《可编程控制器应用技术》-第七章

7.1顺序控制设计与状态转移图

探索(经验)法设计系统的梯形图，没有固定标准的方法和步骤，是有很大的试探性。设计复杂系统控制时，要同时考虑连锁、互锁，禁止关系还要设定记忆单元(记忆单元是顺序控制不可缺少的)。要注意到输入信号的长短，按要求加以改造。因此要顾及的因素很多，它们又往往交织在一起，造成了分析困难，设计更难。使设计和调试中电路的修改很麻烦，不容易获得满意的结果。对复杂的系统和新设计的系统往往采用先进的顺序控制设计法。下一页返回7.1顺序控制设计与状态转移图7.1.1顺序控制设计

1.顺序控制在生产实际中顺序控制是一种常见的控制方法。控制系统是按照生产工艺预定的顺序流程，在各个输入信号的作用下，根据系统内工作状态和时间的顺序，在生产过程中各个执行机构自动地进行操作的过程。这样的控制系统称为顺序控制系统(状态控制)，也称为步进控制系统。顺序控制系统的控制总是一步一步按顺序进行的。在工业控制领域中，除过程控制系统外，绝大部分控制系统属于顺序控制系统，如机床动力头的进给运动控制，冲压机械的控制，包装机械的控制，电梯的控制等，都是利用顺序控制来实现自动化控制的。上一页下一页返回7.1顺序控制设计与状态转移图Jill序控制系统的基本功能是:①约束功能要求动作次序是一定的，互相制约的，不得随意变动。②记}G功能要求记住过去的动作，后面的动作由前面的动作情况来确定。具有这两种功能的控制系统就是顺序控制系统。顺序控制要处理好两个方面:第一方面是阶段的设计与划分，用不同阶段决定不同的动作;第二方面是必须严格遵循相互的约束关系或定时关系。典型顺序控制系统由控制器、输入接口电路、输出接口电路、检测部分、显示与报警5部分组成。上一页下一页返回7.1顺序控制设计与状态转移图顺序控制系统的主要特征是:整个控制过程可以分为几个特定的工作状态(阶段)，在一定条件下工作状态可以转移，使得整个控制过程按一定的规律一步一步地进行。

2.顺序控制设计法顺序控制设计法是针对顺序控制系统的一种专门的设计方法。这种设计方法很容易被初学者接受，对于有经验的工程师，也会提高设计的效率，程序的调试、修改和阅读也很方便。可编程控制器的设计者们为顺序控制系统的程序编制提供了大量通用和专用的编程元件，开发了专门供编制顺序控制程序使用的状态转移图(SeguentialFunctionGhart,SFG直译为顺序功能图)，使这种先进的设计方法成为当前可编程控制器程序设计的主要方法。上一页下一页返回7.1顺序控制设计与状态转移图可编程控制器顺序控制编程的基本思想:首先将复杂控制系统根据系统的控制过程与工艺流程分解为若干独立的工作状态(阶段)，明确各个状态(阶段)的任务，状态(阶段)转移条件和方向，其次根据总的顺序控制要求画出状态转移图(顺序功能图)，最后按照一定规则将状态转移图转换成梯形图程序。有的可编程控制器为用户提供状态转移图语言，在编程软件中生成状态转移图后，就完成了编程工作。这是一种高效、先进的设计方法。顺序控制设计法的基本步骤及内容上一页下一页返回7.1顺序控制设计与状态转移图(1)步的划分与表示将顺序控制系统的一个工作周期分解为一些顺序相连的阶段(特定的工作状态)，这些阶段称为步(Step，并用编程元件(如状态S或辅助继电器M)来代表各步。在某一步中，完成一个或多个特定的控制“动作”(工作任务)。步与步之间用有向线段来连接，在有向线段上用一个或多个小短线来表示一个或多个转移条件，当条件得到满足，控制由前一步“转移”到下一步，实现另一动作(此时，前一个动作自动停止)。正在动作(进行工作任务)的步，称当前步或活动步。上一页下一页返回7.1顺序控制设计与状态转移图步的划分:步是根据输出量的状态变化来划分的，在任何一步内，各输出量(工作任务)状态(ON/OFF)不变，但相邻两步输出量(工作任务)的状态是不同的。步的划分方法使代表各步的编程元件的状态与各输出量(工作任务)的状态之间有极为简单的“与”逻辑关系。

(2)转换条件的确定使控制系统由当前步进入下一步的信号称转移条件。充当转移条件的可能是外部输入信号(如按钮、限位开关等的信号);也可能是可编程控制器内部产生的信号(如定时器、计数器等触点的信号);还可能是若干信号的组合。上一页下一页返回7.1顺序控制设计与状态转移图总之，顺序控制设计法用转移条件去控制代表各步的编程元件，让编程元件的状态按一定顺序变化，然后用代表各步的编程元件去控制(驱动)各输出继电器。从而达到顺序控制的目的。

(3)状态转移图的设计(绘制)

划分了步并确定了转换条件后，就应根据以上分析和被控系统的工作内容、步骤、顺序和控制要求画出状态转移图。设计状态转移图是顺序控制设计法中最为关键的一个步骤。设计状态转移图的具体方法将在后面详细介绍。上一页下一页返回7.1顺序控制设计与状态转移图(4)梯形图的编制画出状态转移图后，再根据状态转移图，按某种编程方式编写出梯形图程序。如果可编程控制器支持状态转移图语言，则可直接用该状态转移图作为最终用户程序。7.1.2状态转移图组成、结构与设计

1995年5月国际电工委员会(协会)公布的可编程控制器标准(IEG61131中，状态转移图是首位的编程语言。状态转移图又叫状态流程图或顺序功能图。它是专用于工业顺序控制程序设计的一种功能说明性语言，是描述控制系统的控制过程，功能和特性的一种图形化语言，是设计、分析可编程控制器控制系统控制程序的重要工具。上一页下一页返回7.1顺序控制设计与状态转移图状态转移图并不涉及所描述的控制功能的具体技术，是一种通用的(说明性)技术语言、图形化语言，给顺序控制设计人员和不同专业的人员之间进行交流提供了一个平台。在中小型可编程控制器程序设计时，采用状态转移图法，要先根据控制系统的工艺流程设计状态转移图，再将状态转移图人工转化为梯形图程序。大型或部分中型可编程控制器，可直接采用状态转移图进行编程。具体地说，状态转移图是用步(用编程元件S或M表示)、转移、转移条件、负载驱动来描述顺序控制过程的说明性、图形化语言。

1.状态转移图组成状态转移图的基本构成元件是步、有向线段、转移和动作。上一页下一页返回7.1顺序控制设计与状态转移图(1)步步是系统控制过程中一个特定的阶段，它对应于一个稳定的状态。在状态转移图中步通常表示某个执行元件的状态。步用矩形框表示，框中的数字是该步的编号，编号可以是该步对应的工步序号，也可以是表示该步编程元件的编号，如可编程控制器内部的状态继电器SO，或辅助继电器MO等，这样在根据状态转移图设计梯形图时就比较方便。如图7-1(a)所示。初始步初始步对应于控制系统的初始状态，系统运行的起点，初始状态一般是系统等待启动命令时相对静止的状态。一个控制系统至少有一个初始步，初始步用双线矩形框表示，如图7-1(b)所示。上一页下一页返回7.1顺序控制设计与状态转移图(2)有向线段和转移条件

