自動控制系統(tǒng)的基本知識略課件

技能提高班三菱PLC技能人才培訓(xùn)課程安排第一天（6課時理論）1、回顧“27條基本指令”“軟元件”2、步進順序控制第二天（6課時實訓(xùn)）1、GXDeveloper繪制SFC2、賽杰實訓(xùn)臺的講解3、編程實訓(xùn)1、回顧：

1、編程元件（軟元件）

2、基本指令三菱FX2N編程元件序號元件名稱代號備注1輸入繼電器X標(biāo)號為8

進制2輸出繼電器Y標(biāo)號為8

進制3輔助繼電器M通用M0-M499，保持M500-M3071，特殊M8000-M82554狀態(tài)繼電器S初始化S0-S9,回零S10-S19，通用S20-S499,斷電保持S500-S899,報警S900-S9995定時器T100ms（T0-T199）,10ms（T200-T245),1ms積算T246-249,100ms積算T250-T2556計數(shù)器C16位通用C0-C99,16位保持C100-C199,32位通用C200-C219,32位保持C220-C234,高速C235-C2557數(shù)據(jù)寄存器D通用D0-D199,保持D200-D7999,特殊D8000-D8255,文件D1000-D79998變址寄存器V/ZV0-V7,Z0-Z79指針P/I分支用P0-P127,中斷用I00X-I500X(輸入中斷），I6XX-I8XX(定時器中斷），I010-I060(計數(shù)器中斷）10常數(shù)K/H十進制K,十六進制H三菱27條基本指令序號助記符名稱功能操作元件1LD取常開觸點與左母線連接X、Y、M、S、T、C

2LDI取反常閉觸點與左母線連接X、Y、M、S、T、C3LDP取脈沖上升沿取指令X、Y、M、S、T、C4LDF取脈沖下降沿取指令X、Y、M、S、T、C5OUT輸出驅(qū)動線圈輸出Y、M、S、T、C6AND與常開觸點串聯(lián)指令X、Y、M、S、T、C7ANI與非常閉觸點串聯(lián)指令X、Y、M、S、T、C8ANDP與脈沖上升沿與指令X、Y、M、S、T、C9ANDF與脈沖下降沿與指令X、Y、M、S、T、C10OR或常開觸點并聯(lián)指令X、Y、M、S、T、C11ORI或非常閉觸點并聯(lián)指令X、Y、M、S、T、C12ORP或脈沖上升沿或指令X、Y、M、S、T、C13ORF或脈沖下降沿或指令X、Y、M、S、T、C三菱27條基本指令序號助記符名稱功能操作元件14ANB塊與塊與塊串聯(lián)無操作數(shù)15ORB塊或塊與塊并聯(lián)無操作數(shù)16SET置位線圈保持接通Y、M、S17RST復(fù)位線圈保持?jǐn)嚅_Y、M、S、T、C、D、V、Z18PLS上升沿微分線圈上升沿輸出指令Y、M19PLF下降沿微分線圈下降沿輸出指令Y、M20MC主控公共串聯(lián)觸點的連接M、Y21MCR主控復(fù)位公共串聯(lián)觸點的解除N22MPS進棧運算存儲無操作數(shù)23MRD讀棧存儲讀出無操作數(shù)24MPP出棧存儲讀出和復(fù)位無操作數(shù)25INV反（非）運算結(jié)果取反無操作數(shù)26NOP空操作清除程序或留出空間無操作數(shù)27END結(jié)束程序結(jié)束無操作數(shù)步進順序控制一、步進控制系統(tǒng)二、步進順序編程方法三、步進順序類型四、GXDevelop繪制SFC五、編程實訓(xùn)新課一、步進控制系統(tǒng)（一）基本概念

