步进指令课件

1、模块七 步进指令,第一节 步进指令及步进梯形图,第二节 顺序功能图的类型,第三节 步进梯形图设计实例,本节讲解,第一节 步进指令及步进梯形图,一、顺序功能图,二、步进指令,三、步进梯形图,四、步进指令的表示及其动作,教学目标,项目一 运料小车,在自动化生产线上经常使用运料小车，如图所示，货物通过运料小车M从A地运到B地，在B地卸货后小车M再从B地返回A地待命。本项目用PLC来控制运料小车的工作。,运料小车示意图,根据控制要求，画出时序图如图所示。,运料小车时序图,运料小车的一个工作周期分为装料、右行、卸料和左行4步，再加上等待装料的初始步，一共有5步。各限位开关、按钮和定时器提供的信号是各步之

2、间的转换条件，由此画出顺序功能图如图所示。,运料小车单周期工作方式顺序功能图,运料小车单周期工作方式梯形图如图所示。,运料小车单周期工作方式梯形图,工艺过程,顺序功能图,梯形图,顺序控制设计法思路,顺序功能图,梯形图,1.顺序控制系统 对于流程作业的自动化控制系统而言，一般都包含若干个状态（也就是工序），当条件满足时，系统能够从一种状态转移到另一种状态，我们把这种控制叫做顺序控制。对应的系统则称为顺序控制系统或流程控制系统。,一、顺序功能图,2.顺序功能图,针对顺序控制要求，PLC提供了顺序功能图（SFC）语言支持。顺序功能图又称状态转移图，由一系列状态（用M或S表示）组成。,顺序功能图是一种

3、PLC编程语言。主要由步、有向连线、转换、转换条件和动作（命令）组成。,转换条件,每一步所完成的工作,使系统由前级步进入下一步的信号称为转换条件,转换,有向线段,将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段,2.顺序功能图,步将系统的一个工作周期，按输出量的状态变化，划分为若干个顺序相连的阶段，每个阶段叫做步。 “步”用编程元件（如辅助存储器M和状态继电器S）表示。,与系统的初始状态对应的步叫“初始步”，用双线方框表示。,当正系统处于某一步说在的阶段时，该步处于活动状态，称该步处于“活动步”。 步处于活动状态时，相应的动作被执行；处于不活动状态时，相应的非存储型动作被停止执行。,2.1 步与

4、动作,开始,初始步,步,2.1 步与动作,动作：一个控制系统可以划分为被控系统和施控系统。对于被控系统，在某一步中要完成某些“动作”；对于施控系统，在某一步中则要向被控系统发出某些“命令”，将动作或命令简称为动作 动作的表示：矩形框中的文字或符号表示，该矩形框应与相应的步的符号相连。,2.1 步与动作,命令,动作,保持型动作：若为保持型动作，则该步不活动时继续执行该动作。 非保持型动作：若为非保持型动作则指该步不活动时，动作也停止执行。,2.1 步与动作,2.2有向连线,有向连线：功能表图中步的活动状态的顺序进展按有向连线规定的路线和方向进行。活动状态的进展方向是从上到下或从左至右，箭头可以省

5、略。其他方向，用箭头注明进展方向。,有向连线 （带箭头）,有向连线（不带箭头）,转换：转换是用有向连线上与有向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的实现来完成的，并与控制过程的发展相对应。 转换条件：转换条件可以用文字语言、表达式或图形符号标注在表示转换的短线的旁边。,2.3 转换与转换条件,转换条件,转换条件,(1)两个步绝对不能直接相连，必须用一个转换将它们隔开。 (2)两个转换也不能直接相连，必须用一个步将它们隔开。 (3)顺序功能图中的初始步一般对应系统等待起动的初始状态。 (4)自动控制系统应能多次重复执行同一工艺过程。 (5)在顺序功能图中,只有

