RET步进返回指令。2．RET指令RET指令用于返回主母线，其梯形图符号为。该指令使13

对状态转移图进行编程，就是如何使用STL和RET指令的问题。状态转移图的编程原则为：先进行负载的驱动处理，然后进行状态的转移处理。图6-2所示的指令表程序见表6-1，其状态梯形图如图6-3所示。

6.2.2状态转移图的编程方法6.2.3编程注意事项P176页对状态转移图进行编程，就是如何使用STL和R14《电气控制与PLC》第6章教材课件156.3单流程的程序设计如彩灯循环点亮控制程序，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S22执行完后即结束。在步进阶梯图中，以复位（RST）正在执行的步来结束步进动作。从头到尾只有一条路可走，称为单流程结构。6.3单流程的程序设计如彩灯循环点亮控制程序，虽然是循环控16

单流程控制的编程比较简单，其编程方法和步骤如下。

①根据控制要求，列出PLC的I/O分配表，画出I/O分配图。

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。

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。6.3.1设计方法和步骤单流程控制的编程比较简单，其编程方法和步骤如下17【应用系统设计】简易红绿灯控制系统6.3.2程序设计实例——例1简易红绿灯控制系统西东南北【应用系统设计】简易红绿灯控制系统6.3.2程序设计实18南北B南北B南北B南北B东西A东西A东西A东西A南北B南北B南北B南北B东西A东西A东西A东西A19《电气控制与PLC》第6章教材课件20《电气控制与PLC》第6章教材课件21《电气控制与PLC》第6章教材课件22T0T1T2T3X0T0T1T2T3X023《电气控制与PLC》第6章教材课件24SET在步进梯形图中，作为状态转移指令使用。STL为状态动作的步进起始指令STL与SET指令之间的部分为该状态所需做的动作。SET在步进梯形图中，作为状态转移指令使用。STL为状态动作25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指令设置动作用LD或LDI指令设置转移条件用SET指令以STL指令开始设26例2电动机循环正反转的PLC控制

设计一个电动机循环正反转的控制系统。其控制要求如下：按下起动按钮，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。例2电动机循环正反转的PLC控制设计271．I/O分配

根据控制要求，其I/O分配为X0：停止按钮，X1：起动按钮，X2：热继电器动合点；Y1：电动机正转接触器，Y2：电动机反转接触器。

2．状态转移图

根据控制要求可知，这是一个单流程控制程序，其工作流程图如图4-10所示；

再根据其工作流程图可以画出其状态转移图，如图4-11所示。1．I/O分配根据控制要求，其I/O分配28《电气控制与PLC》第6章教材课件29

3．系统接线图

根据系统控制要求，其系统接线图如图4-12所示。3．系统接线图30

例3用步进顺控指令设计一个彩灯自动循环闪烁的控制程序。其控制要求如下：3盏彩灯HL1、HL2、HL3，按下起动按钮后HL1亮，1s后HL1灭、HL2亮，1s后HL2灭、HL3亮，1s后HL3灭，1s后HL1、HL2、HL3全亮，1s后HL1、HL2、HL3全灭，1s后HL1、HL2、HL3全亮，1s后HL1、HL2、HL3全灭，1s后HL1亮……如此循环；随时按停止按钮停止系统运行。例3用步进顺控指令设计一个彩灯自动循环闪烁的31《电气控制与PLC》第6章教材课件32当S0之行后，若X1先有效，则跳到S21执行，此后即使X2有效，S22也无法执行。之后若X3有效，则脱离S21而跳到S23执行，当X5有效后，则结束流程。当S0之行后，若X2先有效，则跳到S22执行，此后即使X1有效，S21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。6.4选择性流程的程序设计当S0之行后，若X1先有效，则跳到S21执行，此后即33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。选择分支流程不能交叉，对左图所示的流程必须按346.4.1选择性流程及其编程6.4.1选择性流程及其编程35

①从3个流程中选择执行哪一个流程由转移条件X0、X10、X20决定。

②分支转移条件X0、X10、X20不能同时接通，哪个先接通，就执行哪条分支。

③当S20已动作时，一旦X0接通，程序就向S21转移，则S20就复位。因此，即使以后X10或X20接通，S31或S41也不会动作。

④汇合状态S50可由S22、S32、S42中任意一个驱动。6.4.1选择性流程及其编程1.选择性流程程序的特点①从3个流程中选择执行哪一个流程由转移条件X36

选择性分支的编程与一般状态的编程一样，先进行驱动处理，然后进行转移处理，所有的转移处理按顺序执行，简称先驱动后转移。因此，首先对S20进行驱动处理（OUTY0），然后按S21、S31、S41的顺序进行转移处理。

