PLC第4章 步进顺控指令.ppt

第4章步进顺控指令,4.1状态转移图4.2编程方法4.3状态的详细动作4.4操作方式4.5程序设计方法与实例,本章主要内容,步进顺控指令的基本知识几种常用的状态转移图程序设计，比较详细地介绍在程序设计时顺序功能图的使用应用实例本章要求对SFC的方法和步骤掌握会用，重点是掌握程序设计方法中的顺序功能图法。,返回本章首页,4.1状态转移图,4.1.1顺序控制设计法4.1.2顺序功能图概述4.1.3简单状态转移图,返回本章首页,PLC的编程语言简介1、梯形图语言梯形图表达式是在原电器控制系统中常用的接触器、继电器梯形图基础上演变而来的，它与电气操作原理图相呼应，它形象、直观和实用。2、指令表由若干条指令组成的程序叫做指令表程序。3、功能块图用类似与门、或门的方框来表示逻辑关系，方框的左侧为立即运算的输入变量，右侧为输出变量，输入、输出端的小圆圈表示“非”运算，信号自左向右流动。4、SFCSequentialFunctionchart，顺序功能图,引言,4.1.1顺序控制设计法,所谓顺序控制，就是按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输入信号的作用下，根据内部状态和时间的顺序，在生产过程中各个执行机构自动地有序地进行操作。顺序控制法又叫步进控制设计法。顺序控制设计法的基本思想是将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段，这些阶段称为步。顺序功能图是设计顺序控制程序的一种极为重要的图形编程语言和工具，下面将具体介绍。,,,顺序功能图，简称功能图，又叫状态流程图或状态转移图。它是专用于工业顺序控制程序设计的一种功能说明性语言，能完整地描述控制系统的控制过程、功能和特性，是分析、设计电气控制系统控制程序的重要工具。顺序功能图由步、有向连线、转换、转换条件和动作（或命令）组成。,4.1.2顺序功能图概述,1.组成,（1）步步是控制系统中的一个相对不变的性质，它对应于一个稳定的状态。在顺序功能图中步通常表示某个执行元件的状态变化。步是根据输出量的状态变化来划分的，在任何一步内，各个输出量的ON/OFF状态不变，但是相邻步的输出量总的状态是不同的。步用矩形框表示，框中的数字是该步的编号，编号可以是该步对应的工步序号，也可以是与该步相对应的编程元件（如状态元件、PLC内部的通用辅助继电器、步标志继电器等）。步的图形符号如图4.1（a）所示。FX2系列的PLC表示步用状态元件S20-S899。（见教材P20）,图4.1步和初始步,,S21,,,S0,,,,,a,b,初始步（S0-S9）初始步对应于控制系统的初始状态，是系统运行的起点。一个控制系统至少有一个初始步，初始步用双线框表示，如图4.1（b）所示。,（2）有向线段和转换有向线段和转换及转换条件如图4.2所示。有向线段用来表示步的活动状态和进展方向，从上到下和从左到右这两个方向上的箭头可以省略。其他方向上必须加上箭头用来注明步的进展方向。转换用与有向连线垂直的短划线表示，用来将相邻两步分隔开。转换条件是与转换有关的逻辑命题，可以用文字语言、布尔代数表达式或图形符号标注在表示转换的短线的旁边。,图4.2,在顺序功能图中，步的活动状态是由转换的实现来完成的。转换的实现必须同时满足两个条件①该转换所有的前级步都是活动步。②相应的转换条件得到满足。如果转换的前级步或后续步不止一个，转换的实现称为同步实现。为了强调同步实现，有向连线的水平部分用双线表示。,转换的实现应该完成以下两个操作①使所有由有向连线与相应转换条件相连的后续步都变为活动步。②使所有由有向连线与相应转换条件相连的前级步都变为不活动步。,（3）动作（命令）说明一个步表示控制过程中的稳定状态，它可以对应一个或多个动作。可以在步右边加一个矩形框，在框中用简明的文字说明该步对应的动作，如下图4.3所示。图中（a）表示一个步对应一个动作；图（b）和（c）表示一个步对应多个动作，两种方法任选一种。,2.使用规则,（1）步与步不能直接相连，必须用转移分开；（2）转换与转换不能直接相连，必须用步分开；（3）步与转换、转换与步之间的连线采用有向线段，画功能图的顺序一般是从上向下或从左到右，正常顺序时可以省略箭头，否则必须加箭头。（4）一个功能图至少应有一个初始步。（5）自动控制系统应该能多次重复执行同一工艺过程，因此在SFC图中一般应有由初始步和有向连线组成的闭环。