1、項目3:可編程控制器步進順序控制指令的應用實例，步進順序控制編程方法是可編程控制器編程的一種重要方法。分步順序控制編程是將系統(tǒng)的工作過程分成幾個階段(幾個步驟)并畫出狀態(tài)轉移圖。然后，根據狀態(tài)轉移圖，設計階梯圖程序和指令表程序，使程序設計工作變得清晰，不易遺漏或沖突。本章主要介紹三菱FX2N系列可編程控制器的步進順序控制編程思想、狀態(tài)元素、狀態(tài)轉換圖、步進順序控制指令以及單支路、選擇支路和并聯支路的編程方法。(1)任務分析當自動送料小車處于初始位置時，按下限位開關SQ1，按下啟動按鈕SB，小車按照圖31所示的順序移動，完成一個工作循環(huán)。電機向前旋轉，當小車接觸到右側的限位開關SQ2時，電機停止

2、，小車停留在原位；停留5秒鐘后，電機反轉，小車向左移動；觸摸限位開關SQ3后，電機開始再次向前轉動，小車移動到初始位置，按下下限位開關SQ1，停在初始位置。這是順序控制的典型例子。小車的工作循環(huán)可分為四個階段，即啟動右線、暫停等待、換到左線和返回原位。這種類型的程序最適合用步進順序控制的思想編程。步驟順序控制概述控制過程可分為幾個階段，稱為狀態(tài)或步驟。狀態(tài)被轉換條件分開。當滿足兩個相鄰狀態(tài)之間的轉換條件時，就實現了狀態(tài)轉換。狀態(tài)轉移只有一個流向，稱為單支流向順序控制結構。像自動小車一樣，控制過程中只有一個順序。2.FX系列可編程邏輯控制器狀態(tài)元素S的每個狀態(tài)或步驟由一個狀態(tài)元素表示，S0是初始

3、步驟，也稱為準備步驟，表示初始準備是否到位。其他人正在工作。狀態(tài)元素是狀態(tài)轉移圖的基本元素，是可編程控制器的軟元素之一。FX2N有1000個狀態(tài)部件，其分類、數量、數量和用途見表3-1。表3-1 FX2N的狀態(tài)組件，注意：必須在指定范圍內選擇狀態(tài)數。各種狀態(tài)元件的觸點可在可編程邏輯控制器中自由使用，次數不限。當不使用步進順序控制指令時，狀態(tài)元素可用作程序中的輔助繼電器。通過設置參數，可以改變一般狀態(tài)元素和掉電保持狀態(tài)元素的地址分配。3.狀態(tài)轉換圖的繪制，也稱為功能圖。用于描述控制系統(tǒng)的控制過程，簡單直觀，是設計PLC順序控制程序的有力工具。狀態(tài)轉換圖中的狀態(tài)有三個元素：驅動動作、指定轉換目標和

4、指定轉換條件。其中，轉移目標和轉移條件是必不可少的，而駕駛行為取決于具體情況，可能沒有實際行動。如圖所示，在初始步驟S0中，沒有驅動動作，S20是其轉移目標，X0和X1是串聯轉移條件；在步驟S20，Y1是其驅動動作，S21是其轉移目標，X2是其轉移條件。步驟之間的方向線表示過程的方向，其中可以省略向下和向右箭頭。圖中的流向總是向下，因此省略了箭頭。4.狀態(tài)轉換的實現和步驟之間的狀態(tài)轉換需要滿足兩個條件：第一，前一步必須是主動步驟；其次，應建立相應的轉換條件。步驟之間的轉換可以通過滿足上述兩個條件來實現。值得注意的是，一旦后續(xù)步驟成功轉換為活動步驟，前一步驟將被重置為非活動步驟。這樣，狀態(tài)轉移圖

