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1、电气控制与电气控制与PLC应用技术应用技术 第5章 顺序功能图（SFC）及步进梯形图（STL） 2024/8/201本章主要内容本章主要内容n5.1 5.1 顺序功能图顺序功能图顺序功能图顺序功能图(SFC)(SFC)n5.2 5.2 步进梯形图步进梯形图步进梯形图步进梯形图(STL)(STL)n5.3 SFC5.3 SFC及及及及STLSTL的编程规则的编程规则的编程规则的编程规则 n5.4 5.4 多流程顺序控制多流程顺序控制多流程顺序控制多流程顺序控制 n5.5 SFC5.5 SFC及及及及STLSTL的应用举例的应用举例的应用举例的应用举例2 2基本概念基本概念n步进控制步进控制步进控
2、制步进控制: : 在多工步的控制中，按照一定的顺序分步在多工步的控制中，按照一定的顺序分步在多工步的控制中，按照一定的顺序分步在多工步的控制中，按照一定的顺序分步动作，即上一步动作结束后，下一步动作才开始。动作，即上一步动作结束后，下一步动作才开始。动作，即上一步动作结束后，下一步动作才开始。动作，即上一步动作结束后，下一步动作才开始。n步进指令步进指令步进指令步进指令: :专门用于步进控制的指令专门用于步进控制的指令专门用于步进控制的指令专门用于步进控制的指令 n编程步骤编程步骤编程步骤编程步骤: : 1) 1)根据工艺流程画出根据工艺流程画出根据工艺流程画出根据工艺流程画出状态转移图状态转
3、移图状态转移图状态转移图； 2)2)根据状态转移图画出根据状态转移图画出根据状态转移图画出根据状态转移图画出步进梯形图步进梯形图步进梯形图步进梯形图; ; 3)3)根据根据根据根据步进梯形图步进梯形图步进梯形图步进梯形图编编编编写出写出写出写出指令表指令表指令表指令表。3 3状态转移图状态转移图n状态转移图（状态转移图（状态转移图（状态转移图（Sequential Function ChartSequential Function Chart，简称，简称，简称，简称SFCSFC）：是）：是）：是）：是 用状态继电器来描述工步转移的图形。用状态继电器来描述工步转移的图形。用状态继电器来描述工步转
4、移的图形。用状态继电器来描述工步转移的图形。 状态状态Sn状态状态Sm转移条件转移条件 满足转移条件时，实现状态转移，即上一状态（转满足转移条件时，实现状态转移，即上一状态（转满足转移条件时，实现状态转移，即上一状态（转满足转移条件时，实现状态转移，即上一状态（转移源）复位，下一状态（转移目标）置位。移源）复位，下一状态（转移目标）置位。移源）复位，下一状态（转移目标）置位。移源）复位，下一状态（转移目标）置位。 4 4状态转移图画法实例状态转移图画法实例n例：某机械手的动作例：某机械手的动作例：某机械手的动作例：某机械手的动作5 5步进梯形图步进梯形图6 6指令表指令表7 7指令表指令表n对
5、步进接点用步进指令对步进接点用步进指令对步进接点用步进指令对步进接点用步进指令STLSTL编程；编程；编程；编程；n当步进控制范围结束时，用步进返回指令当步进控制范围结束时，用步进返回指令当步进控制范围结束时，用步进返回指令当步进控制范围结束时，用步进返回指令RETRET；n与步进接点相连的触点用与步进接点相连的触点用与步进接点相连的触点用与步进接点相连的触点用LD/LDILD/LDI指令。指令。指令。指令。8 8使用步进指令需要说明的问题使用步进指令需要说明的问题1. 1. 1. 1. 状态状态状态状态S S S S在不用于步进控制时在不用于步进控制时在不用于步进控制时在不用于步进控制时，也
6、可作一般的辅助继电器使用。，也可作一般的辅助继电器使用。，也可作一般的辅助继电器使用。，也可作一般的辅助继电器使用。此时其功能与辅助继电器一样，但作为辅助继电器使用时，不此时其功能与辅助继电器一样，但作为辅助继电器使用时，不此时其功能与辅助继电器一样，但作为辅助继电器使用时，不此时其功能与辅助继电器一样，但作为辅助继电器使用时，不能提供步进接点（步进接点是可以产生一定步进动作的接点）。能提供步进接点（步进接点是可以产生一定步进动作的接点）。能提供步进接点（步进接点是可以产生一定步进动作的接点）。能提供步进接点（步进接点是可以产生一定步进动作的接点）。2. 2. 2. 2. 输出的驱动方法。输出
