第6章plc步进顺控指令及其应用

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1、,第6章 PLC步进顺控 指令及其应用,所谓顺序控制，就是按照生产工艺的流程顺序，在各个输入信号及内部软元件的作用下，使各个执行机构自动有序地运行。使用顺序功能图设计程序时，首先应根据系统的工艺流程，画出顺序功能图，然后根据顺序功能图画出梯形图或写出指令表。,6.1 状态转移图,6.1.1 流程图 实训8的彩灯循环点亮，实际上这是一个顺序控制，整个控制过程可分为如下4个阶段（或叫工序）：复位、黄灯亮、绿灯亮、红灯亮。,每个阶段又分别完成如下的工作（也叫动作）：初始及停止复位，亮黄灯、延时，亮绿灯、延时，亮红灯、延时。各个阶段之间只要延时时间到就可以过渡（也叫转移）到下一阶段。因此，可以很容易地

2、画出其工作流程图。,流程图对大家来说并不陌生，那么，如何让PLC来识别大家所熟悉的流程图呢？这就要将流程图“翻译”成如图6-2所示的状态转移图。,6.1.2 状态转移图 如何将流程图转化为状态转移图呢？ 只要进行如下的变换（即“汉译英”）： 一是将流程图中的每一个阶段（或工序）用PLC的一个状态继电器来表示。,二是将流程图中的每个阶段要完成的工作（或动作）用PLC的线圈指令或功能指令来实现。,三是将流程图中各个阶段之间的转移条件用PLC的触点或电路块来替代。,四是流程图中的箭头方向就是PLC状态转移图中的转移方向。,1设计状态转移图的方法和步骤 将整个控制过程按任务要求分解成若干道工序，其中的

3、每一道工序对应一个状态（即步），并分配状态继电器。 搞清楚每个状态的功能。,彩灯循环点亮控制系统的各状态功能如下。 S0：PLC初始及停止复位（驱动ZRST S20 S22区间复位指令）。 S20：亮黄灯、延时（驱动Y0、T0的线圈，使黄灯亮1 s）。,S21：亮绿灯、延时（驱动Y1、T1的线圈，使绿灯亮1 s）。 S22：亮红灯、延时（驱动Y2、T2的线圈，使红灯亮1 s）。, 找出每个状态的转移条件和方向，即在什么条件下将下一个状态“激活”。,彩灯循环点亮控制系统的各状态转移条件如下。,S0：初始脉冲M8002，停止按钮（常开触点）X0，并且，这两个条件是或的关系。,S20：一个是启动按钮

4、X1，另一个是从S22来的定时器T2的延时闭合触点。,S21：定时器T0的延时闭合触点。 S22：定时器T1的延时闭合触点。, 根据控制要求或工艺要求，画出状态转移图。,经过以上4步，可画出彩灯循环点亮的控制系统的状态转移图，如图6-2所示。,2状态的三要素 状态转移图中的状态有驱动负载、指定转移方向和转移条件三个要素，,3状态转移和驱动的过程 当PLC开始运行时，M8002产生一初始脉冲使初始状态S0置1，进而使ZRST指令有效，使S20S22复位。,当按下启动按钮X1时，状态转移到S20，使S20置1，同时S0在下一扫描周期自动复位，S20马上驱动Y0、T0（亮黄灯、延时）。,当延时到转移

5、条件T0闭合时，状态从S20转移到S21，使S21置1，同时驱动Y1、T1（亮绿灯、延时），而S20则在下一扫描周期自动复位，Y0、T0线圈也就断电。,当转移条件T1闭合时，状态从S21转移到S22，使S22置1，同时驱动Y2、T2（亮红灯、延时），而S21则在下一扫描周期自动复位，Y1、T1线圈也就断电。,当转移条件T2闭合时，状态转移到S20，使S20又置1，同时驱动Y0、T0（亮黄灯、延时），而S22则在下一扫描周期自动复位，Y2、T2线圈也就断电，开始下一个循环。,在上述过程中，若按下停止按钮X0，则随时可以使状态S20S22复位，同时Y0Y2、T0T2的线圈也复位，彩灯熄灭。,4状态

