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1、第七章 FX2N系列PLC步进指令及状态编程法 状态法也叫功能表图法，是程序编制的重 要方法及工具。近年来不少PLC厂商结合此法 开发了相关的指令。FX2N系列PLC的步进顺控 指令及大量的状态软元件就是为状态编程法安 排的。 状态转移图（SFC）是状态编程的重要工 具，包含了状态编程的全部要素。进行状态编 程时，一般先绘出状态转移图，再转换成状态 梯形图（STL）或指令表。本章介绍状态指令、状态元件、状态三要 素、状态编程思想，状态转移图与状态梯形图 对应关系。然后说明常见状态转移图的编程方 法，并结合实例介绍状态编程思想在顺序控制 中的应用。一、FX2N系列步进指令及使用说明1FX2N系列
2、步进指令FX2N系列步进指令有两条，其指令助记符 与功能如表7-1所示。第一节 步进指令与状态转移图表示方法表7-1 步进阶梯指令助记符与功能指令助记符、名称功能步进梯形图的表示程序步STL 步进接点指令步进接点驱动1RET 步进返回指令步进程序结束返回1FX2N系列PLC步进指令所使用的状态软元件S 有1000个，其分类、编号、数量和用途见表6-11。步进接点指令只有常开接点，连接步进接点 的其它继电器接点用指令LD或LDI开始。步进返 回指令(RET)用于状态(S)流程结束时，返回主程序 (母线)。步进指令在状态转移图和状态梯形图中的 表示如图7-1所示。图7-1 步进指令表示方法 图7-
3、1(b)中每个状态的内母线上都将提供三种功能： 驱动负载(OUT Yi);指定转移条件(LD/LDI Xi);指定转移目标(SET Si)。称为状态的三要素。后两个功能是必不可少的。 使用步进指令时应先设计状态转移图 (SFC),再由状态转移图转换成状态梯形图 (STL)。状态转移图中的每个状态表示顺序 控制的每步工作的操作,因此常用步进指令实现时间或位移等顺序控制的操作过程。使用 步进指令不仅可以简单、直观地表示顺序操 作的流程图，而且可以非常容易地设计多流 程顺序控制，并且能够减少程序条数，程序 易于理解。2步进指令的使用说明（1）步进接点在状态梯形图中与左母线相连， 具有主控制功能，ST
4、L右侧产生的新母线上的接 点要用LD或LDI指令开始。RET指令可以在一系 列的STL指令最后安排返回，也可以在一系列的 STL指令中需要中断返回主程序逻辑时使用。（2）当步进接点接通时，其后面的电路才能按逻 辑动作。如果步进接点断开，则后面的电路则全 部断开，相当于该段程序跳过。若需要保持输出 结果，可用SET和RST指令。（3）可以在步进接点内处理的顺控指令如表7-2 所示。表7-2 可在状态内处理的顺控指令一览表 指令状态LD/LDI/LDP/LDF AND/ANI/ANDP/ANDF OR/ORI/ORP/ORF/INV/OUT SET/RST,PLS/PLFANB/ORB MPS/M
5、RD/MPPMC/MCR初始状态/一般状态可以使用可以使用不可使用分支 ,汇合 状 态输出 处理可以使用可以使用不可使用转移 处理可以使用不可使用不可使用表中的栈操作指令MPS/MRD/MPP在状态内不 能直接与步进接点后的内母线连接，应接在LD或 LDI指令之后，如图7-2所示。在STL指令内允许使用跳转指令，但其操作复 杂，厂家建议最好不使用。 图7-2 栈操作指令在状态内的正确使用 （4）允许同一编号元件的线圈在不同的STL接点 后面多次使用。但是应注意，同一编号定时器线 圈不能在相邻的状态中出现。在同一个程序段中 ，同一状态继电器地址号只能使用一次。（5）在STL指令的内母线上将LD或