7、的驱动方法。输出的驱动方法。输出的驱动方法。STLSTLSTLSTL内的母线一旦写入内的母线一旦写入内的母线一旦写入内的母线一旦写入LDLDLDLD或或或或LDILDILDILDI指令后，对不指令后，对不指令后，对不指令后，对不需要触点的线圈就不能再编程，如图（需要触点的线圈就不能再编程，如图（需要触点的线圈就不能再编程，如图（需要触点的线圈就不能再编程，如图（a a a a）所示。若要编程，需）所示。若要编程，需）所示。若要编程，需）所示。若要编程，需变换成图（变换成图（变换成图（变换成图（b b b b）所示。）所示。）所示。）所示。 9 9使用步进指令需要说明的问题（续使用步进指令需要说
8、明的问题（续13.3. 栈指令的位置栈指令的位置栈指令的位置栈指令的位置。不能在。不能在。不能在。不能在STLSTLSTLSTL内的母线处直接使用栈指令内的母线处直接使用栈指令内的母线处直接使用栈指令内的母线处直接使用栈指令（MPS/MRD/MPPMPS/MRD/MPPMPS/MRD/MPPMPS/MRD/MPP），须在），须在），须在），须在LDLDLDLD或或或或LDILDILDILDI指令后使用栈指令，如图指令后使用栈指令，如图指令后使用栈指令，如图指令后使用栈指令，如图a a a a所所所所示。示。示。示。4. 4. 4. 4. 状态的转移方法状态的转移方法状态的转移方法状态的转移方法
9、。对于。对于。对于。对于STLSTLSTLSTL指令后的状态（指令后的状态（指令后的状态（指令后的状态（S S S S），），），），OUTOUTOUTOUT指令和指令和指令和指令和SETSETSETSET指令具有同样的功能，都将自动复位转移源和置位转移目标。指令具有同样的功能，都将自动复位转移源和置位转移目标。指令具有同样的功能，都将自动复位转移源和置位转移目标。指令具有同样的功能，都将自动复位转移源和置位转移目标。但但但但OUTOUTOUTOUT指令用于向分离状态转移，而指令用于向分离状态转移，而指令用于向分离状态转移，而指令用于向分离状态转移，而SETSETSETSET指令用于向下一个状
10、态指令用于向下一个状态指令用于向下一个状态指令用于向下一个状态转移。如图转移。如图转移。如图转移。如图b b b b所示。所示。所示。所示。 (a)(b)1010使用步进指令需要说明的问题（续使用步进指令需要说明的问题（续2）5. 5. 5. 5. 在不同的步进段，允许有重号的输出在不同的步进段，允许有重号的输出在不同的步进段，允许有重号的输出在不同的步进段，允许有重号的输出（注意：状态号不能重复（注意：状态号不能重复（注意：状态号不能重复（注意：状态号不能重复使用）。如图（使用）。如图（使用）。如图（使用）。如图（a a a a）所示，表示）所示，表示）所示，表示）所示，表示Y2Y2Y2Y2
11、在在在在S20S20S20S20和和和和S21S21S21S21两个步进段都接两个步进段都接两个步进段都接两个步进段都接通，它与图（通，它与图（通，它与图（通，它与图（b b b b）等效。）等效。）等效。）等效。6. 6. 6. 6. 在不相邻的步进段，允许使用同一地址编号的定时器在不相邻的步进段，允许使用同一地址编号的定时器在不相邻的步进段，允许使用同一地址编号的定时器在不相邻的步进段，允许使用同一地址编号的定时器（注意：（注意：（注意：（注意：在相邻的步进段不能使用），如图所示。故对于一般的时间顺在相邻的步进段不能使用），如图所示。故对于一般的时间顺在相邻的步进段不能使用），如图所示。故