6、当某一步的前级步是活动步时,该步才有可能变成活动步。,2.4 绘制顺序功能图时的注意事项,顺序功能图举例,剪板机控制,(1).剪板机动作控制,动作流程图,按下启动按钮X10,X0、X1、Y0得电,板料右行至X3得电,Y1得电，压钳下行,X4得电，板料压紧,Y2得电，剪刀下行,X2得电，剪断,Y3，Y4得电， 上行,等待下次启动,(2).剪板机动作控制,顺序功能图举例,按下启动按钮X10,板料右行,(3).剪板机动作控制,顺序功能图举例,剪刀下行,压钳下行,压钳、 剪刀上行,顺序功能图举例,3.由顺序功能图画出梯形图 在画顺序功能图时，步是用辅助继电器M来代表，某一步为活动步时，对应的辅助继电器

7、为ON，某一转换条件满足时，该转换的后续步变为活动步，前级步变为不活动步。 很多转换条件都是短信号（脉冲信号），因此应使用具有记忆（或称保持）功能的电路来控制代表步的辅助继电器。,如左图所示的步M1、M2和M3是顺序功能图中顺序相连的3步，X001是步M1转向步M2的转换条件。使用“启-保-停”电路的关键是要找出它的启动条件和停止条件。,转换实现的条件是它的前级步为活动步，并且满足相应的转换条件，所以步M2变为活动步的条件是它的前级步M1为活动步，并且满足转换条件X1=1。,M1 X1 M3 M2,M2,启动条件,停止条件,实现自保持,说明（对单序列来说）：,1.用上一步编程元件的常开触点和转

8、换条件的串联作为启动条件。 用下一步编程元件的常闭触点作为停止条件。 用本步编程元件的常开触点作为自保持条件。,M1 X1 M3 M2,M2,启动条件,停止条件,实现自保持,2、若某一输出量仅在某一步为“1”态，可以将它们的线圈分别与对应步的辅助继电器的线圈并联。,3、若某一输出量在某几步中都为“1”态，则应将代表各有关步的辅助继电器的常开触点并联后，再驱动该输出继电器的线圈。,M201 Y0,M202,M202 Y1,M203,项目二 按钮式人行道交通灯,在道路交通管理上有许多按钮式人行道交通灯，如图所示，正常情况下，汽车通行，即Y3绿灯亮，Y5红灯亮；当行人想过马路，就按按钮。当按下按钮X

9、0（或X1）之后，主干道交通灯从绿（5s）绿闪（3s）黄（3s）红（20s），当主干道红灯亮时，人行道从红灯亮转为绿灯亮，15s以后，人行道开始闪烁，闪烁5s后转入主干道绿灯亮，人行道红灯亮。本任务利用PLC控制按钮人行道交通灯，用并行序列的顺序功能图编程。,按钮式人行道交通灯示意图,为了用PLC控制器来实现任务，PLC需要2个输入点，5个输出点，输入输出点分配见表。 输入输出点分配表,由提出的任务画出时序图，如图所示。,按钮式人行道交通灯时序图,由时序图知：主干道的一个工作周期分为4步，分别为绿灯亮、绿灯闪烁、黄灯亮和红灯亮，用M1M4表示。人行道的一个工作周期分为3步，分别为红灯亮、绿灯亮

10、和绿灯闪烁，用M5M7表示。再加上初始步M0，一共有8步构成。,各按钮和定时器提供的信号是各步之间的转换条件，由此画出顺序功能图如图所示。,按钮式人行道交通灯顺序功能图,顺序功能图主要有三种结构:单序列、 选择序列、 并行序列,1、单流程结构,如图控制程序，是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S21执行完后即结束。,从头到尾只有一条路可走，称为单流程结构。,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。,2、选择序列,当S0之行后，若X2先有效，则跳到S22执行

11、，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序列。,顺序功能图的基本结构,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列序列。在各条路径都执行后，才会继续往下指令，,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。,3、并列序列,在每个分支点，最多允许8条支路，每个支路步数不受限。,39,用启-保-停电路实现的并行序列的编程方法 （1）并行序

