第6章FX2N系列可编程控制器步进指令及状态编程法.ppt

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1、可编程控制器应用技术,第六章 FX2N系列可编程控制器及状态编程法,内容,状态编程思想及状态元件 FX2N系列PLC步进顺控指令应用规则 FX2N系列可编程控制器分支、汇合状态转移图的程序编制 状态编程思想在非状态元件编程中的应用,1,PLC 控制技术 第六章FX2N系列PLC步进指令及状态编程法,内容提要,2,状态法提供了将复杂的顺控过程分解为小的“状态”分别编程,再组合成整体程序的编程思想。可使编程工作程式化,规范化。是 PLC程序编制的重要方法。 状态转移图是状态编程的工具,图中包含了程序所需用的全部状态及状态间的关联。针对具体状态来说,状态转移图给出该状态的任务及状态转移的条件及方向。

2、采用状态法编程时一般先绘出状态转移图,再由状态转移图转绘为梯形图或编写指令表。 本章在介绍状态编程思想、状态元件、状态指令的基础上,结合实例说明了状态编程方法的应用。,PLC 控制技术 第六章FX2N系列PLC步进指令及状态编程法,第一节 状态编程思想及状态元件,一、状态编程思想,3,PLC 控制技术 第六章FX2N系列PLC步进指令及状态编程法,压下后限位开关，当合上起动开关X004 时，小车前进,延时7s后小车向后运行,打开小车底门（停5s） ,完成一次动作,小车运行过程示意图,按钮X006接通 漏斗翻门Y001打开,底门Y003,手动操作按钮X004接通并且小车底门关闭 （Y003断开）

3、时，小车向前运动（Y000接 通）并且停止在最前端位置（Y000断开， 前限位开关X001接通）。,PLC 控制技术 第六章FX2N系列PLC步进指令及状态编程法,手动超作按钮X006接通，漏斗翻门打开 （Y001接通），货物通过漏斗卸下。7s后自动关闭漏斗翻门（Y001断开）；,手动操作按钮X007接通，小车底门打开 （Y003接通），将小车中货物取下；5s后 自动关闭小车翻门（Y003断开）。,小车手动控制运行的过程：,动操作按钮X005接通，小车向后运动 （Y002接通）至后限位开关位置停止 （Y002断开，后限位开关X002接通）；,小车手动控制运行的过程： 手动操作按钮X004接通并

4、且小车底门关闭 （Y003断开）时，小车向前运动（Y000接 通）并且停止在最前端位置（Y000断开， 前限位开关X001接通）。 手动超作按钮X006接通，漏斗翻门打开 （Y001接通），货物通过漏斗卸下。7s后 自动关闭漏斗翻门（Y001断开）； 动操作按钮X005接通，小车向后运动 （Y002接通）至后限位开关位置停止 （Y002断开，后限位开关X002接通）； 手动操作按钮X007接通，小车底门打开 （Y003接通），将小车中货物取下；5s后 自动关闭小车翻门（Y003断开）。,PLC 控制技术 第六章FX2N系列PLC步进指令及状态编程法,编制的程序存在以下一些问题： （1）工艺动作

5、表达繁琐。 （2）梯形图涉及的联锁关系较复杂，处理起来较麻烦。 （3）梯形图可读性差，很难从梯形图看出具体控制工艺过程。,为了使小车能够按照工艺 要求顺序地自动循环各个 生产步骤。我们将小车的 各个工作步骤依工作顺序 连接成图所示，将图 中的“工序”更换为“状 态”，就得到了状态转移 图。,小车运动顺序控制状态转移图,PLC 控制技术 第六章FX2N系列PLC步进指令及状态编程法,为了程序编制的直观性和复杂控制逻辑关系的分解与综合。提出了状态转移图。,PLC 控制技术 第六章FX2N系列PLC步进指令及状态编程法,（1）将复杂的任务或过程分解成若干个工序（状态） （2）控制任务实现了简化 （3

