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1、工控世界论坛 ,第6章 步进顺控指令及其应用,从上述的控制要求中,可以知道:电动机循环正反转控制实际上是一个顺序控制,整个控制过程可分为如下6个工序(也叫阶段):复位、正转、暂停、反转、暂停、计数;,每个阶段又分别完成如下的工作(也叫动作):初始复位、停止复位、热保护复位,正转、延时,暂停、延时,反转、延时,暂停、延时,计数;各个阶段之间只要条件成立就可以过渡(也叫转移)到下一阶段。因此,可以很容易地画出电动机循环正反转控制的工作流程图,如图6-1所示。,图6-1 工作流程图,6.1.2状态转移图 1状态转移图 一是将流程图中的每一个工序(或阶段)用PLC的一个状态继电器来替代;二是将流程图中
2、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替代;,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。,2设计状态转移图的方法和步骤 (1)将整个控制过程按任务要求分解,其中的每一个工序都对应一个状态(即步),并分配状态继电器。 电动机循环正反转控制的状态继电器的分配如下: 复位S0,正转S20,暂停S21,反转S22,暂停S23,计数S24。,(2)搞清楚每个状态的功能、作用。状态的功能是通过PLC驱动各种负载来完成的,负载可由状态元件直接驱动,也可由其他软触点的逻辑组合驱动。,(3)找出每个状态的转移
3、条件和方向,即在什么条件下将下一个状态“激活”。状态的转移条件可以是单一的触点,也可以是多个触点的串、并联电路的组合。 (4)根据控制要求或工艺要求,画出状态转移图。 3状态转移和驱动的过程 4状态转移图的特点,(1)可以将复杂的控制任务或控制过程分解成若干个状态。 (2)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。,(3)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。 (4)这种图形很容易理解,可读性很强,能清楚地反映全部控制的工艺过程。,图6-2 电动机循环正反转控制的状态转移图,6.1.3状态继
4、电器,FX系列PLC的状态继电器,6.1.4步进顺控指令 FX系列PLC的步进顺控指令有两条:一条是步进触点(也叫步进开始)指令STL(Step Ladder),一条是步进返回(也叫步进结束)指令RET。,1STL指令 STL步进触点指令用于“激活”某个状态,其梯形图符号为 。 2RET指令 RET指令用于返回主母线,其梯形图符号为 。,图6-3 状态转移图和状态梯形图的对应关系,图6-4 旋转工作台的状态转移图和梯形图,6.2 步进顺控的编程方法,6.2.1 状态转移图的编程方法 1状态的三要素 2编程方法 3状态转移图的理解,6.2.2编程注意事项 (1)与STL步进触点相连的触点应使用L
5、D或LDI指令, (2)初始状态可由其他状态驱动,但运行开始时,必须用其他方法预先作好驱动,否则状态流程不可能向下进行。如按图6-2所示而设计的程序。,(3)STL触点可以直接驱动或通过别的触点驱动Y、M、S、T等元件的线圈和应用指令。,图6-5 用M8002驱动S0,图6-6 用M8000驱动S0,(4)由于CPU只执行活动步对应的电路块,因此,使用STL指令时允许双线圈输出, (5)在步的活动状态的转移过程中,相邻两步的状态继电器会同时ON一个扫描周期,可能会引发瞬时的双线圈问题。,(6)并行流程或选择流程中每一分支状态的支路数不能超过8条,总的支路数不能超过16条。 (7)若为顺序不连续