6、LDI指令编 程后，对图7-3（a）所示没有触点的线圈Y003将 不能编程，应改成按图7-3（b）电路才能对Y003 编程。 图7-3 状态内没有触点线圈的编程 （6）为了控制电 机正反转时避免两 个线圈同时接通短 路，在状态内可实 现输出线圈互锁， 方法如图7-4所示。图7-4 输出线圈的互锁 二、状态转移图（SFC）的建立及其特点 状态转移图是状态编程法的重要工具。状态 编程的一般设计思想是：将一个复杂的控制过程 分解为若干个工作状态，弄清各工作状态的工作 细节（如状态功能、转移条件和 转移方向），再 依据总的控制顺序要求，将这些工作状态联系起 来，就构成了状态转移图，简称为SFC图。SF
7、C 图可以在备有A7PHP/HGP等图示图像外围设备和 与其对应编程软件的个人计算机上编程。根据 SFC图进而可以编绘出状态梯形图STL。下面介 绍图7-5中某台车自动往返控制的SFC建立。台车自动往返一个工作周期的控制工艺要求 如下。（1）按下启动钮SB，电机M正转，台车前进 ，碰到限位开关SQ1后，电机M反转，台车后退。（2）台车后退碰到限位开关SQ2后，台车电 机M停转，台车停车5s后，第二次前进，碰到限 位开关XSQ3，再次后退。（3）当后退再次碰到限位开关SQ2时，台车 停止。下面运用状态编程思想说明建立SFC图的方法 。 （1）将整个过程按工序要求分解。由PLC的输出点Y021控制
8、电机M正转驱 动台车（前进），由Y023控制M反转（后退 ）。为了解决延时5S，选用定时器T0。将启 动按钮SB及限位开关SQ1、SQ2、SQ3分别 接于X000、X011、X012、X013。分析其一 个工作周期的控制要求，有五个工序要顺序 控制，如图7-6所示。（2）对每个工序分配状态元件，说明每个状 态的功能与作用，转移条件。如表7-3所示。 表7-3 工序状态元件分配、功能与作用、转移条件 工 序分配的 状态元件功能与作用转移条件0 初始状态S0PLC上电作好工作准备RUN后M8002 产生1个脉冲1 第一次前进S20驱动输出线圈Y021，M正转X000（SB）2 第一次后退S21驱动
9、输出线圈Y023，M反转X011（SQ1）3 暂停5秒S22驱动定时器T0延时5SX012（SQ2）4 第二次前进S23驱动输出线圈Y021，M正转T05 第二次后退S24驱动输出线圈Y023，M反转X013（SQ3）根据表7-3 可绘出状态转 移图如图7-7所 示。图中初始 状态S0要用双 框，驱动S0的 电路要在对应 的状态梯形图 中的开始处绘 出。SFC图和状 态梯形图结束 时要使用RET和 END指令。三、状态转移图（SFC）转换成状态梯形图（STL）、指令表程序 由以上分析可看出，SFC图基本上是以机械控制的流程表示状态（工序）的流程，而 STL图全部是由继电器来表示控制流程的程 序
10、。我们仍以图7-7的SFC图为例，将其转换 成STL图和指令表程序，如图7-8所示。读者 会发现，从SFC图转换成STL图，写出指令表程序是非常容易的。图7-8 台车自动往返控制的状态梯形图（STL图）和指令表 第二节 编制SFC图的注意事项和规则 一、编制SFC图的注意事项（1）对状态编程时必须使用步进接点指令 STL。程序的最后必须使用步进返回指令RET ，返回主母线。（2）初始状态的软元件用S0S9,要用双框表 示；中间状态软 元件用S20S899等状态，用 单框表示。若需要在停电恢复后继续原状态运 行时，可使用S500S899停电保持状态元件。 此外S10S19在采用状态初始化指令FN
11、C60（ IST）时,可用于特殊目的。（3）状态编程顺序为：先进行驱动，再进行转移，不能颠倒。（4）当同一负载需要连续多个状态驱动时， 可使用多重输出，在状态程序中，不同时“激活 ”的“双线圈”是允许的，如图7-9（a）。另外,相 邻状态使用的T、C元件，编号不能相同。如图7 -9(b)所示。（5）负载 的驱动 、状态转 移条件可能为多 个元件的逻辑组 合，视具体情况，按串、并联 关系处理，不能遗漏。如图7-10（a）。 图7-9 同一负载需要多个状态驱动可使用多重输出， 但相邻状态定时器编号不能相同 图7-10 负载组合驱动、状态向不连续状态转移的处理 （7）在STL与RET指令之间不能使用