12、列分支的编程方法 并行序列中各单序列的第一步应同时变为活动步。对控制这些步的启-保-停电路使用同样的启动电路，可以实现这一要求。 （2）并行序列合并的编程方法 图4-16中步M0之前有一个并行序列的合并，该转换实现的条件是所有的前级步（即步M4和M7）都是活动步和转换条件T4满足。由此可知，应将M4、M7和T4的常开触点串联，作为控制M0的启-保-停电路的启动电路。,按钮式人行道交通灯梯形图（1）,按钮式人行道交通灯梯形图如图所示。,按钮式人行道交通灯梯形图（2）,任务三 自动门控制系统,一、任务提出 许多公共场所的门口都有自动门，如图4-21所示。人靠近自动门时，红外感应器X0为ON，Y0驱

13、动电机高速开门，碰到开门减速开关X1时，变为低速开门。碰到开门极限开关X2时电机停转，开始延时。若在05s内红外感应器检测到无人，Y2起动电机高速关门。碰到关门减速开关X3时，改为低速关门，碰到关门极限开关X4时电机停转。在关门期间若感应器检测到有人，停止关门，T1延时05s后自动转换为高速开门。本任务利用PLC控制自动门，用选择序列的顺序控制功能图编程。,图4-21 自动门控制示意图,二、原理分析 为了用PLC控制器来实现自动门控制系统，PLC需要5个输入点，4个输出点，输入输出点分配见表4-3。 表4-3 输入输出点分配表,如图4-22a是自动门控制系统在关门期间无人要求进出的时序图，如图

14、4-22b所示是自动门控制系统在关门期间又有人要求进出时的时序图。,图4-22 自动门控制系统时序图,设计选择序列的顺序功能图如图4-23所示。,图4-23 自动门顺序功能图,选择序列分支的编程方法 如果某一步的后面有一个由N条分支组成的选择序列，该步可能转换到不同的N步去，应将这N个后续步对应的辅助继电器的常闭触点与该步的线圈串联，作为结束该步的条件。如图4-23中步M4之后有一个选择序列的分支，当它的后续步M5或者M6变为活动步时，它应变为不活动步。所以需将M5和M6的常闭触点串联作为步M4的停止条件。 选择序列合并的编程方法 对于选择序列的合并，如果某一步之前有N个转换(即有N条分支在该

15、步之前合并后进入该步)，则代表该步的辅助继电器的启动电路由N条支路并联而成，各支路由某一前级步对应的辅助继电器的常开触点与相应转换条件对应的触点或电路串联而成。以步M1为例，对应的起动电路由两条并联支路组成，每条支路分别由M0、X0和M6、T1的常开触点串联而成。,用启-保-停电路实现的选择序列的编程方法,设计的梯形图如图4-24所示 。,图4-24 自动门控制梯形图,仅有两步的闭环的处理 如图4-25a所示的顺序功能图用启-保-停电路设计，那么步M3的梯形图如图4-25b所示，可以发现，由于M2的常开触点和常闭触点串联，它是不能正常工作的。这种顺序功能图的特征是：仅由两步组成的小闭环。在M2

16、和X2均为ON时，M3的启动电路接通，但是这时与它串联的M2的常闭触点却是断开的，所以M3的线圈不能通电。出现上述问题的根本原因在于步M2既是步M3的前级步，又是它的后续步。解决的方法有两种： （1）以转换条件作为停止电路 将图4-25b 中M2的常闭触点用转换条件X3的常闭触点代替即可，如图4-25c所示。,（2）在小闭环中增设一步 如图4-26a所示，在小闭环中增设了M10步就可以解决这一问题，这一步没有什么操作，它后面的转换条件“=1”相当于逻辑代数中的常数l，即表示转换条件总是满足的，只要进入步M10，将马上转换到步M2去。图4-26b是根据图4-26a画出的梯形图。,图4-26 小闭

