1、任务任务3 自动门控制系统自动门控制系统系统设计与装调系统设计与装调任务任务2 液体混合控制系统设计与装调液体混合控制系统设计与装调任务任务1 送料小车自动往返循环控制设计与装调送料小车自动往返循环控制设计与装调任务任务4 十字路口交通灯控制十字路口交通灯控制系统设计与装调系统设计与装调知识目标：知识目标：掌握步进逻辑公式的含义，同时学会利用步进逻辑公式法进行步进顺序控制的设计。能力目标：能力目标：1.能根据控制要求，画出程序分步图，并能灵活地运用步进逻辑公式法，实现小车三地自动往返循环控制的梯形图程序设计。2.掌握送料小车三地自动往返循环控制PLC控制系统的线路安装与调试。送料小车三地自动往
2、返循环控制工作过程如动画所示。通过步进逻辑公式设计法，采用PLC控制系统实现对送料小车的三地自动往返循环控制。其控制要求如下：（1）小车在初始位置时停止在原料库，当按下启动按钮SB2时，5 s后送料小车载着加工原料前往加工车间，途中经过成品库撞压行程开关SQ3，但送料小车没有停下，直到加工车间撞压行程开关SQ2后，送料小车停下自动卸料并装上成品，5 s后送料小车返回。（2）当送料小车返回成品库时，撞压行程开关SQ3，小车停下5 s后，将产品卸下，然后空车返回加工车间，到达加工车间撞压行程开关SQ2后，送料小车停下将废品装车，5 s后装上废品的送料小车返回原料库；在返回途中经过成品库，撞压行程开
3、关SQ3，但送料小车没有停下，直到到达原料库撞压行程开关SQ1后，送料小车停下自动卸下废品，并装上原料，5 s后送料小车继续下一个循环进行送料，如此自动循环下去。（3）如需小车停下，只要按下停止按钮SB1即可实现。一、步进顺序控制设计法一、步进顺序控制设计法步进顺序控制设计法实际上是用输入信号X控制代表各步的编程元件（例如辅助继电器M和状态继电器S），再用它们控制输出信号Y。步是根据输出信号Y的状态来划分的。步进顺序控制设计法又称为步进控制设计法，它是一种先进的设计方法，很容易被初学者接受，程序的调试、修改和阅读也很容易，并且大大缩短了设计周期，提供了设计效率。一、步进顺序控制设计法一、步进顺
4、序控制设计法步进控制设计法主要分为步进逻辑公式设计法、顺序功能图设计法两大类，其中顺序功能图设计法又有三种不同的基本结构形式的编程设计方法即单序列结构编程设计法、选择序列结构编程设计法和并行序列结构编程设计法。本任务主要介绍步进逻辑公式设计法。二、步进逻辑公式设计法二、步进逻辑公式设计法步进逻辑公式设计法就是通过步进逻辑公式，列出每个程序步的逻辑代数式后，再利用“启保停”电路，通过PLC的基本指令，画出每个程序步的梯形图的方法。1.程序步程序步全部有关输出状态保持不变的一段时间区域称为一个程序步，只要有一个输出状态发生变化就转入下一步。在本任务中的送料小车自动往复运行的循环控制线路中，控制系统
5、的输出信号为KM1和KM2，输入信号由两个启动按钮和一个停止按钮发出，反馈信号由行程开关控制发出。注意：每个程序步都是前一步压动行程开关或按下按注意：每个程序步都是前一步压动行程开关或按下按钮（转换条件）产生的，而每一步的消失又都是因后一步钮（转换条件）产生的，而每一步的消失又都是因后一步的出现而消失的。的出现而消失的。2.步进逻辑公式步进逻辑公式（1）假设i表示第i程序步（本步），i-1表示第i-1程序步（前一步），i+1表示第i+1程序步（后一步），M表示辅助继电器的线圈或触点，X表示按钮或行程开关。用逻辑代数书写时，Mi在等号的左端出现表示辅助继电器线圈的符号，Mi在等号的右端出现表示辅
6、助继电器触点符号。11MXMM Miiiii（）（2）第i程序步用逻辑代数书写的过程为每一步Mi的产生都是由前一步压动行程开关或按下按钮（转换条件）Xi产生，则产生后应该有一段时间区域保持不变，故应该有自保（自锁），则：每一步的消失都是随后一步的出现而消失：1MX*Miii1MX*MMiiii11MXMM Miiiii（）3.逻辑代数方程式转换成梯形图逻辑代数方程式转换成梯形图将逻辑代数方程式转换成梯形图的方法是根据逻辑代数方程式，利用“启保停”电路，通过PLC的基本指令，画出对应的梯形图。上述步进逻辑公式对应的梯形图见表。逻辑代数方程式对应的梯形图11MXMM Miiiii（）一、分配输入点