（6）在单系列中，只有当某一步的前级步是活动步时，该步才有可能变成活动步。必须用初始化脉冲M8002常开触点作为转换条件，将初始步转化为活动步。,3.结构形式,（1）顺序结构（2）分支结构选择性分支并发性分支（3）循环结构（4）复合结构,（1）顺序结构,,,图4.4顺序结构,（2）分支结构,图4.5选择性分支,并发性分支,图4.6并发性分支,（3）循环结构,循环结构用于一个顺序过程的多次或往复执行。功能图画法如图4.7所示，这种结构可看作是选择性分支结构的一种特殊情况。,图4.7循环结构,（4）复合结构,图4.8顺序功能图举例,返回本节,,4.状态的功能下图中状态S30有效时输出Y10，Y11动作，程序等待转移条件X20动作；X20接通瞬间，动作状态就从S30向S31转移；S30转到S31，使Y10OFF，Y12ON。SET驱动的Y11保持导通。注意①状态转移图中，当前步有且仅有一个；②虽然通常用单独触点作为转移条件，但实际上，X、Y、M、S、T、C等各种元件触点的逻辑组合（复杂的串、并联）连接时也可以作为转移条件；③各种负载（Y、M、S、T、C）和功能指令可由“状态”的触点驱动，也可由各种元件触点的逻辑组合驱动。,4.1.3简单流程的状态转移图示例,单系列,选择系列,,,,图4-5分类处理流程图,并行性分支/汇合示例,4.2编程方法,4.2.1步进顺控的程序示例1）步进顺序图是用继电器顺控电路表达的状态转移图。编程顺序为先进行负载的驱动处理，接着进行转移。2）STL指令为与主母线连接的常开触点指令，在副母线里直接连接线圈或通过触点驱动线圈。副母线上的触点使用LD/LDI指令。RET指令返回主母线。状态转移图中状态的顺序可以自由选择。3）STL电路中不能用MC指令，MPS指令也不能紧接着STL触点后使用。,STL指令的特点,1、与STL触点相连的触点应使用LD或LDI指令，即LD点移到STL触点的右侧，直到出现下一条STL指令或出现RET指令，RET指令使LD点返回左侧母线。各STL触点驱动的电路一般放在一起，最后一个STL电路结束时一定要使用RET指令，否则将出现程序错误，PLC不能正常运行。2、STL触点可以直接驱动或通过别的触驱动Y、M、S、T等元件的线圈。3、由于CPU只执行活动步对应的程序段，使用STL指令时允许双线圈输出，既不同的STL触点可以分别驱动同一编程元件的一个线圈。,4.2.2初始状态编程（如下图）在状态转移图中起始位置的状态即是初始状态，S0-S9。1）起始状态最初是由PLC从STOP-RUN切换瞬时动作的特殊辅助继电器M8002驱动，使其置1（如下图S0），也可由其他状态元件驱动（如下图中S23）。即S23必须先处于当前步（工作状态），先于S0前置1。2）其他状态之外的一般状态元件必须在其他状态后加入STL指令才能驱动，不能脱离状态而用其他方式驱动。,,,,4.2.3选择性分支、汇合的编程,,,,,,,4.2.4并行分支/汇合的编程,,,,4.2.5分支、汇合的组合（注意虚拟状态）,选择分支可包含并行分支,并行分支不能包含选择分支,4.2.6跳转、复位处理,,,,,复,,,,4.2.7同一信号作为多个状态之间转移条件的处理方法,在某些应用中，流程中各个状态之间的转移条件是同一信号。原本的意思是当这个信号来时流程走上一步，信号再来时再下一步。但若编程时写成图4-21所示的例子，则当M0信号来时整个流程会“走通”，即一次通过全程状态。对这种情况可采用以下两种方法处理,,M0,M0,M0,图4-21,方法1在每个状态中设置一个阻挡元件，以防止“走通”现象。如图4-22所示，进入S30时M1脉冲阻止进一步转移；M0下一个脉冲来时，阻挡脉冲消失，可顺利向下转移。每个状态中都设一个阻挡元件，保证M0来一个脉冲向下走一步。,,,方法2利用脉冲触点指令（LDP，LDF，ANP等）与M2800M3071辅助继电器配合可得方法1同样的结果，如图4-23所示。,4.3状态的详细动作,4.3.1STL指令的动作,,插入常通触点,,,,4.3.2对状态的各种指令的处理,,,,,,,4.4操作方式,较复杂的控制系统的梯形图一般采用左图所示的典型结构。X2是自动/手动切换开关，为ON时将跳过自动程序执行手动程序，为OFF时则相反。公用程序用于自动与手动程序间的相互切换处理。开始执行自动程序时，要求系统处于与自动功能图中初始步对应的初始状态。