項(xiàng)目三PLC步進(jìn)順控PPT課件

1、任務(wù)1 自動送料小車的運(yùn)行控制 （一）任務(wù)分析 某自動送料小車在初始位置時，限位開關(guān)SQ1被壓下，按下啟動按紐SB，小車按照圖31所示的順序運(yùn)動,完成一個工作周期。 電機(jī)正轉(zhuǎn)，小車右行碰到限位開關(guān)SQ2后電機(jī)停轉(zhuǎn)，小車原地停留； 停留5S后電機(jī)反轉(zhuǎn)，小車左行； 碰到限位開關(guān)SQ3后，電機(jī)又開始正轉(zhuǎn),小車右行至原位壓下限位開關(guān)SQ1，停在初始位置。 這是典型的順序控制實(shí)例。小車的一個工作周期可以分為4個階段，分別是啟動右行、暫停等待、換向左行和右行回原位。這種類型的程序最適合用步進(jìn)順控的思想編程。第1頁/共50頁第2頁/共50頁（二）相關(guān)知識1. 步進(jìn)順控概述一個控制過程可以分為若干個階段，這些

2、階段稱為狀態(tài)或者步。狀態(tài)與狀態(tài)之間由轉(zhuǎn)換條件分隔。當(dāng)相鄰兩狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換條件得到滿足時，就實(shí)現(xiàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換。狀態(tài)轉(zhuǎn)移只有一種流向的稱作單分支流程順控結(jié)構(gòu)。像自動小車的控制過程就只有一種順序。2. FX系列PLC狀態(tài)元件S在FX系列PLC中每一個狀態(tài)或者步用一個狀態(tài)元件表示，S0為初始步，也稱為準(zhǔn)備步，表示初始準(zhǔn)備是否到位。其它為工作步。狀態(tài)元件是構(gòu)成狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的基本元素，是可編程控制器的軟元件之一。 FX2N共有 1000個狀態(tài)元件，其分類、編號、數(shù)量及用途如表3-1所示。第3頁/共50頁表3-1 FX2N的狀態(tài)元件類別元件編號個數(shù)用途及特點(diǎn)初始狀態(tài)S0S910用作 SFC圖的初始狀態(tài)返回狀態(tài)S1

3、0S1910在多運(yùn)行模式控制當(dāng)中，用作返回原點(diǎn)的狀態(tài)通用狀態(tài)S20S499480用作 SFC圖的中間狀態(tài) ，表示工作狀態(tài)掉電保持狀態(tài)S500S899400具有停電保持功能，停電恢復(fù)后需繼續(xù)執(zhí)行的場合，可用這些狀態(tài)元件信號報(bào)警狀態(tài)S900S999100用作報(bào)警元件使用注：狀態(tài)的編號必須在指定范圍內(nèi)選擇。 各狀態(tài)元件的觸點(diǎn)，在PLC內(nèi)部可自由使用，次數(shù)不限。 在不用步進(jìn)順控指令時，狀態(tài)元件可作為輔助繼電器在程序中使用。通過參數(shù)設(shè)置，可改變一般狀態(tài)元件和掉電保持狀態(tài)元件的地址分配。第4頁/共50頁3. 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖（SFC）的畫法狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖（SFC）也稱功能表圖。用于描述控制系統(tǒng)的控制過程，具有簡單、

4、直觀的特點(diǎn)，是設(shè)計(jì)PLC順控程序的一種有力工具。狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖中的狀態(tài)有驅(qū)動動作、指定轉(zhuǎn)移目標(biāo)和指定轉(zhuǎn)移條件三個要素。其中轉(zhuǎn)移目標(biāo)和轉(zhuǎn)移條件是必不可少的，而驅(qū)動動作則視具體情況而定，也可能沒有實(shí)際的動作。如圖所示，在初始步S0沒有驅(qū)動動作，S20為其轉(zhuǎn)移目標(biāo)，X0、X1為串聯(lián)的轉(zhuǎn)移條件；在S20步，Y1為其驅(qū)動動作，S21為其轉(zhuǎn)移目標(biāo)，X2為其轉(zhuǎn)移條件。步與步之間的有向連線表明流程的方向，其中向下和向右的箭頭可以省略。圖中流程方向始終向下，因而省略了箭頭。第5頁/共50頁4. 狀態(tài)轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)步與步之間的狀態(tài)轉(zhuǎn)換需滿足兩個條件：一是前級步必須是活動步；二是對應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件要成立。滿足上述兩個條件就可以

