PLC步进指令及顺控程序设计

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1、 可编程控制技术步进指令及顺控程序设计11.顺序控制系统对于流程作业的自动化控制系统而言，一般都包含若干 个状态（也就是工序），当条件满足时，系统能够从一种状 态转移到另一种状态，我们把这种控制叫做顺序控制。对应 的系统则称为顺序控制系统或流程控制系统。典型典型 顺序控制系统顺序控制系统一、顺序功能图22.顺序功能图以红绿灯控制为例， 其对应的顺序功能图如左 图所示。S0S9：初始状态专用 S10S19：原点复位用 S20S499：一般用 S500S899：停电保持用 S900S999：报警用 针对顺序控制要求，PLC提供了顺序功能图（SFC）语言支 持。顺序功能图又称状态转移图，由一系列状态

2、（用S表示）组 成。系统提供S0S999共1000个状态供编程使用，其中：3FX系列PLC提供了一对步进指令。STL是利用内部软元件（状态S）在顺控程序上进行工序步 进式控制的指令。RET是用于状态（S）流程的结束，实现返回主程序（母线） 的指令。二、步进指令4一、单流程结构如红绿灯控制程序，虽然是 循环控制，但都以一定顺序 逐步执行且没有分支，所以 属于单一顺序流程。图中在S21执行完后即结束。在步进阶梯图中，以复位（ RST）正在执行的步阶来结束 步进动作。从头到尾只有一条路可走，称为单流程结构。5四、跳转流程向下面状态 的直接转移或向 系列外的状态转 移被成为跳转， 用符号指向转 移的目

3、标状态。6五、重复流程向前面状 态进行转移的 流程称为重复 。用指向转 移的目标状态 。使用重复流 程可以实现一 般的重复，也 可以对当前状 态复位。7一、单流程设计二、选择分支流与汇合程设计三、并进分支与汇合流程设计8【应用系统设计】 简易红绿灯控制系统一、单一顺序流程控制设计910111213T0T1T2T3X01415SET在步进梯形图 中，作为状态转 移指令使用。STL为状态动作的 步进起始指令STL与SET指令之间 的部分为该状态所 需做的动作。16用LD或LDI指令设 置转移条件用SET指令 设置状态以STL指令开始 设置动作母线用OUT指令设 置动作17例：应用单流程模式实现3台

4、 电动机顺序启动控制任务引入 某设备有3台电动机，控制要求是：按下启动按钮，第1台电动机 M1启动；运行5s后，第2台电动机M2启动；M2运行15s后，第3台电动 机M3启动。按下停止按钮或发生过载故障时，3台电动机全部停止。 181920操作步骤（1）连接3台电动机顺序启动控制电路。（2）将编好的步进指令程序写入PLC。（3）使PLC处于运行状态，并进入程序监控状态。（4）PLC上输入继电器X0指示灯应点亮，表示热继电器和停止按钮连接正常。（5）按下启动按钮SB2，第1台电动机启动；运行5s后，第2台电动 机启动；M2运行15s后，第3台电动机启动。（6）按下停止按钮SB1，3台电动机全部停

5、机。21例：实现运料小车控制任务引入 在多分支结构中，根据不同的转移条件来选择其中的某一个分支， 就是选择流程模式。运料小车在左边装料处（X2限位）从a、b两种原料 中选择一种装入，然后右行，自动将原料对应卸在A（X3限位）、B（ X4限位）处，然后返回装料处，卸料时间20s。用开关X0的状态选择在 何处卸料，当X0=1时，选择卸在A处；当X0=0时，选择卸在B处。2223任务实施运料小车的控制程序2425操作步骤（1）将编好的运料小车控制程序写入PLC。（2）使PLC处于运行状态，并进入程序监控状态。（3）模拟运料小车工作过程。a原料卸在A处：X0 = 1，X2 = 1，按下运行按钮X1，Y