①有向线段。在状态转移图中，随时间的推移和转移条件的实现，步的活动状态随之转移，用有向线段来表示其转移的方向和路径。活动步习惯上的转移方向为从上到下和从左到右，这两个方向上有向线段的箭头可省略。其他方向应在有向线段上用箭头注明转移方向。在画状态转移图时若有向线段必须中断，应在有向线段中断处标明下一步的标号和所在页码，如:步69、11页。②转移与转移条件。转移用有向线段上与有向线段垂直的短线表示，转移将相邻两步分隔开。步的活动状态转移是由转移条件的实现而完成的，当转移条件满足时控制就由前一步转移到下一步。上一页下一页返回7.1顺序控制设计与状态转移图转移条件是与转移相关的逻辑指令，是使控制系统由当前步进入下一步的逻辑指令。转移条件的表示:在表示转移的短横线旁，可用文字、图形符号或逻辑表达式注明转移条件的具体内容。如图7-2所示。

转移条件X0表示当输入逻辑信号为“ON"(或表示X0的常开触点闭合)时，转移实现;X0表示当输入逻辑信号为“OFF"(或表示X0的常闭触点闭合)时转移实现。符号个X和丰X分别表示X由0}1状态和由1}0状态时实现转移。图7-2(c)中步6为活动步时用高电平表示，反之用低电平表示。转移条件X0·T0表示X0的常开触点与T0的常闭触点，同时闭合时转移实现。在梯形图中用两个触点的串联来表示“与”转移条件。上一页下一页返回7.1顺序控制设计与状态转移图(3)动作某一步表示控制过程中的对应稳定状态(稳定阶段)，它可以对应一个或多个动作。一般将控制系统划分为施控系统和被控系统两部分，施控系统在某一步中要向被控系统发出一些“命令”(G'ommand);被控系统在某一步中要完成一些“动作”(Action。为方便起见，后面将命令与动作统称为动作。动作表明在该步内控制系统完成了什么任务。动作的表示:在步的右边连接一矩形框，在框中用简明的文字或符号说明该步对应的动作，如图7-3所示。上一页下一页返回7.1顺序控制设计与状态转移图注意:某一步有几个动作，这几个动作是同时的、是并列的，无先后顺序之分。说明命令的语句要表明该命令是存储型的，还是非存储型的。例如，某步的存储型命令“接通交流接触器KM1并保持”，是指该步活动时KM1接通，该步不活动时KM1继续接通;而非存储命令“接通交流接触器KM1”是指该步活动时KM1接通，该步不活动时KM1断电。常用的动作修饰词见表7-1。修饰词可以在一步里完成不同动作和对动作进行控制。如可用修饰词“L”来限制接触器KM1接通的时间。上一页下一页返回7.1顺序控制设计与状态转移图(4)活动步与动作当系统正处于某一步所在阶段时，该步内的动作都在执行当中，表示该步处于活动状态称为活动步。当该步处于活动状态，相应的动作被执行;步处于不活动状态相应的非存储型动作被停止执行。一般在状态转移图中保持型的动作应该用文字或助记符标注，而非保持型动作不用标注。为了便于人工将状态转移图设计为梯形图，建议将状态转移图中各步的序号用编程元件的元件号表示;转移条件和各步的动作(命令)用编程元件的元件号来注明。

如图7-4所示为状态转移图的一般形式，它主要由步、有向线段、转换、转换条件和动作(命令)组成。上一页下一页返回7.1顺序控制设计与状态转移图2.状态转移图中转移实现的条件在状态转移图中，活动步的进展是由转移的实现来完成的，转移实现必须同时满足两个条件。

(1)转移实现的必要条件①该转移所有的前级步都是活动步。②对应的转移条件获得满足。

(2)转移实现的充分条件转移实现时应完成两个操作(充分条件)。①该转移所有后续步都要成为活动步。(控制由前一步转移到下一步，实现另一个动作，此时前一个非自锁动作自动取消)。上一页下一页返回7.1顺序控制设计与状态转移图②该转移前所有前级步都变为不活动步。(对应的编程元件全部复位，对应的所有非自锁动作全部复位)。转移实现的条件是根据状态转移图设计梯形图的基础。

3.状态转移图绘制基本规则①步与步不能直接相连，必须用转移隔开。②转移与转移不能直接相连，必须用步隔开。③状态转移图一般应由步和有向线段组成闭环，在画状态转移图时，应将代表各步的方框按它们成为活动步的先后次序顺序排列，并用有向线段将它们连接起来。画状态转移图的顺序一般是从上向下或从左到右，正常顺序时可省略箭头，否则必须加箭头。上一页下一页返回7.1顺序控制设计与状态转移图④转移的同步实现。转移的前级步或后续步不止一个，转移的实现称同步实现。为了强调同步实现，将有向线段的水平部分用双线表示。如图7-5所示。

⑤一个功能图至少应有一个初始步。初始步一般对应系统等待启动的初始状态，这一步通常没有输出(处于“NO”状态)因此初学者在编辑状态转移图时往往会漏掉初始步。初始步是必不可少的，无初始步就无法表示系统的初始状态，系统也就无法回到停止状态。上一页下一页返回7.1顺序控制设计与状态转移图⑥只有当某一步所有的前级步都是活动步时，该步才有可能变成活动步。如果用无断电保持功能的编程元件代表各步，则可编程控制器开始进入RUN方式时各步均处于“0”状态，因此必须要有初始化信号(如M8002，将初始步预置为活动步，否则状态转移图中将不会出现活动步，系统将无法工作。

4.状态转移图的结构形式状态转移图一般有4种结构:单一顺序结构、分支结构、循环结构和混合结构。其中基本结构为单一顺序结构与分支结构，其他结构由这些基本结构组成。上一页下一页返回7.1顺序控制设计与状态转移图(1)单一顺序结构单一顺序结构也称单序列，该结构由一系列相继激活的步组成，即状态转移按顺序进行，是状态转移的基本形式。其特点是步与步之间只有一个转移，转移与转移之间也只有一个步[见图7-6(a)]。

(2)分支结构分支结构有两种类型:条件分支结构和并联分支结构。①条件分支结构。在状态转移图中，当某一步执行完成后，能按条件选择执行若干条分支中的一条，这种结构称条件分支结构，又称选择分支结构[见图7-6(b)]。上一页下一页返回7.1顺序控制设计与状态转移图选择分支结构特点:a.条件分支开始用水平单线连接各分支，每一条单一顺序的进入都需一个转移。转移符号只能标在水平连线下方。只允许同时选择一个单一顺序。如某一分支的转移条件满足，则执行该分支，其后没有选中的分支即使条件已经满足，也不会发生动作。在图7-6(b)中，如果步5是活动步，并且转移条件e=1，则发生由步5、步6的进展;如步5是活动步，并且条件h=1，则发生由步5、步8的转移进展。如果将选择条件h改为eh，则当e=h=1时，将优先选择e对应的分支。上一页下一页返回7.1顺序控制设计与状态转移图b.条件分支结束分支结束用水平单线将各分支汇合。水平连线的上方每一个分支都有一个转移符号与水平连线相连。水平连线下方与后续步之间没有转移符号。如步7是活动步，并且转移条件g=1，则发生步7~步12的转移。如果步9是活动步，并且转移条件J=1，则发生步9~步12的转移。

