1、.,第五章 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖及步進(jìn)指令,教學(xué)提示：前章介紹的基本邏輯指令和梯形圖主要用于設(shè)計(jì)滿足一般控制要求的PLC程序。對(duì)于復(fù)雜控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)輸入輸出點(diǎn)數(shù)較多，工藝復(fù)雜，每一工序的自鎖要求及工序與工序間的相互連鎖關(guān)系也復(fù)雜，直接采用邏輯指令和梯形圖進(jìn)行設(shè)計(jì)較為困難。在實(shí)際控制系統(tǒng)中，可將生產(chǎn)過(guò)程的控制要求以工序劃分成若干段，每一個(gè)工序完成一定的功能，在滿足轉(zhuǎn)移條件后，從當(dāng)前工序轉(zhuǎn)移到下道工序，這種控制通常稱為順序控制。為了方便地進(jìn)行順序控制設(shè)計(jì)，許多可編程控制器設(shè)置有專門(mén)用于順序控制或稱為步進(jìn)控制的指令，F(xiàn)X2N PLC在基本邏輯指令之外增加了兩條步進(jìn)指令，同時(shí)輔之以大量的狀態(tài)器S，結(jié)合狀態(tài)轉(zhuǎn)

2、移圖就很容易編出復(fù)雜的順序控制程序,教學(xué)要求：本章要求學(xué)生熟練掌握FX2N的步進(jìn)指令和狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的功能、應(yīng)用范圍和使用方法。重點(diǎn)讓學(xué)生掌握步進(jìn)指令和狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖編程的規(guī)則、步驟與編程方法，并能編寫(xiě)一些工程控制程序,.,第四章 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖及步進(jìn)指令,5.1 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖,5.2 步進(jìn)梯形圖及步進(jìn)指令,5.4.3 選擇分支與匯合狀態(tài)編程,5.4 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖常見(jiàn)流程狀態(tài)得編程,5.4.1 單流程狀態(tài)編程,5.2.1 步進(jìn)梯形圖,5.3 步進(jìn)梯形圖指令編程基本方法,5.2.2 步進(jìn)指令,5.4.2 跳轉(zhuǎn)與重復(fù)狀態(tài)編程,5.4.4 并行分支與匯合狀態(tài),5.4.5 分支與匯合得組合,5.5 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖及步進(jìn)指

3、令的應(yīng)用實(shí)例,.,5.1 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖,狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖（SFC, Sequential Function Chart）是描述控制系統(tǒng)的控制過(guò)程、功能和特性的一種圖形，是基于狀態(tài)（工序）的流程以機(jī)械控制的流程來(lái)表示 ：,FX2N系列PLC共有狀態(tài)器S0S999,S0S9為初始狀態(tài),S10S499為普通型,S500S899為斷電保持型,S900S999為信號(hào)報(bào)警型,S10S19在功能指令（FNC60）IST的使用中被用作回零狀態(tài)器,.,狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖表示法,圖5.1 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖表示法,.,狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的畫(huà)法,在狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖中，用矩形框來(lái)表示“步”或“狀態(tài)”，方框中用狀態(tài)器S及其編號(hào)表示,與控制過(guò)程的初始情況相對(duì)

4、應(yīng)的狀態(tài)稱為初始狀態(tài)，每個(gè)狀態(tài)的轉(zhuǎn)移圖應(yīng)有一個(gè)初始狀態(tài)，初始狀態(tài)用雙線框來(lái)表示 。與步相關(guān)的動(dòng)作或命令用與步相連的梯形圖符來(lái)表示 。當(dāng)某步激活時(shí)，相應(yīng)動(dòng)作或命令被執(zhí)行 。一個(gè)活動(dòng)步可以有一個(gè)或幾個(gè)動(dòng)作或命令被執(zhí)行,步與步（狀態(tài)與狀態(tài)）之間用有向線段來(lái)連接，如果進(jìn)行方向是從上到下或從左到右，則線段上的箭頭可以不畫(huà)，狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖中，會(huì)發(fā)生步的活動(dòng)狀態(tài)的進(jìn)展，該進(jìn)展按有向連續(xù)規(guī)定的線路進(jìn)行，這種進(jìn)展是由轉(zhuǎn)換條件的實(shí)現(xiàn)來(lái)完成的,轉(zhuǎn)換的符號(hào)是一條短劃線，它與步間的有向連接線段相垂直。在短劃線旁可用文字語(yǔ)言、布爾表達(dá)式或圖形符號(hào)標(biāo)注轉(zhuǎn)換條件,.,【例5-1】運(yùn)料小車的控制,控制要求：,圖5.2中料車處于原點(diǎn)