7、和输出点，写出一、分配输入点和输出点，写出I/O通道地址通道地址分配表分配表输入输出代号作用输入继电器代号作用输出继电器SB1停止按钮X000KM1 正转向右控制Y000SB2正转按钮X001KM2 反转向左控制Y001SB3反转按钮X002SQ1A点（原料库）限位X003SQ2B点（加工车间）限位X004SQ3C点（成品库）限位X005二、画出二、画出PLC接线图（接线图（I/O接线图）接线图）三、程序设计三、程序设计1.程序步的划分程序步的划分小车运行轨迹可分为M1、M2、M3、M4四步，每步的转步信号分别设为SQ1、SQ2、SQ3，如图所示。2.列出本任务控制的逻辑代数方程式列出本任务控
8、制的逻辑代数方程式141221233234434111322412MX003 MX001M MX000MX004 MX002M MX000MX005 MM MX000MX004 MM MX000TMMTMMY000TY001 X000Y001TY000 X000（）（）（）（）（）（）3.将逻辑代数方程式转换成梯形图程序将逻辑代数方程式转换成梯形图程序四、程序输入及仿真运行四、程序输入及仿真运行1.程序输入程序输入启动MELSOFT系列GX Developer编程软件，创建新文件，并命名为“送料小车三地自动往返循环控制”，选择PLC的类型为“FX2N”，运用前面任务所学的梯形图输入法，输入梯形
9、图。2.仿真运行仿真运行应用前面任务所述的位元件逻辑测试方式进行仿真运行。3.程序下载程序下载（1）PLC与计算机连接。使用专用通信电缆RS-232/RS422转换器将PLC的编程接口与计算机的COM1串口连接。（2）程序写入。先接通系统电源，将PLC的RUN/STOP开关拨到“STOP”的位置，然后通过MELSOFT系列GX Developer软件中的“PLC”菜单的“在线”栏的“PLC写入”，就可以把仿真成功的程序写入PLC中。五、线路安装与调试五、线路安装与调试1.安装接线安装接线（1）检查元器件。配齐元器件，检查元器件的规格是否符合要求，并用万用表检测元器件是否完好。（2）固定元器件。
10、固定好本任务所需元器件。（3）配线安装。根据配线原则和工艺要求，进行配线安装。（4）自检。对照接线图检查接线是否无误，再使用万用表检测电路的阻值是否与设计相符。2.通电调试通电调试（1）经自检无误后，在指导教师的指导下，方可通电调试。（2）先接通断路器QF1和QF2，将PLC的RUN/STOP开关拨到“RUN”的位置，然后通过计算机上的MELSOFT系列GX Developer软件中的“监控/测试”监视程序的运行情况，再按照下表所列操作步骤进行操作，观察系统运行情况并做好记录。注意：如出现故障，应立即切断电源，分析原因、检注意：如出现故障，应立即切断电源，分析原因、检查电路或梯形图，排除故障后
11、，方可进行重新调试，直到查电路或梯形图，排除故障后，方可进行重新调试，直到系统功能调试成功为止。系统功能调试成功为止。操作步骤操作内容观察内容观察结果思考内容第一步原位压下SQ1，然后按下SB2KM1和KM2的动作分析、理解PLC的工作过程第二步5 s后，松开SQ1后，经过一段时间，再压下SQ3第三步松开SQ3后，经过一段时间，再压下SQ2第四步5 s后松开SQ2，经过一段时间，再压下SQ3第五步5 s后松开SQ3，经过一段时间，再压下SQ2第六步5 s后松开SQ2，再压下SQ3第七步经过一段时间，压下SQ1第八步5 s后松开SQ1，再按下SB1第九步按下SB31.传感器传感器传感器是一种检测
12、装置，通常由敏感元件和转换元件组成，它酷似人类的“五官”（视觉、嗅觉、味觉、听觉和触觉），能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信号，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。2.常用传感器常用传感器光电式接近开关电感式接近开关电容式接近开关3.传感器的符号传感器的符号传感器的文字符号是SQ，图形符号如图所示。4.传感器的接线传感器的接线双出线传感器的接线见表。接线方法接线示意图（BN：棕，BU：蓝）接线情况说明双出线负载与传感器串联接在电源两端，负载接在蓝线上。当没有感应信号时传感器的触点不动作，负载两端无信号。当有感应信号时传感
