8.1 步进控制状态编程法与步进指令

第八章FX2N系列步进指令及状态编程目录多流程顺序SFC编程方法举例二

步进控制状态编程法与步进指令一

SFC基本结构编程应用举例三仿STL指令编程方式四8.1步进控制状态编程法与步进指令目录概述8.1.1

FX2N步进指令及使用说明8.1.2状态转移图的建立8.1.38.1.1概述步进控制系统，它如果一个控制过程可以分解成几个独立的控制动作，并且这些动作按照一定的先后次序一步步执行才能保证控制过程的正常运行，这样的控制系统称为步进控制系统，也称为顺序控制系统。状态编程法，即步进控制设计法，就是针对顺序控制系统的一种专门的设计方法。PLC的设计者们为步进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用的功能表图，使这种先进的设计方法成为当前PLC程序设计的主要方法。8.1.2FX2N系列步进指令及使用说明步进梯形指令（StepLadderInstructoin）简称为STL指令。FX2N系列PLC有2条步进指令：步进梯形指令STL和步进返回指令RET。步进指令STL只有与状态继电器S配合时才具有步进功能。使用STL指令的状态继电器常开触点，称为STL触点，没有常闭的STL触点。用状态继电器代表功能图的各步，每一步都具有三种功能：负载的驱动处理、条件转移和转移目标，这称为状态的三要素，后两个功能是必不可少的。8.1.2FX2N系列步进指令及使用说明用状态继电器代表功能图的各步，每一步都具有三种功能：负载的驱动处理、条件转移和转移目标，这称为状态的三要素，后两个功能是必不可少的。8.1.2FX2N系列步进指令及使用说明步进指令在状态转移图和状态梯形图中的表示如图8-1所示。图中（a）图为状态转移图，（b)图为状态梯形图，与（a)图相对应，是步进状态图“翻译”的梯形图，（c）图为（b）图对应的指定表。步进指令执行的过程是：当进入状态S20时，S20的STL接点接通，输出继电器线圈Y010接通（驱动负载），执行操作处理。如果X001接通（转移条件满足），下一步的状态继电器S21被置位，则下一步的步进接点S21接通（转移目标），转移到下一步状态，同时将自动复位原状态S20（即自动断开）。图8-1步进指令表示方法使用步进指令时应先设计状态转移图(SFC),再由状态转移图转换成状态梯形图(STL)。状态转移图中的每个状态表示顺序控制的每步工作的操作,因此常用步进指令实现时间或位移等顺序控制的操作过程。2、使用说明

（1）步进接点在状态梯形图中与左母线相连，具有主控制功能，STL右侧产生的新母线上的接点要用LD或LDI指令开始。RET指令可以在一系列的STL指令最后安排返回，也可以在一系列的STL指令中需要中断返回主程序逻辑时使用。

（2）当步进接点接通时，其后面的电路才能按逻辑动作。如果步进接点断开，则后面的电路则全部断开，相当于该段程序跳过。若需要保持输出结果，可用SET和RST指令。

（3）可以在步进接点内处理的顺控指令如表8-2所示。8.1.2FX2N系列步进指令及使用说明（3）可以在步进接点内处理的顺控指令如表8-2所示。

表中的栈操作指令MPS/MRD/MPP在状态内不能直接与步进接点后的内母线连接，应接在LD或LDI指令之后，如图8-2所示。

在STL指令内允许使用跳转指令，但其操作复杂，厂家建议最好不使用。8.1.2FX2N系列步进指令及使用说明（4）允许同一编号元件的线圈在不同的STL接点后面多次使用，如图8-3（a）所示。但是应注意，同一编号定时器线圈不能在相邻的状态中出现，如图8-3（b）所示。在同一个程序段中，同一状态继电器地址号只能使用一次。8.1.2FX2N系列步进指令及使用说明（5）在STL指令的内母线上将LD或LDI指令编程后，对图8-4（a）所示没有触点的线圈Y003将不能编程，应改成按图8-4（b）电路才能对Y003编程。

（6）为了控制电机正反转时避免两个线圈同时接通短路，在状态内可实现输出线圈互锁，方法如图8-5所示。图8-5输出线圈的互锁

状态转移图是状态编程法的重要工具。状态编程的一般设计思想是：将一个复杂的控制过程分解为若干个工作状态，弄清各工作状态的工作细节（如状态功能、转移条件和转移方向），再依据总的控制顺序要求，将这些工作状态联系起来，就构成了状态转移图，简称为SFC图。根据SFC图进而可以编绘出状态梯形图STL。1、状态转移图的组成

状态转移图由步、转换、转换条件及有向连线组成。（1）步将系统的工作过程可以分为若干个阶段，这些阶段称为“步”。“步”是控制过程中的一个特定状态。步又分为初始步和工作步，在每一步中要完成一个或多个特定的动作。初始步表示一个控制系统的初始状态，所以，一个控制系统必须有一个初始步，初始步可以没有具体要完成的动作。当系统正处于某一步时，把该步称为“活动步”。8.1.3状态转移图的建立（2）有向连线

