电气控制与PLC应用技术CH6 (2)

Date: *Page:*CH6步进指令第6章步进指令第一节步进指令及步进梯形图第二节顺序功能图的类型第三节步进梯形图设计实例Date: *Page:*CH6步进指令本节讲解…第一节步进指令及步进梯形图一、顺序功能图二、步进指令三、步进梯形图四、步进指令的表示及其动作在前面一节中，我们已经学习了梯形图逻辑的编程方法，这种方法的优点是电路工作比较直观。但是也有缺点，即对步进式顺序控制程序设计比较困难，电路工作也不易理解。顺序功能图（SFC）编程就是针对这些问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 而提出的编程方法。*Date: *Page:*CH6步进指令教学目标Date: *Page:*CH6步进指令1.顺序控制系统对于 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 作业的自动化控制系统而言，一般都包含若干个状态（也就是工序），当条件满足时，系统能够从一种状态转移到另一种状态，我们把这种控制叫做顺序控制。对应的系统则称为顺序控制系统或流程控制系统。一、顺序功能图Date: *Page:*CH6步进指令2.顺序功能图以红绿灯控制为例，其对应的顺序功能图如左图所示。 S0—S9：初始状态专用 S10—S19：原点复位用 S20—S499：一般用 S500—S899：停电保持用 S900—S999：报警用针对顺序控制要求，PLC提供了顺序功能图（SFC）语言支持。顺序功能图又称状态转移图，由一系列状态（用S表示）组成。系统提供S0—S999共1000个状态供编程使用，其中：Date: *Page:*CH6步进指令FX系列PLC提供了一对步进指令。STL是利用内部软元件（状态S）在顺控程序上进行工序步进式控制的指令。RET是用于状态（S）流程的结束，实现返回主程序（母线）的指令。二、步进指令Date: *Page:*CH6步进指令用步进指令可以将顺序功能图转换为步进梯形图，也可以直接编写步进梯形图。对梯形图和顺序功能图应注意以下几点：1.状态的动作与输出的重复使用 状态编号不可重复使用。 如果状态触点接通，则与其相连的电路动作；如果状态触点断开，则与其相连的电路停止工作。 在不同状态之间，允许对输出元件重复输出，但对同一状态内不允许双重输出。三、步进梯形图Date: *Page:*CH6步进指令3.输出的互锁 在状态转移过程中，由于在瞬间（1个扫描周期），两个相邻的状态会同时接通，因此为了避免不能同时接通的一对输出同时接通，必须设置外部硬接线互锁或软件互锁。 定时器线圈与输出线圈一样，也可对在不同状态的同一软元件编程，但在相邻的状态中不能编程。如果在相邻状态下编程，则工序转移时定时器线圈不能断开，定时器当前值不能复位。2.定时器的重复使用Date: *Page:*CH6步进指令 如右图所示，在状态内的母线将LD或LDI指令写入后，对不需要触点的驱动就不能再编程，需要按下图方式进行变换。4.输出的驱动方法Date: *Page:*CH6步进指令 OUT指令与SET指令对于STL指令后的状态具有同样的功能，都将原来的状态自动复位。此外，还有自保持功能。但是，在使用OUT指令时，用于向状态转移图中的分离状态转移。5.状态的转移方法6.可在状态内处理的指令Date: *Page:*CH6步进指令1.步进指令的顺序功能图表示及其动作四、步进指令的表示及其动作Date: *Page:*CH6步进指令2.步进指令的梯形图表示及其动作四、步进指令的表示及其动作Date: *Page:*CH6步进指令本节讲解…第二节顺序功能图的类型一、单流程结构二、选择分支流程结构三、并进分支流程结构四、跳转流程结构五、重复流程结构在前面一节中，我们已经学习了梯形图逻辑的编程方法，这种方法的优点是电路工作比较直观。但是也有缺点，即对步进式顺序控制程序设计比较困难，电路工作也不易理解。