13、器的触点动作，负载两端得到信号知识目标：知识目标：1.掌握状态继电器的功能及步进顺控指令的功能及应用。2.掌握单序列结构状态转移图（SFC）的画法，并会通过状态转移图进行步进顺序控制的设计。能力目标：能力目标：1.能根据控制要求，画出状态转移图，并能灵活地运用以转换为中心的状态转移图转换成梯形图，实现液体混合控制系统的程序设计。2.能通过三菱GX Developer编程软件，采用状态转移图输入法进行编程，并通过仿真软件采用软元件测试的方法，进行仿真。液体自动混合装置的动作过程，如动画所示。其控制要求如下：（1）初始状态。液体自动混合装置投入运行时，液体A、B阀门关闭，容器为放空关闭状态。（2）
14、周期操作。按下启动按钮SB1，液体自动混合装置开始按如下顺序工作：1）液体A阀门打开，液体A流入容器，液位上升。2）当液位上升到SL2时，SL2导通，关闭液体A阀门；同时打开液体B阀门，液体B开始流入容器。3）当液位上升到SL1时，关闭液体B阀门，搅拌电动机开始搅拌。4）搅拌电动机工作20 s后停止搅拌，混合液阀门打开，放出混合液体。5）当液位下降到SL3时，开始计时，且装置继续放液，将容器放空，计时满20 s后，混合液阀门关闭，自动开始下一个周期。（3）停止操作。当按下停止按钮 SB2，液体混合装置在完成当前的工作循环后才停止操作。一、编程元件一、编程元件状态继电器（状态继电器（S）状态继电
15、器S用来记录系统运行的状态，是编制顺序控制程序的重要编程元件。状态继电器应与步进顺控指令STL配合使用。其编号为十进制。FX2N系列PLC内部的状态继电器共有1 000个，其类型和编号见下表。类别元件编号点数用途及特点初始状态继电器S0S910用于状态转移图（SFC）的初始状态回零状态继电器S10S1910多运行模式控制当中，用作返回原点的状态通用状态继电器S20S499480用作状态转移图（SFC）的中间状态断电保持状态继电器S500S899400具有停电保持功能，断电再起动后，可继续执行报警用状态继电器S900S999100用于故障诊断和报警在使用状态继电器时，需要注意以下几方面：1.状态
16、继电器的编号必须在指定的类别范围内使用。2.状态继电器与辅助继电器一样有无数的常开和常闭触点，在PLC内部可自由使用。3.不使用步进顺控指令时，状态继电器可与辅助继电器一样使用。4.供报警用的状态继电器可用于外部故障诊断的输出。5.通用状态继电器和断电保持状态继电器的地址编号分配可通过改变参数来设置。二、步进顺控指令（二、步进顺控指令（STL、RET）步进顺控指令只有两条，即步进阶梯（步进开始）指令（STL）和步进返回指令（RET）。1.指令的助记符及功能指令的助记符及功能步进顺控指令的助记符及功能见下表。指令助记符名称功能梯形图符号程序步STL（步进开始指令）与母线直接连接，表示步进顺控开始
17、1步RET（步进返回指令）步进顺控结束，用于状态流程图结束返回主程序1步2.关于指令功能说明关于指令功能说明（1）STL是利用软元件对步进顺控问题进行工序步进式控制的指令。RET是指状态（S元件）流程结束，返回主程序。（2）STL触点通过置位指令（SET）激活。当STL触点激活，则与其相连的电路接通；如果STL触点未激活，则与其相连的电路断开。（3）STL触点与其他元件触点意义不尽相同。STL无常闭触点，而且与其他触点无AND、OR的关系。三、编程的基本知识三、编程的基本知识1.顺序功能图（状态转移图）的组成要素顺序功能图（状态转移图）的组成要素所谓顺序功能图，就是描述顺序控制的框图。顺序功能
18、图主要由步、有向连线、转换、转换条件和动作（或命令）五大要素组成。（1）步及其划分。步是根据PLC输出量的状态变化来划分的，在每一步内，各输出量的ON/OFF 状态均保持不变。只要系统的输出量状态发生变化，系统就从原来的步进入新的步。总之，步的划分应以PLC输出量状态的变化来划分。如果PLC输出状态没有变化，就不存在程序的变化，步的这种划分方法使代表各步的编程元件的状态与各输出量的状态之间有着极为简单的逻辑关系。1）初始步。与系统的初始状态相对应的步称为初始步，初始状态一般是系统等待启动命令的相对静止的状态。初始步用双线框表示；每一个顺序功能图至少应该有一个初始步。2）活动步。当系统处于某一步
19、所在的阶段时，该步处于活动状态，称该步为活动步。步处于活动状态时，相应的动作被执行。（2）与步对应的动作（或命令）。在某一步中要完成某些“动作”，“动作”是指某步活动时，PLC 向被控系统发出的命令，或被控系统应执行的动作。动作用矩形框中的文字或符号表示，该矩形框应与相应步的矩形框相连接。如果某一步有几个动作，可以用如图所示的两种画法来表示，但是并不隐含这些动作之间的任何顺序。画法一 画法二（3）有向连线、转换和转换条件。步与步之间用有向连线连接，并且用转换将步分隔开。步的活动状态进展是按有向连线规定的路线进行的。有向连线上无箭头标注时，其进展方向是从上而下、从左到右。如果不是上述方向，应在有
