工程科技第七章-FX2N系列可編程控制器步進指令及狀態(tài)編程法

第一節(jié)步進指令與狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖表示方法第七章FX2N系列可編程控制器步進指令及狀態(tài)編程法第二節(jié)編制SFC圖的注意事項和規(guī)則第三節(jié)多流程步進順序控制1/6/2025狀態(tài)法—功能表圖（FunctionChart）

是程序編制的重要方法及工具。狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖

(SFC)是狀態(tài)編程的重要工具。進行狀態(tài)編程時，先繪出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，再轉(zhuǎn)換成狀態(tài)梯形圖（STL）或指令表。

是用狀態(tài)元件描述工步狀態(tài)的工藝流程圖。是描述控制過程、功能和特性的一種圖形。通常是由初始狀態(tài)、一系列一般狀態(tài)、轉(zhuǎn)移線和轉(zhuǎn)移條件組成。每個狀態(tài)提供3個功能：驅(qū)動有關(guān)負載、指定轉(zhuǎn)移條件和指定轉(zhuǎn)移目標。第七章FX2N系列可編程控制器步進指令及狀態(tài)編程法1/6/2025第一節(jié)步進指令與狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖表示方法

STL觸點之后不能使用MC/MCR指令。一、FX2N系列步進指令及使用方法

1.FX2N系列步進指令⑴STL：(StepLadderInstruction)

步進開始

FX2N系列PLC提供了1000個狀態(tài)元件（S0~S999）用于狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。⑵RET（Reset）：步進返回

用于步進操作結(jié)束時返回左母線，即RET指令使LD點返回母線。1/6/2025步進接點指令只有常開接點,連接步進接點的其他繼電器接點用指令LD或LDI開始。

STL指令只對狀態(tài)器S有效，而狀態(tài)器S具有線圈和觸點的功能，也可以是LD、LDI、AND等指令的目標元件。當狀態(tài)器不作步進指令的目標元件時，具有一般輔助繼電器的功能。在圖7-1中每個狀態(tài)的內(nèi)母線上都提供三種功能：①驅(qū)動負載（OUTYi）；②指定轉(zhuǎn)移條件(LD/LDIXi)；③指定轉(zhuǎn)移目標(SETSi)，將此稱為狀態(tài)的三要素。第一節(jié)步進指令與狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖表示方法

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步進指令執(zhí)行的過程：第一節(jié)步進指令與狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖表示方法

圖7-1步進指令表示方法使用步進指令時應(yīng)先設(shè)計狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，再由狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖轉(zhuǎn)換成狀態(tài)梯形圖。1/6/2025第一節(jié)步進指令與狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖表示方法

2.步進指令的使用說明⑴觸點是與左母線相連的常開觸點，類似于主控觸點，并且同一狀態(tài)繼電器的STL觸點只能使用一次（并行序列的合并除外）。與STL觸點相連的觸點應(yīng)使用LD或LDI指令，使用過STL指令后，應(yīng)用RET指令使LD點返回左母線。⑵當步進接點接通時，后面的電路按邏輯動作。如需保持輸出結(jié)果，可用SET和RST指令。⑶在步進接點內(nèi)處理的順控指令，表7-2。棧操作指令MPS/MRD/MPP在狀態(tài)內(nèi)不能直接與步進接點后的新母線連接，應(yīng)接在LD或LDI后面。

1/6/2025圖7-2棧操作指令在狀態(tài)內(nèi)的正確使用⑷允許同一元件的線圈在不同的STL接點后面多次使用。注意：定時器線圈不能在相鄰的狀態(tài)中出現(xiàn)。在同一個程序段中，同一狀態(tài)繼電器地址號只能使用一次。

第一節(jié)步進指令與狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖表示方法

1/6/2025第一節(jié)步進指令與狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖表示方法

⑸在STL指令的內(nèi)母線上將LD或LDI指令編程后，對沒有觸點的線圈將不能編程，修改后才能編程。見圖7-3⑹在狀態(tài)內(nèi)可實現(xiàn)輸出線圈互鎖。圖7-4圖7-3

狀態(tài)內(nèi)沒有觸點線圈的編程

圖7-4輸出線圈的互鎖1/6/2025第一節(jié)步進指令與狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖表示方法

狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖是狀態(tài)編程法的重要工具。SFC—設(shè)計思想：將一個復(fù)雜的控制過程分解為若干個工作狀態(tài)，分清各工作狀態(tài)的工作細節(jié)（狀態(tài)功能、轉(zhuǎn)移條件和轉(zhuǎn)移方向），再依據(jù)總的控制順序要求，將工作狀態(tài)聯(lián)系起來，構(gòu)成狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。根據(jù)SFC圖可以編繪出狀態(tài)梯形圖。如某臺車自動往返控制的SFC建立。圖7-5二、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖（SFC）的建立及其特點1/6/2025第一節(jié)步進指令與狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖表示方法

圖7-5臺車自動往返示意圖臺車自動往返一個工作周期的控制工藝要求：⑴按下SB，電機M正轉(zhuǎn)，臺車前進，碰到SQ1，電機M反轉(zhuǎn)，臺車后退。⑵臺車后退碰到SQ2，臺車電機M停轉(zhuǎn)，停車5s后，再前進，碰到SQ3，再次后退。⑶當后退再次碰到SQ2時，臺車停止。1/6/2025第一節(jié)步進指令與狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖表示方法

圖7-6臺車自動往返順序控制圖

圖7-7臺車自動往返狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖(SFC圖）1/6/2025第一節(jié)步進指令與狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖表示方法

第一節(jié)步進指令與狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖表示方法

SFC圖—是以機械控制的流程表示狀態(tài)的流程，STL圖全部是由繼電器來表示控制流程的程序。SFC圖可以轉(zhuǎn)換成STL圖，寫出語句表。

三、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖（SFC）轉(zhuǎn)換成狀態(tài)梯形圖(STL)、指令表程序1/6/2025

LDM8002LDIY023SETS0OUTY021STLS0LDX013LDX000SETS24SETS20STLS24STLS20LDIY021LDIY023OUTY023OUTY021LDX012LDX011OUTS0SETS21RETSTLS21ENDLDIY021OUTY023LDX012SETS22STLS22OUTT0K50LDT0SETS23STLS23圖7-8臺車自動往返控制的狀態(tài)梯形圖（STL圖）和指令表第一節(jié)步進指令與狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖表示方法

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一、編制SFC圖的注意事項

⑴

對狀態(tài)編程時必須使用步進接點指令STL，結(jié)束時使用步進返回指令RET。⑵初始狀態(tài)的軟元件用S0~S9，用雙框表示。⑶狀態(tài)編程順序：先進行驅(qū)動，再進行轉(zhuǎn)移，不能顛倒。⑷同一負載需要連續(xù)多個狀態(tài)驅(qū)動時，可使用多重輸出。相鄰狀態(tài)使用的T、C元件。編號不能相同。圖7-9第二節(jié)編制SFC圖的注意事項和規(guī)則圖7-9同一負載需要多個狀態(tài)驅(qū)動可使用多重輸出，但相鄰狀態(tài)定時器編號不能相同1/6/2025⑸負載的驅(qū)動、狀態(tài)轉(zhuǎn)移條件可能為多個元件的邏輯組合，應(yīng)按串、并聯(lián)處理，不能遺漏。圖7-10a

⑹順序狀態(tài)轉(zhuǎn)移用置位指令SET。若順序不連續(xù)轉(zhuǎn)移，也可以使用OUT指令進行狀態(tài)轉(zhuǎn)移。圖7-10b第二節(jié)編制SFC圖的注意事項和規(guī)則圖7-10負載組合驅(qū)動、狀態(tài)向不連續(xù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移的處理1/6/2025⑺在STL與RET指令之間不能用MC、MCR指令。⑻初始狀態(tài)可由其他狀態(tài)驅(qū)動，但運行開始必須用其他方法預(yù)先做好驅(qū)動，否則狀態(tài)流程不可能向下進行。通常用系統(tǒng)的初始條件，若無初始條件，可用M8002進行驅(qū)動。第二節(jié)編制SFC圖的注意事項和規(guī)則

二、編制SFC圖的規(guī)則

⑴

若向上轉(zhuǎn)移（稱重復(fù)）、向非相連的下面轉(zhuǎn)移或向其他流程狀態(tài)轉(zhuǎn)移（稱跳轉(zhuǎn)），稱為順序不連續(xù)轉(zhuǎn)移，順序不連續(xù)轉(zhuǎn)移的狀態(tài)不能使用SET指令，要用OUT指令進行狀態(tài)轉(zhuǎn)移，并要在SFC圖中用“”符號表示轉(zhuǎn)移目標。圖7-111/6/2025第二節(jié)編制SFC圖的注意事項和規(guī)則圖7-11非連續(xù)轉(zhuǎn)移在SFC圖中的表示