顺序功能图（SFC）编程就是针对这些问题而提出的编程方法。*Date: *Page:*CH6步进指令一、单流程结构如红绿灯控制程序，虽然是循环控制，但都以一定顺序逐步执行且没有分支，所以属于单一顺序流程。图中在S21执行完后即结束。在步进阶梯图中，以复位（RST）正在执行的步阶来结束步进动作。从头到尾只有一条路可走，称为单流程结构。Date: *Page:*CH6步进指令当S0之后，若X1先有效，则跳到S21执行，此后即使X2有效，S22也无法执行。之后若X3有效，则脱离S21而跳到S23执行，当X5有效后，则结束流程。二、选择分支与汇合流程当S0之后，若X2先有效，则跳到S22执行，此后即使X1有效，S21也无法执行。若有多条路径，而只能选择其中一条路径来执行，这种分支方式称为选择分支。Date: *Page:*CH6步进指令选择分支流程不能交叉，对左图所示的流程必须按右边所示的流程进行修改。二、选择分支与汇合流程Date: *Page:*CH6步进指令当S0执行后，若X1有效，则S20及S21同时执行。若有多条路径，且必须同时执行，这种分支的方式称为并进分支流程。在各条路径都执行后，才会继续往下指令，像这种有等待功能的方式称之为并进汇合。当S22及S23都已执行后，若X4有效，则脱离S22及S23而跳到S24执行，程序结束。当左边路径已执行到S22，而右边路径尚停留在S21时，此时即使X4有效，也不会跳到S24执行。三、并进分支与汇合流程Date: *Page:*CH6步进指令三、并进分支与汇合流程如左图所示的流程都是可能的程序。B流程没有问题，但A流程在并进汇合处有等待动作的状态，请务必注意。Date: *Page:*CH6步进指令三、并进分支与汇合流程Date: *Page:*CH6步进指令四、跳转流程向下面状态的直接转移或向系列外的状态转移被成为跳转，用符号↓指向转移的目标状态。Date: *Page:*CH6步进指令五、重复流程向前面状态进行转移的流程称为重复。用↓指向转移的目标状态。使用重复流程可以实现一般的重复，也可以对当前状态复位。Date: *Page:*CH6步进指令一、单流程设计二、选择分支流与汇合程设计三、并进分支与汇合流程设计同学们好！前面我们已经学习了步进指令，介绍了顺序功能图和步进梯形图的设计方法及设计步骤。今天我们介绍“第三节步进梯形图设计实例”。结合几个具体的应用系统，分析单流程设计和并进分支与汇合流程的设计。*Date: *Page:*CH6步进指令教学目标通过本节的学习，要求熟悉步进梯形图的转换方法，掌握一般单流程设计、简单并进分支与汇合流程的设计方法和设计技巧。*Date: *Page:*CH6步进指令【应用系统设计】简易红绿灯控制系统下面首先分析“单流程设计”先看一下动画演示，这是一个大家非常熟悉的红绿灯控制系统，也就是我们要分析和设计的第一个系统。*Date: *Page:*CH6步进指令在设计之前，先对简易红绿灯控制系统的功能进行分析：针对红绿灯控制系统，有两个干道，暂时命名为A干道和B干道。每个干道均有三个信号灯组成，即红灯、绿灯和黄灯。依红绿灯变化的规律：假设在系统启动后，首先进入状态1→使A干道的红灯亮、B干道的绿灯亮。在延时一段时间（根据车流量而定）以后，自动切换到状态2→使A干道的红灯继续亮，B干道的绿灯灭，而黄灯亮。该状态为过渡状态。在延时较短一段时间（一般为5秒）以后，自动切换到状态3→使A干道红灯灭，绿灯亮；B干道黄灯灭、红灯亮。在延时一段时间以后，自动切换到状态4→使A干道红灯继续亮，B干道的绿灯灭、黄灯亮。该状态同样为过渡状态。然后再延时较短一段时间以后，自动切换到状态1,并进行下一循环。*Date: *Page:*CH6步进指令在完成状态分析及元件分配以后，接下来要对每个状态进行编号，其中：第一个状态一般为初始状态，只能使用S0-S9中的一个。