5、，下限位開(kāi)關(guān)LS1被壓合，料斗門(mén)關(guān)上，原點(diǎn)指示燈亮,當(dāng)選擇開(kāi)關(guān)SA閉合，按下啟動(dòng)按鈕SB1料斗門(mén)打開(kāi)，時(shí)間為8s，給料車裝料,裝料結(jié)束，料斗門(mén)關(guān)上，延時(shí)1s后料車上升，直至壓合上限位開(kāi)關(guān)LS2后停止，延時(shí)1s之后卸料10s，料車復(fù)位并下降至原點(diǎn)，壓合LS1后停止,當(dāng)開(kāi)關(guān)SA斷開(kāi)，料車工作一個(gè)循環(huán)后停止在原位，指示燈亮,按下停車按鈕SB2后則立即停止運(yùn)行,.,圖5.2 運(yùn)料小車的控制,.,運(yùn)料小車控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖,.,圖5.3 運(yùn)料小車控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖,.,5.2 步進(jìn)梯形圖及步進(jìn)指令,5.2.1 步進(jìn)梯形圖,圖5.4是將圖5.3的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖（SFC圖）改畫(huà)成步進(jìn)梯形圖（STL圖）及對(duì)其編程的例子,

6、STL圖是以繼電器梯形圖的風(fēng)格來(lái)表示,SFC圖則把基于狀態(tài)（工序）的流程以機(jī)械控制的流程來(lái)表示,用步進(jìn)指令對(duì)狀態(tài)器的觸點(diǎn)編程，則該觸點(diǎn)用符號(hào)表示,.,LD M8002,SET S0,STL S0,復(fù)位程序（略）,LD X003,ANI Y003,SET S20,STL S20,OUT Y000,LD X000,SET S21,STL S21,LDI T0,OUT Y003,LD M8000,OUT T 0,K 80,LD T0,OUT T1,K 10,LD T1,SET S22,LD X001,OUT S0,STL S22,LDI Y002,OUT Y001,LD X004,SET S23,L

7、D X001,OUT S0,.,STL S23,OUT T2,K 10,LD T2,SET S24,LD X001,OUT S0,STL S24,OUT Y004,OUT T3,K 100,LD T3,SET S25,LD X001,OUT S0,STL S25,LDI Y001,OUT Y002,LD X003,AND X002,OUT S21,LD X003,ANI X002,OUT S0,LD X001,OUT S0,RET,END,（a）,（b）,圖5.4 運(yùn)料小車控制編程,(a)步進(jìn)梯形圖 (b)指令程序,.,5.2.2 步進(jìn)指令,1. 指令定義及應(yīng)用對(duì)象,表5.1 步進(jìn)指令的定義與

8、應(yīng)用對(duì)象,2. 指令功能及說(shuō)明,(1)主控功能,STL指令僅僅對(duì)狀態(tài)器S有效,STL指令將狀態(tài)器S的觸點(diǎn)與主母線相連并提供主控功能,使用STL指令后，觸點(diǎn)的右側(cè)起點(diǎn)處要使用LD (LDI)指令，步進(jìn)復(fù)位指令RET使LD點(diǎn)返回主母線,.,(2) 自動(dòng)復(fù)位功能,用STL指令時(shí)，新的狀態(tài)器S被置位，前一個(gè)狀態(tài)器S將自動(dòng)復(fù)位,OUT指令和SET指令都能使轉(zhuǎn)移源自動(dòng)復(fù)位，另外還具有停電自保持功能,OUT指令在狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖中只用于向分離的狀態(tài)轉(zhuǎn)移，而不是向相鄰的狀態(tài)轉(zhuǎn)移,狀態(tài)轉(zhuǎn)移源自動(dòng)復(fù)位須將狀態(tài)轉(zhuǎn)移電路設(shè)置在STL回路中，否則原狀態(tài)不會(huì)自動(dòng)復(fù)位,(3) 驅(qū)動(dòng)功能,(4) 步進(jìn)復(fù)位指令RET功能,.,5.3