5、實(shí)現(xiàn)步與步之間的轉(zhuǎn)換。值得注意的是一旦后續(xù)步轉(zhuǎn)換成功成為活動步，前級步就要復(fù)位成為非活動步。這樣，狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的分析就變得條理十分清楚，無需考慮狀態(tài)之間的繁雜聯(lián)鎖關(guān)系，可以理解為：“只干自己需要干的事，無需考慮其他”。另外，這也方便了程序的閱讀理解，使程序的試運(yùn)行、調(diào)試、故障檢查與排除變得非常容易，這就是步進(jìn)順控設(shè)計(jì)法的優(yōu)點(diǎn)。第6頁/共50頁5. FX系列PLC的步進(jìn)順控指令步進(jìn)順控編程的思想就是依據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，從初始步開始，首先編制各步的動作，再編制轉(zhuǎn)換條件和轉(zhuǎn)換目標(biāo)。這樣一步一步的將整個控制程序編制完畢。FX系列PLC有兩條專用于編制步進(jìn)順控程序的指令步進(jìn)觸點(diǎn)驅(qū)動指令STL和步進(jìn)返回指令RE

6、T。 第7頁/共50頁STL：步進(jìn)觸點(diǎn)驅(qū)動指令STL指令表示取某步狀態(tài)元件的常開觸點(diǎn)與母線連接，如圖33所示。使用STL指令的觸點(diǎn)稱為步進(jìn)觸點(diǎn)。STL指令有主控含義，即STL指令后面的觸點(diǎn)要用LD指令或LDI指令。STL指令有自動將前級步復(fù)位的功能（在狀態(tài)轉(zhuǎn)換成功的第二個掃描周期自動將前級步復(fù)位），因此使用STL指令編程時不考慮前級步的復(fù)位問題。 RET：步進(jìn)返回指令一系列STL指令的后面，在步進(jìn)程序的結(jié)尾處必須使用RET指令，表示步進(jìn)順控功能（主控功能）結(jié)束，如圖34所示。第8頁/共50頁6. 步進(jìn)梯形圖和指令語句表編程：依據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，用步進(jìn)指令STL、RET指令編制的梯形圖程序和指令表程

7、序如圖34所示，需要注意以下幾點(diǎn)：先進(jìn)行驅(qū)動動作處理，然后進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)移處理，不能顛倒。驅(qū)動步進(jìn)觸點(diǎn)用STL指令，驅(qū)動動作用OUT指令。若某一動作在連續(xù)的幾步中都需要被驅(qū)動，則用SET/RST指令。接在STL指令后面的觸點(diǎn)用LD/LDI指令，連續(xù)向下的狀態(tài)轉(zhuǎn)換用SET指令，否則用OUT指令。CPU只執(zhí)行活動步對應(yīng)的電路塊，因此，步進(jìn)梯形圖允許雙線圈輸出。相鄰兩步的動作若不能同時被驅(qū)動，則需要安排相互制約的聯(lián)鎖環(huán)節(jié)。步進(jìn)順控的結(jié)尾必須使用RET指令第9頁/共50頁第10頁/共50頁（三）任務(wù)實(shí)施選擇輸入輸出設(shè)備，分配地址，繪制I/O接線圖本控制任務(wù)要求啟動自動小車后，能按圖31箭頭所示的線路運(yùn)行一

8、個周期后停止在原位，這種運(yùn)行方式成為單周期運(yùn)行。因而輸入設(shè)備中只需要啟動按鈕，不需要停止按鈕。另外還需要三個行程開關(guān)SQ1、SQ2和SQ3，分別安裝在原位、右端極限位和左端極限位。小車向右運(yùn)行或向左運(yùn)行實(shí)際上就是用電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來驅(qū)動的，因此本控制任務(wù)的輸出設(shè)備就是電機(jī)的正轉(zhuǎn)接觸器KM1和反轉(zhuǎn)接觸器KM2。依據(jù)圖31中已分配好的I/O地址，繪制的I/O接線圖如圖35所示。第11頁/共50頁第12頁/共50頁2. 編制自動送料小車的轉(zhuǎn)態(tài)轉(zhuǎn)移圖根據(jù)自動小車的運(yùn)行情況，將其一個工作周期分為4個階段，分別是啟動右行、停留等待、換向左行和右行回原位。據(jù)此繪制的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖見圖36所示。第13頁/共50頁3.