17、环中增设步,任务四 液体混合装置,如图4-29a所示是某一液体混合装置，开始时容器是空的，各阀门均关闭，各传感器均为OFF。按下启动按钮后，打开阀YV1，液体A流入容器，中限位开关变为ON时，关闭阀YV1，打开阀YV2，液体B流入容器。当液面到达上限位开关时，关闭阀YV2，电机M开始运行，搅动液体，60s后停止搅动，打开阀YV3，放出混合液，当液面降至下限位开关之后再过5s，容器放空，关闭阀YV3，打开阀YV1，又开始下一周期的操作。按下停止按钮，在当前工作周期的操作结束后，才停止操作(停在初始状态)。,二、原理分析 为了用PLC控制器来实现任务，PLC需要5个输入点，4个输出点，输入输出点分

18、配见表4-4。 表4-4 输入输出点分配表,由提出的任务画出时序图，如图4-30所示。,图4-30 液体混合装置时序图,液体混合装置的工作周期划分为6步。用M0表示初始步，分别用M1M5表示液体A流入容器、液体B流入容器、搅动液体、放出混合液和容器放空。用各限位传感器、按钮和定时器提供的信号表示各步之间的转换条件。画出顺序功能图如图4-31所示。,图4-31 液体混合装置顺序功能图,用启-保-停电路设计出梯形图如图4-32所示。,图4-32 液体混合装置梯形图,任务五 冲床机械手的运动,一、任务提出 在机械加工中经常使用冲床，某冲床机械手运动的示意图如图4-34所示。初始状态时机械手在最左边，

19、X4为ON；冲头在最上面，X3为ON；机械手松开，Y0为OFF。按下启动按钮X0，Y0变为ON，工件被夹紧并保持，2s后Yl被置位，机械手右行，直到碰到X1，以后将顺序完成以下动作：冲头下行，冲头上行，机械手左行，机械手松开，延时1s后，系统返回初始状态。,图4-34 某冲床机械手运动的示意图,二、原理分析 为了用PLC控制器来实现任务，PLC需要5个输入点，5个输出点，输入输出点分配见表4-5。 表4-5 输入输出点分配表,由输入输出点的分配表画出PLC的外部接线图，如图4-35所示。,图4-35 冲床机械手PLC的外部接线图,由提出的任务画出时序图，如图4-36所示。从时序图上可见，工件在

20、整个工作周期都处于夹紧状态，一直到完成冲压后才松开工件，这种命令动作为存储型命令。,图4-36 冲床机械手时序图,冲床机械手的运动周期划分为7步，依次分别为初始步、工件夹紧、机械手右行、冲头下行、冲头上行、机械手左行和工件松开，用M0M6表示。各限位开关、按钮和定时器提供的信号是各步之间的转换条件。由此画出顺序功能图如图4-37所示。,图4-37 冲床机械手顺序功能图,用启-保-停电路设计出梯形图如图4-38所示。,图4-38 冲床机械手梯形图,三、知识链接 1存储型命令和非存储型命令 在顺序功能图中说明命令的语句时应清楚地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“打开1号阀并

21、保持”，是指该步为活动步时1号阀打开，该步为不活动步时1号阀继续打开；非存储型命令“打开1号阀”，是指该步为活动步时打开，为不活动步时关闭。图4-37中步M1的命令Y0就是存储型命令，当M1步为活动步时Y0置位，该步为不活动步时Y0继续置位，除非在其它步中用复位指令将Y0复位（步）。同理，步中的命令Y0也是存储型命令，当M6步为活动步时Y0复位，该步为不活动步时Y0继续复位，除非在其它步中用置位指令将Y0置位（步1）。,2命令或动作的修饰词 在顺序功能图中说明存储型命令时可在命令或动作的前面加修饰词，例如“R”、“S”。使用动作的修饰词（见表4-6）可以在一步中完成不同的动作。修饰词允许在不增