②并联分支结构。在状态转移图中，某一步执行完成后，能同时执行若干条分支，这种结构称并联分支，又称并行分支，如图7-6(c)所示。上一页下一页返回7.1顺序控制设计与状态转移图并行分支特点:a.分支开始为强调同时性，用水平双线连接各分支。在表示同步的水平双线上方，只允许有一个转移符号，称之为公共转移符号。如果公共转移条件满足，则同时激活下面所有分支;双水平线下方一般不必再有转移符号，特殊情况下允许某些分支有自己的特殊转移条件，它决定了当公共转移条件满足时，是否执行这些特殊的分支。在图7-6(c)中，如果步3是活动步，并且公共转移条件e=1，则4,6,8这3步同时为活动步，同时步3成为不活动步。被激活的每个单一顺序中活动步的转移进展是独立进行的，不同分支的完成时间不同，所以通常一般在每一个分支的最后增加设置1等待状态(等待步)。上一页下一页返回7.1顺序控制设计与状态转移图b.分支结束分支结束用水平双线去将各分支汇合。在表示同步的水平双线下方，只允许有一个转移符号。当直接连在水平双线上的所有前级步(步5,步7,步9)都处于活动步，并且转移条件i=1，则发生步5,步7、步9向步1}的转移进展。并联分支结构用来表示控制系统中几个独立部分同时工作的控制过程。(3)循环与跳转结构循环结构用于一个顺序过程的多次或往复执行。跳转结构用于跳过某些步的执行。它们可看成是条件(选择)分支结构的一种特殊情况。如图7-7所示。上一页下一页返回7.1顺序控制设计与状态转移图图7-7中，如果步4是活动步，转移条件e=1，则跳转到步7，这是典型的跳转结构。如果步4是活动步，由步4}b}步5，或者由步4e步7，可看成是条件分支结构的特例。如果步7是活动步转移条件g=1，则跳转到步4，此跳转就是逆跳转结构。如果步7是活动步，由步7g步4，或者由步7f步8，也是条件分支结构的特例。如果步8是活动步，转移条件h=1，则返回到步4，这是一个典型的循环结构。

(4)混合结构混合结构是由若干基本结构(单一顺序结构、条件分支结构、并联分支结构)组成具有复杂功能的状态转移图。混合结构状态转移图举例如图7-8所示。上一页下一页返回7.1顺序控制设计与状态转移图7.1.3设计状态转移图的步骤①用状态继电器表示初始步(初始状态)，FX系列可编程控制器提供T0个专用状态继电器S0~S9用来表示初始步，称为初始化状态继电器。初始步的设置为工作状态的顺序转移动作做好准备，即一个初始步(初始状态)标志一系列顺序动作的开始。②将梯形图中的每一步都用一个状态继电器表示，一般根据状态继电器的编号连续选用。③将转移条件全部用可编程控制器编程元件的触点及组合来表示。转移条件通常是对应于按钮、行程开关等的输入继电器的触点或定时器、计数器的触点。上一页下一页返回7.1顺序控制设计与状态转移图④驱动负载全部用可编程控制器编程元件的线圈来表示。每一步的负载通常是对应于电磁铁、接触器等的输出继电器的线圈或定时器、计数器、辅助继电器的线圈。⑤将代表各步的方框按它们成为活动步的先后次序顺序排列，并用有向线段将它们连接起来。画出状态转移图。7.1.4梯形图经验设计法与状态转移图设计法比较将基本梯形图(经验设计法)和状态转移图(顺序控制法)设计法进行适当比较，以便设计时选用。控制系统一般用输入信号通过控制器输出信号，达到控制目的。经验设计法实际上是由输入信号X通过梯形图程序去直接控制输出信号Y来进行控制的，如图7-9(a)所示。上一页下一页返回7.1顺序控制设计与状态转移图对于复杂的控制系统，经验设计法的直接控制设计很困难，因为为了实现记忆、连锁、互锁等功能，要被动的增加辅助元件和触点，而不同控制要求输入X与输出Y的关系不同，其对连锁、互锁的要求也不同，不可能有一种通用的标准的设计方法。而顺序控制设计法是用输入量X控制代表各步的编程元件(如辅助继电器M和状态继电器S)再用这些中间元件控制输出量Y，见图7-8(b)。步是根据输出量Y的状态划分的，所以M或S与Y之间只有简单的串联关系(“与”逻辑关系)，输出电路的设计很简单。所有代表步的辅助继电器M或状态继电器S的控制输出电路，设计方法都相同，即可用一个标准的方法来设计。上一页下一页返回7.1顺序控制设计与状态转移图另外，由于代表步的辅助继电器和状态继电器是依次变为接通与断开状态，基本上避开了经验设计法中的自锁、连锁等难点问题。可见顺序控制设计法具有简单、规范、通用的优点。比较图7-9(a)和图7-9(b)可看出，顺序控制设计法将一个复杂的控制过程分解成若干步，用编程元件表示“步”，用输入信号X去控制代表“步”的编程元件M,再由“步”(编程元件)去控制输出Y，起到了化难为简的作用，也符合结构化程序设计的特点。上一页返回7.2步进指令及其顺序控制梯形图编程

根据控制系统的状态转移图设计梯形图的方法称为顺序控制梯形图的编程(设计)。为便于将状态转移图转换为梯形图，建议用代表各步的编程元件的元件号作为步的代号，并且用编程元件的元件号来标注转移条件和各步的动作或命令。状态转移图至少有一个初始步，系统进入初始状态时，要求将与状态转移图的初始步对应的编程元件置“I"，为转移的实现作准备，并将其余各步对应的编程元件置“0"。这是因为在没有并联分支或并联分支未处于激活状态时，同时只能有一个活动步。在可编程控制器刚开始执行用户程序时，初始步必须使用其他方式预先驱动使其处于工作状态(置+I;)，即系统进入初始状态。下一页返回7.2步进指令及其顺序控制梯形图编程一般情况下用系统的初始条件将初始步激活，若无初始条件，则初始步的激活是在可编程控制器从ST0P到RUN切换时，用初始化脉冲M8002(二菱PLC用特殊辅助继电器)将初始步置“1"(代表其余各步的所有编程元件，均为“0”状态)为转移的实现做好准备。为了便于顺序控制设计，多数可编程控制器在基本指令基础上增加了两条步进指令，而且还配备了专用的编程元件—状态继电器S。用状态转移图的方式对顺序控制系统编程，再用步进指令将状态转移图设计为梯形图，这种用步进指令编写的梯形图与状态转移图对应而且等效，称为步进梯形图。这显然是一种方便而有效的编程方法。上一页下一页返回7.2步进指令及其顺序控制梯形图编程状态转移图中的每一步(每个状态)表示顺序工作的一个操作，因此步进指令常用于控制时间和位移等顺序的操作过程。使用步进指令不但可以直观地表示顺序控制(操作)的过程，而且可以减少指令表程序的条数，容易理解。7.2.1步进指令及单一顺序结构的步进梯形图编程