5、的分析就變得非常清晰，不考慮狀態(tài)之間復雜的連鎖關系，這可以理解為：“只做你需要做的事情，不考慮其他任何事情”。此外，它還促進了對程序的閱讀和理解這樣，整個控制程序就一步一步地編譯好了。FX系列可編程控制器有兩個指令，即步進觸點驅動指令STL和步進返回指令ret，專門用于編制步進順序控制程序。STL:步進觸點驅動指令STL表示處于某一步進狀態(tài)的元件的常開觸點與總線相連，如圖33所示。使用STL指令的觸點稱為步進觸點。STL指令具有主控的含義，即在STL指令后面的觸點應使用LD指令或LDI指令。STL指令具有自動復位前一步的功能(當狀態(tài)轉換成功時，在第二個掃描周期內自動復位前一步)，所以用STL指

6、令編程時，不考慮前一步的復位問題。RET:后退指令在一系列STL指令之后，必須在步進程序的末尾使用RET指令，指示步進順序控制功能(主控制功能)的末尾，如圖34所示。步驟梯形圖和指令語句表編程：根據狀態(tài)轉換圖，步驟指令STL和RET編譯的梯形圖程序和指令表程序如圖34所示，應注意以下幾點：首先是驅動動作處理，然后是狀態(tài)轉換處理，不能顛倒。STL指令用于驅動步進觸點，OUT指令用于驅動動作。如果一個動作需要在幾個連續(xù)的步驟中驅動，使用設置/RST命令。LD/LDI指令用于連接到STL指令的觸點，SET指令用于連續(xù)向下狀態(tài)轉換，否則，使用OUT指令。中央處理器只執(zhí)行對應于有效步進的電路塊，因此步進

7、梯形圖允許雙線圈輸出。如果兩個相鄰步驟的動作不能同時驅動，則應布置相互限制的聯鎖連桿。在步驟順序控制結束時，必須使用RET指令。(3)任務實現，選擇輸入輸出設備，分配地址，繪制輸入輸出接線圖。該控制任務要求自動小車啟動后，按照圖31中箭頭所示的路線運行一個周期，然后停在原來的位置。這種操作模式成為單循環(huán)操作。因此，輸入設備只需要開始按鈕，而不需要停止按鈕。另外，需要三個行程開關SQ1、SQ2和SQ3，分別安裝在原位、右端極限位置和左端極限位置。小車的左右運行實際上是由電機的正反轉驅動的，因此本控制任務的輸出設備是電機的正轉接觸器KM1和反轉接觸器KM2。根據圖31中分配的輸入/輸出地址，在圖3

8、5中示出了繪制的輸入/輸出布線圖。根據自動送料小車的運行情況，自動送料小車的工作周期分為四個階段，即啟動右線、停留等待、換到左線和返回原位。據此繪制的狀態(tài)轉換圖如圖36所示。3.自動小車的編程步驟梯形圖程序和指令表程序根據上述狀態(tài)轉換圖，相應的步驟梯形圖程序和指令表程序如圖37所示進行編程。在每個步驟中，首先處理驅動動作，然后通過轉換條件處理狀態(tài)轉換。因為STL指令用于編程，所以不需要考慮前一步的復位。應當注意，當步驟S22轉移到步驟S23時，臺車從“向左改變”轉移到“向右并返回到原始位置”。也就是說，在這里的前進和后退步驟中，馬達應該從反向旋轉直接改變?yōu)檎蛐D。從繼電器接觸器控制可知，電機

9、的正向和反向接觸器KM1和KM2不允許同時開啟，否則電源將短路。如前所述，步進指令STL具有自動復位前一步的功能，但只有在狀態(tài)轉換成功時，它才會在第二個掃描周期中復位前一步。也就是說，在剛剛從步驟S22轉移到步驟S23的循環(huán)中，KM1和KM2同時接通，因此我們必須在程序中使用常閉觸點進行電氣聯鎖。(四)其他編制方式應該注意的是，當用這兩種方式編程時，我們必須注意前一步的復位，因為只有步驟指令STL可以自動復位前一步，而其他指令不具備這一功能。還要注意不要有雙線圈。1.啟動、保證和停止電路當用啟動、保證和停止方法編制步進順序控制程序時，應注意每一步的自鎖和前一步的復位，以及雙線圈問題，如圖38(