6、转移图的特点 形成了状态转移图。状态转移图和流程图一样，具有如下特点。, 可以将复杂的控制任务或控制过程分解成若干个状态。无论多么复杂的过程都能分解为若干个状态，有利于程序的结构化设计。, 相对某一个具体的状态来说，控制任务简单了，给局部程序的编制带来了方便。, 整体程序是局部程序的综合，只要搞清楚各状态需要完成的动作、状态转移的条件和转移的方向，就可以进行状态转移图的设计。, 这种图形很容易理解，可读性很强，能清楚地反映整个控制的工艺过程。,6.1.3 状态转移图的理解 若对应状态“有电”（即“激活”），则状态的负载驱动和转移处理才有可能执行；若对应状态“无电”（即“未激活”），则状态的负载

7、驱动和转移处理就不可能执行。,可以将状态转移图理解为“接力赛跑”，只要跑完自己这一棒，接力棒传给下一个人，就由下一个人去跑，自己就可以不跑了。或者理解为“只干自己需要干的事，无需考虑其他”。,6.2 步进顺控指令及其编程方法,6.2.1 步进顺控指令 STL（Step Ladder）是步进开始指令，以使该状态的负载可以被驱动。,RET是步进返回（也叫步进结束）指令，使步进顺控程序执行完毕时，非步进顺控程序的操作在主母线上完成。,6.2.2 状态转移图的编程方法 状态转移图的编程原则为：先进行负载的驱动处理，然后进行状态的转移处理。图6-2的指令表程序如表6-1所示，其状态梯形图如图6-3所示。

8、,表6-1 图6-2的指令表,图6-3 状态梯形图,6.2.3 编程注意事项,6.3 单流程的程序设计,所谓单流程就是指状态转移只有一个流程，没有其他分支。由单流程构成的状态转移图就叫单流程状态转移图。,6.3.1 设计方法和步骤 单流程控制的程序设计比较简单，其设计方法和步骤如下。, 根据控制要求，列出PLC的I/O分配表，画出I/O分配图。, 将整个工作过程按工作步序进行分解，每个工作步序对应一个状态，将其分为若干个状态。, 理解每个状态的功能和作用，即设计驱动程序。 找出每个状态的转移条件和转移方向。, 根据以上分析，画出控制系统的状态转移图。 根据状态转移图写出指令表。,6.3.2 程

9、序设计实例 例1 用步进顺控指令设计一个三相电动机循环正反转的控制系统。,其控制要求如下：按下启动按钮，电动机正转3 s，暂停2 s，反转3 s，暂停2 s，如此循环5个周期，然后自动停止；运行中，可按停止按钮停止，热继电器动作也应停止。,解： 根据控制要求，其I/O分配图如图6-4所示。,图6-4 PLC的I/O接线图, 根据控制要求可知，这是一个单流程控制程序，其工作流程图如图6-5所示；再根据其工作流程图可以画出其状态转移图，如图6-6所示。,图6-5 工作流程图,图6-6 状态转移图, 图6-6的指令如表6-2所示。,例2 用步进顺控指令设计一个彩灯自动循环闪烁的控制程序。,其控制要求

10、如下：3盏彩灯HL1、HL2、HL3，按下启动按钮后HL1亮，1 s后HL1灭HL2亮，1 s后HL2灭HL3亮，1 s后HL3灭，1 s后HL1、HL2、HL3全亮，1 s后HL1、HL2、HL3全灭，1 s后HL1、HL2、HL3全亮，1 s后HL1、HL2、HL3全灭，1 s后HL1亮如此循环；随时按停止按钮停止系统运行。,图6-7 彩灯闪烁的I/O分配图,图6-8 彩灯闪烁的状态转移图,实训20 单流程程序设计 1实训目的 2实训器材 3实训任务,设计一个用PLC控制的将工件从A点移到B点的机械手的控制系统，并在实训室完成模拟调试，其控制要求如下。,手动操作时，每个动作均能单独操作，用

11、于将机械手复归至原点位置；连续运行时，在原点位置按启动按钮，机械手按图6-9所示连续工作一个周期。,图6-9 机械手动作的示意图,一个周期的工作过程如下：原点放松（T）下降夹紧（T）上升右移下降放松（T）上升左移（同时夹紧）到原点，时间T由教师现场规定。,说明：机械手的工作是将工件从A点移到B点；原点位机械夹钳处于夹紧位，且机械手处于左上角位；机械夹钳为有电放松，无电夹紧。,4实训步骤 （1）I/O分配 （2）程序设计,图6-10 机械手的状态转移图,（3）系统接线图,（4）系统调试 输入程序。 静态调试。 动态调试。,5实训报告 （1）分析与总结 画出机械手工作流程图。 描述机械手的动作情况

