工程科技第七章-FX2N系列可编程控制器步进指令及状态编程法

第一节步进指令与状态转移图表示方法第七章FX2N系列可编程控制器步进指令及状态编程法第二节编制SFC图的注意事项和规则第三节多流程步进顺序控制1/6/2025状态法—功能表图（FunctionChart）

是程序编制的重要方法及工具。状态转移图

(SFC)是状态编程的重要工具。进行状态编程时，先绘出状态转移图，再转换成状态梯形图（STL）或指令表。

是用状态元件描述工步状态的工艺流程图。是描述控制过程、功能和特性的一种图形。通常是由初始状态、一系列一般状态、转移线和转移条件组成。每个状态提供3个功能：驱动有关负载、指定转移条件和指定转移目标。第七章FX2N系列可编程控制器步进指令及状态编程法1/6/2025第一节步进指令与状态转移图表示方法

STL触点之后不能使用MC/MCR指令。一、FX2N系列步进指令及使用方法

1.FX2N系列步进指令⑴STL：(StepLadderInstruction)

步进开始

FX2N系列PLC提供了1000个状态元件（S0~S999）用于状态转移图。⑵RET（Reset）：步进返回

用于步进操作结束时返回左母线，即RET指令使LD点返回母线。1/6/2025步进接点指令只有常开接点,连接步进接点的其他继电器接点用指令LD或LDI开始。

STL指令只对状态器S有效，而状态器S具有线圈和触点的功能，也可以是LD、LDI、AND等指令的目标元件。当状态器不作步进指令的目标元件时，具有一般辅助继电器的功能。在图7-1中每个状态的内母线上都提供三种功能：①驱动负载（OUTYi）；②指定转移条件(LD/LDIXi)；③指定转移目标(SETSi)，将此称为状态的三要素。第一节步进指令与状态转移图表示方法

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步进指令执行的过程：第一节步进指令与状态转移图表示方法

图7-1步进指令表示方法使用步进指令时应先设计状态转移图，再由状态转移图转换成状态梯形图。1/6/2025第一节步进指令与状态转移图表示方法

2.步进指令的使用说明⑴触点是与左母线相连的常开触点，类似于主控触点，并且同一状态继电器的STL触点只能使用一次（并行序列的合并除外）。与STL触点相连的触点应使用LD或LDI指令，使用过STL指令后，应用RET指令使LD点返回左母线。⑵当步进接点接通时，后面的电路按逻辑动作。如需保持输出结果，可用SET和RST指令。⑶在步进接点内处理的顺控指令，表7-2。栈操作指令MPS/MRD/MPP在状态内不能直接与步进接点后的新母线连接，应接在LD或LDI后面。

1/6/2025图7-2栈操作指令在状态内的正确使用⑷允许同一元件的线圈在不同的STL接点后面多次使用。注意：定时器线圈不能在相邻的状态中出现。在同一个程序段中，同一状态继电器地址号只能使用一次。

第一节步进指令与状态转移图表示方法

1/6/2025第一节步进指令与状态转移图表示方法

⑸在STL指令的内母线上将LD或LDI指令编程后，对没有触点的线圈将不能编程，修改后才能编程。见图7-3⑹在状态内可实现输出线圈互锁。图7-4图7-3

状态内没有触点线圈的编程

图7-4输出线圈的互锁1/6/2025第一节步进指令与状态转移图表示方法

状态转移图是状态编程法的重要工具。SFC—设计思想：将一个复杂的控制过程分解为若干个工作状态，分清各工作状态的工作细节（状态功能、转移条件和转移方向），再依据总的控制顺序要求，将工作状态联系起来，构成状态转移图。根据SFC图可以编绘出状态梯形图。如某台车自动往返控制的SFC建立。图7-5二、状态转移图（SFC）的建立及其特点1/6/2025第一节步进指令与状态转移图表示方法

图7-5台车自动往返示意图台车自动往返一个工作周期的控制工艺要求：⑴按下SB，电机M正转，台车前进，碰到SQ1，电机M反转，台车后退。⑵台车后退碰到SQ2，台车电机M停转，停车5s后，再前进，碰到SQ3，再次后退。⑶当后退再次碰到SQ2时，台车停止。1/6/2025第一节步进指令与状态转移图表示方法