1.步进梯形指令及步进梯形图步进梯形指令(StepLadderInsthuction)简称STL指令，还有一条使STL指令复位的RET(Return)指令。上一页下一页返回7.2步进指令及其顺序控制梯形图编程STL—该指令用于激活某个状态(继电器)S。在梯形图中表现为:状态(继电器)S的常开触点(不用常闭触点)与左侧母线连接，该触点称为步进触点。STL指令又称步进角虫点指令。

RET—步进返回指令，用于步进触点动作的解除。在梯形图中表现为:返回左侧母线，即进步指令编程结束。

STL和RET通常要配合使用。表示步进开始和结束。

步进触点又称STL触点，在梯形图中用符号表示，指令用STL表示，与步进触点连接的其他继电器触点用LD或LDI指令表示。RET指令在梯形图中用符号表示。上一页下一页返回7.2步进指令及其顺序控制梯形图编程FX2、系列可编程控制器用于初始步的状态(继电器):S0一S9;用于返回原点的状态:S10一519;用于状态转移图(SFC)中间步的中间状态:通用状态S20~499;用于停电恢复后，需继续执行停电前状态继电器的状态:断电保持功能状态5500一899;用于报警的状态:5900一5999。用它们编制顺序控制程序时，应与步进指令一起使用。状态转移图与步进梯形图的对应关系如图7-10所示。

由图7-10就得状态转移图与步进梯形图的对应关系。从状态转移图看，每个状态(对应一步)提供3个功能:驱动负载;指定转移条件;指定、激活新状态(同时转移源自动复位)。上一页下一页返回7.2步进指令及其顺序控制梯形图编程从步进梯形图看，步进触点驱动的电路块具有3个功能:对负载的驱动处理，指定转移条件，指定目标并且激活状态。步进触点一般与左侧母线相连(后面介绍的并联分支结束(合并)对应的电路除外)。当某一步(S21)为活动步时，对应的步进触点(S21)接通，该步的负载(Y0)被驱动。当该步后面的转移条件(X1满足时，转移实现，后续步对应状态(S22)被SET指令置位，即后续步(S22)被激活(变为活动步)，同时原活动步(S21)对应的状态被系统程序自动复位，原活动步对应步进触点(S21断开。这就是步进转移作用。由图7-10可见状态转移图、步进梯形图、指令表二者之间是一一对应的。上一页下一页返回7.2步进指令及其顺序控制梯形图编程步进指令STL和RET要配合使用。其步进梯形图和状态转移图如图7-12所示。

(1)步进指令使用特点①步进触点可直接或通过其他触点去驱动Y,M,S,T等编程元件的线圈。图7-11(a)中的X0用LD指令，如果对Y3使用OUT指令，造成Y3与Y2线圈并联，受X0控制，因此图7-11(a)是错误的，应改为图7-11(b)。要注意:步进触点本身只能用STL和RET指令去驱动和解除。步进梯形图如图7-12所示。上一页下一页返回7.2步进指令及其顺序控制梯形图编程②步进触点(STL触点)必须与梯形图的左母线连接。与步进触点连接的触点使用LD或LDI指令，使用STL指令相当于将母线移到了步进触点右边(构成临时母线)，直到出现下一个STL指令或出现RET指令，才使母线复位。凡是以步进触点为主体的程序，最后必须用RET指令返回母线。步进返回指令的用法如图7-12所示。可见STL指令具有主控功能。③STL指令与MC/MGR指令类似。使用STL指令相当于将母线移到触点之后(右边)，在步进触点(STL触点)之后，应使用LD或LDI指令。因此STL指令后不能使用MC/MGR指令。在STL指令中可使用CJ(P)/EJ(P)指令，但因其操作复杂，建议一般不要使用。在中断和子程序中不能使用STL指令。上一页下一页返回7.2步进指令及其顺序控制梯形图编程④使用STL指令允许双线圈输出。因为可编程控制器CPU只执行活动步对应的电路块，所以使用STL指令时允许双线圈输出，即不同的步进触点可以分别驱动同一编程元件的线圈各一次。

(2)步进指令使用注意事项①状态S的编号不能重复使用。②步进触点断开时，与其相连的电路块不动作，一个扫描周期后不再执行STL指令。③在状态的步进转移过程中，相邻两步的激活状态的转移在同一个扫描周期里时，为避免不能同时接通的两个外部负载同时接通(如电动机正反转的两个接触器)，应在可编程控制器外部设置硬件连锁保护。上一页下一页返回7.2步进指令及其顺序控制梯形图编程④只要不是相邻的两步，同一个定时器可在这些不同步中使用，可节省定时器。(同一定时器用于相邻的两步，在步的活动状态转移时，定时器的线圈不能断开，当前值不能复位)。⑤如果不使用STL指令(或STL触点)时，状态S可作为普通辅助继电器M用，这时其功能与M相同。⑥使状态S复位。状态S均具有断电保持功能，断电后再次来电动作从断电时状态开始。但在某些情况下需从初始态开始，则需要复位所有的状态，此时应使用应用(功能)指令实现状态复位操作。上一页下一页返回7.2步进指令及其顺序控制梯形图编程2.单一顺序结构的步进梯形图小车往返运动的步进梯形图设计。图7-12中的小车在一个周期里的运动可分4个阶段，分别对应S20一S23代表的4步，SO是初始步。用初始化脉冲M8002将初始步S0激活(置“1")。由图7-12(a)知小车初始状态位于左端，X0为接通。系统处于初始步，S0为激活状态(接通或“ON”状态)。按下启动按钮X3，状态S0~状态S20的转移条件满足，系统由初始步转移到状态S200S20的步进触点接通后，Y0的线圈“通电”，小车右行，行到最右端，限位开关X2接通，转移条件满足，使S21被激活(接通)，S20被系统程序置为“断开”状态，小车左行，小车一步一步地顺序工作，最后返回始点，并停留在初始步。上一页下一页返回7.2步进指令及其顺序控制梯形图编程系统的初始状态应放在状态转移图的最前面，在可编程控制器开始执行用户程序时，用只接通一个扫描周期的初始化脉冲M8002将初始状态激活(置为“ON”状态)，为后步的活动状态的转移动作准备。需要从某一步返回初始步，应对初始状态使用OUT指令[见图7-12(c)]或使用SET指令(见表7-2)，最后步进触点电路结束时，一定要用RET指令。