12、，总结操作要领。,（2）巩固与提高 机械手在原点时，哪些信号必须闭合？自动运行时，要求哪些信号必须闭合才能启动？, 若在右限位增加一个光电检测，检测B点是否有工件，若无工件则下降，若有工件则不下降，请在本实训程序的基础上设计其程序。,6能力测试（100分） 用步进顺控指令设计一个电镀槽生产线的控制程序。,其控制要求如下：具有手动和自动控制功能，手动时，各动作能分别操作；自动时，按下启动按钮后，从原点开始按图6-12所示的流程运行一周回到原点；图中SQ1SQ4为行车进退限位开关，SQ5、SQ6为吊钩上、下限位开关。,图6-12 电镀槽生产线的控制流程,6.4 选择性流程的程序设计,6.4.1 选

13、择性流程及其编程 1选择性流程程序的特点 由两个及两个以上的分支流程组成的，但根据控制要求只能从中选择1个分支流程执行的程序，称为选择性流程程序。,图6-13 选择性流程程序的结构形式,2选择性分支的编程 选择性分支的编程与一般状态的编程一样，先进行驱动处理，然后进行转移处理，所有的转移处理按顺序执行，简称先驱动后转移。,表6-4 选择性分支程序的指令表,表6-5 选择性汇合程序的指令表,6.4.2 程序设计实例 例3 用步进指令设计三相电动机正反转的控制程序。其控制要求如下：按正转启动按钮SB1，电动机正转，按停止按钮SB，电动机停止；按反转启动按钮SB2，电动机反转，按停止按钮SB，电动机

14、停止；热继电器具有保护功能。,实训21 选择性流程程序设计 1实训目的 2实训器材,与第5章实训18相同。 3实训任务 设计一个三相电动机正反转能耗制动的控制系统，并在实训室完成模拟调试。,其控制要求如下： 按SB1，KM1合，电动机正转；按SB2，KM2合，电动机反转；按SB，KM1或KM2断开，KM3合，能耗制动（制动时间为Ts）；要求有必要的电气互锁，不需按钮互锁；FR动作，KM1或KM2或KM3释放，电动机自由停车；要求用步进顺控指令设计程序。,4实训步骤 （1）I/O分配 （2）状态转移图,5实训报告 （1）分析与总结 根据三相电动机正反转能耗制动的状态转移图，写出其指令表。,比较用

15、基本逻辑指令和STL指令编程的异同，并说明各自的优缺点。 画出三相电动机正反转能耗制动主电路的接线图。,（2）巩固与提高 用另外的方法编制程序。 从安全的角度分析一下状态S22的作用，并说明原因。 若要在本实训功能的基础上增加手动正、反转功能，则应如何设计其状态转移图？,6能力测试（100分） 设计一个用PLC控制的皮带运输机的控制系统。,其控制要求如下：供料由电磁阀DT控制；电动机M1M4分别用于驱动皮带运输线PD1PD4；储料仓设有空仓和满仓信号。其动作示意简图如图6-16所示，其具体要求如下。,图6-16 动作示意简图, 正常启动。仓空或按启动按钮时的启动顺序为M1、DT、M2、M3、M4，间隔时间5 s。, 正常停止。为使皮带上不留物料，要求顺物料流动方向按一定时间间隔顺序停止，即正常停止顺序为DT、M1、M2、M3、M4，间隔时间5 s。, 故障后的启动。为避免前段皮带上造成物料堆积，要求按物料流动相反方向按一定时间间隔顺序启动，即故障后的启动顺序为M4、M3、M2、M1、DT，间隔时间10 s。, 紧急停止。当出现意外时，按下紧急停止按钮，则停止所有电动机和电磁阀。 具有点动功能。,6.5 并行性流程的程序设计,6.5.1 并行性流程及其编程 1并行性流程程序的特点 由两个及以上的分支流程组成的，但必须同