图7-6台车自动往返顺序控制图

图7-7台车自动往返状态转移图(SFC图）1/6/2025第一节步进指令与状态转移图表示方法

第一节步进指令与状态转移图表示方法

SFC图—是以机械控制的流程表示状态的流程，STL图全部是由继电器来表示控制流程的程序。SFC图可以转换成STL图，写出语句表。

三、状态转移图（SFC）转换成状态梯形图(STL)、指令表程序1/6/2025

LDM8002LDIY023SETS0OUTY021STLS0LDX013LDX000SETS24SETS20STLS24STLS20LDIY021LDIY023OUTY023OUTY021LDX012LDX011OUTS0SETS21RETSTLS21ENDLDIY021OUTY023LDX012SETS22STLS22OUTT0K50LDT0SETS23STLS23图7-8台车自动往返控制的状态梯形图（STL图）和指令表第一节步进指令与状态转移图表示方法

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一、编制SFC图的注意事项

⑴

对状态编程时必须使用步进接点指令STL，结束时使用步进返回指令RET。⑵初始状态的软元件用S0~S9，用双框表示。⑶状态编程顺序：先进行驱动，再进行转移，不能颠倒。⑷同一负载需要连续多个状态驱动时，可使用多重输出。相邻状态使用的T、C元件。编号不能相同。图7-9第二节编制SFC图的注意事项和规则图7-9同一负载需要多个状态驱动可使用多重输出，但相邻状态定时器编号不能相同1/6/2025⑸负载的驱动、状态转移条件可能为多个元件的逻辑组合，应按串、并联处理，不能遗漏。图7-10a

⑹顺序状态转移用置位指令SET。若顺序不连续转移，也可以使用OUT指令进行状态转移。图7-10b第二节编制SFC图的注意事项和规则图7-10负载组合驱动、状态向不连续状态转移的处理1/6/2025⑺在STL与RET指令之间不能用MC、MCR指令。⑻初始状态可由其他状态驱动，但运行开始必须用其他方法预先做好驱动，否则状态流程不可能向下进行。通常用系统的初始条件，若无初始条件，可用M8002进行驱动。第二节编制SFC图的注意事项和规则

二、编制SFC图的规则

⑴

若向上转移（称重复）、向非相连的下面转移或向其他流程状态转移（称跳转），称为顺序不连续转移，顺序不连续转移的状态不能使用SET指令，要用OUT指令进行状态转移，并要在SFC图中用“”符号表示转移目标。图7-111/6/2025第二节编制SFC图的注意事项和规则图7-11非连续转移在SFC图中的表示

1/6/2025⑵在流程中要表示状态的自复位处理是，要用“”符号表示，自复位状态在程序中用RST指令表示。图7-12

图7-12自复位表示方法⑶SFC图中的转移条件不能使用ANB、ORB、MPS、MRD、MPP指令。图7-13第二节编制SFC图的注意事项和规则1/6/2025⑷状态转移图中和流程不能交叉。图7-14第二节编制SFC图的注意事项和规则图7-13复杂转移条件的处理图7-14SFC图中交叉的处理1/6/2025⑸若要对某个区间状态进行复位，可用区间复位指令ZRST处理；图7-15a。若要使某个状态中的输出禁止，可按图7-15b处理；若要使PLC的全部输出继电器[Y]断开，可用特殊辅助继电器M8034接成图7-15c电路。第二节编制SFC图的注意事项和规则图7-15状态区域复位和输出禁止的处理

1/6/2025单流程—由一系列相继执行的工步组成的单条流程。有两种控制方式:㈠手动操作初次运行时将机械复归左上原点位置的程序。㈡半自动单循环运行

第三节多流程步进顺序控制一、单流程结构程序

多流程顺序控制：在控制过程中可能具有两个以上的顺序动作过程，其状态转移流程图也具有两个以上的状态转移分支，这样的SFC图称为多流程顺序控制。常用的状态转移图的基本结构有单流程、选择性分支、并联性分支和跳步与循环。1/6/2025单流程—举例分析转轴的旋转控制系统