22、加逻辑的情况下控制动作。例如，可以使用修饰词L来限制配料阀打开的时间等。 表4-6 动作的修饰词,四、任务实施 1将5个模拟输入状态的按钮开关的常开触点分别接到PLC的X0X4（如图4-35所示的输入部分），并连接PLC电源。检查电路正确性，确保无误。 2输入如图4-38所示的梯形图，进行程序调试，调试时要注意动作顺序，运行后先按下X0（模拟启动），2s后再依次按下X1X4，分别模拟右限位、下限位、上限位、左限位，每次操作都要监控观察各输出（Y0Y4）和相关定时器（T0T1）的变化，检查是否完成了冲床机械手所要求的运动。,FX系列PLC提供了一对步进指令。,STL是利用内部软元件（状态S）在顺

23、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。,二、步进指令,编程元件状态继电器（S） 状态继电器有5种类型：初始状态继电器S0S9共10点；回零状态继电器S10S19共10点；通用状态继电器S20S499共480点；具有状态断电保持的状态继电器有S500S899，共400点；供报警用的状态继电器（可用作外部故障诊断输出）S900S999共100点。 在使用状态继电器时应注意： （1）状态继电器与辅助继电器一样有无数的常开和常闭触点。 （2）状态继电器不与步进顺控指令STL配合使用时，可象辅助继电器M一样使用。 （3）FX2N系列PLC可通

24、过程序设定将S0S499设置为有断电保持功能的状态器。,用步进指令可以将顺序功能图转换为步进梯形图，也可以直接编写步进梯形图。对梯形图和顺序功能图应注意以下几点： 1.状态的动作与输出的重复使用,状态编号不可重复使用。,如果如果状态触点接通，则与其 相连的电路动作；如果状态触点 断开，则与其相连的电路停止工 作。,在不同状态之间，允许对输出元 件重复输出，但对同一状态内不 允许双重输出。,三、步进梯形图,3.输出的互锁,在状态转移过程中，由于在瞬间（1个扫描周期），两个相邻的状态会同时接通，因此为了避免不能同时接通的一对输出同时接通，必须设置外部硬接线互锁或软件互锁。,定时器线圈与输出线圈一样

25、，也可对在不同状态的同一软元件编程，但在相邻的状态中不能编程。如果在相邻状态下编程，则工序转移时定时器线圈不能断开，定时器当前值不能复位。,2.定时器的重复使用,如右图所示，在状态内的母线将LD或LDI指令写入后，对不需要触点的驱动就不能再编程，需要按下图方式进行变换。,5.输出的驱动方法,OUT指令与SET指令对于STL指令后的状态具有同样的功能，都将原来的状态自动复位。此外，还有自保持功能。但是，在使用OUT指令时，用于向状态转移图中的分离状态转移。,6.状态的转移方法,7.可在状态内处理的指令,1.步进指令的顺序功能图表示及其动作,四、步进指令的表示及其动作,2.步进指令的梯形图表示及其

26、动作,四、步进指令的表示及其动作,【应用系统设计】 简易红绿灯控制系统,【应用范例】洗车流程控制,二、选择分支与汇合流程设计,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。,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。,任何时候按下STOP，则所有输出复位，停止洗车,项目说明：,功能分析：,手动、自动只能选择其一，因此

27、使用选择分支来做。,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S21MC1动作 状态S22MC2动作 状态S23MC3动作 状态S24停止,自动状态 状态S31MC1动作 状态S32MC2动作 状态S33MC3动作 状态S24停止,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,绘绘制状态流

28、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,步进阶梯图转换,任务八 组合钻床,一、任务提出 某组合钻床用来加工圆盘状零件上均匀分布的6个孔（见图4-55）。放好工件后，按下启动按钮工件被夹紧，夹紧后压力继电器Xl为ON，Y1和Y3使两只钻头同时开始向下进给。大钻头钻到由限位开关X2设定的深度时，Y2使它上升，升到由限位开关X3设定的起始位置时停止上行。小钻头钻到由限位开关X4设定的深度时，Y4使它上升，升到由限位开关X5设定的起始位置时停止上行，同时设定值为3的计数器的当前值加l。两个都到位后，Y5使工件旋转120，