如果一個控制系統(tǒng)可以分解成幾個獨立的控制動作，并且這些動作必須按照一定的先后次序執(zhí)行,這樣的控制系統(tǒng)稱為順序控制系統(tǒng),也稱為步進控制系統(tǒng)。其控制總是一步一步地按順序進行，當(dāng)條件滿足時，系統(tǒng)能夠從一“步”轉(zhuǎn)移到另一“步”，或者說從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)移到另一種狀態(tài)。在工業(yè)控制中，步進控制系統(tǒng)應(yīng)用很廣。

系統(tǒng)工藝過程順序功能圖SFC梯形圖（二）步進順序控制編程思路1)根據(jù)工藝流程畫出順序功能圖(狀態(tài)流程圖）；2)根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖畫出步進梯形圖;

3)根據(jù)步進梯形圖編寫出指令表。

以紅綠燈控制為例，其對應(yīng)的順序功能圖如右圖所示。

S0—S9：初始狀態(tài)專用

S10—S19：原點復(fù)位用

S20—S499：通用

S500—S899：停電保持用

S900—S999：報警用

針對順序控制要求，PLC提供了順序功能圖（SFC），又稱狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，由一系列狀態(tài)（用S、M表示）組成。系統(tǒng)提供S0—S999共1000個狀態(tài)供編程使用，其中：（三）順序功能圖（狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖）順序功能圖是一種通用的技術(shù)語言。主要由步、有向連線、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換條件和動作（命令）組成。轉(zhuǎn)換條件步動作或命令將系統(tǒng)的一個工作周期劃分為若干個順序相連的階段每一步所完成的工作使系統(tǒng)由前級步進入下一步的信號稱為轉(zhuǎn)換條件轉(zhuǎn)換有向線段1、步

將系統(tǒng)的一個工作周期，按輸出量的狀態(tài)變化，劃分為若干個順序相連的階段，每個階段叫做步。“步”用編程元件（如輔助存儲器M和狀態(tài)繼電器S）表示。

與系統(tǒng)的初始狀態(tài)對應(yīng)的步叫“初始步”，用雙線方框表示。當(dāng)系統(tǒng)處于某一步的階段時，該步處于活動狀態(tài)，稱該步處于“活動步”。步處于活動狀態(tài)時，相應(yīng)的動作被執(zhí)行；處于不活動狀態(tài)時，相應(yīng)的非存儲型動作被停止執(zhí)行。2、步的劃分

步是根據(jù)PLC輸出量的狀態(tài)劃分的，只要系統(tǒng)的輸出量狀態(tài)發(fā)生變化，系統(tǒng)就從原來的步進入新的步。在每一步內(nèi)PLC各輸出量狀態(tài)均保持不變，但是相鄰兩步輸出量總的狀態(tài)是不同的。3、轉(zhuǎn)換條件的確定

轉(zhuǎn)換條件是使系統(tǒng)從當(dāng)前步進入下一步的條件。常見的轉(zhuǎn)換條件有按鈕、行程開關(guān)、定時器和計數(shù)器的觸點的動作（通/斷）等?？梢杂梦淖终Z言、布爾代數(shù)表達式或圖形符號標(biāo)注在表示轉(zhuǎn)換的短線的旁邊。4、有向線段用來表示步的活動狀態(tài)和進展方向，從上到下和從左到右這兩個方向上的箭頭可以省略。其他方向上必須加上箭頭用來注明步的進展方向。5、轉(zhuǎn)換用與有向連線垂直的短劃線表示，用來將相鄰兩步分隔開。6、動作（命令）一個步表示控制過程中的穩(wěn)定狀態(tài)，它可以對應(yīng)一個或多個動作?？梢栽诓接疫吋右粋€矩形框，在框中用簡明的文字說明該步對應(yīng)的動作，如下圖所示。圖中（a）表示一個步對應(yīng)一個動作；圖（b）和（c）表示一個步對應(yīng)多個動作，兩種方法任選一種。

1、起－保－停電路設(shè)計法2、以轉(zhuǎn)換為中心設(shè)計法3、步進順控指令設(shè)計法二、步進順序控制編程方法（1）起-保-停電路的編程方法

