FX系列PLC的程序设计方法(2)

——第二部分顺序功能图的设计6.3使用起保停电路的编程方式及编程实例6.4以转换为中心的编程方式及编程实例6.5使用STL指令的编程方式及编程实例6.1顺序控制设计法中的顺序功能图绘制6.2梯形图的顺序控制设计法第六章FX系列PLC的程序设计方法6.1顺序控制设计法中的顺序功能图绘制顺序功能图（SFC）又叫做状态转移图或功能表图，它是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，也是设计PLC的顺序控制程序的有力工具。顺序功能图由步、动作（命令）、有向连线、转换和转换条件组成。一、顺序控制功能图的组成顺序控制设计法：根据工艺流程画出顺序功能图，然后根据顺序功能图画出梯形图。1、步“步”用矩形方框表示，方框中是编程元件的代号，一般用状态元件S或辅助继电器M代表步。活动步：当系统处于某一步所在的阶段时，叫做该步处于活动状态，相应的动作被执行。初始步：用双线框表示。每个功能流程图起码应有一个初始步（S0～S9）。步的划分•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，并且用编程元件来代表各步。•步是根据PLC输出量的状态划分的，只要输出量的状态发生了改变，系统就由一步进入新的步，在每一步中，PLC的输出量保持不变。相邻步之间输出状态是不同的。2、动作将动作或命令统称为“动作”，并用矩形框中的文字或符号表示，该矩形框应与相应的步相连。“步”也可以无动作。保持型动作：若为保持型动作，则该步不活动时继续执行该动作。——SET、RST指令非保持型动作：若为非保持型动作，则指该步不活动时，动作也停止执行。3、有向连线步与步、步与动作之间用有向线连接，使图成为一个整体。有向连线的方向代表了系统动作的顺序。顺序功能图中，从上到下、从左到右的方向，有向连线代表方向的箭头可以省略；除此之外的箭头不能省略。两个步绝对不能直接相连，必须用一个转换隔开。5、转换条件使系统由当前步转入下一步的信号称为转换条件。转换条件可以用文字语言、布尔代数表达式或图形符号标注在表示转换的短横线旁。转换用有向连线上与有向连线垂直的短划线来表示，将相邻两步分隔开。4、转换转换条件的确定•转换条件可能是外部输入信号，如按钮、指令开关、限位开关的接通/断开等，也可能是PLC内部产生的信号，如定时器、计数器触点的接通/断开等，•转换条件也可能是若干个信号的与、或、非逻辑组合。“转换”实现的基本规则“转换”实现的条件：在功能表图中步的活动状态的进展是由转换的实现来完成。实现“转换”必须同时满足两个条件：转换实现应完成的操作：转换的实现应完成两个操作：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。1）使所有的前级步都变为不活动步。2）使所有的后续步都变为活动步；典型顺序控制系统A车道A车道B车道B车道两个步绝对不能直接相连，必须用一个转换将它们隔开。顺序功能图应该是一个由方框和有向线段组成的闭环。功能表图中初始步是必不可少的，否则系统没有停止状态只有当某一步所有的前级步都是活动步时，该步才有可能变成活动步。而PLC开始进入RUN方式时各步均处于“0”状态，因此必须要有初始化信号，将初始步预置为活动步，否则功能表图中永远不会出现活动步，系统将无法工作。二、设计顺序功能图应注意的问题三、顺序功能图的基本结构单序列由一系列相继激活的步组成。每一步的后面仅有一个转换条件，每一个转换条件后面仅有一步。