9、 編制自動小車的步進(jìn)梯形圖程序和指令表程序根據(jù)上述狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，編制對應(yīng)的步進(jìn)梯形圖程序和指令表程序，如圖37所示。在每一步中都是先處理驅(qū)動動作，再用轉(zhuǎn)移條件進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)移處理。因?yàn)槭褂昧薙TL指令編程，所以無需考慮前級步的復(fù)位問題。需要說明的是，在由S22步轉(zhuǎn)到和S23步時，小車由“換向左行”轉(zhuǎn)移到“右行回原位”。也就是說，在這里的前后步中，電機(jī)要由反轉(zhuǎn)直接換到正轉(zhuǎn)。而我們通過繼電器接觸器控制就知道，電機(jī)的正反轉(zhuǎn)接觸器KM1、KM2是不允許同時接通的，否則電源會短路。前面我們也說過，步進(jìn)指令STL有自動將前級步復(fù)位的功能，但那是在狀態(tài)轉(zhuǎn)換成功的第二個掃描周期才會將前級步復(fù)位。也就是說，在由S22

10、步剛剛轉(zhuǎn)移到S23步的那個周期里，KM1、KM2是同時接通的，所以我們必須要在程序中用常閉觸點(diǎn)進(jìn)行電氣互鎖。第14頁/共50頁第15頁/共50頁（四）知識拓展 步進(jìn)順控程序的其它編制方式 步進(jìn)順控程序也可以不用步進(jìn)指令而用其它方式進(jìn)行編制，如啟保停電路方式、置位復(fù)位電路方式等，如圖38所示。這兩種方式既可以用狀態(tài)器直接表示步狀態(tài)進(jìn)行編程，也可以用輔助繼電器M代替狀態(tài)器進(jìn)行編程。要注意的是，采用這兩種方式編制程序時一定要注意處理好前級步的復(fù)位問題，因?yàn)橹挥胁竭M(jìn)指令STL才能自動將前級步復(fù)位，其它指令沒有這個功能。另外還要注意不要出現(xiàn)雙線圈。第16頁/共50頁 1. 啟保停電路方式 采用啟保停方式

11、編制步進(jìn)順控程序時，要注意處理好每一步的自鎖和前級步的復(fù)位問題，還要注意處理好雙線圈的問題，如圖38（b）所示。圖中每一步都用自身的常開觸點(diǎn)自鎖、用后續(xù)步的常閉觸點(diǎn)切斷前級步的線圈讓其復(fù)位，呈現(xiàn)“啟保停”方式。各步的驅(qū)動動作可以和狀態(tài)器線圈并聯(lián)。S20步的動作和S23步的動作都是驅(qū)動Y1，為了不出現(xiàn)雙線圈，將兩步的常開觸點(diǎn)并聯(lián)后驅(qū)動Y1。第17頁/共50頁 2. 置位復(fù)位電路方式 采用置位復(fù)位方式編制步進(jìn)順控程序時，也要注意處理好前級步的復(fù)位問題和雙線圈的輸出處理就可以了，如圖38（b）所示。圖中每一步都是先處理動作，再將前級步復(fù)位，最后用轉(zhuǎn)移條件將后續(xù)步置位，所以稱為“置位復(fù)位”方式。第18

