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1、第二章 顺序控制程序的设计方法,第1节 顺序控制设计法与顺序功能图 顺序控制就是按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输入信号的作用下，根据内部状态和时间的顺序，各个执行机构自动地进行操作。,顺序控制-运料小车自动装卸料,运料小车自动装卸料功能图,顺序控制设计步骤,使用顺序控制设计法时，应首先根据工艺过程画出顺序功能图，然后根据顺序功能图画出梯形图。,一、顺序控制设计(顺序功能图)中主要要点,1、步(工步)顺序控制设计法最基本的设计思想是将系统的工艺过程划分为若干个顺序相连的阶段，这些阶段称为步(工步) ，用编程元件(例如M或S)来代表各步。 每一步用一个方框表示，在方框中用一个位元件（如辅助继电
2、器M或状态元件S）来代表某一步。在任何一步内输出量的状态不变（ON或OFF）而在各步中可执行不同的输出。在每一步内要完成一个或多个特定动作。,在各个步中，与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，初始步用双线方框表示。初始步可以没有具体要完成的动作。系统中正在工作的步我们称其为激活步(活动步)，其他的步为静止步。只有处于激活状态的步，相应的动作才被驱动。处于不活动状态(静止步)时，相应的未被保持的动作被停止执行。 图中M8002为初始脉冲，在PLC由STOP进入RUN状态时会自动接通1个扫描周期的时间，在顺序功能图中往往利用初始脉冲使程序进入初始步。2
3、、动作(驱动负载)每个步所驱动的负载实际上就是该步所要执行的动作，以及为描述动作而设定的时间（）或设定的次数（）。,3、转换条件和转换方向使系统由当前步进入下一步的信号称为转换条件。顺序控制设计法用转换条件控制代表各步的编程元件，让它们的状态按一定的顺序变化，然后用代表各步的编程元件去控制输出。步与步之间用有向连线连接，在有向连线上用一个或多个小短线表示一个或多个转换条件。在顺序连接、不会引起误解的情况下，有向连线上的箭头可省略不画。 有向连线上的短横线代表步序之间的转换，在短横线旁应写上使转换实现的逻辑条件。,在顺序功能图中，步的活动状态的进展是由转换的实现来完成的。转换的实现必须同时满足以
4、下2个条件：该转换所在位置的前级步是活动步；相应的转换条件得到满足。在转换实现时，应完成以下2个操作：使由有向连线指向的后续步变为活动步；使该转换的前级步变为不活动步(静止步) 。,在运料小车功能图中，一个在执行动作的步（激活步），当它与下一个步的转换条件满足时，就立即激活下一个步，而自己恢复成静止步一个步是否被激活，必须满足它的上一个步已处于激活状态，同时转换条件成立的情况下才会被激活。各个步是按照规定的顺序依次被激活的，说明转换是有方向的，工步之间的连线实际上是带有箭头的有向连线，在功能图中，从上到下转换线上的箭头可以省略。,应用顺序控制设计法来编制顺序控制程序时，最重要的步骤是要根据实际
5、系统的工艺过程来画出顺序功能图。在设计顺序功能图时，应特别注意以下几点：（1）注意工艺要求和I/O分配在编程时首先要把工艺要求吃透，否则不能编制出正确的程序。根据工艺要求将整个任务分成若干个步，各步之间的转换条件要全部找出。在实际系统中，这些转换条件有的是表示某个位置的限位开关或某个过程的时间；在编制顺序控制程序时，应把这些信号，例如各种限位开关、接近开关、时间、脉冲计数信号等作为各步之间的转移条件。,在进行I/O分配时，要把所有的指令信号（如启动、停止按钮）、限位开关转换信号及所有的输出设备都配置到适当的输入输出端口供编程和接线使用。,（2）注意初始条件的使用PLC从STOP进入RUN状态后
6、，在顺序控制过程启动之前，应使顺控程序进入初始步。一般使用PLC内部的初始脉冲M8002，或利用系统中的某个开关（如手动/ 自动工作方式切换开关）作为使顺控程序进入初始步的初始条件。,二、顺序功能图的基本结构,1、单序列,2、选择序列 当某一步后面不止一步，而是由两步（或两步以上的步）组成，这些后续步分别由与该步对应的不同的转换条件来选择。当这些后续步及其所属序列完成后，根据相应的转换条件又汇合到一起，这种结构为选择序列.,3、并行序列当某一步之后只有一个转换，而这一转换条件的满足会使该步后面的两步（或两步以上的步）同时变成活动步。当这些活动步及其所属序列全部完成，且转换条件满足后，汇合到一起