1/6/2025⑵在流程中要表示狀態(tài)的自復(fù)位處理是，要用“”符號表示，自復(fù)位狀態(tài)在程序中用RST指令表示。圖7-12

圖7-12自復(fù)位表示方法⑶SFC圖中的轉(zhuǎn)移條件不能使用ANB、ORB、MPS、MRD、MPP指令。圖7-13第二節(jié)編制SFC圖的注意事項和規(guī)則1/6/2025⑷狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖中和流程不能交叉。圖7-14第二節(jié)編制SFC圖的注意事項和規(guī)則圖7-13復(fù)雜轉(zhuǎn)移條件的處理圖7-14SFC圖中交叉的處理1/6/2025⑸若要對某個區(qū)間狀態(tài)進行復(fù)位，可用區(qū)間復(fù)位指令ZRST處理；圖7-15a。若要使某個狀態(tài)中的輸出禁止，可按圖7-15b處理；若要使PLC的全部輸出繼電器[Y]斷開，可用特殊輔助繼電器M8034接成圖7-15c電路。第二節(jié)編制SFC圖的注意事項和規(guī)則圖7-15狀態(tài)區(qū)域復(fù)位和輸出禁止的處理

1/6/2025單流程—由一系列相繼執(zhí)行的工步組成的單條流程。有兩種控制方式:㈠手動操作初次運行時將機械復(fù)歸左上原點位置的程序。㈡半自動單循環(huán)運行

第三節(jié)多流程步進順序控制一、單流程結(jié)構(gòu)程序

多流程順序控制：在控制過程中可能具有兩個以上的順序動作過程，其狀態(tài)轉(zhuǎn)移流程圖也具有兩個以上的狀態(tài)轉(zhuǎn)移分支，這樣的SFC圖稱為多流程順序控制。常用的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的基本結(jié)構(gòu)有單流程、選擇性分支、并聯(lián)性分支和跳步與循環(huán)。1/6/2025單流程—舉例分析轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)

第三節(jié)多流程步進順序控制圖7-16輪軸旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)1/6/2025圖8-4選擇性分支與匯合

第三節(jié)多流程步進順序控制二、選擇性分支與匯合及其編程圖8-4選擇性分支與匯合㈠選擇性分支SFC圖的特點

從多個分支流程中選擇某一個分支，……………即每次只滿足一個分支轉(zhuǎn)移條件，稱為選擇性分支。圖7-17㈡選擇性分支、匯合的編程

原則：先集中處理分支，再集中處理匯合。

1.分支狀態(tài)的編程圖7-18(a)、(b)2.匯合狀態(tài)的編程

3.選擇性分支狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖對應(yīng)的狀態(tài)梯形圖7-17㈢選擇性分支狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖及編程實例1/6/2025

第三節(jié)多流程步進順序控制圖7-17選擇性分支狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖

1/6/2025第三節(jié)多流程步進順序控制圖7-20選擇性分支SFC圖對應(yīng)的狀態(tài)梯形圖

1/6/2025第三節(jié)多流程步進順序控制大、小球分類傳送裝置

圖7-21所示為小球分類傳送系統(tǒng)示意圖。左上為本原點，動作順序為：下降吸住上升右行下降釋放上升左行。

工作過程及控制要求：

當機械臂下降時，若電磁鐵吸住大球，下限位開關(guān)LS2斷開；若電磁鐵吸住小球，下限位開關(guān)LS2接通。小球分類處理的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖7-21所示。1/6/2025第三節(jié)多流程步進順序控制圖7-21大、小球分類選擇傳送裝置示意圖1/6/2025第三節(jié)多流程步進順序控制輸出點：Y0是機械臂下降KM0；Y2是機械臂上升KM2；Y1是吸球口KM1；Y3是機械臂右移KM3；Y4是機械臂左移KM4；Y5是機械臂停在原點的指示燈。1/6/2025第三節(jié)多流程步進順序控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖根據(jù)工藝要求，根據(jù)SL2的狀態(tài)（即對應(yīng)大、小球）有兩個分支，為選擇性分支。分支在機械臂下降之后根據(jù)SL2的通斷，分別將球吸住、上升、右行到

SL4或SL5處下降，此處應(yīng)為匯合點。然后再釋放、上升、左移到原點。狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖為1/6/2025第四節(jié)步進指令的應(yīng)用

語句表LDM8002STLS23LDX5SETS0OUTY2SETS28STLS0LDX3STLS28OUTY5SETS24OUTY0LDX0STLS24LDX2ANDX1LDIX4SETS29ANDX3OUTY3STLS29SETS21STLS25RSTY1STLS21SETY1OUTT2OUTY0OUTT1