通过以上分析，将状态转移图转换设计成梯形图，首先要明确状态转移图中每一步(每个状态)的功能、作用。每一步的功能是通过可编程控制器驱动其各种负载来完成的。负载可由表示每一步的编程元件直接驱动，也可由其他编程元件触点的逻辑组合驱动;其次要搞清楚每一步(每个状态)的转移条件;最后根据步进触点驱动的电路块具有3个功能，将状态转移图转换设计成步进梯形图。上一页下一页返回7.2步进指令及其顺序控制梯形图编程7.2.2条件分支结构的步进梯形图复杂的状态控制系统其状态转移图也很复杂。复杂的状态转移图由单一顺序结构、条件分支结构和并联分支结构组成。掌握了单元结构(条件与并联结构)的编程方法，能快捷地将复杂状态转移图转换设计成步进梯形图。条件分支与并联分支编程的关键在它们的分支开始与分支结束的处理，而转移实现的条件是处理的准则。上一页下一页返回7.2步进指令及其顺序控制梯形图编程1.条件分支的分支开始处的编程条件分支结构状态转移图用于多流程(多分支)的分支选择，每个分支的动作由转移条件决定，但每次只能选择一条支路的转移条件，即各分支状态S不能同时转移。如状态转移图(图7-13)所示，当初始步S9是活动状态(S9为“ON")时，X10和X12是选择转移条件，当X10闭合(X10为“ON")时，步S9转向步S20;如果X12闭合，则步S9转向步S21。注意:X10和X12不能同时闭合。当S20或S21置位时，S9自动复位。条件分支结构分支开始的步进梯形图编程:某步后有n条分支选择，则该步的步进触点(STL角虫点)驱动的电路块中应有n条分别指定转移条件和激活目标的并联电路。上一页下一页返回7.2步进指令及其顺序控制梯形图编程在状态转移图(图7-13)中，步S9之后的转移条件X10,X12，可能选择转移到步S20和步S21，因此在S9的步进触点后的电路块中，有两条由X10和X12作为置位(激活)条件的串联电路并联，见步进梯形图(图7-14)第2逻辑行。

2.条件分支的分支结束处的编程在状态转移图(图7-13)中步S22之前有由两条支路组成的条件分支的分支结束(合并)。如S20是活动步，转移条件X11满足(闭合)，或S21是活动步，转移条件X12满足(闭合)，都将使步S22成为活动步。同时系统程序将原来的活动步(状态)恢复成不活动步(复位)。上一页下一页返回7.2步进指令及其顺序控制梯形图编程在步进梯形图(图7-14)中由S20和S21的步进触点驱动的电路块中的转移激活目标均为S22。对它们(S20与S21)的后续步S22的置位是用步进指令(STL指令)通过转移条件驱动置位指令实现的，对应前级步的复位是由系统程序自动完成的。7.2.3并联分支结构的步进梯形图并联分支结构的状态转移图，用于系统有几个相互独立且同时工作的控制，即有多流程(多分支)且必须同时执行，这种分支方式称为并联分支。图7-13的后半部分是一个并联分支结构的状态转移图。上一页下一页返回7.2步进指令及其顺序控制梯形图编程1.并联分支结构的分支开始处编程状态转移图如图7-13所示，步S22为活动步，转移条件X14满足(闭合)，状态同时转移，步S23和步S25同时置位(成为活动步)，两条支路同时工作。对应在步进梯形图(7-14)中S22的步进触点驱动的电路块中，只有一个转移条件X14，有两个转移激活目标S23和S25，当转移实现条件满足，则S23,S25被SET指令同时置位，系统程序将前级步S22自动复位(断开)。上一页下一页返回7.2步进指令及其顺序控制梯形图编程2.并联分支结构的分支合并(结束)处编程状态转移图如图7-13中当转移条件X17前的S24和S26置位(活动状态)后，当转移条件X17满足(闭合)，(转移实现条件满足:S24·S26·X17=1则后续步S27置位，而前级步S24,S26自动复位。对应步进梯形图(图7-14)中，由S24,S26的步进触点以及转移条件X17的常开触点组成的串联电路使S27置位，同时，系统程序将前级步S24,S26置位。

注意:①在步进梯形图(7-14)中S24,S26的步进触点出现了两次，在不涉及并联分支的合并时，同一状态的步进触点只能在梯形图中使用一次;②连续使用(串联的)步进触点不能超过8个，即并联分支支路数最多不能超过8条。上一页下一页返回7.2步进指令及其顺序控制梯形图编程类似条件分支结构，分支开始处分支支路数最多不能超过8条。7.2.4应用实例:自动剪板机连续剪板的程序编制(设计)

自动剪板机的工作示意图如图7-15所示，该剪板机的送料由接触器KM控制的电动机驱动(由可编程控制器的Y0控制);压钳的下行和上行由液压电磁阀YV1和YV3控制(由可编程控制器的Y1,Y3控制);剪刀的下行和上行由液压电磁阀YV2和YV4控制(由可编程控制器的Y2,Y4控制)。X1~X3为限位开关，X4为压力继电器。上一页下一页返回7.2步进指令及其顺序控制梯形图编程开始的等待状态压钳和剪刀在上限位置(压钳在上限位X0处，剪刀在上限X1处)，限位开关X0和X1均闭合(ON。按下启动按钮X5,剪板机自动按以下顺序工作:料板右行(Y0=1)至限位开关X3处(X3-1)，料板停下，然后压钳下行(Yl=1)至X4处，压紧料板，压力继电器X4动作(X4=1)压钳保持压紧(Y1=1，保持为1),剪刀下行(Y2-1)。剪断料块至X2处(X2=1)，X2动作后压钳和剪刀同时上行(Y3和Y4为“1”状态)，它们碰到限位开关X0和X1后，分别停止上行，均停止后，又开始下一周期工作，剪完10块料后才停止工作并停在初始状态，等待下次再启动。上一页下一页返回7.2步进指令及其顺序控制梯形图编程根据自动剪板机的工作顺序设计出状态转移图，如图7-16所示，状态S0是初始步，图中有条件分支，并联分支的分支与合并，计数器C0控制剪板的次数，剪完一块料，C0的当前值加1，没有剪到10块料时，C0的当前值小于设定值10,C0的常闭触点闭合，转移条件满足，由步S27返回到S20继续剪板工作。剪完10块板料，C0的当前值等于设定值10，其常开触点闭合，转移条件C0满足(C0=1，由步S27返回初始步S0，等待下次启动的命令。这里C0与相当于条件分支的分支开始处的选择转移条件，决定是否循环。

在并联分支中S24,S26是等待步，用来同时结束两条分支，水平双线之下的转移条件“=1"，表示无条件转换(转移条件总是满足)，即只要步S24,S26都是活动步，就发生活动状态由S24,S26到S27的转移。上一页下一页返回7.2步进指令及其顺序控制梯形图编程步进梯形图(图7-17)中S22之后有两条并联支路开始，在S22步进触点驱动电路中，用转移条件X2的常开触点同时令S23,S25置位。在步S27之前有两条并联分路的汇合，用S24,S26的步进触点的串联电路使S27置位。在步S27之后有条件分支的开始，计数器当前值小于设定值，=1,S20置位，返回S20继续作循环剪切。当计数器当前值等于设定值则C0=1，返回初始状态S0,S0通电，等待下一次的启动命令。