7、，然后转换到后续步。这样的结构称为并行序列。为了强调转换的同步实现，水平连线用双线表示。,并行序列的开始称为分支。在分支处，转换的实现导致几个序列被同时激活，而且每个序列中的活动步的进展是独立的；在分支处，转换符号只能在表示同步的双水平线上方。并行序列的结束称为汇合.转换符号只允许在表示同步实现的双水平线的下方.只有当直接连在双线上的所有前级步都是活动步且相应的转换条件满足,才能发生到下一步的转换.同时,所有的前级步都变成不活动步。,三、绘制顺序功能图的注意事项,1. 两个步绝对不能直接相连，必须用转换将它们隔开。,2.顺序功能图中的初始步一般对应于系统等待起动的初始状态，这一步可能会没有什么
8、输出，但初始步是必不可少的，如果没有该步，无法表示初始状态，系统也无法返回停止状态。 3.自动控制系统应能多次重复执行同一工艺过程，因此在顺序功能图中一般应有由步和有向连线组成的闭环，即在完成一次工艺过程的全部操作之后，应从最后一步返回初始步，系统停留在初始状态(单周期操作)。而在连续循环工作方式时，将从最后一步返回下一工作周期开始运行的第一步 。,4.在单序列中，只有当某一步的前级步是活动步时，该步才有可能变成活动步。而初始步之前通常是没有前级步的，因此，必须用初始脉冲M8002的常开触点作为转换条件，将初始步预置为活动步，否则顺序功能图中永远不会出现活动步，系统将无法工作。5.如果系统具有
9、自动、手动两种工作方式，顺序功能图是用来描述自动工作过程的，这时还应在系统由手动工作方式进入自动工作方式时，用一个适当的信号将初始步置为活动步 。,四、 设计顺序控制程序应注意的几个问题,1、自动控制程序的初始状态开始执行自动控制程序之前，应使系统处于初始状态。然后将代表初始步的编程元件置为有效，使初始步变为活动步，为启动自动运行作好准备。同时要使代表其余各步的编程元件无效，使程序在没有启动之前，只有1个活动步。,2、双线圈问题在自动和手动程序中，或自动程序的各步中，都需要控制PLC的输出Y，因此同一个输出Y的线圈可能会出现2次或多次被激励，造成双线圈输出。解决双线圈输出的办法是在各步中执行输
10、出时，不直接输出Y，而是用不同的辅助继电器（M）来代替输出Y。在所有的步全部编程完成后，在程序末尾再集中编制1段输出程序，将各步中要求同1个输出Y的各个M相“或”后驱动该Y输出。,3、转换实现的条件 （1)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。4、转换实现应完成的操作 (1)使所有由有向连线及相应转换符号相连的后续步都变为活动步。 (2)使所有由有向连线及相应转换符号相连的前级步都变为不活动步。 ,五、顺序控制梯形图中实现转换的方法：实现转换的方法有多种，如起停保电路、置位复位电路、使用STL步进指令等,1、使用起停保电路实现转换,单序列顺序功能图的梯形图实现,Mi,X
11、i,K 20,续,2、使用置位复位电路实现转换,Mi,续,续,3、使用STL步进指令的编程方法,2条步进指令：STL、RET步进触点指令STL： 用于表示一个步进 梯级的开始；步进流程结束指令RET：用于表示一个步 进流程的结束。,第2节 FX2N系列PLC的步进指令及其编程,1、STL指令,（1）编制顺序控制程序时，状态元件S应与步进触点指令（STL）一起使用。FX2N系列可编程序控制器的状态元件S0S9用于初始步，S10S19用于返回原点，S20S499是通用状态，S500S899有断电保持功能，S900S999用于报警。每个状态具有三个要素,即对负载的驱动处理,指定转换条件和指定转移目标
12、.,（2）STL指令与梯形图及指令表的关系：,步进指令只与状态元件结合使用，该指令在梯形图上称为步进接点,用状态元件的空心常开触点来表示（例1）。步进接点直接与左母线相连，它相当于将左母线右移成子母线，接着可以在子母线上直接连接驱动线圈或通过触点驱动线圈，连接在子母线上的触点使用，指令若要返回原来的左母线时，使用（返回）指令。,（3）STL指令的特点STL触点是与左侧母线相连的常开触点，当某一步为活动步时，对应的STL触点接通，该步的负载被驱动。 当该步后面的转换条件满足时，转换实现，即后续步对应的状态被SET指令置位，后续步变为活动步，同时与原活动步对应的状态被系统程序复位，原活动步对应的S
13、TL触点断开。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，,与STL触点相连的触点应使用LD或LDI指令，直到出现下一条STL指令或出现RET指令，LD点才返回左侧母线。在最后一个STL电路结束时一定要使用RET指令，否则将出现“程序错误”信息，可编程序控制器不能运行。当STL触点断开时,CPU不执行它驱动的电路块,即CPU只执行活动步对应的程序。由于CPU只执行活动步对应的电路块,使用STL指令时允许双线圈输出。,同一定时器的线圈可以在不同的步使用。但是如果将同一个定时器用于相邻的两步，则在步的活动状态转换时，该定时器的线圈不能断开，当前值不会被复位。实际应用中建议尽
