5.5

FX2N系列PLC的功能圖與步進(jìn)梯形圖用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)梯形圖存在的問(wèn)題（1）設(shè)計(jì)方法很難掌握，設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)。（2）裝置交付使用后維修困難。第1頁(yè)，共44頁(yè)。什么是順序功能圖法？◆定義：順序功能圖法就是依據(jù)順序功能圖設(shè)計(jì)PLC順序控制程序的方法。

◆基本思想：是將系統(tǒng)的一個(gè)工作周期分解成若干個(gè)順序相連的階段，即“步”。第2頁(yè)，共44頁(yè)。

一、功能圖

所謂順序控制，使生產(chǎn)過(guò)程按生產(chǎn)工藝的要求預(yù)先安排的順序自動(dòng)地進(jìn)行生產(chǎn)的控制方式。

功能圖（FunctionChart），又稱順序控制流程圖（SFC），狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，步進(jìn)順控圖等，它是描述控制系統(tǒng)的控制過(guò)程、功能和特性的一種圖形，是一種有效描述順序控制系統(tǒng)功能的圖解表示法，也是一種結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)方法。第3頁(yè)，共44頁(yè)。

順序控制流程圖的基本組成步轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換條件有向線段動(dòng)作或命令將系統(tǒng)的一個(gè)工作周期劃分為若干個(gè)順序相連的階段STEP使系統(tǒng)由前級(jí)步進(jìn)入下一步的信號(hào)稱為轉(zhuǎn)換條件每一步所完成的工作第4頁(yè)，共44頁(yè)。順序功能圖中轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的基本原則功能表圖中的表示活動(dòng)狀態(tài)的進(jìn)展是由轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)來(lái)完成的(1)該轉(zhuǎn)換所有的前級(jí)步都是活動(dòng)步(2)相應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件得到滿足（一）、轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的條件（二）、轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)應(yīng)完成的操作(1)使由有向連線與相應(yīng)轉(zhuǎn)換符號(hào)相連的后續(xù)步都變成活動(dòng)步(2)使由有向連線與相應(yīng)的轉(zhuǎn)換符號(hào)相連的前級(jí)步都變成不活動(dòng)步

第5頁(yè)，共44頁(yè)。順序功能圖的特點(diǎn)（1）兩個(gè)步絕對(duì)不能直接相連，必須用一個(gè)轉(zhuǎn)換將它們隔開(kāi)。（2）兩個(gè)轉(zhuǎn)換也不能直接相連，必須用一個(gè)步將它們隔開(kāi)。（3）功能表中的初始步一般對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)等待起動(dòng)的初始狀態(tài)，它是必不可少的。（4）自控系統(tǒng)應(yīng)能多次重復(fù)執(zhí)行同一工藝過(guò)程，因此功能表圖中應(yīng)由有向連線組成的閉環(huán).（5）如果用沒(méi)有斷電保持功能的編程元件代表各步，PC開(kāi)始進(jìn)入RUN工作方式時(shí)，它們均處于斷開(kāi)狀態(tài),所以必須用

M8002的常開(kāi)觸點(diǎn)作為轉(zhuǎn)換條件，將初始步預(yù)置為活動(dòng)步。第6頁(yè)，共44頁(yè)。順序功能圖的基本結(jié)構(gòu)依據(jù)步之間的進(jìn)展形式，順序功能圖有以下幾種基本結(jié)構(gòu)：(1)單序列結(jié)構(gòu)(2)選擇序列結(jié)構(gòu)（3）

并行序列結(jié)構(gòu)

第7頁(yè)，共44頁(yè)。1.

單序列結(jié)構(gòu)單序列由一系列相繼激活的步組成。每一步的后面僅有一個(gè)轉(zhuǎn)換條件，每一個(gè)轉(zhuǎn)換條件后面僅有一步。

第8頁(yè)，共44頁(yè)。2．選擇序列結(jié)構(gòu)分支合并第9頁(yè)，共44頁(yè)。3．并行序列結(jié)構(gòu)分支合并第10頁(yè)，共44頁(yè)。順序功能圖法的優(yōu)勢(shì)◆順序功能圖中的各“步”實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換時(shí)，使前級(jí)步的活動(dòng)結(jié)束而使后續(xù)步的活動(dòng)開(kāi)始，步之間沒(méi)有重疊。這使系統(tǒng)中大量復(fù)雜的聯(lián)鎖關(guān)系在“步”的轉(zhuǎn)換中得以解決。◆對(duì)于每一步的程序段，只需處理極其簡(jiǎn)單的邏輯關(guān)系。編程方法簡(jiǎn)單、易學(xué)，規(guī)律性強(qiáng)。◆程序結(jié)構(gòu)清晰、可讀性好，調(diào)試方便。工作效率。第11頁(yè)，共44頁(yè)。