132abc1、单序列（无分支）单序列单序列举例：机械手工作系统2、选择性分支与汇合选择性分支与汇合选择性分支举例：大小球分类系统限位根据球的大小选择程序流，小球时(X2=ON)左侧流程有效；大球时，右侧流程有效(X2=OFF)小球时若X4动作，大球时若X5动作，将向汇合状态S30转移在状态S24、S27、S33时，右行输出Y3、左行输出Y4中用有关触点串联，可作联锁保护3、并行性分支与汇合并行性分支与汇合并行性分支举例：按钮式人行横道系统PLC在由停机转入运行时，初始状态S0动作，通常为车道=绿，人行道=红(通过M8002)若按人行横道按钮X0或X1，则状态S21为车道=绿，S30为人行道=红，红绿灯状态不变化30s后车道=黄，再过10s车道=红，以后定时器T2(5s)启动，5s后T2触点接通人行道=绿l5s后人行道绿灯开始闪烁(S32=灭，S33=亮)闪烁中S32、S33的动作反复进行，计数器C0(设定值为5次)触点一接通，状态向S34转移，人行道=红，5s后，返回初始状态在状态转移过程中，即使按动人行横道按钮X0，X1也无效工作台示意图左图是一个三工位钻床的工作台俯视示意图，该工作台按下起动按钮后，三个工位同时工作。一个工位将工件送到圆形工作台上，然后送料液压缸退回。另一个工位将工件夹紧并钻孔，钻完后钻头向上返回初始位置，并放开工件。第三个工位用深度计测量加工的孔是否合格，合格则测量头上升，并自动卸下加工好的工件，然后卸料缸返回；如果不合格，测量头返回后由工人取走次品，并用按钮发出人工卸料完成的重新启动信号。三个工位的操作都完成后，工作台顺时针旋转120。，最后系统返回。总例：三工位钻床钻孔卸工件返回返回送工件校孔旋转120度三工位钻床顺序功能图1起动234567891011121314151617送料夹紧返回已送料已夹紧合格测量头下降钻头下降测量头上升测量头上升钻头上升已返回已钻完已上升已上升已上升已卸料返回松开卸料重新起动已返回已松开1工作台旋转已旋转不合格取走次品钻孔卸工件返回返回装工件校孔旋转120度为了适应各PLC在编程元件、指令功能和表示方法上的差异，本章介绍：1）使用启保停电路的编程方式2）使用STL指令的编程方式3）以转换为中心的编程方式是指根据顺序功能图设计出梯形图的方法。为便于分析，假设刚开始执行用户程序时，系统已处于初始步（用初始化脉冲M8002将初始步置位），而其余各步的编程元件均为OFF，为转换的实现做好了准备。6.2梯形图的顺序控制设计法6.3使用启保停电路的编程方式根据顺序功能图设计梯形图时，可以用辅助继电器M来代表步。某一步为活动步时，对应的M为“1”状态，转换实现时，该转换变为不活动步，而其后续步变为活动步。启保停电路仅仅使用与触点和线圈有关的指令，任何一种可编程序控制器的指令系统都有这一类指令，因此是一种通用的编程方式，可以用于任意型号的PLC。Mi-1MiMi+1XiXi+1MiMi-1XiMi+1Mi具有记忆功能的启保停电路设计启保停电路的关键是找出它的起动条件和停止条件。快进工进快退X3X1X2X3X0X1X2M8002M200初始M201快进M202工进M203快退Y0Y1Y2动力头控制系统顺序功能图1、单序列的编程方式（例1）M200X0M201Y0Y1X1M202Y1X2M203Y2X3M8002M201M202M202M203X1M200M8002M203M201M200X3M200M202M201M201X0Y0M202M203M203M200X2Y2M201M202Y1初始快进工进快退动力头控制系统的梯形图M200X0M201Y0Y1X1M202Y1X2M203Y2X3M8002系统初始状态为电机停止，所有阀门关闭，装置内没有液体，上、中、下三个传感器处于OFF状态。1、单序列的编程方式（例2）右图为饮料、酒或化工生产中常用的混料设备。阀A、B、C为电磁阀，用于控制管路。线圈通电时，打开管路；线圈断电后，关断管路。上、中、下三个液位传感器被液体淹没时为ON。控制要求：①按下启动按钮后，打开A阀，液体A流入；当中传感器被淹没变为ON时，A阀关闭，B阀打开，B液体流入容器；②当上传感器被淹没变为ON时，B阀关闭，电机M开始运行，带动搅拌机搅动液体；③8s后停止搅动，打开C阀放出均匀的混合液体；④当液体下降到露出下传感器（亦即下传感器由ON变为OFF）时，开始计时，3s后关闭C阀（以确保容器放空）系统回到初始状态，系统运行完一个完整的周期。