29、旋转结束后又开始钻第二对孔。3对孔都钻完后，计数器的当前值等于设定值3，转换条件满足。Y6使工件松开，松开到位时，系统返回初始状态。本任务研究用PLC来控制组合钻床。,图4-55 某组合钻床示意图,二、原理分析 为了用PLC控制器来实现任务，PLC需要8个输入点，7个输出点，输入输出点分配见表4-9。 表4-9 输入输出点分配表,如图4-56所示，用状态继电器S来代表各步，顺序功能图中包含了选择序列和并行序列。,图4-56 组合钻床顺序功能图,图4-57 组合钻床梯形图,组合钻床的梯形图如图4-57所示。,三、知识链接 1用步进顺控指令实现的选择序列的编程方法 （1）选择序列分支的编程方法 图

30、4-56中的步S24和S27有一个选择序列的分支。当步S24和S27是活动步(S24为ON，S27为ON)时，如果转换条件C0不满足（没达到3对孔），将转换到步S28；如果转换条件C0满足，将进入步S29。如果在某一步的后面有N条选择序列的分支，则该步的STL触点开始的电路块中应有N条分别指明各转换条件和转换目标的并联电路。 （2）选择序列的合并的编程方法 图4-56中的步S22（S25）之前有一个由两条支路组成的选择序列的合并，当S21为活动步，转换条件X1得到满足，或者步S28为活动步，转换条件X6得到满足，都将使步S22（S25）变为活动步，同时系统程序将步S21或步S28复位为不活动步

31、。在图4-57的梯形图中，由S21和S28的STL触点驱动的电路块中均有转换目标S22（S25），对它们的后续步S22（S25）的置位（将它们变为活动步）是用SET指令实现的，对相应前级步的复位（将它变为不活动步）是由系统程序自动完成的。,2用步进顺控指令实现的并行序列的编程方法 （1）并行序列分支的编程方法 图4-56中分别由S22S24和S25S27组成的两个单序列是并行工作的，设计梯形图时应保证这两个序列同时开始工作和同时结束，即两个序列的第一步S22和S25应同时变为活动步，两个序列的最后一步S24和S27应同时变为不活动步。在图4-56中，当步S21是活动步，并且转换条件X1为ON时

32、，步S22和S25同时变为活动步，两个序列开始同时工作。在图4-57的梯形图中，用S21的STL触点和X1的常开触点组成的串联电路来控制SET指令对S22和S25同时置位，系统程序将前级步S21变为不活动步。 （2）并行序列的合并的编程方法 图4-56中并行序列合并处的转换有两个前级步S24和S27，根据转换实现的基本规则，当它们均为活动步并且转换条件满足，将实现并行序列的合并。未钻完3对孔时，C0的常闭触点闭合，转换条件满足，将转换到步S28，即该转换的后续步S28变为活动步(S28被置位)，系统程序自动地将该转换的前级步S24和S27同时变为不活动步。钻完3对孔时，C0的常开触点闭合，转换

33、条件C0满足，将转换到步S29。,四、任务实施 1将8个模拟按钮开关的常开触点分别接到PLC的X0X7，并连接PLC电源。检查正确性，确保无误。 2输入图4-57的梯形图，进行程序调试，调试时要注意动作顺序。 （1）先按下X0（模拟启动），观察各输出继电器Y0Y6和计数器C0的状态。 （2）再按下X1（模拟夹紧），观察各输出继电器Y0Y6和计数器C0的状态。 （3）模拟钻孔，依次按下X2X3X4X5，或者X2X4X3X5，或者X2X4X5X3，或者X4X2X3X5，或者X4X5X2X3，或者X4X2X5X3，X2X3X4X5，每次操作都要监控观察各输出Y0Y6和计数器C0的变化。 （4）根据Y