6、转移(即跳转),不能使用SET指令进行状态转移,应改用OUT指令进行状态转移。,(8)STL触点右边不能紧跟着使用入栈(MPS)指令。STL指令不能与MC、MCR指令一起使用。在FOR、NEXT结构中、子程序和中断程序中,不能有STL程序块,但STL程序块中可允许使用最多4级嵌套的FOR、NEXT指令。,(9)需要在停电恢复后继续维持停电前的运行状态时,可使用S500S899停电保持状态继电器。,6.2.3 单流程状态转移图的编程 1单流程 2编程方法和步骤 (1)根据控制要求,列出PLC的I/O分配表,画出I/O分配图;,(2)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
7、分为若干个状态; (3)理解每个状态的功能和作用,即设计驱动程序;,(4)找出每个状态的转移条件和转移方向; (5)根据以上分析,画出控制系统的状态转移图; (6)根据状态转移图写出指令表。,3编程实例 例1 用步进顺控指令设计某行车循环正反转自动控制的程序。 控制要求为:送电等待信号显示按起动按钮正转正转限位停5s反转反转限位停7s返回到送电显示状态。,解:(1)I/O分配 根据控制要求,其I/O分配如图6-7所示。 (2)状态转移图,图6-7 行车循环正反转控制的I/O分配图,图6-8 行车循环正反转控制的状态转移图,(3)指令表 例3 用步进指令设计一个电镀槽生产线的控制程序。 控制要求
8、为: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6-11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6-11 电镀槽生产线的控制流程,解:(1)I/O分配 X0:自动/手动转换,X1:右限位,X2:第二槽限位,X3:第三槽限位,X4:左限位;X5:上限位,X6:下限位,X7:停止,X10:自动位起动,X11:手动向上,X12:手动向下,X13:手动向右,X14:手动向左,Y0:吊钩上,Y1:吊钩下,Y2:行车右行,Y3:行车左行,Y4:原点指示。,(2)PLC的外部接线图(如图6-12所示)
9、 (3)系统程序 (4)指令表程序,图6-12 电镀槽生产线的外部接线图,图6-13 电镀槽生产线的状态转移图,6.3 选择性流程与并行性流程的 程序编制,6.3.1选择性流程及其编程 1选择性流程程序的特点 由两个及以上的分支程序组成的,但只能从中选择一个分支执行的程序,称为选择性流程程序。 2选择性分支的编程,3选择性汇合的编程 4编程实例,例4 用步进指令设计电动机正反转的控制程序。 控制要求为:按正转起动按钮SB1,电动机正转,按停止按钮SB,电动机停止;按反转起动按钮SB2,电动机反转,按停止按钮SB,电动机停止;且热继电器具有保护功能。,解:(1)I/O分配 X0:SB(常开),X
10、1:SB1,X2:SB2,X3:热继电器FR(常开);Y1:正转接触器KM1,Y2:反转接触器KM2 。 (2)状态转移图 (3)指令表 根据图6-15(a)所示的状态转移图,其指令表如图6-15(b)所示。,图6-15 电动机正反转控制的状态转移图,6.3.2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程序组成的,但必须同时执行各分支的程序,称为并行性流程程序。图6-18是具有3个支路的并行性流程程序,其特点如下:,图6-18 并行性流程程序的结构形式,2并行性分支的编程 3并行性汇合的编程,4并行性流程程序编程注意事项 (1)并行性流程的汇合最多能实现8个流程的汇合。 (
11、2)在并行分支、汇合流程中,不允许有图6-19(a)的转移条件,而必须将其转化为图6-19(b)后,再进行编程。 5编程实例,图6-19 并行性分支、汇合流程的转化,6.4 复杂流程及跳转流程的程序 编制,6.4.1 复杂流程的程序编制 1选择性汇合后的选择性分支的编程 2复杂选择性流程的编程 3并行性汇合后的并行性分支的编程 4选择性汇合后的并行性分支的编程 5并行性汇合后的选择性分支的编程 6选择性流程里嵌套并行性流程的编程,图6-23 选择性汇合后的选择性分支的改写,图6-24 复杂选择性流程的改写,图6-25 并行性汇合后的并行性分支的改写,图6-26 并行性汇合后的并行性分支的改写,