20、向连线上用箭头注明方向。注意：在顺序功能图中，步的活动状态的进展是由转注意：在顺序功能图中，步的活动状态的进展是由转换来实现的。转换的实现必须同时满足以下两个条件：换来实现的。转换的实现必须同时满足以下两个条件：1）该转换所有的前级步都是活动步。）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。）相应的转换条件得到满足。2.单序列结构形式的顺序功能图单序列结构形式的顺序功能图根据步与步之间转换的不同情况，顺序功能图有3种不同的基本结构形式：单序列结构、选择序列结构和并行序列结构。本任务所应用的顺序功能图为单序列结构形式。顺序功能图的单序列结构形式没有分支，它由一系列按顺序排列、相继激
21、活的步组成。每一步的后面只有一个转换，每一个转换后面只有一步，如图所示。3.步进顺控指令的单序列结构的编程方法步进顺控指令的单序列结构的编程方法使用STL指令的状态继电器的常开触点称为STL触点。从下页图所示可以看出顺序功能图、步进梯形图和指令表的对应关系。顺序功能图 步进梯形图 指令表步进顺控指令在顺序功能图中的使用说明：（1）每一个状态继电器具有三种功能，即对负载的驱动处理、指定转换条件和指定转换目标。（2）STL触点与左母线连接，与STL相连的起始触点要使用LD或LDI指令。使用STL指令后，相当于母线右移至STL触点的右侧，形成子母线，一直到出现下一条STL指令或者出现RET指令为止。
22、RET指令使右移后的子母线返回原来的母线，表示顺控结束。使用STL指令使新的状态置位，前一状态自动复位。步进触点指令只有常开触点。（3）STL触点可以直接驱动或通过别的触点驱动Y、M、S、T等元件的线圈和应用指令。（4）由于CPU只执行活动步对应的电路块，所以使用STL指令时允许双线圈输出，即不同的STL触点可以分别驱动同一编程元件的一个线圈。但是，同一元件的线圈不能在同时为活动步的STL区内出现，在有并行序列的顺序功能图中，应特别注意这一问题。（5）在步进顺控程序中使用定时器时，不同状态内可以重复使用同一编号的定时器，但相邻状态不可以使用。一、分配输入点和输出点，写出一、分配输入点和输出点，
23、写出I/O通道地址通道地址分配表分配表输入输出元件代号作用输入继电器元件代号作用输出继电器SL2液面传感器X000YV1A液电磁阀Y000SL3液面传感器X001YV2B液电磁阀Y001SL1液面传感器X002KM搅拌电机控制Y002SB1启动按钮X003YV3混合液电磁阀Y003SB2停止按钮X004SA连续/单周X005二、画出二、画出PLC接线图（接线图（I/O接线图）接线图）三、程序设计三、程序设计1.顺序功能图的建立顺序功能图的建立顺序功能图（sequential function chart，SFC）也称状态转移图。在本任务内容中的顺序功能图中的步使用的是状态继电器（S）。通过对本
24、任务内容控制要求的分析，液体混合控制系统的工作过程可划分为原位（SB1）、进A液体（SL2）、进B液体（SL1）、搅拌和放液5步；各步电磁阀YV1、YV2、YV3和接触器KM的状态见表。工作过程YV1 YV2 YV3 KM转换主令原位（停止）-SB1进A液体+-SL2进B液体-+-SL1搅拌-+T0放液-+-SL3、T1（1）液体自动混合装置初始状态：液体排空。（2）按下SB1：进A液体。（3）当液位达到传感器SL2的高度:进B液体。（4）当液位达到传感器SL1的高度:搅拌机开始搅拌。（5）搅拌电动机工作20 s后：放液。（6）当液面下降到SL3的高度：SL3由接通变成断开，再过20 s后，容
25、器放空，混合液阀门关闭，返回初始状态开始下一个周期。（7）状态转移图中步的确定与绘制1）步序的确定。原位（初始状态）、进A液体、进B液体、搅拌、放液。初始步激活：特殊继电器M8002。S0S13：原位（初始状态）、进A液体、进B液体、搅拌、放液。2）状态转移图中步的绘制。根据上述步骤的步序确定，进行步的绘制，如图所示。3）转换条件和动作的绘制。根据控制要求分析，将各步的转换条件和输出继电器的动作在状态转移图中进行绘制，如上图所示。4）初始条件的确定。当PLC刚进入程序运行状态时，由于S0的前步S13还未曾得电，虽然SL3已满足，但S0无法得电，其所有的后续步均无法工作。因此，刚开始时应该给初始
