PLC技術與變頻器技術應用項目教程（三菱系列）課件：步進指令及編程方法

任務一工作臺自動往返控制任務二賓館自動門程序控制任務三交通信號燈自動控制任務四送料小車多位置卸料自動循環(huán)控制【項目概述】在工業(yè)控制中，除了過程控制系統(tǒng)外，大部分控制系統(tǒng)屬于順序控制系統(tǒng)。所謂順序控制系統(tǒng)，是指按照生產(chǎn)工藝預先規(guī)定的順序，在各個輸入信號的作用下，根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)和時間順序，控制生產(chǎn)過程中的各個執(zhí)行機構自動、有序地進行操作的過程。一套完善的順序控制系統(tǒng)中，為了適應各種功能要求，需有手動控制、點動控制、自動控制和回原點控制功能等，要實現(xiàn)這些復雜的功能，若用基本指令編程的思想完成編程設計就顯得相當復雜，而且設計出來的梯形圖可讀性差，調(diào)試、修改難度大，也很難從梯形圖中看出工藝過程的控制思想。為此，PLC提供了兩條步進順序控制指令，利用這種指令可將一個復雜的工作流程分解為若干個簡單的工步，對每個工步編程就簡單多了。本項目主要介紹步進指令編程思想和方法。任務一工作臺自動往返控制【任務目標】(1)掌握PLC狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的概念和構成方法。(2)掌握FX系列PLC狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖轉(zhuǎn)變?yōu)樘菪螆D的方法即步進指令的使用方法。(3)掌握步進指令的計算機輸入、調(diào)試與監(jiān)視方法。【任務分析】工作臺自動往返是指工作臺按照生產(chǎn)工藝預先規(guī)定的順序要求工作，其工作過程有時間控制、開關控制等，程序設計較復雜。本任務就是要將復雜程序分解為多個工步進行設計，化復雜為簡單，提高編程效率和程序閱讀效率?！局R鏈接】步進指令是專門用于步進控制程序編寫的。所謂步進控制，是指控制過程按“上一個動作完成后，緊接著做下一個動作”的順序控制。用步進指令設計程序時，為了方便、明了，往往是先分析或?qū)懗隹刂七^程的工藝流程，根據(jù)工藝流程設計狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，由狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖再寫出梯形圖。1.狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖是一種將復雜的任務或工作過程分解成若干工序(或狀態(tài))表達出來，同時又反映出工序(或狀態(tài))的轉(zhuǎn)移條件和方向的圖。它既有工藝流程圖的直觀，又有利于復雜控制邏輯關系的分解與綜合的特點。2.狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的構成狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖是按工藝過程分步(狀態(tài))表達的控制意圖，也稱為順序功能圖(簡稱SFC圖)。它將一個復雜的順序控制過程分解為若干個狀態(tài)，每個狀態(tài)具有不同的動作，狀態(tài)與狀態(tài)之間由轉(zhuǎn)移條件分隔，互不影響。當相鄰兩狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移條件得到滿足時，就實現(xiàn)轉(zhuǎn)移，即上一個狀態(tài)的動作或運動結束而下一個狀態(tài)的動作或運動開始。例如，大家熟悉的工作臺往返運動如圖4-1(a)所示，按下啟動按鈕X0，工作臺前進(向右)碰到右限位開關X1后轉(zhuǎn)為后退(向左)，后退碰到左限位開關X2后停5s，5s后自動前進，再碰到右限位開關X1后轉(zhuǎn)為后退，后退碰到左限位開關X2后停止運動(等待下次啟動)。將整個運動過程分解為狀態(tài)(或步、工序)，如圖4-1(b)所示；將圖4-1(b)的運動過程用狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖表示，如圖4-1(c)所示，其中S是狀態(tài)元件(或稱狀態(tài)器)，是構成狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的基本元素，是PLC的軟元件(符號為S)，在狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖中用S表示，F(xiàn)X2N系列PLC有1000個狀態(tài)元件。S0～S9(共10點)：初始狀態(tài)器，是狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的起始狀態(tài)。S10～S19(共10點)：返回狀態(tài)器，用作返回原點的狀態(tài)。