1、项目四项目四 三菱三菱FX3UFX3U系列系列PLCPLC的步进的步进 顺控指令及其应用顺控指令及其应用 任务任务4.1 4.1 运料小车自动往返控制运料小车自动往返控制 任务任务4.2 4.2 传送带大、小工件分拣控制系统传送带大、小工件分拣控制系统 任务任务4.3 4.3 公路交通信号灯控制公路交通信号灯控制 知识目标知识目标v 掌握PLC的另一种编程方法状态转移图法,掌握状态转移图的编程步骤。v 掌握步进指令的编程方法，同时要求能用步进指令灵活地实现从状态转移图到步进梯形图的转换。v 掌握单流程结构、选择性分支结构、并行分支结构和循环结构的状态编程。掌握多分支状态转移图与梯形图的转换。技
2、能目标技能目标v 能根据项目要求,熟练地画出PLC控制系统的状态转移图、步进梯形图，并能写出相应的指令程序。v 能熟练地使用三菱公司的编程软件设计步进梯形图和指令程序，并写入PLC进行调试运行。任务任务4.1 4.1 运料小车自动往返控制运料小车自动往返控制 一一 项目任务项目任务二二 项目分析项目分析 三三 相关知识点相关知识点4 4项目实施项目实施5 5技能训练技能训练一一 项目任务项目任务 有一运料小车运行过程如图4-1所示，小车处于原位，后端压下后限位开关，当合上启动开关时，小车前进，当运行至压下前限位开关后，打开漏斗门，延时8s后小车向后运行，到后端时压下后限位开关，打开小车底门(停
3、6s)，完成一次动作。假设斗车工作一个周期后，不会自行起动。运行图二二 项目分析项目分析1 1工作原理分析工作原理分析 小车处于原位时，压下后限位开关SQ2，当合上启动开关SB1时，小车前进，当运行至压下前限位开关SQ1后，打开漏斗门，延时8s后小车向后运行，到后端时压下后限位开关SQ2，打开小车底门(停6s)，完成一次动作。小车的前进、后退由接触器KM1、KM2控制电机的正反转进行拖动，漏斗门和小车底门分别由电磁铁YA1和YA2控制。2 2输入与输出点分配输入与输出点分配I I0 0端口地址分配表端口地址分配表 输入输出设备名称代号输入点编号设备名称代号输出点编号启动按钮SB1X0接触器KM
4、1Y0前限位开关SQ1X1电磁铁YA1Y1后限位开关SQ2X2接触器KM2Y2电磁铁YA2Y33PLC接线示意图 PLC接线示意图 4 4工作流程图工作流程图 小车的工作流程图 三三 相关知识点相关知识点1.1.状态转移图状态转移图（1）状态转移图编程的特点v 易于构思、易于理解的图形程序设计工具；v 它既有流程图的直观，又有利于复杂控制逻辑关系的分解与综合；v 编程方法很容易掌握。（2）FX3U的状态软元件分类类别元件编号个数性能初始状态S0-S9S0-S91010可以通过参数变更保持/不保持的设定状态软元件一般用S10-S499490保持用S500-S899400信号报警可用S900-S9
5、99100保持用S1000-S40953096状态寄存器Sv v 状态寄存器用来记录系统运行中的状态。是编制顺序控制程序的重要编程元件，它与后述的步进顺控指令STL配合应用。FX3U系列共有4096点状态寄存器，其中S0S9是初始状态寄存器.v 当启动信号X0有效时，机械手下降，到下降限位X1开始夹紧工件，加紧到位信号X2为ON时，机械手上升到上限X3则停止。整个过程可分为三步，每一步都用一个状态器S20、S21、S22记录。每个状态器都有各自的置位和复位信号（如S21由X1置位，X2复位），并有各自要做的操作（驱动Y0、Y1、Y2）。（3）状态转移图的设计步骤 1）任务分解 2）理解每个状态