在状态转移图中，随着时间的推移和转换条件的实现，将会发生步的活动状态的进展，这种进展按有向联线规定的路线和方向进行。在画状态转移图时，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，并用有线连线将它们连接起来。步的活动状态进展方向通常是从上到下或从左至右，在这两个方向有向连线上的箭头可以省略。（3）转换

转换用有向连线上与有线连线垂直的短划线来表示，转换将相邻；两步分隔开。步的活动状态的进展是由转换来实现完成的，并与控制过程的发展相对应。8.1.3状态转移图的建立4）转换条件

步与步之间用“有向连线”连接，在有向连线上用一个或多个小短线表示一个或多个转换条件。当条件得到满足时，转换得以实现。转换条件可以用文字语言、布尔代数表达式或图形符号标注在表示转换的短线旁边。8.1.3状态转移图的建立2、状态转移图的基本结构及特点

在顺序控制中，经常需要按不同的条件转向不同的分支，或者在同一条件下转向多路分支，还可能跳过某些操作或者重复某种操作。因此，在控制过程中可能具有两个以上的顺序动作过程，那么它的状态转移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，具体编程方法将在后续章节中详细介绍。常用的状态转移图的基本结构有单流程、选择性分支、并行分支和跳转与循环四种结构。任何复杂的控制过程都可以由这四种结构组合而成。8.1.3状态转移图的建立（1）单流程结构

就是由一系列相继执行的工步组成的单条流程。其特点如下：1）每个活动步后面只能有一个转移的条件，且转向仅有一个步；2）状态不必按顺序编号，其他流程状态也可以作为状态转移的条件。如图8-6所示。图中，每满足一个转换条件就依次进入下一个状态，并驱动相应线圈。（2）选择分支结构

从多个分支流程中根据条件选择某一分支，状态转移到该分支执行，其他分支的转移条件不能同时满足，即每次只满足一个分支转椅条件称为选择分支结构。如图8-7所示。其特点是：8.1.3状态转移图的建立1）状态转移图有单个分支流程顺序；2）S20为分支状态，根据不同的转移条件（X001，X004,X007），选择执行其中一个分支流程。三个转换条件不能同时为满足；3）S27为汇合状态，可由S22,、S24、S26任一状态驱动。图8-6单流程结构示意图图8-7选择分支结构示意图8.1.3状态转移图的建立3）并行分支结构当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，其有向连线的水平部分用双线表示。如图8-8所示。图中，当X001接通时，状态同时转移，使S21、S31和S41同时置位，三个分支同时进行，只有这三个状态都运行结束后，若X004接通，才能使S50置位，并使S22，S32和S41同时复位。（4）跳转与循环序列跳转与循环是选择性分支的一种特殊形式。若满足某一转移条件，程序跳过几个状态往下继续执行，这是正向跳转；或程序返回上面某个状态再开始往下继续执行，这是逆向跳转，也称为循环。8.1.3状态转移图的建立如图8-9所示。图（a）中，当转换条件X005为ON时，直接由状态S21跳转至S24执行，S22和S23状态省略执行；图（b）中，当转换条件X005为ON时，有状态S23返回状态S22重复执行，当X004为ON时，则顺序执行状态S24。图8-8并列分支结构示意图图8-9跳转和循环分支示意图8.1.3状态转移图的建立3、编制SFC图的注意事项（1）对状态编程时必须使用步进接点指令STL。程序的最后必须使用步进返回指令RET，返回主母线。（2）初始状态的软元件用S0～S9,要用双框表示；S10～S19在多运行控制模式中用作返回原点的状态；中间状态软元件用S20～S899等状态，用单框表示。若需要在停电恢复后继续原状态运行时，可使用S500～S899停电保持状态元件。（3）状态编程顺序为：先进行驱动，再进行转移，不能颠倒。（4）负载的驱动、状态转移条件可能为多个元件的逻辑组合，视具体情况，按串、并联关系处理，不能遗漏。如图8-10（a）所示。8.1.3状态转移图的建立5）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。如图8-10（b）所示。图8-10负载组合驱动、状态向不连续状态转移的处理8.1.3状态转移图的建立（6）在STL与RET指令之间不能使用MC、MCR指令。（7）初始状态可由其它状态驱动，但运行开始必须用其它方法预先做好驱动，否则状态流程不能正常向下进行。一般用系统的初始条件驱动，若无初始条件，可用M8002（PLC从STOP→RUN切换时的初始脉冲）进行驱动。如图8-10（a）中M8002得电后转换到初始状态S0。8.1.3状态转移图的建立4、编制SFC图的规则（1）若向上转移（称循环）、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。如图8-11所示。（2）在流程中要表示状态的自复位处理时，要用“”符号表示,自复位状态在程序中用RST指令表示，如图8-12所示。（3）SFC图中的转移条件不能使用ANB,ORB,MPS,MRD,MPP指令。应按图8-13(b)所示确定转移条件。8.1.3状态转移图的建立（4）状态转移图中和流程不能交叉，应按图8-14处理。图8-11非连续转移在SFC图中的表示转移的处理8.1.3状态转移图的建立图8-12自复位表示方法的处理图8-13复杂转移条件的处理图图8-14SFC图中交叉流程的处理8.1.3状态转移图的建立（5）若要对某个区间状态进行复位，可用区间复位指令ZRST按图8-15（a）