順序控制設(shè)計(jì)法的基本思想梯形圖XY經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法控制電路XY輸出電路順序控制設(shè)計(jì)法第12頁(yè)，共44頁(yè)。步進(jìn)梯形指令(StepLadderInstruction)

簡(jiǎn)稱STL指令。STL步進(jìn)階梯指令RET復(fù)位指令第13頁(yè)，共44頁(yè)。編程模型S21S22Y0X1驅(qū)動(dòng)處理轉(zhuǎn)換條件轉(zhuǎn)換目標(biāo)SETS22Y0X1S21驅(qū)動(dòng)處理轉(zhuǎn)換條件轉(zhuǎn)換目標(biāo)STLS21OUTY0LDX1SETS22第14頁(yè)，共44頁(yè)。STL指令的特點(diǎn):1.與STL觸點(diǎn)相連的觸點(diǎn)應(yīng)使用LD/LDI指令。2.STL觸點(diǎn)可以直接驅(qū)動(dòng)或通過(guò)別的觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)Y、M、S、T等元件的線圈，STL觸點(diǎn)也可以使Y、M、S等元件置位或復(fù)位。3.CPU只執(zhí)行活動(dòng)步對(duì)應(yīng)的程序。4.使用STL指令時(shí)允許雙線圈輸出。5.STL指令只能用于狀態(tài)寄存器，在沒(méi)有并行序列時(shí)，一個(gè)狀態(tài)寄存器的STL觸點(diǎn)在梯形圖中只能出現(xiàn)一次。第15頁(yè)，共44頁(yè)。6.在STL觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)的電路塊中不能使用MC和MCR指令，可以使用CJP/EJP指令，當(dāng)執(zhí)行CJP指令跳入某一個(gè)STL觸點(diǎn)的電路塊時(shí)，不管該STL觸點(diǎn)是否接通，均執(zhí)行對(duì)應(yīng)的

EJP指令之后的電路.7.可以對(duì)狀態(tài)寄存器使用LD、LDI、AND、ANI、ORORI、S、R、OUT等指令。8.對(duì)狀態(tài)寄存器置位的指令，如果不在STL觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)的電路塊內(nèi)置位時(shí)，系統(tǒng)程序不會(huì)自動(dòng)將前級(jí)步對(duì)應(yīng)的狀態(tài)寄存器復(fù)位。第16頁(yè)，共44頁(yè)。5.5.1單流程步進(jìn)控制為了說(shuō)明單流程步進(jìn)控制的編程方法，首先來(lái)看下面使用PLC完成自動(dòng)臺(tái)車的控制的例子。如圖所示，某生產(chǎn)過(guò)程的控制工藝要求如下：

(1)按下啟動(dòng)按鈕SB，臺(tái)車電機(jī)M正轉(zhuǎn)，臺(tái)車前進(jìn)，碰到限位開(kāi)關(guān)SQ1后，臺(tái)車電機(jī)M反轉(zhuǎn)，臺(tái)車后退。第17頁(yè)，共44頁(yè)。圖5.5.1臺(tái)車自動(dòng)往返系統(tǒng)工況示意圖第18頁(yè)，共44頁(yè)。

(2)臺(tái)車后退碰到限位開(kāi)關(guān)SQ2后，臺(tái)車電機(jī)M停轉(zhuǎn)，臺(tái)車停車，停5s，第二次前進(jìn)，碰到限位開(kāi)關(guān)SQ3，再次后退。

(3)當(dāng)后退再次碰到限位開(kāi)關(guān)SQ2時(shí)，臺(tái)車停止(或者繼續(xù)下一個(gè)循環(huán))。為編程的需要，不妨設(shè)置輸入、輸出端口配置如表8.2所示。第19頁(yè)，共44頁(yè)。表5.5.1輸入、輸出端口設(shè)置第20頁(yè)，共44頁(yè)。編程步驟如下：第一步：繪制流程圖流程圖是描述控制系統(tǒng)的控制過(guò)程、功能和特性的一種圖形，流程圖又叫功能表圖(FunctionChart)。流程圖主要由步、轉(zhuǎn)移(換)、轉(zhuǎn)移(換)條件、線段和動(dòng)作(命令)組成。第21頁(yè)，共44頁(yè)。圖5.5.2臺(tái)車自動(dòng)往返系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移流程圖第22頁(yè)，共44頁(yè)。第二步：繪制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖順序控制若采用步進(jìn)指令編程，則需根據(jù)流程圖畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖是用狀態(tài)繼電器(簡(jiǎn)稱狀態(tài))描述的流程圖。狀態(tài)元件是構(gòu)成狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的基本元素，是可編程序控制器的元件之一。FX2共有1000個(gè)狀態(tài)元件，其分類、編號(hào)、數(shù)量及用途如表所示。第23頁(yè)，共44頁(yè)。表5.5.2FX2的狀態(tài)元件第24頁(yè)，共44頁(yè)。圖5.5.3臺(tái)車自動(dòng)往返控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖第25頁(yè)，共44頁(yè)。狀態(tài)可提供以下三種功能：