6、）只要弄清各工序成立的条件、工序转移的条件和转移的方向，就可进行这类图形的设计。 （4）可读性很强，能清晰地反映全部控制工艺过程。 将上图中的“工序”更换为“状态”，就得到了状态转移图,总结右图特点:复杂的控制任务或工作过程分解成了若干个工序；各工序的任务明确而具体；各工序间的联系清楚,工序间的转换条件直观；这种图很容易理解,可读性很强。,状态编程的一般思想为： 将一个复杂的控制过程分 解为若干个工作状态。 弄清各状态的工作细节 （状态的功能、转移条件 和转移方向）。 再依总的控制顺序要求， 将这些状态联系起来，形 成状态转移图。 进而编制梯形图程序。,PLC 控制技术 第六章FX2N系列PL

7、C步进指令及状态编程法,PLC 控制技术 第六章FX2N系列PLC步进指令及状态编程法,顺序控制工作过程如下： PLC运行时，M8002脉冲信号驱动初始状态S0。 当启动按钮X000接通，小车处于后限位位置（X002ON），小车翻门 关闭（Y003OFF），工作状态从S0转移到S20。 状态S20驱动后，输出Y000接通，小车向前运动，直至前限位（X001ON），工作状态从S20转移到S21。, 状态S22驱动后，输出Y002接通，小车向后运动，直至后限位（X002ON），工作状态从S22转移到S23。, 状态S21驱动后，输出Y001接通，漏斗翻门打开，同时定时器T3接通，7s后，定时器T3

8、触点接通，工作状态从S21转移到S22。,PLC 控制技术 第六章FX2N系列PLC步进指令及状态编程法, 状态S23驱动后，输出Y003接通，小车翻门打开，同时定时器T4接通，5s后，定时器T4触点接通。此时，如果小车运行工作方式处于单循环方式（X011接通），工作状态从S23转移到S0，小车回到原初始状态， 等待启动按钮重新按下，开始第二次循环；如果小车运行工作方式处于自动循环方式（X010接通），工作状态从S23转移到S20，小车重复 的工作过程。,PLC 控制技术 第六章FX2N系列PLC步进指令及状态编程法,二、状态元件和步进梯形指令 FX2N系列PLC状态元件的分类及编号见表5-6

9、。 此外, FX2N系列PLC还为状态编程安排了两条专用的步进指令如表6-1所示。,7,PLC 控制技术 第六章FX2N系列PLC步进指令及状态编程法,表5-6 FX2N系列 PLC的状态元件,注:1.状态的编号必须在指定范围内选择。 2.各状态元件的触点 ,在 PLC内部可自由使用 ,次数不限。 3.在不用步进顺控指令时 ,状态元件可作为辅助继电器在程序中使用。 4.通过参数设置 ,可改变一般状态元件和掉电保持状态元件的地址分配。,8,PLC 控制技术 第六章FX2N系列PLC步进指令及状态编程法,步进梯形指令（STL、RET）,FX2N系列PLC的步进梯形指令是采用步进梯形图编制顺序控制状

10、态转移图程序的指令，它包括STL和RET两条指令。,表6-1 步进梯形指令STL、RET,每个状态提供了三个功能：驱动处理、转移条件及相继状态。如在状态S20，驱动接通输出Y000，当转移条件X001接通后，工作状态从S20转移到相继状态S21，状态S20自动复位。 状态S具有触点的功能（驱动输出线圈或相继的状态）以及线圈的功能（在转移条件下被驱动）。,PLC 控制技术 第六章FX2N系列PLC步进指令及状态编程法,步进梯形指令的意义,转移图中的一个状态在梯形图中用一条步进接点指令表示。,10,PLC 控制技术 第六章FX2N系列PLC步进指令及状态编程法,状态转移图与状态梯形图对照,状态程序