12、頁/共50頁第19頁/共50頁任務(wù)2 按鈕人行橫道交通燈控制 （一）任務(wù)分析 在只需要縱向行使的交通系統(tǒng)中，也需要考慮人行橫道的控制。這種情況下人行橫道通常用按鈕進(jìn)行啟動，交通情況如圖39所示，由圖可見，東西方向是車道，南北方向是人行橫道。正常情況下，車道上有車輛行駛，如果有行人要通過交通路口，先要按動按鈕，等到綠燈亮?xí)r，方可通過，此時東西方向車道上紅燈亮。延時一段時間后，人行橫道的紅燈亮，車道上的綠燈亮。各段時序由圖310所示。車道和人行橫道同時要進(jìn)行控制，這種結(jié)構(gòu)稱作并行分支結(jié)構(gòu)。第20頁/共50頁第21頁/共50頁（二）相關(guān)知識1. 并行分支結(jié)構(gòu)并行分支結(jié)構(gòu)是指同時處理多個程序流程。如圖

13、311所示。圖中當(dāng)S20步被激活成為活動步后，若轉(zhuǎn)換條件X0成立就同時執(zhí)行左、中、右三支程序。 S50為匯合狀態(tài)，由S22、S32、S42三個狀態(tài)共同驅(qū)動，當(dāng)這三個狀態(tài)都成為活動步且轉(zhuǎn)換條件X4成立時，匯合轉(zhuǎn)換成S50步。 第22頁/共50頁2. 并行性分支、匯合的編程 并行性分支、匯合的編程原則是先集中處理分支轉(zhuǎn)移情況，然后依順序進(jìn)行各分支程序處理，最后集中處理匯合狀態(tài)，見圖312所示的步進(jìn)梯形圖。根據(jù)步近梯形圖可以寫出指令表程序。第23頁/共50頁第24頁/共50頁3. 并行性分支結(jié)構(gòu)編程的注意事項(xiàng)（1）并行分支結(jié)構(gòu)最多能實(shí)現(xiàn)8個分支的匯合。（2）在并行分支、匯合處不允許有下圖313（a）

14、所示的轉(zhuǎn)移條件，而必須將其轉(zhuǎn)化為圖313（b）所示的結(jié)構(gòu)后，再進(jìn)行編程。第25頁/共50頁（三）任務(wù)實(shí)施1. 選擇輸入輸出設(shè)備，分配輸入/輸出地址，畫出I/O接線圖 輸入設(shè)備：X0：SB1（人行道北按鈕）X1：SB2（人行道南按鈕）輸出設(shè)備：Y0：LD0（車道紅燈）Y1：LD1（車道黃燈）Y2：LD2（車道綠燈）Y3：LD3（人行道紅燈）Y4：LD4（人行道綠燈）輸入輸出接線圖如圖314所示。第26頁/共50頁2. 設(shè)計(jì)按鈕人行道控制系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖根據(jù)控制要求，繪制的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖見圖315所示。初始狀態(tài)是車道綠燈、人行道紅燈。按下人行道按鈕（X0或X1）后系統(tǒng)進(jìn)入并行運(yùn)行狀態(tài)，車道綠燈、人行道

15、紅燈，并且開始延時。30s后車道變?yōu)辄S燈，再經(jīng)10s變?yōu)榧t燈。5s后人行道變?yōu)榫G燈，15s后人行道綠燈開始閃爍，5s后人行道變?yōu)榧t燈，再過5s返回初始狀態(tài)。第27頁/共50頁第28頁/共50頁3. 設(shè)計(jì)按鈕人行道控制系統(tǒng)的PLC程序根據(jù)上述狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，編制的步進(jìn)梯形圖程序和指令表程序分別見圖316和317所示。程序中“人行道綠燈閃爍5s”用T4定時器串聯(lián)特殊輔助繼電器M8013完成。也可以采用定時器閃爍電路完成亮滅控制和計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)組合，共同完成綠燈的閃爍任務(wù)。如圖318所示，綠燈每亮0.5s、滅0.5s，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)一次，當(dāng)記錄5次時其觸點(diǎn)動作，狀態(tài)轉(zhuǎn)移，人行道變?yōu)榧t燈。第29頁/共50頁第30