12、对于一般的时间顺在相邻的步进段不能使用），如图所示。故对于一般的时间顺序控制，只需序控制，只需序控制，只需序控制，只需2 2 2 23 3 3 3个定时器即可。个定时器即可。个定时器即可。个定时器即可。1111使用步进指令需要说明的问题（续使用步进指令需要说明的问题（续3）7.7. 若需要若需要若需要若需要保持某一个输出保持某一个输出保持某一个输出保持某一个输出，可以，可以，可以，可以采用置位指令采用置位指令采用置位指令采用置位指令SETSET，当该，当该，当该，当该输出不需要再保持输出不需要再保持输出不需要再保持输出不需要再保持时，可时，可时，可时，可采用复位指令采用复位指令采用复位指令采用
13、复位指令RSTRST。8. 8. 初始状态用双线框表示初始状态用双线框表示初始状态用双线框表示初始状态用双线框表示，通常用特殊辅助继电器，通常用特殊辅助继电器，通常用特殊辅助继电器，通常用特殊辅助继电器M8002M8002的常开触点提供初始信号。其作用是为启动作的常开触点提供初始信号。其作用是为启动作的常开触点提供初始信号。其作用是为启动作的常开触点提供初始信号。其作用是为启动作好准备，防止运行中的误操作引起的再次启动。好准备，防止运行中的误操作引起的再次启动。好准备，防止运行中的误操作引起的再次启动。好准备，防止运行中的误操作引起的再次启动。( (如前如前如前如前例）例）例）例）9.9. 在
14、步进控制中，在步进控制中，在步进控制中，在步进控制中，不能用不能用不能用不能用MCMC指令指令指令指令。10. S10. S要有步进功能，必须要用置位指令（要有步进功能，必须要用置位指令（要有步进功能，必须要用置位指令（要有步进功能，必须要用置位指令（SETSET），），），），才能才能才能才能提供步进接点，同时还可提供普通接点。（举例讲解）提供步进接点，同时还可提供普通接点。（举例讲解）提供步进接点，同时还可提供普通接点。（举例讲解）提供步进接点，同时还可提供普通接点。（举例讲解）11.11. 采用应用指令采用应用指令采用应用指令采用应用指令FNC40FNC40（ZRSTZRST）进行状态的
15、）进行状态的）进行状态的）进行状态的区间复位区间复位区间复位区间复位，如图如图如图如图5.105.10所示。所示。所示。所示。 1212使用步进指令需要说明的问题（续使用步进指令需要说明的问题（续4）12.12. 状态转移瞬间状态转移瞬间状态转移瞬间状态转移瞬间（一个扫描周期），由于相邻两个（一个扫描周期），由于相邻两个（一个扫描周期），由于相邻两个（一个扫描周期），由于相邻两个状态同时接通，对有互锁要求的输出，除在程序中状态同时接通，对有互锁要求的输出，除在程序中状态同时接通，对有互锁要求的输出，除在程序中状态同时接通，对有互锁要求的输出，除在程序中应采取互锁措施外，在应采取互锁措施外，在应
16、采取互锁措施外，在应采取互锁措施外，在硬件硬件硬件硬件上也应采取上也应采取上也应采取上也应采取互锁互锁互锁互锁措施，措施，措施，措施，其实现方法如图所示其实现方法如图所示其实现方法如图所示其实现方法如图所示 。13135.4 多流程步进控制多流程步进控制n多流程步进过程：多流程步进过程：多流程步进过程：多流程步进过程：具有两个以上的步进过程的控制，具有两个以上的步进过程的控制，具有两个以上的步进过程的控制，具有两个以上的步进过程的控制，其其其其状态转移图具有两条以上的分支。状态转移图具有两条以上的分支。状态转移图具有两条以上的分支。状态转移图具有两条以上的分支。 按结构的不同多流程可分为以下三
17、种：按结构的不同多流程可分为以下三种：按结构的不同多流程可分为以下三种：按结构的不同多流程可分为以下三种： 1. 1. 选择分支与汇合：选择分支与汇合：选择分支与汇合：选择分支与汇合： 从多个分支中选择执行某一条分支流程。从多个分支中选择执行某一条分支流程。从多个分支中选择执行某一条分支流程。从多个分支中选择执行某一条分支流程。 特点：在同一时刻只允许选择一条分支，特点：在同一时刻只允许选择一条分支，特点：在同一时刻只允许选择一条分支，特点：在同一时刻只允许选择一条分支，即不能同时转移即不能同时转移即不能同时转移即不能同时转移到几条分支。到几条分支。到几条分支。到几条分支。 14141. 1.