2．选择性分支的编程

选择性汇合的编程是先进行汇合前状态的驱动处理，然后按顺序向汇合状态进行转移处理。因此，首先对第一分支（S21和S22）、第二分支（S31和S32）、第三分支（S41和S42）进行驱动处理，然后按S22、S32、S42的顺序向S50转移。3．选择性汇合的编程选择性分支的编程与一般状态的编程一样，先进37【应用范例】洗车流程控制6.4.2程序设计实例——例1洗车流程控制【应用范例】洗车流程控制6.4.2程序设计实例——例1洗车38①若方式选择开关（COS）置于手动方式，当按下START启动后，则按下列程序动作：执行泡沫清洗（用MC1驱动）；按PB1则执行清水冲洗（用MC2驱动）；按PB2则执行风干（用MC3驱动）；按PB3则结束洗车。②若方式若选择开关（COS）置于自动方式，当按START启动后，则自动按洗车流程执行。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。③任何时候按下STOP，则所有输出复位，停止洗车项目说明：①若方式选择开关（COS）置于手动方式，当按下START启动39功能分析：①手动、自动只能选择其一，因此使用选择分支来做。②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PB按钮或设定时间而顺序执行的状态。手动状态状态S21→MC1动作状态S22→MC2动作状态S23→MC3动作状态S24→停止自动状态状态S31→MC1动作状态S32→MC2动作状态S33→MC3动作状态S24→停止功能分析：①手动、自动只能选择其一，因此使用选择分支来做。②40元件分配：启动按钮、停止按钮，使用输入继电器X0、X1方式选择开关，使用输入继电器X2清水冲洗按钮，使用输入继电器X3泡沫清洗驱动，使用输出继电器Y1风干机驱动，使用输出继电器Y2清水冲洗驱动，使用输出继电器Y0风干按钮，使用输入继电器X4结束按钮，使用输入继电器X5元件分配：41绘绘制状态流程图STOP动作设置M0，可暂存START按钮状态，避免一直按住按钮另一种结束方式：清除本身允许再次启动电路绘绘制状态流程图STOP设置M0，可暂存START按钮状态，42步进阶梯图转换步进阶梯图转换43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键入程序：将程序录入编程器并下载到目标将步进阶梯图转换为语句44

例2用步进指令设计电动机正反转的控制程序。其控制要求如下：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。6.4.2程序设计实例例2用步进指令设计电动机正反转的控制程序45当S0执行后，若X1有效，则S20及S21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S22及S23都已执行后，若X4有效，则脱离S22及S23而跳到S24执行，程序结束。当左边路径已执行到S22，而右边路径尚停留在S21时，此时即使X4有效，也不会跳到S24执行。6.5并行性流程的程序设计当S0执行后，若X1有效，则S20及S21同时执行。46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。6.5并行性流程的程序设计如左图所示的流程都是可能的程序。B流程没有问题，但A47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。如在并进分支与汇合点处不允许符号*或符号的转移条件486.5.1并行性流程及其编程6.5.1并行性流程及其编程49

①若S20已动作，则只要分支转移条件X0成立，3个流程（S21、S22，S31、S32，S41、S42）同时并列执行，没有先后之分。

②当各流程的动作全部结束时（先执行完的流程要等待全部流程动作完成），一旦X2为ON，则汇合状态S50动作，S22、S32、S42全部复位。若其中一个流程没执行完，则S50就不可能动作。另外，并行性流程程序在同一时间可能有两个及两个以上的状态处于“激活”状态。1．并行性流程程序的特点①若S20已动作，则只要分支转移条件X0成立50

并行性分支的编程与选择性分支的编程一样，先进行驱动处理，然后进行转移处理，所有的转移处理按顺序执行。根据并行性分支的编程方法，首先对S20进行驱动处理（OUTY0），然后按第一分支（S21、S22），第二分支（S31、S32），第三分支（S41、S42）的顺序进行转移处理。2．并行性分支的编程

并行性汇合的编程与选择性汇合的编程一样，也是先进行汇合前状态的驱动处理，然后按顺序向汇合状态进行转移处理。根据并行性汇合的编程方法，首先对S21、S22、S31、S32、S41、S42进行驱动处理，然后按S22、S32、S42的顺序向S50转移。3．并行性汇合的编程并行性分支的编程与选择性分支的编程一样，先进行51【应用系统设计】气压式冲孔加工机控制系统6.5.2程序设计实例——例1气压式冲孔加工机控制系统【应用系统设计】气压式冲孔加工机控制系统6.5.2程序设计52①工件的补充、冲孔、测试及搬运可同时进行。控制说明：

②工件的补充由传送带（电机M0驱动）送入。

③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（MS2ON），则为合格品，否则即为不合格品。

④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。①工件的补充、冲孔、测试及搬运可同时进行。控制说明：53功能分析：

①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。

②因为只有一个放在工件补充位置的PH0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-M13。当PH0侦测到传送带送来的工件时，则设定M10为1，当转盘转动后，用左移指令将M10-M13左移一个位元，亦即M11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M12动作、包装搬运依M13动作。功能分析：①系统由5个流程组成：复位流程，清除残余工54元件分配及端子接线：元件分配及端子接线：55绘绘制功能流程图a.原点复位流程OFF动作定位由OFF变为ON时转盘停止驱动转盘电机（M1ON）A缸抽离隔离板判断是否做完四次绘绘制功能流程图a.原点复位流程OFF定位由OFF变为ON时56绘绘制功能流程图b.工件补充流程传送带转动(M0ON)设定M10为1(表示有工件)有工件（PH0动作）时间到没有工件c.气压冲孔流程钻孔机动作（Y4ON）钻孔机返回有无工件标志（M11为1表示有工件）设置8秒等待时间绘绘制功能流程图b.工件补充流程传送带转动设定M10为1(表57绘绘制功能流程图d.测孔流程e.工件搬运流程绘绘制功能流程图d.测孔流程e.工件搬运流程58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初始定位格由OFF变为工件测孔钻孔步进阶梯图转换59

例2用步进指令设计一个按钮式人行横道指示灯的控制程序。其控制要求如下：按X0或X1按钮，人行道和车道指示灯按图4-19