12、MC、 MCR指令。（8）初始状态可由其他状态驱动，但运行 开始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。一般用系统的初始条件 ，若无初始条件，可用M8002（PLC从 STOPRUN切换时的初始脉冲）进行驱动。二、编制SFC图的规则1若向上转移（称重复）、向非相连的下 面转移或向其他流程状态转移（称跳转），称 为顺序不连续转移，顺序不连续转移的状态不 能使用SET指令，要用OUT指令进行状态转移， 并要在SFC图中用“”符号表示转移目标。如图 7-11所示。图7-11 非连续转移在SFC图中的表示2在流程中要表示 状态的自复位处理时 ，要用“ ”符号表示,自 复位状态在程序中
13、用 RST指令表示，如图7- 12所示。3.SFC图中的转移 条件不能使用ANB,ORB,MPS, MRD,MPP 指令。应按图7-13(b) 所示确定转移条件。4.状态转移图中和流程不能交叉，应按图7-14 处理。5若要对某个区间状态进行复位，可用区间 复位指令ZRST按图7-15（a）处理；若要使某个 状态中的输出禁止，可按图7-15（b）所示方法处 理；若要使PLC的全部输出继电器(Y)断开，可用 特殊辅助继电器M8034接成图7-15（c）电路，当 M8034为ON时，PLC继续进行程序运算，但所有 输出继电器（Y）都断开了。为了有效地编制SFC图,常需要采用表7-4所示 的特殊辅助继
14、电器。图7-15 状态区域复位和输出禁止的处理 表7-4 SFC图中常采用的特殊继电器功能与用途 地址号名称功能与用途M8000RUN监视器可编程控制器在运行过程中,它一直处于接通状态。可作为驱动所需 的程序输入条件与表示可编程控制器的运行状态来使用。M8002初始脉冲在可编程控制器接通瞬间，产生1个扫描周期的接通信号。用于程序 的初始设定与初始状态的置位.M8040禁止转移在驱动该继电器时,禁止在所有程序步之间转移。在禁止转移状态下, 状态内的程序仍然动作,因此输出线圈等不会自动断开.M8046STL动作任一状态接通时,M8046仍自动接通,可用于避免与其他流程同时启动 ，也可用作工序的动作
15、标志.M8047STL监视器 有效在驱动该继电器时,编程功能可自动读出正在动作中的状态地址号第三节 多流程步进顺序控制在顺序控制中，经常需要按不同的条件转向不同的分支，或者在同一条件下转向多路分 支。当然还可能需要跳过某些操作或重复某种 操作。也就是说，在控制过程中可能具有两个 以上的顺序动作过程，其状态转移流程图也具 有两个以上的状态转移分支，这样的SFC图称为多流程顺序控制。常用的状态转移图的基本 结构有单流程、选择性分支、并联性分支和跳 步与循环四种结构。 一、单流程结构程序所谓单流程结构，就是由一系列相继执行的工步组成的单条流程。其特点是:每一工步的后面只能有一个转移的条件，且转向仅有
16、一个工步。状态不必按顺序编号，其它流程的状态也可以作为状态转移的条件。第一节中 讨论的台车自动往返控制SFC就是这类结构。下面再分析一例转轴的旋转控制系统。图7-16轮轴旋转 控制系统* 二、选择性分支与汇合及其编程 （一）选择性分支SFC图的特点从多个分支流程中根据条件选择某一分支，状态 转移到该分支执行，其它分支的转移条件不能同时 满足，即每次只满足一个分支转移条件，称为选择 性分支。图7-17就是一个选择性分支的状态转移图 。其特点是：1.该状态转移图有三个分支流程顺序。2S20为分支状态。根据不同的条件（X000、 X010、X020），选择执行其中的一个分支流程。当 X000为ON时执行第一分支流程；X010为ON时执行 第二分支流程；X020为ON时执行第三分支流程。 X000，X010，X020不能同时为ON。图7-17 选择性分支状态转移图 *3S50为汇合状态，可由S22、S32、S42任 一状态驱动。（二）选择性分支、汇合的编程编程原则是先集中处理分支状态，然后再 集中处理汇合状态。1. 分支状态的