11、图的三要素负载驱动 转移条件 转移方向,PLC 控制技术 第六章FX2N系列PLC步进指令及状态编程法,PLC 控制技术 第六章FX2N系列PLC步进指令及状态编程法,小车顺序控制运行步进梯形图控制程序,PLC 控制技术 第六章FX2N系列PLC步进指令及状态编程法,对应的指令表,三、步进梯形指令的特点,步进梯形指令仅对状态器S有效。 对于用作一般辅助继电器的状态器S，则不能采用STL指令，而只能采用 基本指令。 在STL指令后，只能采用SET和RST指令作为状态器S的置位或复位输出。,STL指令与取指令LD相比较具有的特点： 转移源自动复位：采用STL指令，当状态器Sn接通，转移条件接通时顺

12、 序控制转移到状态器Sn相继的状态，同时，转移源状态器Sn自动复位。 允许双重输出：STL指令允许双重甚至多重输出，而不会出现前后矛盾 的输出驱动。 主控功能：使用STL指令，取指令（LD、LDI）点移至右边。使用RET 指令后，取指令（LD、LDI）点返回到原来的母线上。,PLC 控制技术 第六章FX2N系列PLC步进指令及状态编程法,四、使用状态STL指令编绘梯形图时的注意事项 (1)关于顺序 状态三要素的表达要按先任务再转移的方式编程,顺序不得颠倒。 (2)关于母线 STL步进接点指令有建立子(新)母线的功能,其后进行的输出及状态转移操作都在子母线上进行。 这些操作可以有较复杂的条件。可

13、在步进接点后使用的指令如表所示。,13,PLC 控制技术 第六章FX2N系列PLC步进指令及状态编程法,可在状态内处理的顺控指令一览表,14,PLC 控制技术 第六章FX2N系列PLC步进指令及状态编程法,栈操作指令在状态内的正确使用,栈操作指令MPS/MRD/MPP在状态内不能直接与步进接点指令后的新母线连接,应接在LD或LDI指令之后。,15,PLC 控制技术 第六章FX2N系列PLC步进指令及状态编程法,(3)关于元器件的使用 允许同一元件的线圈在不同的STL接点后多次使用。 注意：同一定时器不要用在相邻的状态中。在同一程序段中,同一状态继电器也只能使用一次。 (4)其他 在为程序安排状

14、态继电器元件时,要注意状态器的分类功用。,16,PLC 控制技术 第六章FX2N系列PLC步进指令及状态编程法,状态S在不用于步进控制时，也可作一般的辅助继电器使用。此时其功能与辅助继电器一样，但作为辅助继电器使用时，不能提供步进接点（步进接点是可以产生一定步进动作的接点）。 输出的驱动方法。STL内的母线一旦写入LD或LDI指令后，对不需要触点的线圈就不能再编程，如图（a）所示。若要编程，需变换成图（b）所示。,第6章FX2N系列可编程控制器步进指令及状态编程法,ch.5 -26,状态转移瞬间（一个扫描周期），由于相邻两个状态同时接通，对有互锁要求的输出，除在程序中应采取互锁措施外，在硬件上

15、也应采取互锁措施，其实现方法如图所示 。,在不同的步进段，允许有重号的输出（注意：状态号不能重复使用）。如图（a）所示，表示Y2在S20和S21两个步进段都接通，它与图（b）等效。 在不相邻的步进段，允许使用同一地址编号的定时器（注意：在相邻的步进段不能使用），如图所示。故对于一般的时间顺序控制，只需23个定时器即可。,小车自动往返状态梯形图及指令表,17,PLC 控制技术 第六章FX2N系列PLC步进指令及状态编程法,第二节状态转移图的类型及步进梯形图应用示例,多分支汇合流程图,规范为,选择性分支汇合,并行性分支汇合,18,PLC 控制技术 第六章FX2N系列PLC步进指令及状态编程法,一、