(1)驅(qū)動(dòng)負(fù)載。狀態(tài)可以驅(qū)動(dòng)M、Y、T、S等線圈。可以直接驅(qū)動(dòng)和用置位SET指令驅(qū)動(dòng)，也可以通過(guò)觸點(diǎn)聯(lián)鎖條件來(lái)驅(qū)動(dòng)。例如，當(dāng)狀態(tài)S20置位后，它可以直接驅(qū)動(dòng)Y1。在狀態(tài)S20與輸出Y1之間有一個(gè)聯(lián)鎖條件Y2。

(2)指定轉(zhuǎn)移的目的地。狀態(tài)轉(zhuǎn)移的目的地由連接狀態(tài)之間的線段指定，線段所指向的狀態(tài)即為指定轉(zhuǎn)移的目的地。例如，S20轉(zhuǎn)移的目的地為S21。第26頁(yè)，共44頁(yè)。

(3)給出轉(zhuǎn)移條件。狀態(tài)轉(zhuǎn)移的條件用連接兩狀態(tài)之間的線段上的短線來(lái)表示。當(dāng)轉(zhuǎn)移條件得到滿足時(shí)，轉(zhuǎn)移的狀態(tài)被置位，而轉(zhuǎn)移前的狀態(tài)(轉(zhuǎn)移源)自動(dòng)復(fù)位。例如，當(dāng)X1動(dòng)合觸點(diǎn)瞬間閉合時(shí)，狀態(tài)S20將轉(zhuǎn)移到S21，這時(shí)S21被置位而S20自動(dòng)復(fù)位。狀態(tài)的轉(zhuǎn)移條件可以是單一的，也可以是多個(gè)元件的串、并聯(lián)組合，如圖所示。第27頁(yè)，共44頁(yè)。圖5.5.4狀態(tài)的轉(zhuǎn)移條件(a)單一條件；(b)多條件組合第28頁(yè)，共44頁(yè)。在使用狀態(tài)時(shí)還需要說(shuō)明以下問(wèn)題：

(1)狀態(tài)的置位要用SET指令，這時(shí)狀態(tài)才具有步進(jìn)功能。它除了提供步進(jìn)觸點(diǎn)外，還提供一般的觸點(diǎn)。步進(jìn)觸點(diǎn)(STL觸點(diǎn))只有動(dòng)合觸點(diǎn)，一般觸點(diǎn)有動(dòng)合觸點(diǎn)和動(dòng)斷觸點(diǎn)。當(dāng)狀態(tài)被置位時(shí)，其STL觸點(diǎn)閉合，用它去驅(qū)動(dòng)負(fù)載。

(2)用狀態(tài)驅(qū)動(dòng)的M、Y若要在狀態(tài)轉(zhuǎn)移后繼續(xù)保持接通，則需用SET指令。當(dāng)需要復(fù)位時(shí)，則需用RST指令。第29頁(yè)，共44頁(yè)。

(3)只要在不相鄰的步進(jìn)段內(nèi)，則可重復(fù)使用同一編號(hào)的計(jì)時(shí)器。這樣，在一般的步進(jìn)控制中只需使用2～3個(gè)計(jì)時(shí)器就夠了，可以節(jié)省很多計(jì)時(shí)器。

(4)狀態(tài)也可以作為一般中間繼電器使用，其功能與M一樣，但作一般中間繼電器使用時(shí)就不能再提供STL觸點(diǎn)了。第30頁(yè)，共44頁(yè)。第三步：設(shè)計(jì)步進(jìn)梯形圖前面講過(guò)，每個(gè)狀態(tài)提供一個(gè)STL觸點(diǎn)，當(dāng)狀態(tài)置位時(shí)，其步進(jìn)觸點(diǎn)接通。用步進(jìn)觸點(diǎn)連接負(fù)載的梯形圖稱為步進(jìn)梯形圖，它可以根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖來(lái)繪制。根據(jù)臺(tái)車狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖繪制的步進(jìn)梯形圖如圖所示。第31頁(yè)，共44頁(yè)。圖步進(jìn)梯形圖第32頁(yè)，共44頁(yè)。下面對(duì)繪制步進(jìn)梯形圖的要點(diǎn)作一些說(shuō)明：