第三节多流程步进顺序控制图7-16轮轴旋转控制系统1/6/2025图8-4选择性分支与汇合

第三节多流程步进顺序控制二、选择性分支与汇合及其编程图8-4选择性分支与汇合㈠选择性分支SFC图的特点

从多个分支流程中选择某一个分支，……………即每次只满足一个分支转移条件，称为选择性分支。图7-17㈡选择性分支、汇合的编程

原则：先集中处理分支，再集中处理汇合。

1.分支状态的编程图7-18(a)、(b)2.汇合状态的编程

3.选择性分支状态转移图对应的状态梯形图7-17㈢选择性分支状态转移图及编程实例1/6/2025

第三节多流程步进顺序控制图7-17选择性分支状态转移图

1/6/2025第三节多流程步进顺序控制图7-20选择性分支SFC图对应的状态梯形图

1/6/2025第三节多流程步进顺序控制大、小球分类传送装置

图7-21所示为小球分类传送系统示意图。左上为本原点，动作顺序为：下降吸住上升右行下降释放上升左行。

工作过程及控制要求：

当机械臂下降时，若电磁铁吸住大球，下限位开关LS2断开；若电磁铁吸住小球，下限位开关LS2接通。小球分类处理的状态转移图如图7-21所示。1/6/2025第三节多流程步进顺序控制图7-21大、小球分类选择传送装置示意图1/6/2025第三节多流程步进顺序控制输出点：Y0是机械臂下降KM0；Y2是机械臂上升KM2；Y1是吸球口KM1；Y3是机械臂右移KM3；Y4是机械臂左移KM4；Y5是机械臂停在原点的指示灯。1/6/2025第三节多流程步进顺序控制状态转移图根据工艺要求，根据SL2的状态（即对应大、小球）有两个分支，为选择性分支。分支在机械臂下降之后根据SL2的通断，分别将球吸住、上升、右行到

SL4或SL5处下降，此处应为汇合点。然后再释放、上升、左移到原点。状态转移图为1/6/2025第四节步进指令的应用

语句表LDM8002STLS23LDX5SETS0OUTY2SETS28STLS0LDX3STLS28OUTY5SETS24OUTY0LDX0STLS24LDX2ANDX1LDIX4SETS29ANDX3OUTY3STLS29SETS21STLS25RSTY1STLS21SETY1OUTT2OUTY0OUTT1

K10OUTT0

K10LDT2

K20LDT1SETS30LDT0SETS26STLS30ANDX2STLS26OUTY2SETS22OUTY2LDX3LDT0LDX3SETS31ANIX2SETS27STLS31SETS25STLS27LDIX1STLS22LDIX5OUTX4SETY1OUTY3LDX1OUTT1STLS24OUTS20

LDX4RET

LDT1SETS28END

SETS23STLS27

1/6/2025（5）如果启动装置后，操作杆下行一直到SQ闭合后，下限位开关SL2仍为断开状态，则吸盘吸起的是大球，操作杆右行碰到右限位开关SL5（大球的右限位开关）后，将大球释放到大球箱里，然后返回到原位。。（4）假设吸盘吸起小球，则操作杆向上行，碰到上限位开关SL3后，操作杆向右行；碰到右限位开关SL4(小球的右限位开关)后，再向下行，碰到下限位开关SL2后，将小球释放到小球箱里，然后返回到原位。（1）当输送机处于起始位置时，上限位SL3开关和左限位开关SL1被压下，极限开关PS0断开。（2）启动装置后，操作杆CY下行，一直到极限开关PS0闭合。此时，若碰到的是大球，则下限位开关SL2仍为断开状态，若碰到的是小球则下限位开关SL2为闭合状态。（3）接通控制吸盘的电磁阀线圈Y001。第三节多流程步进顺序控制1/6/2025第三节多流程步进顺序控制I/O地址分配：

I/O地址分配图

1/6/2025第三节多流程步进顺序控制

I/O地址分配图

梯形图的设计语句表程序1/6/2025第三节多流程步进顺序控制

图7-23并行分支流程结构

三、并行分支与汇合的编程

㈠并行分支状态转移图及其特点满足某个条件后使多个流程分支同时执行的分支流程称为并行分支。图7-231/6/2025第三节多流程步进顺序控制

图7-24

并行分支的编程

㈡并行分支状态转移图的编程

编程原则—先集中进行并行分支处理，再集中进行汇合处理。

1.并行分支的编程（图7-24）先对分支状态进行驱动处理，然后按分支顺序进行状态转移处理。1/6/2025第三节多流程步进顺序控制2.并行汇合处理编程（图7-25）

编程方法—先进行汇合前状态的驱动处理，然后按顺序进行汇合状态的转移处理。按并行汇合的编程方法，先进行汇合前的输出处理，即按分支顺序对S21、S22、S31、S32、S41、S42进行输出处理，然后依次进行从S22、S32、S42到S30的转移。图7-25