26、步一个激活信号，初始激活信号可以用M8002或其他满足要求的脉冲信号，如下图所示。2.通过状态转移图（通过状态转移图（SFC）以转换为中心的编程方法，）以转换为中心的编程方法，将状态转移图转换成梯形图将状态转移图转换成梯形图在进行步进顺序控制编程设计时，一般都是采用状态转移图输入法，即通过编程软件采用状态转移图输入法，将所设计出的状态转移图输入，然后转换成梯形图，得出控制程序，并由此可转换成指令语句表。其过程可概括为状态转移图梯形图指令表。采用状态转移图输入法，可以将复杂的程序化整为零，即将复杂的梯形图程序化简为每个状态里的简单的动作程序，当所有状态的动作程序都输入完毕后，再通过编程软件的转换
27、功能，将其转换成用步进指令（STL）设计的完整梯形图程序，然后再由梯形图程序转换成指令语句表。这种通过状态转移图采用STL指令设计复杂系统梯形图时具有其他编程方法无法可比的优越性。四、程序输入及仿真运行四、程序输入及仿真运行1.程序输入程序输入（1）工程名的建立。启动MELSOFT系列GX Developer编程软件，创建新文件，并命名为“液体混合控制系统”，先选择PLC的类型为“FX2N”，在程序类型框内选择“SFC”，如图所示。（2）初始化状态的建立1）初始化梯形图的输入。在梯形图编程界面中，输入初始化脉冲指令M8002及置位指令SET S0，如图所示。2）启动、停止和连续/单周控制梯形图
28、的输入。利用“启保停”编程方法，输入本任务控制系统的启动、停止和连续/单周控制的梯形图，如图所示。（3）状态转移图（SFC块）的输入1）状态转移图（SFC块）的命名2）状态转移图（SFC块）的步（STEP）符号的输入3）状态转移图（SFC块）的转移（TR）符号的输入4）运用上述输入法将本任务所需的各步和转移符号输入完毕，如图所示。5）状态转移图（SFC块）的跳（JUMP）符号的输入（4）启动转移条件梯形图的输入。在第一个转移条件中输入辅助继电器M的常开触点的梯形图。（5）状态转移图（SFC块）各步及转移条件对应的梯形图的输入。根据状态转移图，将液体混合控制系统各状态步和转移条件流程图以及所对应
29、的梯形图归纳见下表。通过上述梯形图的输入方法，对应输入各状态步和转移条件的梯形图，梯形图输入完毕后再进行状态转移图（SFC块）向梯形图的转换。（6）状态转移图（SFC块）向梯形图的转换1）当状态转移图（SFC块）对应的梯形图输入完毕后，单击快捷工具栏中的“程序批量变换/编译”图标。2）在界面左侧的管理窗口中选择“程序”下的“MAIN”，然后右击，出现如左图所示的画面。在弹出的快捷菜单中选择“改变程序类型”选项并单击，出现如右图所示的对话框。3）单击“确定”按钮，即出现利用状态转移图（SFC块）编程方法转换成的梯形图画面。通过由状态转移图（SFC块）向梯形图的转换，可以得到本任务PLC系统控制的
30、完整梯形图。2.仿真运行仿真运行（1）启动仿真软件，进入初始状态（S0）（2）按下启动按钮SB1，A液体电磁阀打开，流入A液体的仿真（3）当流入的A液体到达A液面传感器SL2时，驱动B液体电磁阀打开，流入B液体的仿真（4）当流入的B液体到达B液面传感器SL3时，驱动搅拌机开始搅拌，并计时20 s的仿真（5）搅拌20 s后，搅拌机停止搅拌，混合液阀门打开，混合液排出的仿真（6）当液面降至SL1时，计时满20 s，回到S10状态进行下一步循环的仿真3.程序下载程序下载（1）PLC与计算机连接。使用专用通信电缆RS-232/RS422转换器将PLC的编程接口与计算机的COM1串口连接。（2）程序写入
31、。先接通系统电源，将PLC的RUN/STOP开关拨到“STOP”的位置，然后通过MELSOFT系列GX Developer软件中的“PLC”菜单的“在线”栏的“PLC写入”，就可以把仿真成功的程序写入PLC中。五、线路安装与调试五、线路安装与调试1.安装、接线安装、接线（1）检查元器件。配齐元器件，检查元器件的规格是否符合要求，并用万用表检测元器件是否完好。（2）固定元器件。固定好本任务所需元器件。（3）配线安装。根据配线原则和工艺要求，进行配线安装。（4）自检。对照接线图检查接线是否无误，再使用万用表检测电路的阻值是否与设计相符。2.通电调试通电调试（1）经自检无误后，在指导教师的指导下，方