6、0灯亮， 模拟小车右行；断开X2，接通X3，延时20s后Y1灯亮，模拟小车左行； 接通X2，程序返回S0状态，小车停止。b原料卸在B处：X0 = 0，X2 = 1，按下运行按钮X1，Y0灯亮， 模拟小车右行；断开X2，接通X3，状态无变化；接通X4，延时20s后Y1 灯亮，模拟小车左行；接通X2，程序返回S0状态，小车停止。（4）在模拟运料小车运行过程中，使PLC处于程序停止状态，小车停 止运行。再次使PLC处于程序运行状态，小车保持原方向继续运行。26例：例：部件部件分拣分拣PLCPLC控制控制（三）任务实施 1. 选择输入输出设备，分配I/O地址，画接线图 输入输出设备及I/O地址在图32

7、2中已有确定， 具体为： 输入：X1左限位开关 X2 下限位开关（小球动作、大球不动作） X3 上限位开关 X4 释放小球的右限位开关 X5释放大球的右限位开关 X0 系统的起动开关； X6（机械臂）手动回原点开关； 输出：Y0 机械臂下降， Y2 机械臂上升， Y1吸球电磁铁， Y3 机械臂右移， Y4 机械臂左移， Y5机械臂在原点的指示灯。 根据上述地址，绘制I/O接线图如图325所示【应用系统设计】按钮人行横道交通灯控制三、并进分支与汇合流程设计32功能分析：在只需要纵向行使的交通系统中，也需要考虑人行横道的控制 。这种情况下人行横道通常用按钮进行启动，交通情况如图3 9所示，由图可见

8、，东西方向是车道，南北方向是人行横道。正 常情况下，车道上有车辆行驶，如果有行人要通过交通路口， 先要按动按钮，等到绿灯亮时，方可通过，此时东西方向车道 上红灯亮。延时一段时间后，人行横道的红灯亮，车道上的绿 灯亮。33功能分析：341. 选择输入输出设备， 分配输入/输出地址，画 出I/O接线图输入设备： X0：SB1（人行道北按钮） X1：SB2（人行道南按钮） 输出设备： Y0：LD0（车道红灯） Y1：LD1（车道黄灯） Y2：LD2（车道绿灯） Y3：LD3（人行道红灯） Y4：LD4（人行道绿灯） 输入输出接线图如图314所示。设计按钮人行道控制系统的状态转移图 根据控制要求，绘制

9、的状态转移图见图315所示。初始状态是 车道绿灯、人行道红灯。按下人行道按钮（X0或X1）后系统进 入并行运行状态，车道绿灯、人行道红灯，并且开始延时。30s 后车道变为黄灯，再经10s变为红灯。5s后人行道变为绿灯， 15s后人行道绿灯开始闪烁，5s后人行道变为红灯，再过5s返回 初始状态。35363738【练习】机械手臂控制系统39工件的补充使用人工控制，可直接将工件放在D点（LS0动）。控制说明：只要D点有工件，机械手臂即先下降（B缸动作）将工件抓取（ C缸动作）后上升（B缸复位），再将工件搬运（A缸动作）到E点上 方，机械手臂再次下降（B缸动作）后放开（C缸复位）工件，机械手 臂上升（

10、B缸复位），最后机械手臂再回到原点（A缸复位）。 A,B,C缸均为单作用气缸，使用电磁控制 。 C缸在抓取或放开工件后，都需有1秒的间隔，机械手臂才能 动作。 当E点有工件且B缸已上升到LS4时，传送带电机转动以运走工 件，经2秒后传送带电机自动停止。工件若未完全运走（计时未到） 时，则应等待传送带电机停止后才能将工件移走。40要求：进行功能分析、元件分配、绘制顺序功能图、将 顺序功能流程转换为步进梯形图，然后将程序录入计 算机并下载到PLC，进行最后的调试。4142输入输出设备名称代号输入点编号设备名称代号输出点编号手动挡SAX0上升电磁阀线圈YV1Y0回原位挡SAX1 下降电磁阀线圈YV2