(1)狀態(tài)必須用SET指令置位才具有步進(jìn)控制功能，這時(shí)狀態(tài)才能提供STL觸點(diǎn)。

(2)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖除了并聯(lián)分支與聯(lián)接的結(jié)構(gòu)以外，STL觸點(diǎn)基本上都是與母線連接的，通過(guò)STL觸點(diǎn)直接驅(qū)動(dòng)線圈，或通過(guò)其它觸點(diǎn)來(lái)驅(qū)動(dòng)線圈。線圈的通斷由STL觸點(diǎn)的通斷來(lái)決定。

(3)圖中M8002為特殊輔助繼電器的觸點(diǎn)，它提供開(kāi)機(jī)初始脈沖。

(4)在步進(jìn)程序結(jié)束時(shí)要用RET指令使后面的程序返回原母線。第33頁(yè)，共44頁(yè)。第四步：編制語(yǔ)句表由步進(jìn)梯形圖可用步進(jìn)指令編制出語(yǔ)句表程序。步進(jìn)指令由STL/RET指令組成。STL指令稱為步進(jìn)觸點(diǎn)指令，用于步進(jìn)觸點(diǎn)的編程；RET指令稱為步進(jìn)返回指令，用于步進(jìn)結(jié)束時(shí)返回原母線。由步進(jìn)梯形圖編制語(yǔ)句表的要點(diǎn)是：

(1)對(duì)STL觸點(diǎn)要用STL指令，而不能用LD指令。不相鄰的狀態(tài)轉(zhuǎn)移用OUT指令，例如從S24轉(zhuǎn)移到S25。

(2)與STL觸點(diǎn)直接連接的線圈用OUT/SET指令。對(duì)于通過(guò)觸點(diǎn)連接的線圈，應(yīng)在觸點(diǎn)開(kāi)始處使用LD/LDI指令。第34頁(yè)，共44頁(yè)。(3)步進(jìn)程序結(jié)束時(shí)要寫入RET指令。LD M8002SET SOSTL SOLD XOLD X1SET S21STL S21LDI Y1OUT Y2LD X2SET S22STL S22OUT T0 K50第35頁(yè)，共44頁(yè)。

LD T0SET S23SET S20STL S20LDI Y2OUT Y1STL S23LDI Y2OUT Y1LD X3SET S24STL S24LDI Y1OUT Y2LD X2OUT S0RETEND第36頁(yè)，共44頁(yè)。5.5.2多分支狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的處理

1．可選擇的分支與匯合從多個(gè)流程程序中，選擇執(zhí)行哪一個(gè)流程稱為選擇性分支。圖是可選擇的分支與匯合的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖和梯形圖。第37頁(yè)，共44頁(yè)。圖5.5.6可選擇的分支與匯合(a)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖；(b)梯形圖第38頁(yè)，共44頁(yè)。選擇分支和匯合的編程原則是：先集中處理分支狀態(tài)，然后再集中處理匯合狀態(tài)。分支選擇條件X1和X4不能同時(shí)接通。程序運(yùn)行到狀態(tài)器S21時(shí)，根據(jù)X1和X4的狀態(tài)決定執(zhí)行哪一條分支。當(dāng)狀態(tài)器S22或S24接通時(shí)，S21自動(dòng)復(fù)位。狀態(tài)器S26由S23或S25置位，同時(shí)，前一狀態(tài)器S23或S25自動(dòng)復(fù)位。與圖對(duì)應(yīng)的語(yǔ)句表如下：STL S21OUT Y1LD X1SET S22LD X4SET S24第39頁(yè)，共44頁(yè)。STL S22OUT Y2LD X2SET S23LD X23SET S3LD X3SET S26STL S24OUT Y4LD X5SET S25STL S25OUT Y5LD X6SET S26LD S26SET Y6第40頁(yè)，共44頁(yè)。2.并行的分支與匯合圖5.5.7并行的分支與匯合(a)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖；(b)梯形圖第41頁(yè)，共44頁(yè)。STL S21OUT Y1LD X1SET S22SET S24STL S22OUT Y2LD X2SET S23STL S23OUT