16、頁/共50頁第31頁/共50頁第32頁/共50頁（四）知識拓展1. 流程跳轉(zhuǎn)的程序編制流程跳轉(zhuǎn)分為單流程內(nèi)的跳轉(zhuǎn)執(zhí)行與單流程之間的跳轉(zhuǎn)執(zhí)行，如圖319所示。在編制指令表程序時，所有跳轉(zhuǎn)均使用OUT指令。圖319（c）為一單流程向另一單流程的跳轉(zhuǎn)，（a）、（b）均為單流程內(nèi)的跳轉(zhuǎn)。圖319（d）所示為復(fù)位跳轉(zhuǎn)，是指當(dāng)執(zhí)行到終結(jié)時狀態(tài)的自動清零。編制指令表程序時，復(fù)位跳轉(zhuǎn)用RST指令。第33頁/共50頁第34頁/共50頁2.正確的分支與匯合的組合及其編程對于復(fù)雜的分支與匯合的組合，不允許上一個匯合還沒完成就直接開始下一個分支。若確實(shí)必要，需在上一個匯合完成到下一個分支開始之間加入虛擬狀態(tài)，使其上一

17、個匯合真正完成好以后再進(jìn)入下一個分支，見圖320所示。虛擬狀態(tài)在這里沒有實(shí)質(zhì)性意義，只是從狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的結(jié)構(gòu)上具備合理性。第35頁/共50頁【應(yīng)用舉例】若將圖315所示的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖設(shè)計(jì)成既能選擇單周期工作方式又能選擇連續(xù)工作方式，則結(jié)果如圖321所示。圖中S25是虛擬步，沒有動作。用工作方式開關(guān)（單周期/X2連續(xù)）來決定是回到S0步等待還是到S26步繼續(xù)工作。第36頁/共50頁第37頁/共50頁任務(wù)3 物料分揀機(jī)構(gòu)的自動控制（一）任務(wù)分析 圖322所示為使用傳送機(jī)將大、小球分類后分別傳送的系統(tǒng)示意圖。左上為原點(diǎn)，動作順序如下：向下吸住球向上向右運(yùn)行向下釋放向上向左運(yùn)行至左上點(diǎn)（原點(diǎn)），抓球和釋放

18、球的時間均為1秒。 當(dāng)機(jī)械臂下降時，若電磁鐵吸著的是大球，下限位開關(guān)SQ2斷開，若吸著小球則SQ2接通（以此判斷是大球還是小球）。這是選擇分支的流程結(jié)構(gòu)。第38頁/共50頁第39頁/共50頁（二）相關(guān)知識1. 選擇性分支結(jié)構(gòu) 從多個分支流程中選擇執(zhí)行某一個單支流程，稱為選擇性分支結(jié)構(gòu)，如圖323所示。圖中S20為分支狀態(tài)，該狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖在S20步以后分成了三個分支，供選擇執(zhí)行。 當(dāng)S20步被激活成為活動步后，若轉(zhuǎn)換條件X0成立就執(zhí)行左邊的程序；若X10成立就執(zhí)行中間的程序，若X20成立則執(zhí)行右邊的程序，轉(zhuǎn)換條件X0、X10及X20不能同時成立。 S50為匯合狀態(tài)，可由S22、S32、S42任一狀

19、態(tài)驅(qū)動。 第40頁/共50頁2. 選擇性分支的編程 選擇性分支結(jié)構(gòu)的編程原則是先集中處理分支轉(zhuǎn)移情況，然后依順序進(jìn)行各分支程序處理和匯合狀態(tài)，如圖324所示。第41頁/共50頁第42頁/共50頁（三）任務(wù)實(shí)施1. 選擇輸入輸出設(shè)備，分配I/O地址，畫接線圖輸入輸出設(shè)備及I/O地址在圖322中已有確定，具體為：輸入：X1左限位開關(guān)X2 下限位開關(guān)（小球動作、大球不動作）X3 上限位開關(guān)X4 釋放小球的右限位開關(guān)X5釋放大球的右限位開關(guān)X0 系統(tǒng)的起動開關(guān)；X6（機(jī)械臂）手動回原點(diǎn)開關(guān)；輸出：Y0 機(jī)械臂下降，Y2 機(jī)械臂上升， Y1吸球電磁鐵， Y3 機(jī)械臂右移，Y4 機(jī)械臂左移， Y5機(jī)械臂在原點(diǎn)的指示燈。根據(jù)上述地址，繪制I/O接線圖如圖325所示第43頁/共50頁2. 設(shè)計(jì)大小球分揀