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1、第5章步进梯形指令及状态编程法,5.1状态转移图 5.2步进梯形指令及其编程方法 5.3单序列结构的顺序控制 5.4选择序列结构的顺序控制 5.5并行序列结构的顺序控制 5.6用辅助继电器实现顺序控制的程序编制,5.1状态转移图,5.1.1状态转移图构成 状态转移图又叫做顺序功能图，是通过状态继电器来表达的。主要由步、有向连线、转化条件和所驱动的负载四个部分组成，如图所示。,1.步,利用顺序功能图设计顺序控制系统时，可将系统的一个工作周期，按输出量的状态变化，划分为若干个顺序相连的阶段，则每个阶段就称为一步， 步是根据PLC输出量的状态划分的，只要系统的输出量状态发生变化，系统就从原来的步进入
2、新的步。在一步内PLC各输出量状态均保持不变，但是相邻两步输出量的状态是不同的。,2.有向连线 将各步对应的方框按它们成为活动步的顺序用有向连线连接起来，图就可成为一个整体。而有向连线的方向代表了系统动作的顺序。在顺序功能图中，通常方向是由上到下，由左到右的。代表有向连线方向的箭头一般可省略。,3.转换条件 转换条件是使系统的某一步由活动步变为停止步，该步的后一步同时变为活动步的转换信号。也即是使系统从当前步进入下一步的条件。常见的转换条件有按钮、行程开关、定时器和计数器触点的动作（通/断）及传感器信号等。 4.驱动负载 驱动负载指每一步对应的工作任务，如图所示的动作或命令。根据需要有的步可以
3、不驱动任何负载，称之为等待步。,5.1.2状态转移和驱动过程,当某一状态被“激活”成为活动状态时，其右边的电路被处理，即该状态的负载可以被驱动。当该状态的转移条件满足时，就执行转移，即后续状态对应的状态继电器被SET或OUT指令驱动，后续状态变为活动状态，同时原活动状态对应的状态继电器被系统程序自动复位，原活动状态的负载复位（SET指令驱动的负载除外）。每个状态一般具有3个功能，即对负载的驱动处理，指定转移条件和指定转移方向。,5.1.3状态转移图的理解,当对应状态“有电”（即“激活”）时，状态的负载驱动和转移处理就可能执行；当对应状态“无电”（即“未激活”）时，状态的负载驱动和转移处理就不可
4、能执行。因此，除初始状态外，其它所有状态只有在其前一个状态处于“激活”且转移条件成立才可能被“激活”；与此同时，一旦下一个状态被“激活”，上一个状态就自动变为“无电”。,5.2步进梯形指令及其编程方法,5.2.1 STL指令 STL步进接点指令是将接点接到左母线，用于“激活”某个工作状态，步进接点只有常开触点。当某一步被“激活”成为活动步时，对应的STL触点接通，它右边的电路被执行，即该步的负载线圈可以被驱动。当该步后面的转移条件满足时，就执行转移，后续步对应的状态继电器线圈得电，后续步变为活动步，同时原活动步对应的状态继电器被系统程序自动复位断电，原活动步对应的STL触点断开，其后面的负载线
5、圈复位断电。步进梯形指令STL只有与状态继电器S配合才具有步进功能。S0S9用于初始步，S10S19用于自动返回原点。使用STL指令的状态继电器的常开触点称为STL触点，用符号表示，没有常闭的STL触点。,5.2.2 RET指令,RET指令称为“步进返回”指令，该指令使步进顺控程序执行完毕时，非状态程序的操作在主母线上完成。其功能是返回到原来左母线的位置。为防止出现逻辑错误，RET指令仅在状态转移程序的结尾才使用一次，否则程序将不能运行。,5.2.3状态转移图的编程方法,对状态转移图进行编程，就是如何使用STL和RET指令的问题。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