在循环程序执行之前或执行完后，要将控制循环次数的计数器复位。计数器复位后，当前值被清零，才能保证下一次循环时计数器能正常计数。这里将C0的复位操作设在循环之外的初始步S0去操作。见图7-16自动剪板机的状态转移图与图7-16自动剪板机控制系统的步进梯形图。上一页返回7.3以转移条件展开的梯形图编程下一页返回

上节是以状态转移图中表示步的状态S的步进触点(某步为活动状态，其步进触点闭合，反之步进触点断开)展开编程。本节介绍以转移条件展开的编程，是以状态转移图中的转移实现条件为中心展开编程。如图7-18所示，图中转移条件Xi;对应的转移实现需要同时满足的必要条件是:转移条件的前级步是活动步(Mi-1=1)，同时转移条件满足(Xi=1)。在梯形图中用Mi-1和Xi的常开触点串联电路表示上述条件。满足必要条件后还要满足转移的充分条件:转移条件的后续步Mi被激活，该转移条件的前级步复位(不活动步)，在梯形图中用SET指令将后续步Mi置位，用RST指令将前级步复位。这种编程方式与转移的实现条件严格对应。因此用这种方法编制复杂程序不易出错。7.3以转移条件展开的梯形图编程7.3.1单一顺序结构的编程某组合机床的动力头在初始步停在最左边，限位开关X0=1，按下启动按钮X4后动力头的运动过程见图7-19与习题7.8中表格(表7-3，工作一个循环后，动力头返回并停在初始位置。画出动力头的状态转移图和梯形图如图7-19所示。

以转移展开的编程方法:用该转移X‘所有前级步对应的编程元件的常开触点与转移条件对应的触点或电路串联驱动SET指令，使后续步对应的编程元件置位，同时驱动RST指令使所有前级步对应的编程元件复位。可见每一个转移条件对应相似的控制置位和复位的电路块。有多少个转移Xi，就有多少个这样的标准电路块。上一页下一页返回7.3以转移条件展开的梯形图编程输出继电器线圈用代表步Mi的常开触点来驱动。注意:为避免双线圈的出现，可用它们的触点并联电路来驱动(图7-19的梯形图中Y11与Y12的处理)，这是典型的由编程元件M控制输出Y的例子，只要数一下输出Yi将对应Mi的常开触点并联驱动Y，即可。

注意在使用该编程方法时，因为前级步Mi-1和转移条件Xi对应的串联电路接通时间很短(只有一个扫描周期)，转移条件满足(Xi=1)后续步置位，同时前级步Mi-1马上被复位，该串联电路断开，所以该步Mi对应输出继电器线圈不能与SET和RST指令并联。而应该用代表步的编程元件的常开触点或它们的并联电路来驱动输出继电器线圈。上一页下一页返回7.3以转移条件展开的梯形图编程7.3.2条件分支结构的编程在条件分支结构的编程中，每一个转移条件Xi都只有一个前级步和一个后续步。因此对分支结构的分支开始与分支结束的编程与对单一顺序结构的编程方法相同。对应的梯形图是“规范化的”，每一个控制置位、复位的电路块都由前级步对应的辅助继电器Mi-1和转移条件Xi以及它们的常开触点串联驱动SET指令和RST指令组成。7.3.3并联分支结构的编程并联分支结构其分支开始处的转移条件x‘后有几个后续步。对应梯形图为:前级步Mi-1和转移条件Xi对应的常开触点串联电路驱动几个后续步(Mi..)同时置位，同时驱动RST指令使前级步复位。上一页下一页返回7.3以转移条件展开的梯形图编程并联分支结构其分支结束处的转移条件Xi前级步有几个，而后续步Mi只有一个。对应梯形图为:转移条件Xi与几个前级步(Mi-1...)的常开触点的串联电路，作为一个后续步(Mi)置位和使几个前级步(Mi-1..)复位的条件。转移的同步实现，如图7-20所示，转移条件Xi的上方是并联分支结构的分支结束，下面是并联分支结构的分支开始，转移实现的条件是Xi的所有前级步都是活动步和转移条件满足。对应的梯形图为:将所有前级步和转移条件的常开触点串联电路，作为使所有后续步置位和所有前级步复位的条件。如图7-20所示。上一页下一页返回7.3以转移条件展开的梯形图编程7.3.4应用实例:液体混合装置控制编程(设计)

一个两种液体混合装置如图7-21所示，S2,S1,SO为上、中、下限液位传感器(分别连接PLC的X2,X1,X0)，当液面达到传感器位置后，传感器为“ON"。阀A、阀B,阀C为3个电磁阀，线圈通电时阀开通，线圈断电阀关闭。M为搅拌电动机。上一页下一页返回7.3以转移条件展开的梯形图编程初始状态:容器是空的，3个阀门均关闭(Y0=Y1-Y2-0，各传感器均为“OFF"状态，搅拌电动机为“OFF”状态。按下启动按钮，阀门A打开，液体A流人容器，液体淹没下限传感器SO时则SO为“ON"，继续注人液体A,直到液面上升至使中限位传感器S1为“ON”时，关闭阀门A，打开阀门B，液体B流人容器。当液体达上限位传感器S2时，关闭阀门B，电动机M运行，搅拌液体，6s后停止搅拌，打开阀门G，放出混合液，当液面低于下限位传感器，延时2s，容器中的液体放空，关闭阀G，自动开始下一个周期的操作。若在工作中按下停止按钮，液体混合装置不立即停止工作，只有在当前工作周期的操作完毕后，才停止操作，停止在初始状态上。设定系统的启动按钮为X3,停止按钮为X4。系统的状态转移图如图7-21(b)所示，以转移展开的梯形图如图7-21(c)所示。上一页下一页返回7.3以转移条件展开的梯形图编程在图7-21(c)梯形图中用辅助继电器M10来实现按下停止按钮X4后，不立即停止工作，直到当前工作周期完成后才停止工作。M10用启动按钮X3和停止按钮X4控制，在未按停止按钮X4之前的正常运行中，M10处于接通状态(ON，每当完成一个周期工作(在MS)后，转移条件M10.T1满足，转移到M1，继续下一个工作循环，见图7-21(b)。若按下停止按钮X4，则M10断电，在完成当前工作周期(在步MS)后，转移条件满足，返回到初始步M0，系统停止在初始状态，等待下一次的启动命令。上一页返回7.4应用停止优先的自锁电路编程

上一节是用置位和复位指令，来控制代表步的编程元件—辅助继电器M，这一节用具有记忆功能的停止优先的自锁电路来控制代表步的辅助继电器M。这种编程方式只使用与触点和线圈有关的指令，任何一种可编程控制器的指令系统都有这类指令，因此这是一种通用的编程方法。编程的关键是找出编程元件M的启动条件和停止条件。下一页返回7.4应用停止优先的自锁电路编程7.4.1单一顺序结构的编程