M1M2M3X1X2M1X1M2M3M2啟保停設(shè)計法舉例（2）以轉(zhuǎn)換為中心的編程方法

M1M2M3X1X2以轉(zhuǎn)換為中心設(shè)計法舉例（3）使用步進梯形指令的編程方法

FX系列PLC的步進梯形指令簡稱為STL指令，F(xiàn)X系列PLC還有一條使STL指令復(fù)位的RET指令。利用這兩條指令，可以很方便地編制順序控制梯形圖程序。步進梯形指令STL只有與狀態(tài)繼電器S配合才具有步進功能。S0~S9用于初始步，S10~S19用于自動返回原點。使用STL指令的狀態(tài)繼電器的常開觸點稱為STL觸點，用符號表示，沒有常閉的STL觸點。

STL是利用內(nèi)部軟元件（狀態(tài)S）在順控程序上進行步進控制的指令。

RET是用于狀態(tài)（S）流程的結(jié)束，實現(xiàn)返回主程序（母線）的指令。步進順序控制指令

FX系列PLC提供了下面一對步進指令：

1.STL指令

步進順序控制指令：功能：驅(qū)動S狀態(tài)元件，使?fàn)顟B(tài)元件S置位，步進開始。步進STL接點只有常開接點。用

表示。當(dāng)轉(zhuǎn)移條件滿足，其狀態(tài)被置位，STL接點閉合驅(qū)動本步所有負(fù)載。當(dāng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移，STL接點斷開時，本步的所有操作都不能執(zhí)行。2.RET指令無論在什么條件下，一旦切換動作狀態(tài)，則轉(zhuǎn)移前的源狀態(tài)自動變?yōu)閿嚅_狀態(tài)，不再被激活。步進順序控制指令:功能：表示該步進控制結(jié)束，返回主程序（母線）。每個步進程序應(yīng)在END指令前寫入一次RET指令。步進指令的梯形圖表示步進指令的功能圖表示

上述步進梯形圖也可以用順序功能圖（狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖）表示：

狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖中的每一步包含三個內(nèi)容：本步驅(qū)動的內(nèi)容、轉(zhuǎn)移條件、指令的轉(zhuǎn)換目標(biāo)。轉(zhuǎn)移條件功能圖和梯形圖的轉(zhuǎn)換

在將順序功能圖轉(zhuǎn)換為步進梯形圖時，應(yīng)遵循從左到右、從上到下的原則。注意步進梯形圖應(yīng)以RET指令結(jié)束。轉(zhuǎn)移條件例：功能圖和梯形圖的轉(zhuǎn)換

用步進指令可以將順序功能圖轉(zhuǎn)換為步進梯形圖，也可以直接編寫步進梯形圖。對梯形圖和順序功能圖應(yīng)注意以下幾點：狀態(tài)編號不可重復(fù)使用。如果狀態(tài)觸點接通，則與其相連的電路動作；如果狀態(tài)觸點斷開，則與其相連的電路停止工作。在不同狀態(tài)之間，允許對輸出元件重復(fù)輸出，但對同一狀態(tài)內(nèi)不允許雙重輸出。使用注意事項1.狀態(tài)的動作與輸出的重復(fù)使用步進控制指令的使用

定時器線圈與輸出線圈一樣，也可對在不同狀態(tài)的同一軟元件編程，但在相鄰的狀態(tài)中不能編程。如果在相鄰狀態(tài)下編程，則工序轉(zhuǎn)移時定時器線圈不能斷開，定時器當(dāng)前值不能復(fù)位。

2.定時器的重復(fù)使用步進控制指令的使用

3.輸出的互鎖

在狀態(tài)轉(zhuǎn)移過程中，由于在瞬間（1個掃描周期），兩個相鄰的狀態(tài)幾乎會同時接通，因此為了避免不能同時接通的一對輸出同時接通，必須設(shè)置外部硬接線互鎖或軟件互鎖。步進控制指令的使用