12、图6-27 并行性汇合后的选择性分支的改写,6.4.2 跳转流程的程序编制,图6-29 跳转的几种形式,6.5 用辅助继电器实现顺序控制 的程序编制,6.5.1 用辅助继电器实现顺序控制 的设计思想 用辅助继电器设计顺序控制程序的设计思想为:首先用辅助继电器M来代替状态转移图中的步(即状态继电器),即设计顺序功能图,然后根据顺序功能图设计梯形图。,6.5.2使用起保停电路的编程方法 6.5.3使用置位复位指令的编程方法 1设计思想 图6-34给出了使用置位复位指令编程的顺序功能图与梯形图的对应关系。 2单流程的编程方法,图6-35 使用置位复位指令编程的梯形图,3选择性流程的编程方法 4并行性
13、流程的编程方法,图6-36 使用置位复位指令编程的梯形图,实训课题6单流程的控制,实训15 机械手的PLC控制 一、实训目的 (1)熟悉步进顺控指令的编程方法; (2)掌握单流程程序的编制; (3)掌握机械手的程序设计及其外部接线。,二、实训器材 (1)可编程控制器1台(FX2N-48MR); (2)机械手模拟显示模块1块(带指示灯、接线端口及按钮等); (3)实训控制台1个; (4)电工常用工具1套; (5)手持式编程器或计算机1台; (6)连接导线若干。,三、实训要求 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。其控制要求如下: (1)手动操作,每个动作均能单独操作,用于
14、将机械手复归至原点位置;,(2)连续运行,在原点位置按起动按钮时,机械手按图6-41连续工作一个周期,一个周期的工作过程如下: 原点下降夹紧(T)上升右移下降放松(T)上升左移到原点,时间T由教师现场规定。,说明:1机械手的工作是从A点将工件移到B点; 2原点位机械夹钳处于夹紧位,机械手处于左上角位; 3机械夹钳为有电放松,无电夹紧。 图6-41 机械手动作示意图,四、软件程序 1I/O分配 X0:自动/手动转换, X1:停止, X2:自动起动, X3:上限位, X4:下限位, X5:左限位, X6:右限位, X7:手动向上,,X10:手动向下, X11:手动左移,X12:手动向右, X13:
15、手动放松; Y0:夹紧/放松, Y1:上升, Y2:下降, Y3:左移, Y4:右移, Y5:原点指示。,2程序设计方案 根据系统的控制要求及PLC的I/O分配,其系统程序如图6-42所示。 五、系统接线 根据系统控制要求,其系统接线图如图6-43所示(PLC的输出负载都用指示灯代替),图6-42 机械手的状态转移图,图6-43 机械手控制系统接线图,六、系统调试 (1)输入程序, (2)静态调试, (3)动态调试, 七、实训报告,实训17 工业洗衣机的PLC控制 一、实训目的 (1)熟悉步进顺控指令的编程方法; (2)掌握单流程程序的编制; (3)掌握工业洗衣机的程序设计及其外部接线。,二、
16、实训器材 (1)可编程控制器1台(FX2N-48MR); (2)工业洗衣机模拟显示模块1块(带指示灯、接线端口及按钮等);,(3)实训控制台1个; (4)电工常用工具1套; (5)手持式编程器或计算机1台; (6)连接导线若干。,三、实训要求 设计一个用PLC控制的工业洗衣机的控制系统。其控制要求如下: 起动后,洗衣机进水,高水位开关动作时,开始洗涤。正转洗涤20s,暂停3s后反转洗涤20s,暂停3s再正向洗涤,如此循环3次,洗涤结束;,然后排水,当水位下降到低水位时进行脱水(同时排水),脱水时间是10s,这样完成一个大循环,经过3次大循环后洗衣结束,并且报警,报警10s后全过程结束,自动停机。,四、软件程序 1I/O分配 X0:起动按钮, X1:停止开关, X2:高水位开关, X3:低水位开关; Y0:进水电磁阀, Y1:排水电磁阀, Y2:脱水电磁阀, Y3:报警指示, Y4:电动机正转, Y5:电动机反转。,2程序设计方案