34、5或Y6的状态按下X6或X7。 （5）重复第（3）、（4）步两次。,任务九 大小球分选系统,一、任务提出 在实际生产中，许多工业设备设置有多种工作方式，如手动和自动工作方式，自动又包括连续、单周期、单步和自动返回初始状态工作方式。 某机械手用来分选钢质大球和小球，如图4-59所示，控制面板如图4-60所示。 本任务研究用PLC实现具有多种工作方式的大小球分选系统。,图4-59 机械手分选大、小球示意图,图4-60 机械手控制面板,系统设有手动和自动两种工作方式，手动方式时，系统的每一个动作都要靠6个手动按钮控制，接到输入继电器的各限位开关都不起作用。自动工作方式又分以下4种工作形式。 1单周期

35、工作方式：按下启动按钮X16后，从初始步开始，机械手按规定完成一个周期的工作后，返回并停留在初始步。 2连续工作方式：在初始状态按下启动按钮后，机械手从初始步开始一个周期一个周期地反复连续工作，按下停止按钮，并不马上停止工作，完成最后一个周期的工作后，系统才返回并停留在初始步。 3单步工作方式：从初始步开始，按一下启动按钮，系统转换到下一步，完成该步的任务后，自动停止工作并停留在该步，再按一下启动按钮，才往前走一步。单步工作方式常用于系统的调试。 4回原点工作方式：在选择单周期、连续和单步工作方式之前，系统应处于原点状态；如果不满足这一条件，可选择回原点工作方式。 机械手在最上面、最左边且电磁

36、铁线圈断电时，称为系统处于原点状态（初始状态）。,二、原理分析 为了用PLC控制器来实现任务，PLC需要19个输入点，5个输出点，输入输出点分配见表4-10。 表4-10 输入输出点分配表,由输入输出点分配表画出PLC的外部接线图如图4-61所示。,图4-61 大小球分选系统的PLC外部接线图,自动工作方式的顺序功能图如图4-62所示。,图4-62 大小球分选自动程序顺序功能图,梯形图如图4-63所示。,图4-63 具有多种工作方式的大小球分选系统梯形图,三、知识链接 1状态初始化指令IST和初始化程序,FX2N系列PLC的状态初始化指令IST与STL指令一起使用，专门用来设置具有多种工作方式

37、的控制系统的初始状态和设置有关的特殊辅助继电器的状态。IST指令只能使用一次，它应放在程序开始的地方，被它控制的STL电路应放在它的后面。 机械手控制系统的顺序功能图如图4-62所示。该系统的初始化程序（见图4-63）用来设置初始状态和原点位置条件。IST指令中的S20和S30用来指定在自动操作中用到的最低和最高的状态继电器的元件号，IST中的源操作数可取X、Y和M，图4-63中IST指令的源操作数X10用来指定与工作方式有关的输入继电器的首元件，它实际上指定从X10开始的8个输入继电器具有以下的意义： Xl0：手动 X11：回原点 X12：单步运行 X13：单周期运行(半自动) X14：连续

38、运行(全自动) X15：回原点启动 X16：自动操作启动 X17：停止 X10X14中同时只能有一个处于接通状态，必须使用选择开关（见图4-60），以保证这5个输入中不可能有两个同时为ON。,IST指令的执行条件满足时，初始状态继电器S0S2和下列的特殊辅助继电器被自动指定为以下功能，以后即使IST指令的执行条件变为OFF，这些元件的功能仍保持不变： M8040：禁止转换 M8041：转换启动 M8042：启动脉冲 M8043：回原点完成 M8044：原点条件 M8047：STL监控有效 S0：手动操作初始状态继电器 S1：回原点初始状态继电器 S2：自动操作初始状态继电器 如果改变了当前选择

39、的工作方式，在“回原点方式”标志M8043变为ON之前，所有的输出继电器将变为OFF。,2手动程序 手动程序用初始状态继电器S0控制，因为手动程序、自动程序（单步、单周期、连续）和回原点程序均用STL点驱动，这3部分程序不会同时被驱动，所以用STL指令和IST指令编程时，手动程序、自动程序和回原点程序的每一步对应一小段程序，每一步与其他步是完全隔离开的。只要根据控制要求将这些程序段按一定的顺序组合在一起，就可以完成控制任务。既节约了编程的时间，又减少了编程错误。 3自动返回原点程序 自动返回原点的顺序功能图如图4-62a所示，当原点条件满足时，特殊辅助继电器M8044(原点条件)为ON（见图4