顺序功能图设计注意:M4步的转换条件是液面露出下传感器，也就是X2由ON变为OFF，所以转换条件应该是X2启动信号X3和停止信号X4启保停辅助继电器M8，如果M8为ON，M0为ON后能够马上状态转移，系统继续工作；如果M8为OFF，M0为ON后不转移，系统停在初始步。M4、M5两步都驱动负载Y2，为避免双线圈输出，用M4、M5的常开触点并联集中驱动Y2。梯形图编程启动按钮停止按钮2、选择序列的编程方式自动循环装卸料控制系统的顺序功能图与梯形图起动按钮X3停止按钮X43、并行序列的编程方式K50K300K150K50人行横道交通灯的顺序控制功能图与梯形图(M4)只有两步的闭环处理：6.4使用STL指令的编程方式许多PLC生产厂家都设计了专门用于编制顺序控制程序的指令和编程元件，例如美国GE公司、GOULD公司的鼓形控制器，日本东芝公司的步进顺序指令，三菱公司的步进梯形指令。S21S22Y0X1驱动处理转换条件转换目标S21S22Y0SETX1STLLD步进梯形指令(StepLadderInstruction)简称为STL指令，FX系列还有一条使STL指令复位的RET指令。FX2N系列PLC的状态S0～S9用于初始步，S10～S19用于返回原点，S20～S499是通用状态，S500～S899有断电保持功能，S900～S999用于报警。用它们编制顺序控制程序时，应与步进梯形指令一起使用。STL指令与顺序功能图、梯形图STLS21OUTY0LDX1SETS22STL指令特点：2、与STL触点相连的触点应使用LD或LDI指令，即母线移到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。各个STL触点驱动的电路一般放在一起，最后一个电路结束时一定要使用RET指令。1、STL指令用于将状态继电器S置位并保持，以激活对应的步。如果SET指令在STL区内，一旦下一个STL步被激活，原来的活动步对应的STL线圈被系统程序自动复位。3、STL触点驱动的电路块中不能使用使用MC、MCR和MPS指令，但是可以使用CJ指令。8、最后返回初始步时，既可以对初始状态元件使用SET指令，也可以使用OUT指令。7、状态元件S可以使用LD、LDI、AND、ANI、OR、ORI、SET、RST、OUT指令。6、由于CPU只执行活动步对应的电路块，使用STL指令时允许双线圈输出。5、STL触点断开时，CPU不执行它驱动的电路块，即CPU只执行活动步对应的程序。4、STL触点可以直接驱动或通过别的触点驱动Y,M,S,T等元件的线圈，STL触点也可以使Y,M,S等元件置位或复位。1单序列的编程方式X0X2Y0X1Y1小车控制系统及顺序控制功能图起动按钮X3例1：两处卸料循环小车S0S20S21S22M8002X3X1X0X2Y0Y1Y0S23X0Y1启动Y0S0M8002SETS0X3SETS20S20SETS21X1Y1S21SETS22X0Y0S22SETS23X2Y1S23SETS0X0RETS0S20S21S22M8002X3X1X0X2Y0Y1Y0S23X0Y1启动例2：三相异步电动机Y—△降压启动控制用常开按钮输入X0、X1端口控制启动和停止，Y0、Y1、Y2端口分别控制电源接触器KM1、星形接触器KM2及三角接触器KM3。SETS0SETS0系统从最后一步返回初始步时，既可以对初始步对应的状态使用OUT指令，也可以使用SET指令。2选择序列的编程方式Y1S0M8002SETS0X0SETS20S20SETS22X1SETS21X2Y2S21SETS22X3Y3S22SETS23X4SETS25S0S20S22M8002X0X1X4Y1Y3S23S24X5Y4S25S26X6Y6S27Y10S21X2X3Y2Y5Y7X7X10•选择序列的分支编程方式•选择序列的合并编程方式例：运料小车的控制（选择序列举例）（1）按下SB1后，小车由SQ1处前进到SQ2处停6s，再后退到SQ1处停止。（2）按下SB2后，小车由SQ1