如右圖所示，在狀態(tài)內(nèi)的母線將LD或LDI指令寫入后，對不需要觸點的驅(qū)動就不能再編程，需要按下圖方式進行變換。

4.輸出的驅(qū)動方法或步進控制指令的使用

OUT指令與SET指令對于STL指令后的狀態(tài)具有同樣的功能，都將原來的狀態(tài)自動復(fù)位。此外，還有自保持功能。但是，在使用OUT指令時，用于向狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖中的分離狀態(tài)轉(zhuǎn)移。

5.狀態(tài)的轉(zhuǎn)移方法步進控制指令的使用步進控制指令的使用6、棧指令的位置不能在STL內(nèi)的母線處直接使用棧指令（MPS/MRD/MPP），須在LD或LDI指令后使用棧指令。步進控制指令的使用7、初始狀態(tài)用雙線框表示通常用特殊輔助繼電器M8002的常開觸點提供初始信號。其作用是為啟動作好準(zhǔn)備，防止運行中的誤操作引起的再次啟動。8、在步進控制中，不能用MC指令。9、S要有步進功能，必須要用置位指令（SET），才能提供步進接點，同時還可提供普通接點。10、采用應(yīng)用指令ZRST進行狀態(tài)的區(qū)間復(fù)位。三、順序功能圖的類型

一、單流程結(jié)構(gòu)二、選擇分支流程結(jié)構(gòu)三、并行分支流程結(jié)構(gòu)四、跳轉(zhuǎn)流程結(jié)構(gòu)五、重復(fù)流程結(jié)構(gòu)（一）、單流程結(jié)構(gòu)

如紅綠燈控制程序，雖然是循環(huán)控制，但都以一定順序逐步執(zhí)行且沒有分支，所以屬于單一順序流程。

圖中在S21執(zhí)行完后即結(jié)束。

在步進階梯圖中，以復(fù)位（RST）正在執(zhí)行的步階來結(jié)束步進動作。

從頭到尾只有一條路可走，稱為單流程結(jié)構(gòu)。編程實例一：液壓進給裝置運動控制X0X1X2Y0NOOFFOFFY1X3液壓油缸X1M2Y1X2M3Y0X3M1Y0M4Y1X0停

進給裝置順序動作要求初始狀態(tài)：活塞桿置右端，開關(guān)X2為ON,輔助繼電器M0為ON。1.按下啟動按鈕X3，

Y0、M1為ON，左行。2.碰到限位開關(guān)X1時，M2、Y1為ON，右行。3.碰到限位開關(guān)X2時，M3、Y0為ON，左行。4.碰到限位開關(guān)X0時，M4、Y1為ON，右行。5.碰到限位開關(guān)X2時，停止。X1M2Y1X2M3Y0X3M1Y0M4Y1X2停左行1示意X0X1X2Y0OFFONOFFX3輸出點Y0有效，活塞桿向左運行到限位開關(guān)X1右行1示意X0X1X2Y1ONOFFOFFX3輸出點Y1有效，活塞桿向右運行到限位開關(guān)X2左行2示意X0X1X2Y0OFFONOFFX3輸出點Y0有效，活塞桿向左運行到限位開關(guān)X0`右行2示意X0X1X2Y1ONOFFOFFX3輸出點Y1有效，活塞桿向右運行到限位開關(guān)X2設(shè)計步驟：

（一）啟-保-停設(shè)計法：

1、畫SFC進給裝置順序動作要求X1M2Y1X2M3Y0X3M1Y0X0M4Y1X2停M8002M1M2M3M4X3X1X2X0X2Y0Y1Y0Y1左行1右行1右行2左行2M0初始步起動2、SFC轉(zhuǎn)為梯形圖M0M4X2M0M1初始M0X3M1M2M1X1M2M3M2X2M3M4M3X0M4M0M1M3M2M4M8002M1左行1M3左行2Y0左行M2右行1Y1右行M4右行2M8002M1M2M3M4X3X1X2X0X2Y0Y1Y0Y1左行右行右行左行M0初始步起動（二）步進順控指令設(shè)計法