10、b)所示。在圖中，每一步都使用其常開觸點來鎖定自身，并使用下一步的常閉觸點來切斷前一步的線圈以將其復位，顯示“啟動、保證和停止”模式。每一步的驅動動作都可以與狀態(tài)線圈并聯。步驟S20和步驟S23的動作是驅動Y1。為了避免雙線圈，兩級的常開觸點并聯，然后驅動Y1。2。當設置復位電路模式用于編制步進順序控制程序時，還應注意前一步的復位問題和雙線圈的輸出處理，如圖38(b)所示。圖中的每一步都是先處理動作，然后重置前一步，最后用轉移條件設置下一步，因此稱為“設置重置”模式。任務2按鈕式人行橫道交通燈控制(1)任務分析在只需要垂直行駛的交通系統(tǒng)中，也有必要考慮人行橫道控制。在這種情況下，人行橫道通常由

11、按鈕啟動，交通狀況如圖39所示。從圖中可以看出，東西方向是車道，南北方向是人行橫道。正常情況下，車道上有車輛。如果行人想通過交通路口，他們應該先按下按鈕，等到綠燈亮了才可以通過。這時，東西車道的紅燈亮了。經過一段時間的延誤，人行橫道上的紅燈和車道上的綠燈都亮了。每個片段的時序如圖310所示。車道和人行橫道應同時控制。這種結構稱為平行分支結構。(2)相關知識1。并行分支結構并行分支結構是指同時處理多個程序流。如圖311所示。在圖中，在步驟S20作為活動步驟被激活之后，如果滿足轉換條件X0，則同時執(zhí)行左、中、右程序。S50是收斂狀態(tài)，其由三個狀態(tài)S22、S32和S42共同驅動。當所有三個狀態(tài)都變?yōu)?/p>

12、活動步驟并且轉變條件X4成立時，收斂被轉換到S50。并行分支和收斂并行分支和收斂的編程原則是先關注分支轉移，然后依次處理每個分支程序，最后關注收斂狀態(tài)，如圖312的階梯圖所示。根據階梯圖，可以編寫指令表程序。并行分支結構編程注意事項(1)并行分支結構最多可實現8個分支的收斂。(2)下面圖313(a)中所示的轉移條件在平行分支和連接處是不允許的，但在編程前必須轉換成圖313(b)中所示的結構。(3)任務執(zhí)行：1。選擇輸入/輸出設備，分配輸入/輸出地址，繪制輸入/輸出接線圖。輸入設備：x0: sb1(人行道北按鈕)x1: sb2(人行道南按鈕)輸出設備：y0: ld0(車道紅燈)y1: ld1(車

13、道黃燈)y2: ld2(。人行道控制系統(tǒng)設計按鈕狀態(tài)轉換圖根據控制要求，繪制狀態(tài)轉換圖如圖315所示。最初的狀態(tài)是車道綠燈，人行道紅燈。按下人行道按鈕(X0或X1)后，系統(tǒng)進入平行運行狀態(tài)，車道綠燈和人行道紅燈亮，并開始延時。這條車道在30秒后變黃，10秒后變紅。人行道在5秒后變綠，5秒后閃綠，5秒后變紅，5秒后恢復初始狀態(tài)。按鈕人行道控制系統(tǒng)的PLC程序設計根據以上狀態(tài)轉換圖，步驟梯形圖程序和指令表程序分別如圖316和317所示。在該程序中，“人行道綠燈閃爍5s”是由T4定時器與專用輔助繼電器M8013串聯完成的。定時器閃爍電路也可以用來完成開/關控制和計數器計數的結合，從而完成閃爍如圖31