选择状态转移图中连续的3步Mi-1,Mi,Mi+1，如图7-22所示，根据转换实现的条件，转换实现的必要条件是它的前级步为活动步，并且满足相应的转换条件，Xi是步Mi之前的转移条件，Mi+1是Mi的后续步。Mi要转移为活动步(激活状态)的必要条件是:前级步Mi-1是活动步，且转移条件Xi满足(Xi=1),因此应该将Mi-1和Xi的常开触点串联，作为控制M‘的启动电路。另外要考虑转移实现时应完成的两个操作(充分条件):①该转移前所有前级步都变为不活动步;②该转移所有后续步都要为活动步。当活动步由Mi转移到Mi+1后，Mi应该复位为不活动步，应将后续步Mi+1的常闭触点与Mi线圈串联来作为停止控制电路。上一页下一页返回7.4应用停止优先的自锁电路编程7.4.2条件分支结构的编程用停止优先自锁电路编程与前两节类似，主要关注分支的开始与结束处的编程。

1.条件分支结构分支开始处的编程当某一步的后面有若干分支组成的条件分支结构，该步的活动状态可能转移到不同的分支后续步中去，应将这若干个后续步对应的编程元件的常闭触点与该步的线圈串联，作为(当转移实现后)结束该步的条件。该步的启动电路与单一顺序结构类似。上一页下一页返回7.4应用停止优先的自锁电路编程2.条件分支结构分支结束(合并)处的编程当某一步之前有若干个转移条件(有若干个分支在该步前汇合)，这时代表该步的编程元件的启动电路由若干条支路并联而成，每一支路由某一前级对应的编程元件的常开触点和相应转移条件对应的触点(或电路)串联组成。该步的停止控制电路与单一顺序结构类似，由该步的后续步对应编程元件的常闭触点来充当。上一页下一页返回7.4应用停止优先的自锁电路编程3.仅有两步的闭环的编程在只有两步组成的闭环(逆跳转)(见图7-23)，用停止优先的自锁电路编制的(步M3的)梯形图[见图7-23(c)]不能工作，如M2和X2均为“ON",M3的启动电路接通，但是同时与M3线圈串联的M2的常闭触点都是断开的，所以M3的线圈不能“通电”。其根本原因是:M2既是M3的前级步，又是M3的后续步。要解决这一问题只有在闭环中设一过渡步(中间步)[见图7-13(b)]。这一步只起延时的作用。(延时时间可取得很短，对系统的运行不会有什么影响)。用步进指令、转移条件展开的编程方法设计以上只有两步闭环的电路就没有类似的问题。上一页下一页返回7.4应用停止优先的自锁电路编程7.4.3并联分支开始的编程1.并联分支结构的分支开始处的编程用分支开始的前级步Mi和转移条件Xi的常开触点组成串联电路分别作为后续步(Mi+1...)的启动电路(使后续步转移为活动步)。用若干后续步(Mi+1...)的常闭触点与前级步Mi的线圈串联作为结束前级步Mi的条件(使前级步变为不活动步)。

2.并联分支结构的分支结束(合并)处的编程某步之前有并联分支的合并，该转移实现的必要条件:所有前级步是活动步和转移条件满足，因此用所有前级步对应编程元件的常开触点与转移条件的触点(或电路)串联，作为控制该步的启动电路。该步的停止控制电路由该步的后续步对应编程元件的常闭触点来充当。上一页下一页返回7.4应用停止优先的自锁电路编程7.4.4应用实例:人行横道交通信号灯控制系统的程序设计

人行横道交通信号灯示意图如图7-24所示，行人要横过马路时按下按钮X0或X1，此时车道绿灯，人行道红灯禁止行人通行，等待30s后车道变为黄灯，冉经10s后车道变为红灯。车道红灯亮5s后，人行横道变为绿灯，巧s后绿灯闪烁5次，人行道绿灯灭，红灯亮，延时5s后车道绿灯亮，回到初始状态。要求按下启动按钮(请求过马路信号发出)至系统返回初始状态这段时间内，冉按按钮将不冉起作用。根据以上顺序过程画出状态转移图，如图7-25所示。上一页下一页返回7.4应用停止优先的自锁电路编程可编程控制器由“ST0P”状态切换到“RUN”状态时，初始化脉冲M8002将MO激活(MO置位“通电”)，车道绿灯Y2和人行道红灯Y3亮。按下要求通过按钮X0或X1,系统由初始步MO进入M1和M10，交通灯状态未变(Y3,Y2为“ON”定时器T0开始定时，等待30s后进入M2(车道黄灯亮Y1为“同时T1定时，10s后进入步ON”M3(车道红灯亮Y0为，同时T2定时，5s后步M10进入步M11(人行道绿灯“ON”亮)，T3定时，15s后进入步M12(人行道绿灯灭)，T4定时0.5s后进入步M13(人行道绿灯亮)，TS定时0.5s，同时计数器C0当前值加1，当前值小于5时从步M13，经过渡步M14返回步M12(循环)，绿灯闪烁5次进入M15(人行道绿灯灭、红灯亮Y3为"ON")，计数器C0复位，定时器T6定时5s后返回初始状态。状态转移图对应的梯形图如图7-26所示。上一页下一页返回7.4应用停止优先的自锁电路编程在梯形图中步MO后是并联分支开始，用X0与X1常开触点并联，再与MO的常开触点串联的电路分别作为M1和M10的启动电路，之后M1支路进展至M3，车道红灯亮5s后(T2常开触点作为另一支路的开始步M10的转移条件)，另一条支路的M10才进展到M11(人行道绿灯亮)。此时M3实际上成为等待步。在步M13之后有条件分支(或逆跳转步)，当转移条件满足，跳转回到中间步M14，延时0.1s后回到M12，闪烁5次之后转移条件C0·TS满足，进入步M15，计数器C0复位，T6定时时间到(此处是并联分支的汇合处)，用M3,M15与T6常开触点串联，作为返回初始步MO的启动电路。上一页返回7.5控制系统程序设计实例7.5.1机械手工作情况与控制要求坐标式机械手有5种工作方式:手动、自动、返回原点，其中自动工作方式包含:连续、单周期与单步3种工作方式。

如图7-27所示为坐标式机械手，需将工件从位置A搬到位置B，其工作顺序是:机械手从原点下降到位，从A处夹紧物体后上升到位后，右移到位后，机械手下降，下降到位后，将物体放于位置B后，然后上升到位后，左移到位停在原点，一次循环结束。下一页返回7.5控制系统程序设计实例系统由液压驱动，机械手上行、下行、左移、右移由双向电磁阀控制(Y0接通→下行，Y2接通→上行，Y4接通→左移，Y3接通一右移)。机械手夹紧用单向电磁阀控制(Y1接通一夹紧，Y1断电→松开)。上、下、左、右限位开关分别为X2,X1、X4,X3。工作方法选择开关及有关的启、停按钮如图7-28所示。面板右上角是工作方法选择开关，工作方法选择开关的5个位分别对应5种工作方式，面板左下角的2个按钮是手动按钮，面板左上角为手动选择开关，分别有手动3种状态的选择。面板中部上方是返回原点启动按钮。上一页下一页返回7.5控制系统程序设计实例为了在紧急情况下可靠切断可编程控制器所接负载的电源，设置了由交流接触器KM控制的负载电源，在可编程控制器开始运行时，按下“负载电源启动”按钮，交流接触器动作并自锁，给外部负载提供交流电，出现紧急情况按下“紧急停车”按钮，断开负载电源(同时也断开了可编程控制器的电源)。图7-29为可编程控制器外部接线图。