S20～S499(共480點)：通用狀態(tài)器，用作狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的中間狀態(tài)。S500～S899(共400點)：保持狀態(tài)器，具有掉電保持功能的通用狀態(tài)器。S900～S999(共100點)：報警用狀態(tài)器，用作報警元件使用。圖4-1(c)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖工作流程說明：程序開始，應進行初始的啟動，使S0有效(執(zhí)行S0狀態(tài)的相關動作，如清零等)。當轉(zhuǎn)換條件X0(啟動按鈕)動作接通(為ON)時，狀態(tài)由S0轉(zhuǎn)移到S20，在S20狀態(tài)下，Y0接通，工作臺前進；S0狀態(tài)自動切斷。當碰到SQ2，轉(zhuǎn)換條件X1動作，狀態(tài)由S20轉(zhuǎn)移到S21，在S21狀態(tài)下，Y1接通，工作臺后退；S20狀態(tài)自動切斷。當碰到SQ1，轉(zhuǎn)換條件X2動作，狀態(tài)由S21轉(zhuǎn)移到S22，在S22狀態(tài)下，定時器開始計時，計時時間完成后，T0將S22狀態(tài)切斷轉(zhuǎn)移到S23狀態(tài)……3.構成狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖應注意的事項(1)狀態(tài)元件序號從小到大，不能顛倒，但可缺號。(2)轉(zhuǎn)移到下一個狀態(tài)后，上一個狀態(tài)自動復位即自動切斷。(3)狀態(tài)激活后，其后梯形圖輸出驅(qū)動分支次序為：先直接驅(qū)動，再條件驅(qū)動，最后為轉(zhuǎn)移條件驅(qū)動。(4)如狀態(tài)內(nèi)采用輸出指令OUT，當狀態(tài)轉(zhuǎn)移后，停止執(zhí)行；但采用SET指令時，當狀態(tài)轉(zhuǎn)移后，繼續(xù)執(zhí)行，直至遇到RST指令才停止執(zhí)行。(5)可存在雙線圈，即在不同狀態(tài)下，對同一元件多次執(zhí)行OUT指令，例如在不同狀態(tài)下，多次出現(xiàn)OUTY0等。(6)步進指令(STL)之后的程序中不允許使用主控MC/MCR指令。(7)在狀態(tài)轉(zhuǎn)移中，在一個掃描周期內(nèi)可能有多個狀態(tài)同時動作。不允許同時動作的負載必須有聯(lián)鎖措施，相鄰的兩個狀態(tài)不能使用同一個定時器。(8)狀態(tài)置位的瞬間是一個脈沖信號，可進行計數(shù)。4.狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖轉(zhuǎn)變?yōu)樘菪螆D狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖建立后，需轉(zhuǎn)變?yōu)樘菪螆D或指令表才能輸入PLC運行，F(xiàn)X2N系列PLC采用步進指令將狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖轉(zhuǎn)變?yōu)樘菪螆D。步進指令的梯形圖如圖4-2所示。STL指令：步進開始指令，從主母線上引出狀態(tài)接點，激活該狀態(tài)。RET指令：步進結束指令，步進順控程序執(zhí)行完畢，返回主母線。步進指令的最后接一條RET指令，表示步進指令執(zhí)行完畢且必須有RET指令。例如，在圖4-1(d)中，PLC開始運行時，M8002閉合瞬間，將S0置位，在S0狀態(tài)下，按下X0，置位S20，在S20狀態(tài)，Y0置位，工作臺前進；碰到轉(zhuǎn)移條件X1，X1閉合，置位S21并自動切斷S20，此時Y1置位，Y0復位(斷開)……在狀態(tài)S24，當轉(zhuǎn)移條件X2閉合，置位S0，程序返回S0狀態(tài)，并且用RET結束步進指令。任務二賓館自動門程序控制【任務目標】(1)進一步掌握由生產(chǎn)工藝流程轉(zhuǎn)變?yōu)闋顟B(tài)轉(zhuǎn)移圖方法。(2)掌握狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖內(nèi)部跳轉(zhuǎn)與循環(huán)(計數(shù))順序控制。(3)熟練掌握FX系列PLC狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖轉(zhuǎn)變?yōu)樘菪螆D的方法?！救蝿辗治觥吭诂F(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，生產(chǎn)過程一般是按照一定的順序重復循環(huán)的，如化工原料按一定比例配料的重復循環(huán)過程，洗衣機洗滌過程的重復循環(huán)，賓館、銀行、會議廳的門自動往復開關等。它們的控制過程都遵循一定的規(guī)律：內(nèi)部跳轉(zhuǎn)與順序循環(huán)控制。