6、处理。,STL触点后直接相连的触点必须使用LD或LDI指令。使用STL指令相当于另设了一条子母线，连续使用STL指令后；最终必须使用使STL指令复位的RET指令使LD点回到原来的母线。这一点和MC、MCR指令颇为相似。正因为如此，STL触点驱动的电路块中，不能使用主控及主控复位指令。 因为可编程控制器只执行活动步对应的程序，所以不同的STL触点可以驱动同一个编程元件的线圈。也就是说，STL指令对应的梯形图是允许双线圈输出的。 中断程序以及子程序内，不能使用STL指令。因为过于复杂，STL触点后的电路中尽可能不要使用跳步指令。 在最后一步返回初始步时，既可以对初始状态器使用OUT指令，也可以使用
7、SET指令。 在转换过程中，后续步和本步同时为一个周期，设计时应特别注意。,5.2.4 使用步进梯形指令编程时的注意事项,5.3单序列结构的顺序控制,5.3.1工作过程分析 如图2.14所示的小车限位控制系统。小车停在初始位置，按下启动按钮，小车向左前进，碰到行程开关SQ1，小车停2s，然后小车自动向右后退，碰到行程开关SQ2，小车再停5s，如此完成一个工作周期。 5.3.2单序列结构顺序功能图的绘制 步的划分 小车在工作过程中，一个周期的工作包括了初始状态、向左前进、最左侧停2s、向右后退和最右侧停5s在内的共5种工作状态，即状态转移图有5步，依次用辅助继电器M0M4表示。,转换条件的确定
8、小车在工作过程中，由一种工作状态进入到下一种工作状态时一定有一个转换条件存在，即在绘制顺序功能图时，相邻两步之间必须要存在一个转换条件。所以在上述5步中，一定存在5个转换条件，它们依次是启动按钮X3、左侧行程开关X1、停2s的定时器T0、右侧行程开关X0和停5s的定时器T1。,小车限位控制系统的顺序功能图,5.3.3绘制顺序功能图注意事项,从生产实际考虑，顺序功能图初始步必须存在。初始步状态继电器或辅助继电器得电是顺序控制功能图继续执行的必要条件，初始步为活动步时转换条件成立，程序就能继续执行。启动初始步时必须使用M8002或M8000来执行。 相邻两步之间必须存在一个转换条件。在某一步为活动
9、步时，要使相邻的下一步为活动步，必须存在一个转换条件。即小车处于某一个工作状态时，当转换条件满足时，小车方可运行到下一个工作状态。 相邻两个转换条件之间必须存在一个步。转换条件是使下一步变为活动步的条件，有一个转换条件存在，必然要进入到下一个工作状态，即下一步变为活动步。 某一步在转换条件成立时变为活动步，其前步一定变为停止步。即小车在运行过程中，任何一个时刻只能处于一种工作状态，如小车处于停2s的状态时，小车前面向左前进的状态就会停止。 完成生产工艺的一个全过程后，最后一步必须有条件地返回到初始步，这是单周期工作方式，也是一种回原点式的停止。如果系统具有连续工作的方式，应该将其最后一步有条件
10、地返回到第一步。总之，顺序功能图应该是由一个或两个方框和有向线段组成的闭环。,5.3.4单序列结构顺序功能图编程步骤,根据控制要求，将整个工作过程的一个工作周期按工作状态划分工作步序，每个工作状态对应一个工作步； 理解每个工作状态的功能和作用，找出每个工作状态的转移条件和转移方向； 根据以上分析，设计驱动程序，画出控制系统的状态转移图，即顺序功能图； 利用顺序功能图转化为梯形图的方法，将顺序功能图转化为相应的梯形图。,使用步进梯形指令编程时， 用状态继电器S代替辅助继电器M配合步进梯形指令使用，并使用SET置位指令，并且在梯形图最后一个驱动程序结束时，使用RET复位指令。图5.2中，用状态继电
11、器S0、S20S23代替辅助继电器M0M4。用M8002使用SET置位指令启动S0，状态继电器S0得电，S0的STL接点接通，当转移条件X003得电时，下一步的状态继电器S20被置位，其STL接点接通，转移到下一步状态，同时上一步状态继电器S0自动断电。当程序执行到某一状态(例如S21)得电时，S21的STL接点接通，输出继电器线圈Y0接通，执行驱动处理。如果转移条件满足(例如T0接通)，下一步的状态继电器S22被置位，步进接点S22接通，转移到了下一步状态，同时自动复位原状态S21(即自动断开)。,5.3.5使用步进梯形指令编程,小车限位控制系统的步进梯形图,5.4选择序列结构的顺序控制,5