如果开机时系统没有进入初始状态，则应进入手动工作方式，用手动操作使系统进入初始状态后在切换到自动工作方式，也可以设置使系统自动进入初始状态的工作方式。,4.4.1操作方式的概念,,,,,,4.4.2初始状态指令,,,,,,,,,,,初始化,,手工方式,,回原点方式,,自动方式初始状态,,自动方式,4.5程序设计方法与实例,4.5.1SFC程序的设计方法1.基本系列的编程应用2.使用起保停电路的编程方法。3.以转换条件为中心的编程方法。4.仿STL指令的编程方法。,1.基本系列的编程应用,2.使用起保停电路的编程方法,（1）简单系列的编程,（2）复杂系列的编程,3应用实例,3.以转换条件为中心的编程方法,4.仿STL指令的编程方法,使用STL指令的编程方式编制出的程序简短，易掌握。因此很受梯形图设计人员的欢迎。对于没有STL指令的PLC，可以仿照STL指令的设计思路来设计顺序控制梯形图，即仿STL指令的编程方法。冶金粉末制品压缩机装好金属粉末后，按下启动按钮X0，冲头下行，将金属粉末压紧后压力继电器X1变为ON，保压延时5S后，冲头上行，限位开关X2，变为ON，然后模具下行至限位开关X3变为ON，取走成品后按下按钮X5，模具上行至限位开关X4变为ON，系统返回初始状态。（如下图所示）,注意点,1）与代替STL触点的常开触点相连的触点，应该用AND或ANI指令，而不是LD或LDI指令。2）对代表前级步的辅助继电器的复位，由用户程序在梯形图中用RST指令来完成，而不是由系统完成。3）不允许出现双线圈现象，当某一输出继电器在几步中均为ON时，应将代表这几步的辅助继电器的常开触点并联后，控制该输出继电器的线圈。如上题中的Y0在M201，M202这两步中都为ON，所以用M201和M202的常开触点组成的并联电路来驱动Y0的线圈。,STL指令的优点,4.5.2设计实例,1.系统描述2.制定控制方案3.系统配置及输入输出对照表4.设计主电路及PLC外部接线图5.设计顺序功能图6.建立步与继电器对照表7.写逻辑函数式8.画梯形图,返回本章首页,1.系统描述,1.系统描述设计一个3工位旋转工作台，其工作示意如图4.5.2-1所示。三个工位分别完成上料、钻孔和卸件。（1）动作特性工位1上料器推进，料到位后退回等待。工位2将料夹紧后，钻头向下进给钻孔，下钻到位后退回，退回到位后，工件松开，放松完成后等待。工位3卸料器向前将加工完成的工件推出，推出到位后退回，退回到位后等待。（2）控制要求通过选择开关可实现自动运行、半自动运行和手动操作。,,图4.5.2-1工作台示意图,返回本节,2.制定控制方案,1）用选择开关来决定控制系统的全自动、半自动运行和手动调整方式。2）手动调整采用按钮点动的控制方式。3）系统处于半自动工作方式时，每执行完成一个工作循环，用一个起动按钮来控制进入下一次循环。4）系统处于全自动运行方式时，可实现自动往复地循环执行。5）系统运动不很复杂，采用4台电机。6）对于部分与顺序控制和工作循环过程无关的主令部件和控制部件，采用不进入PLC的方法以节省I/O点数。7）由于点数不多，所以用中小型PLC可以实现。可用CPU224与扩展模块，或用一台CPU226。,返回本节,3.系统配置及输入输出对照表,表4.5.2-1输入信号对照表,,表4.5.2-2输出信号对照表,返回本节,4.设计主电路及PLC外部接线图,图4.5.2-2PLC外部接线图,,图4.5.2-2为PLC外部接线的示意图，实际接线时，还应考虑到以下几个方面1）应有电源输入线，通常为220V，50Hz交流电源，允许电源电压有一定的浮动范围。并且必须有保护装置，如熔断器等。2）输入和输出端子每8个为一组共用一个COM端。3）输出端的线圈和电磁阀必须加保护电路，如并接阻容吸收回路或续流二极管。,返回本节,图4.5.2-3顺序功能图,,5.设计顺序功能图,,图4.5.2-4手动部分,返回本节,,6.建立步与继电器对照表,表4.5.2-3通用继电器对照表,7.写逻辑函数式,由本顺序功能图写逻辑函数式时，采用关断优先规则。（1）继电器函数式初始步1手动调整步15手动操作步自动和半自动调整步2工位1工位2工位3（2）执行元件函数式,返回本节,8.画梯形图,将所有函数式写出后，很容易就可以用编程软件做出梯形图。梯形图完成后便可以将可编程序控制器与计算机连接，把程序及组态数据下装到PLC进行调试，程序无误后即可结合施工设计将系统用于实际。,