6、的功能 3）找出每个状态的转移条件和转移方向 4）设置初始状态 1）任务分解 将小车的整个工作过程按工作步序进行分解，每个工序对应一个状态。初始状态 S0 小车前进 S20 开漏斗门 S21 小车后退 S22 开底门 S23 2）理解每个状态的功能 状态S0 PLC上电作好工作准备 状态S20 小车前进(输出Y0，驱动电动机M正转)状态S2l 打开漏斗(输出Yl，定时器T0开始工作)状态S22 小车后退(输出Y2，驱动电动机M反转)状态S23 开底门(输出Y3，定时器Tl开始工作)3）找出每个状态的转移条件和转移方向。状态S20 X0 启动 状态S2l Xl 前限位 状态S22 T0 开漏斗门
7、时间 状态S23 X2 后限位4）设置初始状态 初始状态可由其他状态驱动。一般用系统的初始条件，若无初始条件，可用 M8002(PLC从STOP-RUN切换时的初始脉冲)进行驱动。小车自动往返控制的状态转移图 2.2.步进指令与单流程步进梯形图编程步进指令与单流程步进梯形图编程（1）步进指令(STL、RET)的指令用法和指令功能说明（2）单流程步进梯形图编程 1）单流程SFCv 是状态转移图中最基本的结构流程。v 由按顺序排列、依次有效的状态序列组成，每个状态的后面只跟一个转移条件，每个转移条件后面也只连接一个状态。2）步进梯形图和指令表编程注意事项 状态编程顺序为：先进行负载驱动，再进行状态
8、转移，不能颠倒。对状态处理，编程时必须使用步进接点指令STL。步进接点须与梯形图左母线连接。使用STL指令后的状态继电器，才具有步进控制功能。在STL与RET指令之间不能使用MC、MCR指令，但可以使用CJPEJP指 令。在时间顺序步进控制电路中，只要不是相邻步进工序，同一个定时器可在这些步进工序中使用，这可节省定时器。但是，相邻状态使用的T、C元件，编号不能相同。驱动负载使用OUT指令。当同一负载需要连续多个状态驱动，可使用多重输出，也可使用SET指令将负载置位，等到负载不需驱动时用RST指令将其复位。若为顺序不连续转移(向上游转移、向非相连的下游转移或向其他流程转移)，不能使用SET指令进
9、行状态转移，应改用OUT指令进行状态转移。3）步进梯形图程序设计 在设计步进梯形图程序时，在梯形图中使用步进接点指令和步进返回指令后，就可以将状态转移图转换成相应的步进梯形图和指令表 四四 项目实施项目实施小车自动往返控制步进梯形图和指令程序设计小车自动往返控制步进梯形图和指令程序设计2 2 运行并调试程序运行并调试程序（1）将步进梯形图程序或指令程序输入到计 算机，并写入PLC中。（2）按下启动按钮，对程序进行调试运行，观察程序的运行情况。（3）记录程序调试的结果。运行图运行图拓展训练拓展训练例:例题:例题例题:v例题：电动机循环正反转控制的例子，其控制要求为：电动机正转3s，暂停2s，反转
10、3s，暂停2s，如此循环5个周期，然后自动停止；运行中，可按停止按钮停止，热继电器动作也应停止。v 电动机循环正反转控制实际上是一个顺序控制，整个控制过程可分为如下6个工序：复位、正转、暂停、反转、暂停、计数；v 每个阶段又分别完成如下的工作：初始复位、停止复位、热保护复位，正转、延时，暂停、延时，反转、延时，暂停、延时，计数；各个阶段之间只要条件成立就可以过渡到下一阶段。将整个控制过程按任务要求分解，其中的将整个控制过程按任务要求分解，其中的每一个工序都对应一个状态（即步），并分配每一个工序都对应一个状态（即步），并分配状继电器。状继电器。电动机循环正反转控制的状态继电器的分配如下：复位S0
11、 正转S20 暂停S21 反转S22 暂停S23 计数S24五、技能训练v设计一个控制3台电机M1M3顺序起动和停止的SFC程序。v (1)当按下起动按钮SB2后，M1起动；M1运行2s后，M2也一起起动；M2运行3s后，M3也一起起动。v (2)按下停止按钮SB1后，M3停止；M3停止2s后，M2停止；M2停止3s后，M1停止。v要求步骤：(1)输入输出端口设置；v (2)接线图；v (3)状态转移图；v (4)步进梯形图和指令表。项目项目4.2 4.2 传送带大、小工件分拣控制系统传送带大、小工件分拣控制系统 一 项目任务项目任务二二 项目分析项目分析 三三 相关知识点相关知识点4 4项目