40、-63中的初始化程序）。自动返回原点结束后，用SET指令将M8043（回原点完成）置为ON，并用RST指令将回原点顺序功能图中的最后一步S12复位，返回原点的顺序功能图中的步应使用S10S19。,4自动程序 用STL指令设计的自动程序的顺序功能图如图4-62b所示，特殊辅助继电器M8041（转换启动）和M8044（原点条件）是从自动程序的初始步S2转换到下一步S20的转换条件。自动程序的梯形图见图4-63。使用IST指令后，系统的手动、自动、单周期、单步、连续和回原点这几种工作方式的切换是系统程序自动完成的，但是必须按照前述的规定，安排IST指令中指定的控制工作方式用的输入继电器X10X1 7

41、的元件号顺序。工作方式的切换是通过特殊辅助继电器M8040M8042实现的，IST指令自动驱动M8040M8042。,5IST指令用于工作方式选择的输入继电器元件号的处理 IST指令可以使用元件号不连续的输入继电器（见图4-64b），也可以只使用前述的部分工作方式。如图4-64所示的特殊辅助继电器M8000在RUN（运行）状态时为ON，其常闭触点一直处于断开状态。图4-64c中只有回原点和连续两种工作方式，其余的工作方式是被禁止的，“启动”与“回原点启动”功能合用一个按钮X32。,图4-64 IST指令使用元件号不连续的输入继电器,6由IST指令自动控制的特殊辅助继电器 （1）禁止状态转换标志

42、M8040 手动工作方式时它一直为ON，即禁止在手动时步的活动状态的转换。 （2）状态转换启动标志M8041 它是自动程序中的初始步S2到下一步的转换条件之一。它在手动和自动返回原点方式时不起作用。在单步和单周期工作方式只是在按启动按钮时起作用(无保持功能)。在连续工作方式按启动按钮时M8041变为ON并自保持，按停止按钮后变为OFF，保证了系统的连续运行。 （3）启动脉冲标志M8042 在非手动工作方式按启动按钮和回原点启动按钮，它在一个扫描周期中为ON。 7由用户程序控制的特殊辅助继电器 （1）回原点完成标志M8043 在回原点方式，系统自动返回原点时，通过用户程序用SET指令将它置位（见

43、图4-62a）。 （2）原点条件标志M8044 在系统满足初始条件（或称原点条件）时为ON。 （3）STL监控有效标志M8047 其线圈“通电”时，当前的活动步对应的状态继电器的元件号按从大到小的顺序排列，存放在特殊数据寄存器D8040D8047中，由此可以监控8点活动步对应的状态继电器的元件号。此外，若有任何一个状态继电器为ON，特殊辅助继电器M8046将为ON。,四、任务实施 1将19个模拟各输入器件的按钮开关的常开触点分别接到PLC的X1X5、X10X17 、X20X25，如图4-61所示的输入部分，并连接PLC电源。检查电路正确性，确保无误。 2输入图4-63的梯形图，进行程序调试 （

44、1）手动工作方式调试：方式选择开关旋到X10，按照机械手和电磁铁的位置确定X20X25的操作，观察各输出继电器Y0Y4的状态变化。 （2）回原点工作方式调试：方式选择开关旋到X11，按下回原点启动按钮X15，观察机械手回原点工作状态。 （3）连续工作方式调试：机械手在原点的状态下，方式选择开关旋到X14，按下启动按钮X16，2s后依次按下X5X4X3，模拟机械手分选小球的工作，观察各输出继电器Y0Y4的状态变化。可重复操作多次；也可以依次按下X4X2，模拟机械手分选大球的工作，观察各输出继电器Y0Y4的状态变化。也可重复操作多次。一直到按下X17停止按钮为止。 （4）单周期工作方式调试：调试过程类似于连续工作