16、单流程,单流程：指状态转移只有一种顺序,示例：电动机M1M4顺序起动，相反顺序停止,PLC 控制技术 第六章FX2N系列PLC步进指令及状态编程法,PLC 控制技术 第六章FX2N系列PLC步进指令及状态编程法,PLC 控制技术 第六章FX2N系列PLC步进指令及状态编程法,PLC 控制技术 第六章FX2N系列PLC步进指令及状态编程法,步进梯形图程序,控制程序指令表,PLC 控制技术 第六章FX2N系列PLC步进指令及状态编程法,二、选择性分支、汇合及其编程,1.选择性分支状态转移图的特点, 该状态转移图有三个分支流程顺序。 S20为分支状态。 S50为汇合状态,可由S22、S32、S42任

17、一状态驱动。,19,图 选择性分支状态转移图,PLC 控制技术 第六章FX2N系列PLC步进指令及状态编程法,选择性分支状态转移图,编程原则是先集中处理分支状态,然后再集中处理汇合状态。,2.选择性分支、汇合的编程,20,PLC 控制技术 第六章FX2N系列PLC步进指令及状态编程法,分支状态S20及其编程,21,PLC 控制技术 第六章FX2N系列PLC步进指令及状态编程法,汇合状态S50及其编程,22,选择性分支SFC图对应的状态梯形图,23,3.选择性分支状态转移图及编程实例,图6-7为使用传送带将大、小球分类选择传送装置的示意图,24,PLC 控制技术 第六章FX2N系列PLC步进指令

18、及状态编程法,要求：使用传送带，将大、小球分类选择传送。 左上方为原点，传送机械的动作顺序为下降、吸住、上升、右行、下降、释放、上升、左行。 机械臂下降，当电磁铁压着大球时，下限位开关LS2断开，压着小球时，LS2导通。,大、小球分类选择传送机械装置,此控制流程根据LS2的状态（即对应大、小球）有两个分支，此处应为 分支点，且属于选择性分支。 分支在机械臂下降之后若LS2接通，则将小球吸住、上升、右行到LS4（小球位置X004动作）。然后再释放、上升、左移到原点。 分支在机械臂下降之后若LS2断开，则将小球吸住、上升、右行到LS5（大球位置X005动作）处下降，然后再释放、上升、左移到原点。此

19、处应为汇合点,大小球分类选择传送状态转移图,状态转移图中有两个分支，若吸住的是小球，则X002为ON，执行左侧流程；若为大球，X002为OFF，执行右侧流程。,PLC 控制技术 第六章FX2N系列PLC步进指令及状态编程法,25,PLC 控制技术 第六章FX2N系列PLC步进指令及状态编程法,26,PLC 控制技术 第六章FX2N系列PLC步进指令及状态编程法,二、并行分支与汇合的编程,1.并行分支状态转移图及其特点,并行分支流程结构,并行分支当满足某个条件后使多个分支流程同时执行的分支。,27,PLC 控制技术 第六章FX2N系列PLC步进指令及状态编程法,从图可以看出: S20为分支状态。

20、S20动作,若并行处理条件 X000接通,则 S21、S31和 S41同时动作,三个分支同时开始运行。 S30为汇合状态。三个分支流程运行全部结束后,汇合条件 X002为 ON,则 S30动作, S22、S32和 S42同时复位。这种汇合,有时又叫做排队汇合。,28,PLC 控制技术 第六章FX2N系列PLC步进指令及状态编程法,编程原则是先集中进行并行分支处理,再进行汇合处理。 (1)并行分支的编程 编程方法是先对分支状态进行驱动处理,然后按分支顺序进行状态转移处理。 (2)并行汇合处理编程 编程方法是先进行汇合前状态的驱动处理,然后按顺序进行汇合状态的转移处理。,2.并行分支状态转移图的编