14、量不这样使用。STL触点驱动的电路块中不能使用MC和MCR指令，虽然不禁止在STL触点驱动的电路块中使用CJ指令，但因其操作复杂，建议不要使用。在中断程序与子程序内，不能使用STL指令。在转换条件中，不应使用ANB、ORB、MPS、MRD、MPP等指令。 向连续的后续状态顺序转移时，使用SET指令对状态元件进行置位；向分离的状态转移要使用OUT指令。,2、使用步进指令编程方法举例,用步进顺控指令来编制顺序控制程序时先要画出状态转移图（即功能图）再根据状态转移图画出步进梯形图和写出指令语句表。（图24-7）系统的初始步应使用初始状态S0S9，初始状态应放在顺序功能图（此时称为状态转移图）的最前面
15、，可用初始脉冲M8002来将初始状态置为ON，为后续步状态的转换作好准备。举例说明如下：,运料小车自动装卸料功能图,运料小车自动装卸料步进梯形图,运料小车自动装卸料步进梯形图,3、选择性分支/汇合及编程,上述运料小车自动装卸料控制是最简单的顺序控制。只有一个流程路径，称为单序列顺控。较复杂的顺序控制有多个分支流程按一定条件进行选择的控制形式或者多个分支流程同时并行执行的控制形式。分别称为选择性序列顺控和并行性序列顺控。1,选择性分支/汇合及编程从多个流程顺序中，根据条件只选择一个流程执行的程序为选择性分支/汇合程序。,选择性分支/汇合的步进梯形图及指令语句表,选择性分支/汇合的状态转移图,（1
16、）该状态转移图有3个分支流程顺序（2）状态S20为分支状态。当S20状态激活后，X0、X3、X6中任一条件满足时，S20状态就转移到对应的分支流程去执行。如X0为ON时，则执行S21、S22分支，X3为ON时，则执行S31、S32分支，X6为ON时则执行S41、S42分支。但在同一时刻，最多只能有一个转移条件满足，也就是说，多个分支的转移条件是互相排斥的，这是必要前提。（3）S50为汇合状态，可由S22、S32、S42中任意一个激活。,编程方法（1）对分支状态S20编程，先进行驱动处理，然后进行转移处理，编制转移程序时，必须从左到右依次对每一个分支的第一个状态进行转移，不能遗漏。（2）接着编制
17、多个分支的流程程序。编写分支程序的次序不受约束，但为了便于查找一般按从左到右的顺序编写。（3）编写汇合状态S50，每个分支最后都要汇合到S50状态。每个分子转移到S50的程序可以编在每个分支的最后。但按规则要求多个分支的汇合转移编写在一起。,选择性分支/汇合的步进梯形图,选择性分支/汇合的步进梯形图对应的指令语句表,STL S20 OUT Y0驱动处理,LD X0 STL S41SET S21转移到第一分支状态 OUT Y5LD X3 LD X7 第三分支编程驱动程序SET S31转移到第二分支状态 SET S42LD X6 STL S42SET S41转移到第三分支状态 OUT Y6,STL
18、 S21 STL S22OUT Y1 LD X2 从第一分支转移到汇合点LD X1 第一分支流程 SET S50,SET S22 驱动程序 STL S32 STL S22 LD X5 从第二分支转移到汇合点OUT Y2 SET S50,STL S31 STL S42OUT Y3 第二分支流程 LD X10 从第三分支转移到汇合点LD X4 驱动程序 SET S50SET S32STL S32 STL S50OUT Y4 OUT Y7,4、并行性分支/汇合及其编程,当分支转移条件满足时所有分支流程均同时执行的分支流程称为并行性分支/汇合 顺序控制。,并行性分支/汇合及其编程,（1）在并行性分支/
19、汇合流程中所有分支流程都在双划线内，分支转移条件（X0）与汇合转移条件（X4）都在双划线外部。（2）S20为分支状态。当S20状态为激活状态，同时转移条件X0为ON时，三个分支流程的第一个状态S21、S31、S41同时被置位激活，三个分支流程同时开始运行工作，S20状态复位。（3）S50为汇合状态。当所有分支流程都执行完毕，即每个分支的最后一个状态S22、S32、S42都被激活，同时总的汇合转移条件满足X4为ON，汇合状态S50才被激活，S22、S32、S42全部复位为“0”状态。,编程方法（1）并行分支状态S20的编程是先进行驱动处理，再按分支顺序进行状态转移处理。（2）编制各分支流程的驱动程序一般按从左到右的顺序编写。（3）编写并行汇合程序。并行性分支流程汇合的条件是所有分支流程都执行结束即各个分支的最后状态S22、S32、S42都被激活，而且总的汇合转移条件X4为ON时，汇合状态S50被置位，同时S22、S32、S42被复位。从步进梯形图及语句表看，好似所有分支的最后状态S22、S32、S42与总汇合转移条件X4 串联起来去激活S50 。,并行性分支/汇合的步进梯形图,并行性分支/汇合的步进梯形图对应的指令语句表,