本任務探討全自動洗衣機順序循環(huán)過程和賓館自動門往復開關程序控制過程。任務三交通信號燈自動控制【任務目標】(1)掌握FX系列PLC狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖選擇性流程編程方法。(2)進一步掌握PLC狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖編程方法及其轉(zhuǎn)變?yōu)樘菪螆D的方法?！救蝿辗治觥楷F(xiàn)代都市車如流水，人來人往，繁忙的馬路上交通信號燈指揮著過往的車輛和行人有條不紊的通過，它保證了道路的暢通和車輛、行人的安全。那么，我們?nèi)绾斡肞LC實現(xiàn)交通信號燈的自動控制？本任務介紹狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖選擇流程編程方法在交通信號燈自動控制中的應用。【知識鏈接】在本項目的任務一、二中所介紹的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖都是單支流程的，然而在狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖中還有多分支流程。多分支流程可分為選擇性分支流程和并行性分支流程兩種。下面介紹選擇性分支流程的知識。1.選擇性分支流程狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖選擇性分支流程狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖是指從多個分支流程中選擇執(zhí)行其中一個流程的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，如圖4-15所示。圖中有三個分支流程，S0為分支狀態(tài)，根據(jù)S0的不同，轉(zhuǎn)移條件可選擇不同的分支流程。當X0為ON時，執(zhí)行S20開始的分支流程；當X4為ON時，執(zhí)行S30開始的分支流程；當X10為ON時，執(zhí)行S40開始的分支流程。S43為匯合狀態(tài)，可由三個分支流程的S22、S32、S42中的任一狀態(tài)驅(qū)動。與單流程一樣，分支流程同一時間只能有一個狀態(tài)處于開啟狀態(tài)。2.選擇性分支流程狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的梯形圖編寫方法選擇性分支流程狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖轉(zhuǎn)變?yōu)樘菪螆D(或語句表)的基本原則：順序處理各分支流程，匯合狀態(tài)作為每個分支流程最后的一個狀態(tài)，最后表達匯合狀態(tài)的轉(zhuǎn)移。在圖4-15所示選擇性分支流程狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖中，先處理分支狀態(tài)S0的輸出驅(qū)動，再處理分支狀態(tài)。當X0為ON時，應轉(zhuǎn)移到S20開始的流程，包括匯合狀態(tài)S43；當X4為ON時，應轉(zhuǎn)移到S30開始的流程，也包括匯合狀態(tài)S43；當X10為ON時，應轉(zhuǎn)移到S40開始的流程，包括匯合狀態(tài)S43。然后處理匯合狀態(tài)S43的轉(zhuǎn)移。相應的梯形圖如圖4-16所示。任務四送料小車多位置卸料自動循環(huán)控制【任務目標】(1)掌握FX系列PLC狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的并行分支流程編程方法。(2)進一步掌握FX系列PLC的狀態(tài)編程法和PLC程序的輸入、調(diào)試與監(jiān)視。【任務分析】生產(chǎn)機械設備如送料小車常常有多種控制要求，例如自動裝卸料運行、事故急停、點動等，事故急停往往在每種控制中都存在，用選擇性分支流程來解決就有一定的困難。本任務學習和應用并行分支流程解決多種控制要求的問題?！局R鏈接】1.并行分支流程當某個狀態(tài)的轉(zhuǎn)移條件滿足后，在該狀態(tài)復位的同時，需要將多個狀態(tài)置位以滿足工作機械的控制要求，這種狀態(tài)流程稱為并行分支流程。圖4-21所示為并行分支流程。圖4-21(a)、(b)中均有三個分支流程。以圖(b)為例說明并行分支流程工作情況，S0為分支狀態(tài)，一旦狀態(tài)S0的轉(zhuǎn)移條件X0為ON，以S20、S30、S40開始的三個分支流程均可執(zhí)行。S43為匯合狀態(tài)，等三個分支流程動作全部執(zhí)行結束時，如X7為ON，S43就開啟置位。若其中一個分支沒有執(zhí)行完畢，則S43就不能開啟置位。與單流程或選擇性分支流程不同，并行分支流程在同一時間有兩個或兩個以上的狀態(tài)處于開啟狀