12、实施项目实施5 5技能训练技能训练一 项目任务项目任务 要求将大工件放在大工件容器中，小工件放在小工件容器中。v动作顺序为：下降、吸工件、上升、右行、下降、释放工件、上升、左行。v初始位置：左移到左限位SQ1，上升到上限位压着SQ3，磁铁在松开状态。v若不在原点，则通过手动控制使机械手到达初始位置。v启动后，要求系统能连续循环工作。二二 项目分析项目分析1.1.动作过程分析动作过程分析2.2.输入与输出点分配输入与输出点分配输入输出设备名称代号输入点编号设备名称代号输出点编号启动按钮SB1X0下降电磁阀线圈YV1Y0总停止按钮SB2X1夹紧/放松电磁铁线圈YA1Y1手动上升按钮SB3X2上升电
13、磁阀线圈YV2Y2手动左移按钮SB4X3接触器线圈右行KM1Y3左限位SQ1X4接触器线圈左行KM2Y4下限位SQ2X5原点指示灯HL1Y5上限位SQ3X6小工件右限位SQ4X7大工件右限位SQ5X103PLC接线示意图三三 相关知识点相关知识点1 1选择性分支状态转移图的特点选择性分支状态转移图的特点 从多个流程顺序中选择执行哪一个流程，称为选择性分支。选择性分支状态转移图 选择性分支状态转移图的三个流程图 2.2.选择性分支与汇合状态转移图与步进选择性分支与汇合状态转移图与步进梯形图的转换梯形图的转换(1)进行分支状态元件的处理 处理方法:v进行分支状态的输出连接v依次按照转移条件置位各转
14、移分支的首转移状态元件(2)依顺序进行各分支的连接(3)进行汇合状态的处理 处理方法:v进行汇合前的驱动连接v顺序进行汇合状态的连接 3 3选择性分支与汇合状态转移图的指令编程选择性分支与汇合状态转移图的指令编程方法方法编程原则:先集中处理分支状态，然后再集 中处理汇合状态。（1）分支状态的编程方法是先进行分支状态的驱动处理，再依顺序进行转移处理。（2）汇合状态的编程方法是先进行汇合前状态的驱动处 理，再依顺序进行向汇合状态的转移处理。四四 项目实施项目实施1 1状态转移图的编制状态转移图的编制2 2步进梯形图和步进指令程序的编写步进梯形图和步进指令程序的编写3 3 运行并调试程序运行并调试程
15、序将步进梯形图程序输入到计算机；对程序进行调试运行；记录程序调试的结果。五、技能训练v 设计一个给咖啡发放三种不同量糖的SFC程序。这是咖啡机控制程序中的加糖部分，是一个物料混合逻辑顺序控制问题，本题强调具有选择性分支的SFC程序的编程。v 功能要求为：v 使用一个运行按钮SB2，每按一次，咖啡机运行一个加糖周期。v 咖啡机能发放三种不同量的糖：不加、1份、2份。v 在其操作面板上设置三个按钮：NONE、1Sugar、2Sugar分别来选择上述三种放糖量，见图4-22。任务任务4.3 4.3 公路交通信号灯控制公路交通信号灯控制一一 项目任务项目任务二二 项目分析项目分析 三三 相关知识点相关
16、知识点四四 项目实施项目实施五五 技能训练技能训练六六 知识进阶知识进阶一一 项目任务项目任务 设计一个用于行人通过快速公路人行横道的按钮式红绿灯交通管理的PLC控制系统 控制要求控制要求:正常情况下，汽车通行，即Y2绿，Y3红。当行人想过马路时，则按下X0(或X1)，过30s后，主干道交通灯由绿变黄，灯亮10s后，红灯亮，过5s后，人行道的绿灯亮，15s以后，人行道灯开始闪耀，设定值为五次，闪五次后过5s转入主干道绿灯亮，人行道红灯亮，恢复正常。二二 项目分析项目分析 1 1控制要求分析控制要求分析 2 2输入输出点分配输入输出点分配输入信号输出信号设备名称代号输入点编号设备名称代号输出点编