K10OUTT0

K10LDT2

K20LDT1SETS30LDT0SETS26STLS30ANDX2STLS26OUTY2SETS22OUTY2LDX3LDT0LDX3SETS31ANIX2SETS27STLS31SETS25STLS27LDIX1STLS22LDIX5OUTX4SETY1OUTY3LDX1OUTT1STLS24OUTS20

LDX4RET

LDT1SETS28END

SETS23STLS27

1/6/2025（5）如果啟動裝置后，操作桿下行一直到SQ閉合后，下限位開關(guān)SL2仍為斷開狀態(tài)，則吸盤吸起的是大球，操作桿右行碰到右限位開關(guān)SL5（大球的右限位開關(guān)）后，將大球釋放到大球箱里，然后返回到原位。。（4）假設(shè)吸盤吸起小球，則操作桿向上行，碰到上限位開關(guān)SL3后，操作桿向右行；碰到右限位開關(guān)SL4(小球的右限位開關(guān))后，再向下行，碰到下限位開關(guān)SL2后，將小球釋放到小球箱里，然后返回到原位。（1）當輸送機處于起始位置時，上限位SL3開關(guān)和左限位開關(guān)SL1被壓下，極限開關(guān)PS0斷開。（2）啟動裝置后，操作桿CY下行，一直到極限開關(guān)PS0閉合。此時，若碰到的是大球，則下限位開關(guān)SL2仍為斷開狀態(tài)，若碰到的是小球則下限位開關(guān)SL2為閉合狀態(tài)。（3）接通控制吸盤的電磁閥線圈Y001。第三節(jié)多流程步進順序控制1/6/2025第三節(jié)多流程步進順序控制I/O地址分配：

I/O地址分配圖

1/6/2025第三節(jié)多流程步進順序控制

I/O地址分配圖

梯形圖的設(shè)計語句表程序1/6/2025第三節(jié)多流程步進順序控制

圖7-23并行分支流程結(jié)構(gòu)

三、并行分支與匯合的編程

㈠并行分支狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖及其特點滿足某個條件后使多個流程分支同時執(zhí)行的分支流程稱為并行分支。圖7-231/6/2025第三節(jié)多流程步進順序控制

圖7-24

并行分支的編程

㈡并行分支狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的編程

編程原則—先集中進行并行分支處理，再集中進行匯合處理。

1.并行分支的編程（圖7-24）先對分支狀態(tài)進行驅(qū)動處理，然后按分支順序進行狀態(tài)轉(zhuǎn)移處理。1/6/2025第三節(jié)多流程步進順序控制2.并行匯合處理編程（圖7-25）

編程方法—先進行匯合前狀態(tài)的驅(qū)動處理，然后按順序進行匯合狀態(tài)的轉(zhuǎn)移處理。按并行匯合的編程方法，先進行匯合前的輸出處理，即按分支順序?qū)21、S22、S31、S32、S41、S42進行輸出處理，然后依次進行從S22、S32、S42到S30的轉(zhuǎn)移。圖7-25

并行匯合的編程

1/6/2025第三節(jié)多流程步進順序控制圖7-26

并行分支SFC圖的狀態(tài)梯形圖

3.并行分支SFC圖對應(yīng)的狀態(tài)梯形圖根據(jù)SFC圖和指令表程序，繪出狀態(tài)梯形圖如圖7-264.并行分支、匯合編程應(yīng)注意的問題

⑴并行分支的匯合最多能實現(xiàn)8個分支的匯合，圖7-27⑵并行分支與匯合流程中，并聯(lián)分支后面不能使用選擇轉(zhuǎn)移條件※，在轉(zhuǎn)移條件*后不允許并行匯合，將圖7-28（a）改成圖7-28（b）后，方可編程。1/6/2025第三節(jié)多流程步進順序控制圖7-29人行橫道交通燈控制

㈢并行分支、匯合編程實例1/6/2025第三節(jié)多流程步進順序控制圖7-30

按鈕式人行橫道交通燈控制SFC圖及程序

1/6/2025第三節(jié)多流程步進順序控制

四、分支、匯合的組合流程及虛設(shè)狀態(tài)