12、.4.1控制要求,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，电动机停止。,5.4.2顺序功能图的绘制,步的划分 电动机正反转控制的一个工作周期包括了初始状态、电机正转和电机反转共计3种工作状态，即顺序功能图有3步，依次用辅助继电器M0M2表示。 转换条件的确定 上述划分好的3步中，存在3个转换条件，它们依次为正转启动按钮用X001表示，反转启动按钮用X002表示和停止按钮用X000表示。需要特别指出的是，无论是正转还是反转，只要按下停止按钮X000电机就会停止运行。,图中辅助继电器M0被激活得电，如果转移条件X001成立，则
13、第1分支继续执行，如果转移条件X002成立，则第2分支继续执行。无论M1、M2哪一个得电时，如果转移条件X000成立，程序将继续执行。,电动机正反转控制系统的顺序功能图,5.4.3使用步进梯形指令编程,图中用状态继电器S0、S20、S30代替顺序功能图中的辅助继电器M0、M1、M2。用M8002“激活”初始状态S0为活动状态。当转移条件X001成立时，执行状态转移，即用SET“激活”状态S20为活动状态，当转移条件X002成立时，执行状态转移，即用SET“激活”状态S30为活动状态，而原活动状态S0被系统程序自动复位，完成一个状态的转移和驱动处理。 若S20变为活动状态时，首先执行驱动输出（O
14、UTY000），如果X000成立，执行状态转移（OUTS0），若S30变为活动状态时，首先执行驱动输出（OUTY001），如果X000成立，执行状态转移（OUTS0），这就是汇合状态的编程。程序结束时用步进复位指令RET使程序回到原来左母线的位置继续执行。,电动机正反转控制系统的步进梯形图,5.4.4选择序列结构顺序功能图程序的特点,2个分支中选择执行哪一个分支由转移条件X001、X002决定； 分支转移条件X001、X002不能同时接通，哪个先接通，就执行那条分支； 当S0得电时，一旦X001接通，程序就向S20转移，同时S0就断电复位，即使以后X002接通，S30也不会接通. 汇合状态S0
15、，可由S20和S30中任意一个驱动。 先进行驱动处理，再进行转移处理，所有的转移处理按顺序执行。,5.选择序列结构分支的编程 选择序列结构分支的编程与一般状态的编程一样，先进行驱动处理，再进行转移处理，且所有的转移处理按顺序执行，简称先驱动后转移。因此，先对S20进行驱动处理（OUTY000），S30驱动处理（OUTY001），再按S20、S30的顺序进行转移处理。,选择序列结构分支程序指令表,5.4.5选择序列结构汇合的编程,选择序列结构汇合的编程是先进行汇合前状态的驱动处理，再按顺序向汇合状态进行转移处理。因此，首先对第一处选择（S20）和第二处选择（S30）进行驱动处理，然后再按S20和
16、S30的顺序向下转移。,5.5并行序列结构的顺序控制,由两个或两个以上的分支流程组成，且需同时执行各分支的程序，称为并行性流程程序,十字路口红绿灯自动控制系统动作时序图,5.5.1动作过程 按下启动按钮X000： （1）：南北向红灯亮20秒；同时启动东西向绿灯亮，绿灯亮10s后，连续闪烁3次（6秒）后，东西向黄灯亮，亮4s。 （2）：东西向红灯亮20秒，同时启动南北向绿灯亮，绿灯亮10s后，连续闪烁3次（6秒）后，南北向黄灯亮，4s后。 （3）：重复上述过程。,5.5.2顺序功能图绘制 按照绘制顺序功能图步的划分方法和转换条件确定的方法，将十字路口红绿灯自动控制系统划分11步。其中，辅助继电器M0为初始步、M10表示东西向绿灯（Y000）亮、M11和M12表示东西向绿灯闪烁3次、M13表示东西向黄灯（Y001）亮、M14表示东西向红灯（Y002）亮，M20表示南北向红灯（Y005）亮、M21表示南北向绿灯（Y003）亮、M22和M23表示南北向绿灯闪烁3次、M24表示南北向黄灯（Y004）亮的状态,5.