18、 选择分支与汇合的编程选择分支与汇合的编程选择分支与汇合的编程选择分支与汇合的编程1515多流程步进控制多流程步进控制2.2. 并行分支与汇合：并行分支与汇合：并行分支与汇合：并行分支与汇合： 当转移条件满足时，当转移条件满足时，当转移条件满足时，当转移条件满足时，同时执行几个分支同时执行几个分支同时执行几个分支同时执行几个分支，当所，当所，当所，当所有分支都执行结束后，若转移条件满足，再转向汇有分支都执行结束后，若转移条件满足，再转向汇有分支都执行结束后，若转移条件满足，再转向汇有分支都执行结束后，若转移条件满足，再转向汇合状态。合状态。合状态。合状态。 1616STLS20OUT Y0 L
19、DX0SETS21 SET S31STLS21OUT Y1 LDX1SETS22 STLS22OUT Y2STLS31 OUT Y10 STLS22STLS31 LDX10SETS40STLS40OUT Y20LDX112. 2. 并行分支与汇合的编程并行分支与汇合的编程并行分支与汇合的编程并行分支与汇合的编程1717多流程步进控制多流程步进控制3. 3. 跳转与循环跳转与循环跳转与循环跳转与循环 1818步进控制的应用举例步进控制的应用举例n例例例例1 1 多台电机的顺序启动、逆序停止控制多台电机的顺序启动、逆序停止控制多台电机的顺序启动、逆序停止控制多台电机的顺序启动、逆序停止控制跳转与循
20、环跳转与循环跳转与循环跳转与循环n例例例例2 2 大小球的选择传送控制大小球的选择传送控制大小球的选择传送控制大小球的选择传送控制 选择分支与汇合选择分支与汇合选择分支与汇合选择分支与汇合n例例例例3 3 交通灯控制交通灯控制交通灯控制交通灯控制并行分支与汇合并行分支与汇合并行分支与汇合并行分支与汇合n例例例例4 4 花样喷水控制花样喷水控制花样喷水控制花样喷水控制 多操作方式多操作方式多操作方式多操作方式n例例例例5 5 自动闪烁信号自动闪烁信号自动闪烁信号自动闪烁信号单流程结构单流程结构单流程结构单流程结构n例例例例6 6 液压滑台的二次进给控制液压滑台的二次进给控制液压滑台的二次进给控制
21、液压滑台的二次进给控制互锁功能的实现互锁功能的实现互锁功能的实现互锁功能的实现1919例例例例1 1 多台电机的顺序启动、逆序停止控制多台电机的顺序启动、逆序停止控制多台电机的顺序启动、逆序停止控制多台电机的顺序启动、逆序停止控制跳转与循环跳转与循环跳转与循环跳转与循环一、动作流程：如图一、动作流程：如图二、控制要求：二、控制要求：1、启动顺序：、启动顺序：M1 M2 M32、停止顺序：、停止顺序：M3 M2 M1三、三、I/O接线图：接线图：四、编程四、编程2S3S2S3S2020例例例例1 1 多台电机的顺序启动、逆序停止控制多台电机的顺序启动、逆序停止控制多台电机的顺序启动、逆序停止控制
22、多台电机的顺序启动、逆序停止控制跳转与循环跳转与循环跳转与循环跳转与循环2121例例例例2 2 大小球的选择传送控制大小球的选择传送控制大小球的选择传送控制大小球的选择传送控制 选择分支与汇合选择分支与汇合选择分支与汇合选择分支与汇合1、大小球分捡装置大小球分捡装置2222例例例例2 2 大小球的选择传送控制大小球的选择传送控制大小球的选择传送控制大小球的选择传送控制 选择分支与汇合选择分支与汇合选择分支与汇合选择分支与汇合2、I/O接线图接线图23233、状状态态转转移移图图与与指指令令表表2424例例3 交通灯控制交通灯控制并行分支与汇合并行分支与汇合一、动作流程：一、动作流程：一、动作流
23、程：一、动作流程：二、控制要求：二、控制要求：二、控制要求：二、控制要求： 1 1、当按下按钮、当按下按钮、当按下按钮、当按下按钮X0X0时，信号灯按图示流程动作；时，信号灯按图示流程动作；时，信号灯按图示流程动作；时，信号灯按图示流程动作； 2 2、当按下停止按钮、当按下停止按钮、当按下停止按钮、当按下停止按钮X1X1时，停止输出。时，停止输出。时，停止输出。时，停止输出。2525例例2 交通灯控制交通灯控制并行分支与汇合并行分支与汇合三、三、三、三、I/OI/O接线图：接线图：接线图：接线图：四、编程四、编程四、编程四、编程 1 1、按双流程步进控制编程（、按双流程步进控制编程（、按双流程