9、 步進(jìn)梯形圖指令編程基本方法,(1) 輸出的驅(qū)動(dòng)方法,如圖5.5所示，從狀態(tài)內(nèi)的母線，一旦寫(xiě)入LD或LDI指令后，對(duì)不需要觸點(diǎn)的指令就不能再編程。需要按下圖的方法改變這樣的回路,圖5.5 輸出的驅(qū)動(dòng),（a）錯(cuò)誤的驅(qū)動(dòng)方法；（b）正確的驅(qū)動(dòng)方法；（c）正確的驅(qū)動(dòng)方法,（a）,（b）,（c）,.,(2) MPS/MRD/MPP指令的位置,在狀態(tài)內(nèi)，不能直接從STL內(nèi)母線中直接使用MPS/MRD/MPP指令（見(jiàn)圖5.6），而應(yīng)在LD或LDI指令以后編制程序,圖5.6 MPS/MRD/MPP指令的位置,.,(3) 狀態(tài)的轉(zhuǎn)移方法,OUT指令與SET指令對(duì)于STL指令后的狀態(tài)（S）具有同樣的功能，都將自

10、動(dòng)復(fù)位轉(zhuǎn)移源（見(jiàn)圖5.7），此外，還有自保持功能。但是使用OUT指令時(shí)，在STL圖中用于向分離的狀態(tài)轉(zhuǎn)移,圖5.7 狀態(tài)的轉(zhuǎn)移方法,.,(4) 轉(zhuǎn)移條件回路中不能使用的指令,在轉(zhuǎn)移條件回路中，不能使用ANB、ORB、MPS、MRD、MPP指令（見(jiàn)圖5.8）,圖5.8 轉(zhuǎn)移條件回路指令的應(yīng)用,.,(5) 符號(hào)與的應(yīng)用場(chǎng)合,在流程中表示狀態(tài)的復(fù)位處理時(shí)，用符號(hào)表示，而符號(hào)則表示向上面的狀態(tài)轉(zhuǎn)移重復(fù)或向下面的狀態(tài)轉(zhuǎn)移（跳轉(zhuǎn)），或者向分離的其他流程上的狀態(tài)轉(zhuǎn)移（見(jiàn)圖5.9),圖5.9 符號(hào)與的應(yīng)用,.,(6) 狀態(tài)復(fù)位,在選定的區(qū)間內(nèi)的狀態(tài)同時(shí)復(fù)位（見(jiàn)圖5.10）,圖5.10 S0S50的51點(diǎn)狀態(tài)器

11、的同時(shí)復(fù)位,.,(7) 禁止輸出的操作,圖5.11 禁止運(yùn)行狀態(tài)中的輸出,.,(8) 斷開(kāi)輸出繼電器（Y）的操作,圖5.12 斷開(kāi)輸出繼電器,.,(9) SFC圖需采用的特殊輔助繼電器和邏輯指令,表5.2 SFC圖采用的特殊輔助繼電器,.,表5.3 可在狀態(tài)內(nèi)處理的邏輯指令,注：在中斷程序與子程序內(nèi)，不能使用STL指令,在STL指令內(nèi)不禁止使用跳轉(zhuǎn)指令，但其動(dòng)作復(fù)雜，建議不要使用,.,（10）停電保持用狀態(tài)器,（11）利用同一種信號(hào)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移,通過(guò)一個(gè)按鈕開(kāi)關(guān)的接通/斷開(kāi)動(dòng)作等進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)移。進(jìn)行這種狀態(tài)轉(zhuǎn)移時(shí)，需要將轉(zhuǎn)移信號(hào)脈沖化編程。轉(zhuǎn)移條件的脈沖化有以下2種方法,在M0接通S50之后（見(jiàn)圖

12、5.13）,轉(zhuǎn)移條件M1（B觸點(diǎn)）即刻開(kāi)路，在S50接通的同時(shí)，不向S51 圖5.13 利用同一種信號(hào)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移。在M0再次接通的情況下，向S51轉(zhuǎn)移,構(gòu)成轉(zhuǎn)移條件的限位開(kāi)關(guān)X030在轉(zhuǎn)動(dòng)之后使工序進(jìn)行一次轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移到下一工序，見(jiàn)圖5.14。這種場(chǎng)合，將轉(zhuǎn)移條件脈沖化，見(jiàn)圖5.15所示。S30首次動(dòng)作，雖然X030動(dòng)作，M101動(dòng)作，但通過(guò)自鎖脈沖100使不產(chǎn)生轉(zhuǎn)移，當(dāng)X030再次動(dòng)作，則M100不動(dòng)作，M101動(dòng)作，則狀態(tài)從S30轉(zhuǎn)到S31,.,圖5.13 利用同一種信號(hào)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移,.,圖5.14 限位開(kāi)關(guān)構(gòu)成的轉(zhuǎn)移條件,.,圖5.15 轉(zhuǎn)移條件脈沖化,.,（12）上升沿/下降沿檢測(cè)觸點(diǎn)