21、程,29,PLC 控制技术 第六章FX2N系列PLC步进指令及状态编程法,图5-14 并行分支的编程,30,PLC 控制技术 第六章FX2N系列PLC步进指令及状态编程法,图5-15 并行汇合的编程,31,PLC 控制技术 第六章FX2N系列PLC步进指令及状态编程法,图5-16 并行分支SFC图的状态梯形图,(3)并行分支状态转移图对应的状态梯形图,32,(4)并行分支、汇合编程应注意的问题 并行分支的汇合最多能实现8个分支的汇合,如图5-17所示。,图5-17 并行分支汇合数的限制,33,PLC 控制技术 第六章FX2N系列PLC步进指令及状态编程法,并行分支与汇合流程中,并联分支后面不能

22、使用选择转移条件,在转移条件*后不允许并行汇合,如图5-18(a)所示,应改成图5-18(b)后,方可编程。,图5-18 并行分支与汇合转移条件的处理,34,PLC 控制技术 第六章FX2N系列PLC步进指令及状态编程法,3.并行分支、汇合编程实例,图5-19 人行横道交通灯控制,35,PLC 控制技术 第六章FX2N系列PLC步进指令及状态编程法,并行分支示例状态转移图，实现人行道与车道交叉路口红绿灯的控制。具体动作流程如下： PLC从STOPRUN时，初始状态S0动作，车道信号灯为绿灯，人行道信号灯为红灯。 按下人行道信号灯控制按钮X000或X001，进入信号灯动作流程，则状态S21为车道

23、信号灯为绿灯，人行道信号灯为红灯，信号灯状态无变化。 30s钟后，车道信号灯变为黄灯；再过10s钟车道信号灯变为红灯。 定时器T2起动，5s后人行道信号灯变为绿灯。 15s后，人行道绿灯开始闪烁（状态S32时人行道信号绿灯熄灭，状态S33 时人行道信号绿灯亮）。 闪烁时，S32、S33反复动作，计数器C0计数5次时，触点接通，动作状 态向S34转移，人行道信号灯变为红灯，5s后返回初始状态。 在动作过程中，即使按下人行道信号灯控制按钮X000或X001也无效。,PLC 控制技术 第六章FX2N系列PLC步进指令及状态编程法,按钮式人行横道交通灯控制状态转移图及程序,36,四、分支、汇合的组合流

24、程及虚设状态 有些状态转移图是若干个或若干类分支、汇合流程的组合。有的分支、汇合的组合流程不能直接编程,需要转换后才能进行编程,如图6-12 ,应将左图转换为可直接编程的右图形式。,37,PLC 控制技术 第六章FX2N系列PLC步进指令及状态编程法,图6-12 组合流程的转移,38,PLC 控制技术 第六章FX2N系列PLC步进指令及状态编程法,有一些分支、汇合组合的状态转图如图6-13所示,它们连续地直接从汇合线转移到下一个分支线,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,以使状态转移图与前边所提到的标准图形结构相

25、同。,虚设状态？,39,PLC 控制技术 第六章FX2N系列PLC步进指令及状态编程法,虚设状态的设置,40,FX2N系列 PLC中一条并行分支或选择性分支的电路数限定为8条以下;有多条并行分支与选择性分支时,每个初始状态的电路总数应小于等于16条,如图5-23所示。,图5-23 分支数的限定,41,四、跳转与循环结构 跳转与循环是选择性分支的一种特殊形式。 正向跳转？逆向跳转（循环）？,42,图5-24 跳转与循环控制的SFC图和STL图,43,第三节 状态编程思想在非状态元件编程中的应用,如果解决了状态复位及专门处理区的问题,也就实现了状态编程。而这两个问题可以借助于辅助继电器 M及复、置位指令实现。,用M100、M101、M102、M103、M104及M105分别代替 S0、S20、S21、S22、S23、S24,采用复、置位指令实现的小车自动往返的步进程序如图5-25所示。由于基本指令梯形图中不允许出现双重输出,所以引入M111、M112、M113、M114,其中M111、M112与Y010为前进,M113、M114与Y011为后退。,46,图5-25 小车往返辅助继电器状态编程梯形图,47,第四节 状态编程思想在非状态元件编程中的应用,辅助继电器实现的状态编程方法,同基本指令梯形图的编程完全相同。,48,