32、可通电调试。（2）先接通断路器QS1和QS2，将PLC的RUN/STOP开关拨到“RUN”的位置，然后通过计算机上的MELSOFT系列GX Developer软件中的“监控/测试”监视程序的运行情况，再按照下页表所列操作步骤进行操作，观察系统运行情况并做好记录。如出现故障，应立即切断电源，分析原因、检查电路或梯形图，排除故障后，方可进行重新调试，直到系统功能调试成功为止。操作步骤操作内容观察内容观察结果思考内容第一步将SA拨到连续位置电磁阀YV1、YV2、YV3和接触器KM分析、理解PLC的工作过程第二步按下SB1第三步按下SL2第四步按下SL1第五步按下SL3第六步将SA拨到单周位置第七步按
33、下SB1第八步按下SL2第九步按下SL1第十步按下SL31.栈操作指令在栈操作指令在STL图中的使用图中的使用在STL触点后不可以直接使用MPS栈操作指令，只有在LD或LDI指令后才可以使用，如图所示。2.OUT指令在指令在STL图中的使用图中的使用OUT指令和SET指令对STL指令后的状态继电器具有相同的功能，都会将原来的活动步对应的状态继电器自动复位。但在STL中分离状态（非相连状态）的转移必须使用OUT指令，如图所示。梯形图 指令表在STL区内的OUT指令还用于顺序功能图中的闭环和跳步，如果想跳回已经处理过的步，或向前跳过若干步，可对状态继电器使用OUT指令，如下页图所示。OUT指令还可
34、以用于远程跳步，即从顺序功能图中的一个序列跳到另外一个序列。以上情况虽然可以使用SET指令，但最好使用OUT指令。往前跳步 往后跳步 远程跳步3.用于状态转移图中的特殊辅助继电器用于状态转移图中的特殊辅助继电器在状态转移图中，经常会使用一些特殊辅助继电器，其名称和功能见表。4.单操作标志及应用单操作标志及应用M2800M3071是单操作标志，当如图所示的M2800的线圈得电时，只有它后面第一个M2800的边沿检测点（2号触点）能工作，而M2800的1号和3号脉冲触点不会动作。M2800的4号触点是使用LD指令的普通触点。M2800的线圈得电时，该触点闭合。借助单操作标志可以用一个转换条件实现多
35、次转换。知识目标：知识目标：掌握选择序列结构状态转移图（SFC）的画法，并会通过状态转移图进行步进顺序控制的设计。能力目标：能力目标：能根据控制要求画出状态转移图，并能灵活地将以转换为中心的状态转移图转换成梯形图，实现自动门控制系统的程序设计。玻璃自动平移门的工作过程，如动画所示。玻璃自动平移门示意图，如图所示。玻璃自动平移门的控制要求如下：（1）当有人靠近自动平移门时，红外传感器SQ1（X000）接收到信号为ON，Y000驱动电动机高速开门；当碰到开门减速开关SQ2（X001）时，Y001驱动电动机低速开门；当碰到开门极限开关SQ3（X002）时，驱动电动机停止转动，完成开门控制。（2）在自
36、动门打开后，若在0.5 s内红外传感器SQ1（X000）检测到无人，Y002驱动电动机高速关门；当碰到关门减速开关SQ4（X003）时，Y003驱动电动机低速关门；当碰到开门极限开关SQ5（X004）时，驱动电动机停止转动，完成关门控制。（3）在关门期间，若红外传感器SQ1（X000）检测到有人，玻璃自动平移门会自动停止关门，并且会在0.5 s后自动转换成高速开门。一、用步进指令实现的选择序列结构的编程方一、用步进指令实现的选择序列结构的编程方法法用步进指令实现的选择序列结构的编程方法主要有选择序列分支的编程方法和选择序列合并的编程方法两种。1.选择序列分支的编程方法选择序列分支的编程方法如图
37、所示的步S20之后有一个选择序列分支，当步S20为活动步时，如果转换条件X002满足，将转换到步S21；如果转换条件X003满足，将转换到步S22；如果转换条件X004满足，将转换到步S23。顺序功能图 梯形图 指令表2.选择序列合并的编程方法选择序列合并的编程方法如下图所示的步S24之前有一个由3条支路组成的选择序列的合并，当步S21为活动步，转换条件X001得到满足；或者步S22为活动步，转换条件X002得到满足；或者步S23为活动步，转换条件X003得到满足时，都将使步S24变为活动步，同时将步S21、步S22和步S23变为不活动步。注意：在分支、合并的处理程序中，不能用注意：在分支、合