有些狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖是若干個或若干類分支、匯合流程的組合。有些是不能直接編程的，需要轉(zhuǎn)換后才能進行編程。圖7-31組合流程的轉(zhuǎn)移1/6/2025第三節(jié)多流程步進順序控制另外還有一些分支、匯合組合的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖（圖7-32）它們連續(xù)地直接從匯合線轉(zhuǎn)移到下一個分支線，而沒有中間狀態(tài)。這樣的流程組合既不能直接編程，又不能先轉(zhuǎn)換后編程。因此需要在匯合線到分支線之間插入一個狀態(tài)，以改變直接從匯合線到下一個分支線的狀態(tài)轉(zhuǎn)移。但實際工藝中這個狀態(tài)不存在，只能是虛設(shè)，稱為虛設(shè)狀態(tài)。加入虛設(shè)狀態(tài)之后的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖就可以進行編程了。

一條并行分支或選擇性分支的電路數(shù)限定為8條以下；有多條并行分支與選擇性分支時，每個初始狀態(tài)的電路總數(shù)應(yīng)小于16條。圖7-331/6/2025第三節(jié)多流程步進順序控制

五、跳轉(zhuǎn)與循環(huán)結(jié)構(gòu)

跳轉(zhuǎn)與循環(huán)是選擇性分支的一種特殊形式。正向跳轉(zhuǎn)—若滿足某一轉(zhuǎn)移條件，程序跳過幾個狀態(tài)往下繼續(xù)執(zhí)行。逆向跳轉(zhuǎn)—程序返回上面某個狀態(tài)再開始往下繼續(xù)執(zhí)行，也稱作循環(huán)。圖7-34

跳轉(zhuǎn)與循環(huán)的條件，可以由現(xiàn)場的行程（位置）獲取，也可以用計數(shù)方法確定循環(huán)次數(shù)，在時間控制中可以用定時器來確定。

任何復(fù)雜的控制過程均可以由以上四種結(jié)構(gòu)組合而成。

1/6/2025步進指令的應(yīng)用工件移送控制系統(tǒng)圖

圖所示為用機械手移送工件的機械系統(tǒng)示意圖。左上為原點，動作順序為：下降夾緊上升右移下降松開上升左移的次序依次運行。下降/上升、左移/右移中使用的是雙線圈電磁閥。夾緊使用的是單線圈電磁閥。任務(wù)：是將工件從工作臺A（D）搬往工作臺B（E）。試設(shè)計該機械手的PLC控制系統(tǒng)。1/6/2025步進指令的應(yīng)用工件移送系統(tǒng)示意圖1/6/2025步進指令的應(yīng)用簡易機械手操作面板1/6/2025機械手臂控制1/6/2025①工件的補充使用人工控制，可直接將工件放在D點（LS0動作）?？刂普f明：②只要D點有工件，機械手臂即先下降（B缸動作）將工件抓?。–缸動作）后上升（B缸復(fù)位），再將工件搬運（A缸動作）到E點上方，機械手臂再次下降（B缸動作）后放開（C缸復(fù)位）工件，機械手臂上升（B缸復(fù)位），最后機械手臂再回到原點（A缸復(fù)位）。1/6/2025④C缸在抓取或放開工件后，都需有1秒的間隔，機械手臂才能動作。控制說明：③A,B,C缸均為單作用氣缸，使用電磁控制。⑤當E點有工件且B缸已上升到LS4時，傳送帶馬達轉(zhuǎn)動以運走工件，經(jīng)2秒后傳送帶馬達自動停止。工件若未完全運走（計時未到）時，則應(yīng)等待傳送帶馬達停止后才能將工件移走。1/6/2025控制說明：⑥LS0→D點有無工件偵測用限制開關(guān)

LS5→E點有無工件偵測用限制開關(guān)

LS1→A缸前行限制開關(guān)（左極限）

LS2→A缸退回限制開關(guān)（右極限）

LS3→B缸下降限制開關(guān)（下極限）LS4→B缸上升限制開關(guān)（上極限）1/6/2025功能分析：①原點復(fù)位：選定以A缸退回至右極限位置（LS2ON）、B缸上升至上極限位置（LS4ON）及C缸松開為機械手臂的原點。執(zhí)行一個動作之后，應(yīng)做原點復(fù)位的偵測（因為A、B、C缸均為單作用氣缸，所以會自動退回原點）。②工件搬運流程：依題意其動作為一循環(huán)式單一順序流程。③傳送帶流程：在偵測到E點有工件且B缸在上極限位置時，應(yīng)驅(qū)動傳送帶轉(zhuǎn)動。④上述兩個流程可以同時進行，因此使用并進分支流程來完成組合。1/6/2025元件分配：

D點工件傳感器LS0，使用輸入繼電器X0A缸左限位傳感器L