13、使用時(shí)的注意事項(xiàng),在狀態(tài)內(nèi)使用LDP、LDF、ANDP、ANF、ORP、ORF的上升沿/下降沿檢測(cè)觸點(diǎn)時(shí)，狀態(tài)器觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)變化的觸點(diǎn)，只在狀態(tài)器觸點(diǎn)再次接通時(shí)才被檢出,圖5.16 上升沿/下降沿檢測(cè)觸點(diǎn)使用時(shí)的編程,（a）,（b）,（a）修改程序前的程序；（b）修改程序后的程序,.,5.4狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖常見(jiàn)流程狀態(tài)的編程,5.4.1 單流程狀態(tài)編程,“單流程”是指僅有單一的出、入口的單流程。圖5.17所示臺(tái)車運(yùn)動(dòng)控制就是典型的“單流程”,圖5.17 臺(tái)車單流程運(yùn)動(dòng)時(shí)序圖,.,臺(tái)車運(yùn)動(dòng)時(shí)序如下：,按下啟動(dòng)按鈕PB，臺(tái)車前進(jìn)，限位開(kāi)關(guān)LS11動(dòng)作后，臺(tái)車馬上后退。（LS11通常處于斷開(kāi)狀態(tài)，只有臺(tái)車前

14、進(jìn)到位時(shí)才轉(zhuǎn)為接通，其它限位開(kāi)關(guān)的動(dòng)作也相同）,臺(tái)車后退，限位開(kāi)關(guān)LS12動(dòng)作后，停5秒鐘再次前進(jìn)，直到限位關(guān)LS13動(dòng)作，臺(tái)車馬上后退,不久限位開(kāi)關(guān)LS12動(dòng)作，這時(shí)驅(qū)動(dòng)臺(tái)車的電機(jī)停轉(zhuǎn),解：,控制程序如圖5.18 ，PLC由STOPRUN時(shí)，初始脈沖輔助繼電器M8002令S0置位（S0ON）,S0S9用作初始狀態(tài),.,.,圖5.18 臺(tái)車運(yùn)動(dòng)的控制程序,.,5.4.2 跳轉(zhuǎn)與重復(fù)狀態(tài)編程,向下面的狀態(tài)直接轉(zhuǎn)移或向系列外的狀態(tài)轉(zhuǎn)移稱為跳轉(zhuǎn)，向上面的狀態(tài)轉(zhuǎn)移則稱為重復(fù)或循環(huán)，見(jiàn)圖5.19所示,圖5.19跳轉(zhuǎn)，重復(fù)或循環(huán),.,在圖5.20中，跳轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)移目標(biāo)狀態(tài)和重復(fù)（循環(huán)）的轉(zhuǎn)移目標(biāo)狀態(tài)都可以用加

15、目標(biāo)狀態(tài)來(lái)表示，轉(zhuǎn)移目標(biāo)狀態(tài)用OUT指令編程,圖5.20 跳轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)移目標(biāo)狀態(tài)圖,.,圖5.21 選擇性分支,5.4.3 選擇性分支與匯合狀態(tài)編程,（1）選擇性分支,選擇性分支先進(jìn)行驅(qū)動(dòng)處理，然后進(jìn)行轉(zhuǎn)移處理。所有的轉(zhuǎn)移處理按順序繼續(xù)進(jìn)行,見(jiàn)圖 5.21,.,即使負(fù)載驅(qū)動(dòng)回路也不能直接在STL指令后面使用MPS指令,（2）選擇匯合,首先只進(jìn)行匯合前狀態(tài)的驅(qū)動(dòng)處理，然后按順序繼續(xù)進(jìn)行匯合狀態(tài)轉(zhuǎn)移處理，在使用中要注意程序的順序號(hào)，分支列與匯合列不能交叉（見(jiàn)圖5.22）,在分支與匯合的轉(zhuǎn)移處理中程序中，不能用MPS,MRD,MPP,ANB,ORB指令,.,圖5.22 選擇性分支匯合的編程,.,圖5.2