38、并的处理程序中，不能用MPS、MRD、MPP、ANB、ORB指令。指令。a）顺序功能图 b）梯形图 c）指令表二、选择性序列结构状态转移图的特点二、选择性序列结构状态转移图的特点（1）选择性分支流程的各分支状态的转移由各自条件选择执行，不能进行两个或两个以上的分支状态同时转移。（2）选择性分支流程在分支时是先分支后条件。（3）选择性分支流程在汇合时是先条件后汇合。（4）FX系列的分支电路，可允许最多8列，每列允许最多250个状态。一、分配输入点和输出点，写出一、分配输入点和输出点，写出I/O通道地址通道地址分配表分配表输入输出元件代号作用输入继电器元件代号作用输出继电器SQ1红外感应器X000
39、KM1高速开门控制Y000SQ2开门减速开关X001KM2低速开门控制Y001SQ3开门极限开关X002KM3高速关门控制Y002SQ4关门减速开关X003KM4低速关门控制Y003SQ5关门极限开关X004二、画出二、画出PLC接线图（接线图（I/O接线图）接线图）三、程序设计三、程序设计通过对玻璃自动平移门的控制要求分析，可得出控制时序图。a）关门期间无人进出的时序图b）关门期间有人进出的时序图1.根据控制要求画出根据控制要求画出玻璃自动平移门控制的状玻璃自动平移门控制的状态转移图态转移图2.基本逻辑指令步进顺序控制程序的编写基本逻辑指令步进顺序控制程序的编写利用PLC基本逻辑指令按状态转
40、移编写程序，具体的步进顺控程序的编写过程详见下述程序的输入内容。四、程序输入及仿真运行四、程序输入及仿真运行1.程序输入程序输入（1）工程名的建立（2）初始化状态的建立（3）状态转移图（SFC块）的输入（4）状态转移图（SFC块）各步及转移条件对应的梯形图的输入（5）状态转移图向梯形图的转换（6）由梯形图向指令表的转换本任务完整梯形图如图所示。2.仿真运行仿真运行仿真运行的方法可参照前面任务所述的方法，在此不再赘述。3.程序下载程序下载（1）PLC与计算机连接（2）程序写入五、线路安装与调试五、线路安装与调试1.安装、接线安装、接线（1）检查元器件。配齐元器件，检查元器件的规格是否符合要求，并
41、用万用表检测元器件是否完好。（2）固定元器件。固定好本任务所需的元器件。（3）配线安装。据配线原则和工艺要求，进行配线安装。（4）自检。照接线图检查接线是否无误，再使用万用表检测电路的阻值是否与设计相符。2.通电调试通电调试（1）经自检无误后，在指导教师的指导下，方可通电调试。（2）先接通断路器QF1和QF2，将PLC的RUN/STOP开关拨到“RUN”的位置，然后通过计算机上的MELSOFT系列GX Developer软件中的“监控/测试”监视程序的运行情况，再按照下页表所列的操作步骤进行操作，观察系统运行情况并做好记录。如出现故障，应立即切断电源，分析原因、检查电路或梯形图，排除故障后，方
42、可进行重新调试，直到系统功能调试成功为止。操作步骤操作内容观察内容观察结果思考内容第一步SQ1检测有人接触器KM1、KM2、KM3、KM4分析、理解PLC的工作过程第二步按下SQ2第三步按下SQ3第四步按下SQ4第五步按下SQ5第六步当高速关门时按下SQ1第七步当低速关门时按下SQ11.普通停止普通停止普通停止是指约定在执行完当前运行周期后停止。2.紧急停止紧急停止紧急停止是指约定立即结束当前系统的运行，所有状态复位。紧急停止一般使用保持型输入元器件，如开关、带保持功能的按钮等，并且一般使用常闭触点。知识目标：知识目标：掌握并行序列结构状态转移图（SFC）的画法，并会通过状态转移图进行步进顺序
43、控制的设计。能力目标：能力目标：能根据控制要求画出状态转移图，并能灵活地将以转换为中心的状态转移图转换成梯形图，实现十字路口交通灯控制系统的程序设计。十字路口交通灯的控制过程，如动画所示。十字路口交通灯示意图，如图所示。任务控制要求如下：当PLC运行后，东西、南北方向的交通信号灯按照如图所示的时序图运行，东西方向的绿灯亮8 s，闪动4 s后熄灭，接着黄灯亮4 s后熄灭，红灯亮16 s后熄灭；与此同时，南北方向的红灯亮16 s后熄灭，绿灯亮8 s，闪动4 s，接着黄灯亮4 s后熄灭，如此循环下去。一、并行序列结构形式的顺序功能图一、并行序列结构形式的顺序功能图顺序过程进行到某步，该步后面有多个分