單流程循環(huán)練習(xí)某機械手的動作如下：I/O分配輸入I輸出OX0啟動Y1下降X1下限位Y2上升X2上限位Y3右移X3右限位Y4左移X4左限位Y5夾緊/松開X5復(fù)位X6循環(huán)步進梯形圖指令表

當(dāng)S0之行后，若X1先有效，則跳到S21執(zhí)行，此后即使X2有效，S22也無法執(zhí)行。之后若X3有效，則脫離S21而跳到S23執(zhí)行，當(dāng)X5有效后，則結(jié)束流程。（二）、選擇分支與匯合流程

當(dāng)S0之行后，若X2先有效，則跳到S22執(zhí)行，此后即使X1有效，S21也無法執(zhí)行。

若有多條路徑，而只能選擇其中一條路徑來執(zhí)行，這種分支方式稱為選擇分支。當(dāng)轉(zhuǎn)移條件滿足時，同時執(zhí)行幾個分支，當(dāng)所有分支都執(zhí)行結(jié)束后，若轉(zhuǎn)移條件滿足，再轉(zhuǎn)向匯合狀態(tài)。例：選擇分支與匯合SFC、梯形圖、指令表編程實例二：自動門控制系統(tǒng)X0X1X1X2X2X4X4X5X5人靠近自動門時，感應(yīng)器X0為ON，Y0驅(qū)動電動機高速開門；碰到開門減速開關(guān)X1時，變?yōu)榈退匍_門；碰到開門極限開關(guān)X2時電動機停轉(zhuǎn)，開始延時。若在0.5s內(nèi)感應(yīng)器檢測到無人，Y2起動電動機高速關(guān)門；碰到關(guān)門減速開關(guān)X4時，改為低速關(guān)門；碰到關(guān)門極限開關(guān)X5時電動機停轉(zhuǎn)。在關(guān)門期間若感應(yīng)器檢測到有人，停止關(guān)門，T1延時0.5s后自動轉(zhuǎn)換為高速開門。解：（1）SFCM8002M1Y0高速開門M0初始步M2Y1減速開門X0有人X1減速位置M3T0定時0.5sX2全開M4Y2高速關(guān)門T00.5s后M5Y3減速關(guān)門X4減速位置X4全關(guān)M6T1定時0.5sT10.5s后X0有人方法1.起保停電路設(shè)計法

方法2.以轉(zhuǎn)換為中心的編程方法

方法3.步進順控指令設(shè)計法選擇分支與匯合練習(xí)1、大小球分撿傳送裝置大小球的選擇傳送控制——選擇分支與匯合2、I/O接線圖3、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖與指令表

當(dāng)S0執(zhí)行后，若X1有效，則S20及S21同時執(zhí)行。

若有多條路徑，且必須同時執(zhí)行，這種分支的方式稱為并進分支流程。

當(dāng)S22及S23都已執(zhí)行后，若X4有效，則脫離S22及S23而跳到S24執(zhí)行，程序結(jié)束。

當(dāng)左邊路徑已執(zhí)行到S22，而右邊尚停留在S21時，即使X4有效，也不會跳到S24執(zhí)行。（三）、并行分支與匯合流程STL S20OUT Y0LD X0SET S21SETS31 STL S21OUT Y1LD X1SET S22STL S22OUT Y2STL S31OUT Y10STL S22STL S31LD X10SET S40STL S40OUT Y20LD X11例：并行分支與匯合SFC、梯形圖、指令表編程實例三人行道交通燈控制一、動作流程：二、控制要求：1、當(dāng)按下按鈕X0時，信號燈按圖示流程動作；2、當(dāng)按下停止按鈕X1時，停止輸出。交通燈按雙流程步進控制編程（并行分支與匯合）