11、Y1单步挡SAX2左行电磁阀线圈YV3Y2单周期挡SAX3右行电磁阀线圈YV4Y3连续挡SAX4夹紧/放松电磁阀线圈YV5Y4回原位挡SB1X5 自动启动按钮SB2X6 停止按钮SB3X7 下降按钮SB4X10 上升按钮SB5X11 右行按钮SB6X12左行按钮SB7X13夹紧按钮SB8X14松开按钮SB9X15下限位开关SQ1X16上限位开关SQ2X17右限位开关SQ3X20左限位开关SQ4X214344例：实现电动机3速控制任务引入 在硬件方面使用了PLC-变频器调速系统，可以进行电动机的低、中 、高3速控制，电路特点如下：（1）为了便于操作，启动与调速共用一个按钮。（2）满足平稳启动，高

12、速生产的工艺要求。每当按下启动/调速按钮 时，电动机逐级升速，即启动低速状态中速状态高速状态。（3）在高速状态下可以降为中速状态来处理生产问题，处理完毕后再 上升为高速状态。即在高速状态按下启动/调速按钮时，电动机从高速状 态中速状态。（4）在任何状态下按下停止按钮，电动机立即停止。454647相关知识将固定电压和频率的交流电变换为可变电压和频率的交流电的装置 称为“变频器”。变频器首先将交流电变换为直流电，然后再将直流电变换为电压和频率可变的三相交流电去驱动三相异步电动机，由于异步电动 机的转速与电源频率成正比，所以电动机可以平滑调速。在变频器上通常都有主电路接线端和控制电路接线端。控制电路

13、的功能可分为正反转方向控制以及低速、中速、高速控制等。例如，三菱 FR-E540通用变频器的低速、中速、高速频率出厂设定值分别为10 Hz、 30 Hz、50Hz。 48任务实施编写电动机3速控制程序4950模拟操作步骤本任务只进行模拟操作，不接入变频器。（1）接通PLC电源，将步进程序写入PLC。（2）使PLC处于运行状态，并进入程序监控状态。（3）PLC上输入指示灯X1应点亮，表示停止按钮连接正常。（4）PLC上输出指示灯Y0应点亮，表示接通变频器正转控制端。（5）第1次按下启动/调速按钮X0，输出指示灯Y1应点亮，表示接通 变频器低速控制端；第2次按下按钮X0，输出指示灯Y2应点亮，表示

14、接 通变频器中速控制端；第3次按下按钮X0，输出指示灯Y3应点亮，表示 接通变频器高速控制端；第4次按下按钮X0，输出指示灯Y2应点亮，表 示接通变频器中速控制端；第5次按下按钮X0，输出指示灯Y3应点亮，表示接通变频器高速控制端。（6）无论在何种状态下按下停止按钮X1，输出指示灯Y1、Y2、Y3均熄灭，表示变频器速度控制端全部断开，变频器停止输出。51本章小结四、步进顺序控制程序设计注意事项1、跳转程序设计 向下面状态的直接转移或向系列外的状态转 移被称为跳转，用箭头符号 指向转移的目标状态。图图3-28 跳转转程序设计设计52532、选择 分支流程不能交叉 选择 分支流程不能交叉，如图所示

15、，对左图所示的流程必须按右边所示的 流程进行修改。543、并行分支与汇合流程中,并联分支后面不能使用选择 转移条件,在转移条件*后不允许并行汇合,如图中 (a)所示 ,应改成图 (b)后,方可编程。554、分支、汇合的组合流程 有些状态转移图是若干个或若干类分支、汇合流程的组合。有 的分支、汇合的组合流程不能直接编程,需要转换后才能进行编 程,如图,应将左图转换为 可直接编程的右图形式。如图所示。565、虚设状态 有一些分支、汇合组合的状态转图 如图所示,它们连续 地直接从汇合线转 移 到下一个分支线,而没有中间状态。这样 的流程组合既不能直接编程,又不能采用 上述办法先转换 后编程。这时 需在汇合线到分支线之间插入一个状态,以使状 态转 移图与前边所提到的标准图形结构相同。如图所示。576、分支数的限定 FX2N系列 PLC中一条并行分支或选择性分支的电路数限定为8 条以下;有多条并行分支与选择性分支时,每个初始状态的电路总数 应小于等于16条,如图所示。