44、支，而当该步结束后，若转移条件满足，则同时开始所有分支的顺序动作；当全部分支的顺序动作同时结束后，汇合到同一状态，这种顺序控制过程的结构就是并行序列结构。并行序列也有开始和结束之分。并行序列的开始称为分支，并行序列的结束称为合并。并行序列的分支 并行序列的合并二、用二、用“启启保保停停”电路实电路实现的并行序列的现的并行序列的编程方法编程方法1.并行序列分支并行序列分支的编程方法的编程方法2.并行序列合并并行序列合并的编程方法的编程方法a）顺序功能图 b）并行序列分支的启动梯形图 c）并行序列合并的启动梯形图三、以转换为三、以转换为中心的电路编程中心的电路编程方法方法1.并行序列分支并行序列分
45、支的编程方法的编程方法2.并行序列合并并行序列合并的编程方法的编程方法a）顺序功能图 b）并行序列分支的启动梯形图 c）并行序列合并的启动梯形图四、并行序列编程法的基本编程原则四、并行序列编程法的基本编程原则从上述的并行序列分支的编程方法和并行序列合并的编程方法可知，在并行序列中，编程的原则与前面任务介绍的选择序列编程的原则基本一样，也是先进行状态转换处理，然后处理动作。在状态转换处理中，先集中处理分支，然后处理分支内部状态转换，最后集中处理合并。一、分配输入点和输出点，写出一、分配输入点和输出点，写出I/O通道地址通道地址分配表分配表输入输出元件代号作用输入继电器元件代号作用输出继电器HL1
46、东西绿灯Y0HL2东西黄灯Y1HL3东西红灯Y2HL4南北绿灯Y3HL5南北黄灯Y4HL6南北红灯Y5二、画出二、画出PLC接线图（接线图（I/O接线图）接线图）三、程序设计三、程序设计根据I/O通道地址分配表及任务控制要求分析，画出本任务控制的状态转移图，并写出指令语句表，再转换成对应的梯形图。1.状态转移图的编制状态转移图的编制（1）列出十字路口交通灯东西方向和南北方向控制状态表（2）编制状态转移图。采用单序列结构和并行序列分支的编程方法，绘制出系统的基于M的顺序功能图和基于S的顺序功能图。基于M的并行SFC图 基于S的并行SFC图注意：上述的注意：上述的SFC中只有并行分支，没有合并，这
47、在中只有并行分支，没有合并，这在实践中是可以的。如果严格按照并行序列实践中是可以的。如果严格按照并行序列SFC的结构进行的结构进行设计，可以在两个序列之后添加一个空状态用来作为合并设计，可以在两个序列之后添加一个空状态用来作为合并的目标状态，合并后的转换条件可以使用该状态元件的普的目标状态，合并后的转换条件可以使用该状态元件的普通常开触点，或者使用通常开触点，或者使用“=1”无条件转换。无条件转换。2.指令表指令表根据状态转移图，运用并行序列的指令编写方法，不再赘述。3.梯形图梯形图根据顺序功能图，将其转换为梯形图，不再赘述。四、程序输入及仿真运行四、程序输入及仿真运行1.程序输入程序输入本任
48、务的程序输入有3种方法，即梯形图输入法、指令表输入法和状态转移图输入法。在进行步进顺序控制编程设计时，一般都是采用状态转移图输入法，因为采用状态转移图输入法，用STL指令设计复杂系统梯形图时更能体现其优越性。本任务的SFC程序输入完毕后的画面如图所示。2.仿真运行仿真运行仿真运行的方法可参照前面任务所述的方法，在此不再赘述。3.程序下载程序下载（1）PLC与计算机连接（2）程序写入五、线路安装与调试五、线路安装与调试1.安装、接线安装、接线（1）检查元器件。配齐元器件，检查元器件的规格是否符合要求，并用万用表检测元器件是否完好。（2）固定元器件。固定好本任务所需元器件。（3）配线安装。根据配线
49、原则和工艺要求，进行配线安装。（4）自检。对照接线图检查接线是否无误，再使用万用表检测电路的阻值是否与设计相符。2.通电调试通电调试（1）经自检无误后，在指导教师的指导下，方可通电调试。（2）先接通系统电源开关QS，将PLC的RUN/STOP开关拨到“RUN”的位置，然后通过计算机上的MELSOFT系列GX Developer软件中的“监控/测试”监视程序的运行情况，同时观察指示灯HL1、HL2、HL3、HL4、HL5和HL6的亮灯情况并做好记录。如出现故障，应立即切断电源，分析原因、检查电路或梯形图，排除故障后，方可进行重新调试，直到系统功能调试成功为止。在道路交通管理上有许多按钮式人行道交通灯，如图所示。在正常情况下，汽车通行，即Y003绿灯亮，Y005红灯亮；当行人想过马路，就按按钮。当按下按钮X000（或X001）之后，主干道交通灯将从绿灯亮（5 s）绿灯闪（3 s）黄灯亮（3 s）红灯亮（20 s），行人通行；当主干道红灯亮时，人行道从红灯亮转为绿灯亮，15 s以后，人行道绿灯开始闪烁，闪烁5 s后转入主干道绿灯亮，人行道红灯亮。要求利用PLC控制按钮式人行道交通灯，并用并行序列的顺序功能图编程。