手动工作方法包括:手动与返回原位(点)。手动操作，用相应手动选择开关和手动按钮进行相应动作。自动操作方法:返回原位(点)操作，按下返回原位(点)启动按钮X25，机械手自动返回原点。(此时工作方式选择开关要处于“返回原点”位置即X21为“ON”)。上一页下一页返回7.5控制系统程序设计实例自动工作方法包括:连续工作，单周期工作，单步工作。在选择这3种工作方式之前，系统应处于原点状态，如不满足这一条件，要首先选择返回原点工作方式，然后按回原点启动按钮X25，使系统自动返回原点状态。在原点状态，状态转移图中的初始步MO为激活状态("ON”状态)，为进入连续，单周期和单步工作方式作好待命状态。

一般情况下，配合初始状态指令的编程，必须指定具有连续编号的输入点;如果无法指定连续编号，则要使用辅助继电器M，重新安排输入编号。上一页下一页返回7.5控制系统程序设计实例连续编号的输入点:X20一手动操作方式;X21一返回原点;X22单步运行;X23一单周期运行;X24一连续运行;X25一返回原点启动;X26一自动启动;X27停止。

1.连续工作机械手处于原位，工作方式选择开关切换到连续，按下启动按钮X26，机械手连续循环工作。按下停车按钮X27完成当前工作周期，机械手自动返回原位并停止工作。上一页下一页返回7.5控制系统程序设计实例2.单周期工作机械手处于原位，工作方式选择开关切换到单周期，按下启动按钮X26，机械手启动，工作一个周期。最后又停在原位。在工作过程中，若按下停车按钮X26，可接着工作完成一个周期，机械手返回原位，并停止工作。

3.单步工作机械手处于原位，工作方式选择开关切换到单步，每按一次启动按钮X27，机械手执行一步动作。上一页下一页返回7.5控制系统程序设计实例7.5.2机械手控制系统的程序设计

1.具有多种工作方式控制系统程序总体结构坐标式机械手的控制系统有5种工作方式，可分为手动与自动工作方式。手动程序较简单，一般可用经验法设计，而复杂的自动程序(包括:连续、单周期、单步工作、自动返回初始状态)，一般根据控制系统的状态转移图，用顺序控制法设计。一般情况下手动与自动程序可用跳转指令予以区分，如图7-30所示的典型结构。X20是手动、自动切换开关。选择手动工作方式时X20为"ON"，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X20为“OFF"，跳过手动程序，执行公用程序和自动程序。上一页下一页返回7.5控制系统程序设计实例2.使用优先停止自锁电路的编程方法编制通用、手动、自动程序

(1)通用程序通用程序(又称公用程序)用于手动程序和自动程序的相互切换处理。主要包括:状态的初始化，原点条件、相互切换和相互制约问题等。如图7-31所示。当系统采用手动工作方法，应将除初始步之外的各步对应的编程元件(M20~M27)复位，同时还应将表示连续工作状态的M7复位，如果M7未复位，系统从自动工作方式切换到手动工作方式，冉切换到自动工作方式时，可能会出现同时有两个活动步而引起误动作。上一页下一页返回7.5控制系统程序设计实例当机械手处于原点状态(左限位X4为"ON"，上限位X2为“ON"，机械手松开Y1为"OFF"，这3条都满足，则表示原点条件的辅助继电器MS为“ON"，在开始执行用户程序(初始化脉冲M8002为“ON")或系统处于手动状态(X20为“ON")或回原点方式(X21为“ON")时，初始步对应的MO被激活(置位)，为单步、单周期和连续工作方式作好准备。如果此时MS为“OFF”状态，MO将被复位，初始步MO为不活动步，系统不能在单步、单周期和连续工作方式中工作。上一页下一页返回7.5控制系统程序设计实例(2)自动返回原点程序自动返回原点的状态转移图(见图7-32(a)和对应的用优先停止自锁电路设计的梯形图(图7-32(b))。在控制面板选择回原点工作方式时，对应X21“通电”，按下回原点启动按钮X25，则M10变为活动步，机械手松开并且上升，升到上限位开关时，X2的常开触点接通，机械手左行(M11活动步)，到左限位开关，X4的常开触点接通，将步M11复位，这时原点条件满足(X4与X2常开触点接通，Y1的常闭触点也接通)，对应M5线圈“通电”，这时在通用程序(见图7-31)中，初始步M0被置位(激活)为进入单周期、连续和单步工作方式作好准备。可认为步M0是步M11的后续步。为避免双线圈输出，将M10,M11的输出电路移到自动控制程序的输出电路中(见图7-36)。上一页下一页返回7.5控制系统程序设计实例(3)手动程序手动程序见图7-33。工作方式选择开关切换到“手动”，对应X20“通电”。手动操作时用手动选择开关对应的X5~X7，以及正向运行、反向运行按钮对应的X10,X11来控制机械手的升、降、左、右行和夹紧、松开动作。为确保系统的安全运行，在程序中设置了联锁环节:在上升与下降之间、左行与右行之间设置互锁;上限位开关X2的常开触点与控制左、右行的Y4和Y3的线圈串联，机械手只有升到最高位置(X2为“ON"，才能左右移动，以防机械手在低位置运行时与别的物体碰撞。如图7-33所示的手动程序。上一页下一页返回7.5控制系统程序设计实例(4)自动程序由机械手工作的工序流程，画出其状态转移图如图7-34所示。此图可用于其他具有多种工作方式的系统，虚线框中的部分可由不同控制要求的系统构成。系统的连续工作方式和单周期工作方式的选择区分，由辅助继电器M7来实现;而单步工作方式与非单步(连续与单周期)工作方式的区分，由辅助继电器M6来实现(在梯形图中实现)。见图7-35。

系统工作在连续、单周期(非单步)的工作方式时，控制面板的开关必定不会接通单步工作方式，则表示单步X22的常闭触点接通，辅助继电器M6(转移允许)接通，此时串联在各步启动电路中的M6常开触点都接通，允许步与步之间的转移进行。上一页下一页返回7.5控制系统程序设计实例利用通用程序将初始步MO激活(为活动步)，再利用控制面板上的工作方式选样开关来选择工作方式。选择连续工作方式时，与控制面板的选择开关对应X24接通，在初始步MO激活状态下按启动按钮X26，控制连续工作的M7线圈“通电”并自锁。返回原点的X21和单步工作方式的X22未“通电”，其常闭触点闭合，控制单步与非单步的M6线圈“通电”，其常开触点闭合(允许步与步之间的转移进行)。当X26常开触点与M6常开触点闭合，活动步由MO转移到M20(同时M7常闭触点断开，使MO“断电