14、8所示，當綠燈打開和關閉時，計數器每0.5s計數一次。當它被記錄五次時，它的觸點移動，狀態(tài)改變，人行道變成紅色。(4)知識發(fā)展，1。流程跳轉的編程流程跳轉分為單個流程內的跳轉執(zhí)行和單個流程之間的跳轉執(zhí)行，如圖319所示。在對指令表編程時，所有跳轉都使用OUT指令。圖319(c)顯示了從一個流程到另一個流程的跳轉，以及(a)和(b)顯示了單個流程內的跳轉。圖319(d)顯示了復位跳轉，指的是當執(zhí)行結束時自動清除狀態(tài)。當編程指令列表時，復位跳轉RST指令。分支和收斂的正確組合及其編程對于分支和收斂的復雜組合，不允許在最后一次收斂完成之前直接啟動下一個分支。如果真的有必要，有必要在前一個收斂完成和下

15、一個分支開始之間添加一個虛擬狀態(tài)，以便在前一個收斂完成之后可以進入下一個分支，如圖320所示。虛擬狀態(tài)在這里沒有實質性的意義，但從狀態(tài)轉換圖的結構來看是合理的。如果圖315所示的狀態(tài)轉換圖被設計為選擇單周期運行模式和連續(xù)運行模式，結果如圖321所示。圖中的S25是沒有動作的虛擬步驟。使用工作模式開關(單周期/X2連續(xù))決定是返回步驟S0等待還是返回步驟S26繼續(xù)工作。任務3物料分揀機構的自動控制(1)任務分析圖322顯示了通過輸送機分揀大小球并分別輸送它們的系統(tǒng)示意圖。左上角是原點，動作順序如下：把球吸下去，跑到右邊，放下，跑到左上角(原點)，接球和放球的時間是1秒。當機械臂下降時，如果電磁鐵

16、吸大球，下限開關SQ2關閉，如果吸小球，SQ2打開(判斷是大球還是小球)。這是選擇分支的過程結構。(2)相關知識1。選擇性分支結構從多個分支過程中選擇并執(zhí)行一個分支過程，這稱為選擇性分支結構，如圖323所示。圖中S20為分支狀態(tài)，狀態(tài)轉移圖分為三個分支，在S20后選擇性執(zhí)行。當步驟S20被激活為活動步驟時，如果轉換條件X0成立，則執(zhí)行左邊的程序；如果X10為真，執(zhí)行中間過程，如果X20為真，執(zhí)行正確的過程，轉換條件X0、X10和X20不能同時為真。S50是收斂狀態(tài)，其可以由S22、S32和S42中的任一個驅動。選擇性分支的編程選擇性分支結構的編程原則是先集中處理分支轉移，然后依次處理每個分支程

17、序和合并狀態(tài)，如圖324所示。(3)任務執(zhí)行1。選擇輸入/輸出設備，分配輸入/輸出地址并繪制接線圖。輸入輸出設備和輸入輸出地址已在圖322中確定，具體如下：輸入：X1左限位開關X2下限開關(小球移動，大球不移動)X3上限開關X4右限位開關用于釋放小球X5右限位開關用于釋放大球X0系統(tǒng)啟動開關；X6(機械臂)手動復位開關；輸出：Y0機械臂下降，Y2機械臂上升，Y1吸球電磁鐵，Y3機械臂向右移動，Y4機械臂向左移動，Y5機械臂在原點。根據以上地址，畫出如圖325所示的輸入輸出接線圖。2.根據控制要求，設計大小球分選系統(tǒng)的狀態(tài)轉移圖，繪制大小球分選系統(tǒng)的狀態(tài)轉移圖，如圖326所示。當機械臂下降吸球時進入選擇分支(狀態(tài)S21)，如果吸球(下限開關SQ2關閉)，執(zhí)行右分支程序；如果球被吸入(SQ2打開)，執(zhí)行左分支程序。在狀態(tài)S28(機械臂接觸右限位開關)，分支結束收斂，進入單序列流程結構。應該注意的是，只有機器人手臂可以在原點開始自動工作循環(huán)。在狀態(tài)轉