24、步进控制编程（、按双流程步进控制编程（并行分支与汇合并行分支与汇合并行分支与汇合并行分支与汇合, ,见下页）见下页）见下页）见下页） 2 2、按单流程步进控制编程（、按单流程步进控制编程（、按单流程步进控制编程（、按单流程步进控制编程（请学生自己完成请学生自己完成请学生自己完成请学生自己完成）2626交通灯按双流程步进控制编程交通灯按双流程步进控制编程交通灯按双流程步进控制编程交通灯按双流程步进控制编程（并行分支与汇合并行分支与汇合并行分支与汇合并行分支与汇合） 2727例例4 花样喷水控制花样喷水控制 多操作方式多操作方式n动作过程动作过程动作过程动作过程nI/OI/O接线图接线图接线图接线
25、图2828例例4 花样喷水控制花样喷水控制 多操作方式多操作方式n状态转移图状态转移图状态转移图状态转移图2929花花花花样样样样喷喷喷喷水水水水步步步步进进进进梯梯梯梯形形形形图图图图及及及及指指指指令令令令表表表表3030例例5 自动闪烁信号自动闪烁信号单流程结构单流程结构n n自动闪烁信号可以通过自动闪烁信号可以通过自动闪烁信号可以通过自动闪烁信号可以通过SFCSFC编程实现，其编程实现，其编程实现，其编程实现，其SFCSFC程程程程序如图所示。序如图所示。序如图所示。序如图所示。n n运行后，在输出运行后，在输出运行后，在输出运行后，在输出Y0Y0上产生上产生上产生上产生间隔为间隔为间
26、隔为间隔为1.5s1.5s，接通持续时，接通持续时，接通持续时，接通持续时间为间为间为间为1s1s的闪烁输出信号；的闪烁输出信号；的闪烁输出信号；的闪烁输出信号；而在输出而在输出而在输出而在输出Y1Y1上达到间隔为上达到间隔为上达到间隔为上达到间隔为lsls，接通持续时间为，接通持续时间为，接通持续时间为，接通持续时间为1.5s1.5s的闪烁输出信号。的闪烁输出信号。的闪烁输出信号。的闪烁输出信号。3131例例例例6 6 液压滑台的二次进给控制液压滑台的二次进给控制液压滑台的二次进给控制液压滑台的二次进给控制互锁功能的实现互锁功能的实现互锁功能的实现互锁功能的实现n n某机床的液压滑台需要进行
27、二次进给控制，其动作过程、输某机床的液压滑台需要进行二次进给控制，其动作过程、输某机床的液压滑台需要进行二次进给控制，其动作过程、输某机床的液压滑台需要进行二次进给控制，其动作过程、输出元件的分配及状态转移图如图所示。出元件的分配及状态转移图如图所示。出元件的分配及状态转移图如图所示。出元件的分配及状态转移图如图所示。n n图中，图中，图中，图中，“ “进给进给进给进给” ”和和和和“ “退回退回退回退回” ”两个动作相反的工序分别位于两两个动作相反的工序分别位于两两个动作相反的工序分别位于两两个动作相反的工序分别位于两个相邻状态，故程序须设计成互锁形式。且在个相邻状态，故程序须设计成互锁形式
28、。且在个相邻状态，故程序须设计成互锁形式。且在个相邻状态，故程序须设计成互锁形式。且在I/OI/O接线图中，接线图中，接线图中，接线图中，也要连接成互锁形式也要连接成互锁形式也要连接成互锁形式也要连接成互锁形式。3232习题与思考题习题与思考题n简答简答简答简答5.15.15.85.8题题题题n书面完成书面完成书面完成书面完成5.95.95.115.11题题题题n从第从第从第从第4 4章中选择部分顺序控制的例题及习题，章中选择部分顺序控制的例题及习题，章中选择部分顺序控制的例题及习题，章中选择部分顺序控制的例题及习题，采用采用采用采用SFCSFC及及及及SYLSYL来实现来实现来实现来实现3333