并行分支與匯合順序練習(xí)十字路口交通燈一個周期120S，南北和東西同時工作。0——50S，南北綠、東西紅；50——60S，南北黃、東西紅；60——110S，南北紅、東西綠；110—120S，南北紅、東西黃。東北南西輸入輸出輸入繼電器輸入元件功能作用輸出繼電器輸出元件控制對象X0SB1運行開關(guān)Y0HL0南北綠Y1HL1南北黃Y2HL2南北紅Y3HL3東西紅Y4HL4東西綠Y5HL5東西黃南北信號燈東西信號燈綠綠黃黃紅紅50S10S50S10SY0Y1Y2Y3Y4Y5SETS0STLSETS20SETS30K500STLY0S21SETT0T0S20STLY3S31SETT3T3S30STLY1S22SETT1T1S21STLY4S32SETT4T4S31K600K100K500STLY2T2S22K600STLY5T5S32K100STLSTLSETS0RETENDM8002X0S0S22S32T2T5初始化并行分支南北綠燈東西紅燈南北黃燈東西綠燈南北紅燈東西黃燈并行匯合返回結(jié)束039141722253033384146515758S0S20Y0T0K500S21Y1T1K100S22Y2T2K600S30Y3T3K600S31Y4T4K500S32Y5T5K100T5T1T2T0T3T4M8002綠黃紅紅綠黃1、順序狀態(tài)轉(zhuǎn)移用置位指令SET，不連續(xù)轉(zhuǎn)移時，可用OUT指令進行狀態(tài)轉(zhuǎn)移；2、用SETY指令，則Y的結(jié)果就要保持。因此Y用OUT指令。X0Y0Y1Y2Y3Y4Y5COMCOMHL0HL1HL2HL3HL4HL5綠綠黃紅紅黃南北東西FU1FU2～220VSB1NLX0

四、GXDeveloper編寫SFC的方法

1、啟動GXDevelop編程軟件單擊“工程”菜單，點擊創(chuàng)建新工程菜單項或點擊新建工程按鈕

a.在PLC系列下拉列表框中選擇FXCPU；b.在PLC類型下拉列表框中選擇FX2N；c.在程序類型項中選擇SFC；d.在工程設(shè)置項中設(shè)置好工程名和保存路徑2、設(shè)置PLC系列、PLC類型、程序類型等參數(shù)

3、雙擊第0塊

SFC程序由初始狀態(tài)開始，故初始狀態(tài)必須激活，而激活的通用方法是利用一段梯形圖程序，且這一段梯形圖程序必須放在SFC程序的開頭部分。

4、設(shè)置初始狀態(tài)

注意：在SFC程序的編制過程中每一個狀態(tài)中的梯形圖編制完成后必須進行變換，才能進行下一步工作，否則彈出出錯信息

在完成了程序的第一塊（梯形圖塊）編輯以后，雙擊工程數(shù)據(jù)列表窗口中的“程序”\“MAIN”，返回塊列表窗口。雙擊第一塊，在彈出的塊信息設(shè)置對話框中塊類型一欄中選擇SFC，在塊標(biāo)題中可以填入相應(yīng)的標(biāo)題或什么也不填，點擊執(zhí)行按鈕，彈出SFC程序編輯窗口。在SFC程序編輯窗口中光標(biāo)變成空心矩形。

5、轉(zhuǎn)換條件的編輯

在SFC程序編輯窗口將光標(biāo)移到第一個轉(zhuǎn)移條件符號處，并單擊，在右側(cè)將出現(xiàn)梯形圖編輯窗口，在此中輸入使?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)移的梯形圖。在SFC程序中，所有的轉(zhuǎn)移都用TRAN表示，不可以采用SET＋S□語句表示，否則將告知出錯。注意：每編輯完一個條件后應(yīng)按F4快捷鍵轉(zhuǎn)換，完成轉(zhuǎn)換后再看SFC程序編輯窗口中1前面的問號（？）會消