17、号起动按钮SB0X000车道红灯HL0、HL1Y000起动按钮SBlX001车道黄灯HL2、HL3Y001车道绿灯HL4、HL5Y002人行道红灯HL6、HL7Y003人行道绿灯HL8、HL9Y004PLC接线示意图三 相关知识点并行分支状态转移图及其特点 多个流程分支可同时执行的分支流程称为并行分支 2并行分支与汇合状态转移图与步进梯形图的转换（1）进行分支状态元件的处理处理方法：首先进行分支状态的输出连接，然后依次按照转移条件置位各转移分支的首转移状态元件。（2）依顺序进行各分支的连接（3）进行汇合状态的处理处理方法：先进行汇合前的驱动连接，再依顺序进行汇合状态的连接。并行分支梯形图 3并
18、行分支与汇合状态转移图的指令编程方法v 编程原则：先集中处理分支状态，然后再 集中处理汇合状态。分支状态的编程方法是先进行分支状态的驱动处理，再依顺序进行转移处理。汇合状态的编程方法是：先进行汇合前状态的驱动处理，再依顺序进行向汇合状态的转移处理。四项目实施1状态表工步号状态号状态输出状态功能状态转移原位S0PLC初始化：Y002得电，车道绿灯Y003得电，人行道红灯X000X001：S0 S20S0 S30第1工步S20Y002得电，车道绿灯亮TO：S20 S21S30 Y003得电，人行道红灯亮T2：S30 S31第2工步S21Y001得电，车道黄灯亮T1：S21 S22第3工步S22Y0
19、00得电，车道红灯亮T6：S22 S2第4工步S31 Y004得电，人行道绿灯亮T3：S31 S32第5工步S32 Y004失电，人行道绿灯暗T4：S32 S33S33Y004得电，人行道绿灯亮T5：S33 S32CO：S33 S34第6工步S34Y003得电，人行道红灯亮T6：S34 S22状态转移图 人行道与车道红绿灯PLC控制的状态转移图3步进梯形图和指令程序设计人行道与车道红绿灯PLC控制的步进梯形图 4运行并调试程序（1）将步进梯形图程序或指令程序输入到计算机，并写入PLC中。（2）按下启动按钮，对程序进行调试运行，观察程序的运行情况。（3）记录程序调试的结果。五、五、技能训练技能训
20、练v 用状态转移图法设计一个十字路口交通灯管理PLC控制系统，图4-36为十字路口交通灯示意图，十字路口的交通信号灯共有12个，同一方向的两个红、黄、绿灯的变化规律相同，所以，十字路口的交通灯的控制就是一双向(两组)红、黄、绿灯控制，称之为1绿、1黄、1红和2绿、2黄、2红。图4-37为其控制时序图。具体控制要求如下：v (1)设置一个起动开关。v (2)当合上起动开关时，南北红灯亮并维持25s，同时东西绿灯也亮，并维持20s。此后，东西绿灯闪烁(亮暗间隔各为0.5s)3次后熄灭。v (3)接着，东西黄灯亮，维持2s后熄灭，变为东西红灯亮；同时南北红灯熄灭，变为南北绿灯亮。v (4)东西红灯亮
21、将维持30s，而南北绿灯亮维持25s后，再闪烁(亮暗间隔各为0.5s)3次后熄灭；变为南北黄灯亮，并维持2s后熄灭。此后，恢复为南北红灯亮，同时东西绿灯也亮。如此周而复始地循环。v (5)如出现误动作时，警告灯亮作为提示。当电源断开后再启动时，则程序从头开始执行。1分支、汇合的组合流程及虚拟状态 有一些分支、汇合组合的状态转移图，它们连续地直接从汇合线移到下一个分支线，而没有中间状态。这样的流程组合既不能直接编程，又不能采用上述办法先转换后编程。这时需在汇合线到分支线之间插入一个状态，以改变直接从汇合线到下一个分支线的状态转移。但在实际工艺中这个状态并不存在，所以只能虚设，这种状态称为虚拟状态。加入虚拟状态之后的状态转移图就可以进行编程了。五五 知识进阶知识进阶 凡是顺序不连续的状态转移，都称为跳转。从结构形式看，跳转分向后跳转、向前跳转、向另外程序跳转及复位跳转，如图所示。如果是单支跳转，可以直接用箭头连线到所跳转的目的状态元件，或用箭头加跳转目的状态元件表示。但是如果有两支跳转，因为不能交叉，所以要用箭头加跳转目的状态元件表示。不论是哪种形式的跳转流程，凡是跳转都用OUT而不用SET指令。