16、3 并行分支,5.4.4 并行分支與匯合狀態(tài),（1）并行分支,并行分支流程的編程首先進(jìn)行驅(qū)動(dòng)處理，然后進(jìn)行轉(zhuǎn)移處理。所有的轉(zhuǎn)移處理按順序繼續(xù)進(jìn)行，見(jiàn)圖5.23,.,（2）并行匯合,首先只進(jìn)行匯合前狀態(tài)的驅(qū)動(dòng)處理，然后依次執(zhí)行向匯合狀態(tài)的轉(zhuǎn)移處理，見(jiàn)圖5.24,圖5.24 并行分支匯合的SFC,.,（3）轉(zhuǎn)移條件的設(shè)置位置,并行分支與匯合點(diǎn)中不容許在圖5.25（a）所示的符號(hào)1、2或符號(hào)*3、*4的位置設(shè)置轉(zhuǎn)移條件，轉(zhuǎn)移條件的設(shè)置應(yīng)按圖5.25（b）所示1、2、3、4的位置進(jìn)行設(shè)置,圖5.25 轉(zhuǎn)移條件的設(shè)置位置,（a）錯(cuò)誤的設(shè)置位置；(b) 正確的設(shè)置位置,（a）,（a）錯(cuò)誤的設(shè)置位置；(b)

17、 正確的設(shè)置位置,（b）,.,（4）多個(gè)初始狀態(tài)的SFC圖的編程,圖5.26 多個(gè)初始狀態(tài)的SFC圖的編程,.,（5）回路總數(shù),圖5.26 多個(gè)初始狀態(tài)的SFC圖的編程,對(duì)所有的初始狀態(tài)（S1S9），每個(gè)初始狀態(tài)的回路總數(shù)不超過(guò)16條 ,并且在每一分支點(diǎn)，分支數(shù)不能大于8個(gè),注意：不能進(jìn)行從匯合線或匯合前的狀態(tài)開(kāi)始向分離狀態(tài)的轉(zhuǎn)移處理或復(fù)位處理，一定要設(shè)置虛擬狀態(tài)，從分支線上向分離狀態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)移與復(fù)位處理,.,5.4.5 分支與匯合的組合,.,.,.,圖5.28 分支與匯合的組合形態(tài),（a）選擇匯合選擇；（b）并行匯合并行；（c）選擇匯合并行； （d）并行匯合選擇；（e）選擇并行分支匯合,.,5

18、.5 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖及步進(jìn)指令的應(yīng)用實(shí)例,【例5-1】四皮帶運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng),運(yùn)輸系統(tǒng)由電動(dòng)料斗和及M1M4四臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的四條皮帶運(yùn)輸機(jī)組成，如圖5.29（a）所示,圖5.29 （a）,.,控制要求為：,運(yùn)輸系統(tǒng)由電動(dòng)料斗和及M1M4四臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的四條皮帶運(yùn)輸機(jī)組成，如圖5.29（a）所示,（1）逆物流方向起動(dòng),按下起動(dòng)按鈕SB1，振鈴30s，起動(dòng)1皮帶；延時(shí)2s，起動(dòng)2皮帶；再延時(shí)3s，起動(dòng)3皮帶；再延時(shí)4s，起動(dòng)4皮帶并同時(shí)開(kāi)啟料斗，起動(dòng)完畢,（2）順物流方向順序停車,按下停止按鈕SB2，關(guān)閉料斗，延時(shí)10s,停止4皮帶；再延時(shí)4s，停止3皮帶；再延時(shí)3s，停止2皮帶；再延時(shí)2s，停止1皮帶，停

19、車完畢,.,皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)的的SFC圖如圖5.29（b）所示,.,圖5.29 四皮帶運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng),（b）,（a）四電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)皮帶運(yùn)輸機(jī);(b)皮帶運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)的單流程SFC,.,【例5-2】大、小球分類選擇傳送的機(jī)械,如圖5.31，左上方為原點(diǎn)指示，其動(dòng)作順序?yàn)橄陆?，吸住、上升、右行、下降、釋放、上升、左?當(dāng)電磁鐵接近球時(shí)，接近開(kāi)關(guān)PS0接通，此時(shí)，下限位開(kāi)關(guān)LS2斷開(kāi)，則為大球,LS2導(dǎo)通，則為小球,.,圖5.31 大、小球分類選擇傳送機(jī)械,.,解：,若為小球（X002ON），左側(cè)流程有效；若為大球（X002=OFF），則右側(cè)的流程有效,若為小球時(shí)，吸球臂右行至壓住LS4，X004動(dòng)作；若為大球時(shí)，則右行至壓住LS5，X005動(dòng)作。然后向匯合狀態(tài)S30轉(zhuǎn)移,若驅(qū)動(dòng)特殊輔助繼電器M8040，則禁