并行汇合的编程

1/6/2025第三节多流程步进顺序控制图7-26

并行分支SFC图的状态梯形图

3.并行分支SFC图对应的状态梯形图根据SFC图和指令表程序，绘出状态梯形图如图7-264.并行分支、汇合编程应注意的问题

⑴并行分支的汇合最多能实现8个分支的汇合，图7-27⑵并行分支与汇合流程中，并联分支后面不能使用选择转移条件※，在转移条件*后不允许并行汇合，将图7-28（a）改成图7-28（b）后，方可编程。1/6/2025第三节多流程步进顺序控制图7-29人行横道交通灯控制

㈢并行分支、汇合编程实例1/6/2025第三节多流程步进顺序控制图7-30

按钮式人行横道交通灯控制SFC图及程序

1/6/2025第三节多流程步进顺序控制

四、分支、汇合的组合流程及虚设状态

有些状态转移图是若干个或若干类分支、汇合流程的组合。有些是不能直接编程的，需要转换后才能进行编程。图7-31组合流程的转移1/6/2025第三节多流程步进顺序控制另外还有一些分支、汇合组合的状态转移图（图7-32）它们连续地直接从汇合线转移到下一个分支线，而没有中间状态。这样的流程组合既不能直接编程，又不能先转换后编程。因此需要在汇合线到分支线之间插入一个状态，以改变直接从汇合线到下一个分支线的状态转移。但实际工艺中这个状态不存在，只能是虚设，称为虚设状态。加入虚设状态之后的状态转换图就可以进行编程了。

一条并行分支或选择性分支的电路数限定为8条以下；有多条并行分支与选择性分支时，每个初始状态的电路总数应小于16条。图7-331/6/2025第三节多流程步进顺序控制

五、跳转与循环结构

跳转与循环是选择性分支的一种特殊形式。正向跳转—若满足某一转移条件，程序跳过几个状态往下继续执行。逆向跳转—程序返回上面某个状态再开始往下继续执行，也称作循环。图7-34

跳转与循环的条件，可以由现场的行程（位置）获取，也可以用计数方法确定循环次数，在时间控制中可以用定时器来确定。

任何复杂的控制过程均可以由以上四种结构组合而成。

1/6/2025步进指令的应用工件移送控制系统图

图所示为用机械手移送工件的机械系统示意图。左上为原点，动作顺序为：下降夹紧上升右移下降松开上升左移的次序依次运行。下降/上升、左移/右移中使用的是双线圈电磁阀。夹紧使用的是单线圈电磁阀。任务：是将工件从工作台A（D）搬往工作台B（E）。试设计该机械手的PLC控制系统。1/6/2025步进指令的应用工件移送系统示意图1/6/2025步进指令的应用简易机械手操作面板1/6/2025机械手臂控制1/6/2025①工件的补充使用人工控制，可直接将工件放在D点（LS0动作）。控制说明：②只要D点有工件，机械手臂即先下降（B缸动作）将工件抓取（C缸动作）后上升（B缸复位），再将工件搬运（A缸动作）到E点上方，机械手臂再次下降（B缸动作）后放开（C缸复位）工件，机械手臂上升（B缸复位），最后机械手臂再回到原点（A缸复位）。1/6/2025④C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。控制说明：③A,B,C缸均为单作用气缸，使用电磁控制。⑤当E点有工件且B缸已上升到LS4时，传送带马达转动以运走工件，经2秒后传送带马达自动停止。工件若未完全运走（计时未到）时，则应等待传送带马达停止后才能将工件移走。1/6/2025控制说明：⑥LS0→D点有无工件侦测用限制开关

LS5→E点有无工件侦测用限制开关

LS1→A缸前行限制开关（左极限）

LS2→A缸退回限制开关（右极限）

LS3→B缸下降限制开关（下极限）LS4→B缸上升限制开关（上极限）1/6/2025功能分析：①原点复位：选定以A缸退回至右极限位置（LS2ON）、B缸上升至上极限位置（LS4ON）及C缸松开为机械手臂的原点。执行一个动作之后，应做原点复位的侦测（因为A、B、C缸均为单作用气缸，所以会自动退回原点）。②工件搬运流程：依题意其动作为一循环式单一顺序流程。③传送带流程：在侦测到E点有工件且B缸在上极限位置时，应驱动传送带转动。④上述两个流程可以同时进行，因此使用并进分支流程来完成组合。1/6/2025元件分配：

D点工件传感器LS0，使用输入继电器X0A缸左限位传感器L