第二至第四个状态为过程处理状态，可在S20-S499中任意选择，但不能重复。一般按顺序使用。本例：第一个状态：命名为S0第二个状态：命名为S20；第三个状态：命名为S21；第四个状态：命名为S22。*Date: *Page:*CH6步进指令下面进行PLC元件分配根据前面的分析，系统有一个启动开关，A干道有三个信号灯，B干道有三个信号灯。因此需要1个输入端子和6个输出端子，图中显示了元件的分配关系，其中：启动开关，命名为PBON，使用输入继电器X0；A干道绿灯，命名为GL1，由输出继电器Y0驱动；A干道黄灯，命名为YL1，由输出继电器Y1驱动；A干道红灯，命名为RL1，由输出继电器Y2驱动；B干道绿灯，命名为GL2，由输出继电器Y3驱动；B干道黄灯，命名为YL2，由输出继电器Y4驱动；B干道红灯，命名为RL2，由输出继电器Y5驱动。*Date: *Page:*CH6步进指令在状态命名以后，要结合前面的状态分析，规定每个状态（又称为工序）所应实现的动作。在S0状态：要驱动A干道红灯亮、B干道绿灯亮。同时要启动倒计时，此处采用定时器T0，定时时间由A干道的车流量决定，作为演示此处设置为5秒。在S20状态：要驱动A干道红灯亮、B干道黄灯亮。同时要启动倒计时，此处采用定时器T1，定时时间设置为2秒。在S21状态：要驱动A干道绿灯亮、B干道红灯亮。同时要启动倒计时，此处采用定时器T2，定时时间由B干道的车流量决定，作为演示此处设置为5秒。在S22状态：要驱动A干道黄灯亮、B干道红灯亮。同时要启动倒计时，此处采用定时器T3，定时时间设置为2秒。*Date: *Page:*CH6步进指令在确定状态动作的同时，一般要设置状态的转移条件。根据前面的分析，系统启动后首先进入状态S0，因此可把启动开关PBON(即X0)的动作作为进入该状态的条件。在S0状态，若T0定时到，则转移到S20状态，因此，T0的动作可作为进入S20状态的条件。在S20状态，若T1定时到，则转移到S21状态，因此，T1的动作可作为进入S21状态的条件。在S21状态，若T2定时到，则转移到S22状态，因此，T2的动作可作为进入S22状态的条件。在S22状态，若T3定时到，则跳跃到S0状态。此后开始重复前面的动作。*Date: *Page:*CH6步进指令在完成状态定义、状态动作及转移条件的设置以后，接下来就可以绘制完整的顺序功能图。X0为启动条件，如启动开关动作后，则进入S0，并实现S0的动作→如RL1及GL2被点亮、定时器T0启动。S0启动后5秒钟，T0定时到，其常开触点动作，S0到S20的转移条件有效，则复位S0，进入S20，并实现S20的动作→如RL1及YL2被点亮、定时器T1启动。S20启动后2秒钟，T1定时到，其常开触点动作，S20到S21的转移条件有效，则复位S20，进入S21，并实现S21的动作→如GL1及RL2被点亮、定时器T2启动。S21启动后5秒钟，T2定时到，其常开触点动作，S21到S22的转移条件有效，则复位S21，进入S22，并实现S22的动作→如YL1及RL2被点亮、定时器T3启动。S22启动后2秒钟，T3定时到，其常开触点动作，S22到S0的转移条件有效，则复位S22，进入S0，开始下一个循环。*Date: *Page:*CH6步进指令到此我们就完成了单流程的设计。但是，由于编程器及一些编程软件不支持顺序功能图的图形输入，对于这种情，还需要对顺序功能图进行转换，转换过程分两步实施：第一步，用步进指令将顺序功能图转换为步进梯形图下面看转换过程。①用SET指令实现状态转移。②用STL作为步进起始指令。③在STL指令之后，绘制该状态所需完成的动作。*Date: *Page:*CH6步进指令第二步，用基本逻辑指令和步进指令，将步进梯形图转换为指令表。转换过程如下：①用LD或LDI指令设置状态转移的条件。②用SET指令设置状态。③用STL指令设置状态内母线，以便进行状态动作设置。④用OUT指令设置状态所实现的状态。*Date: *Page:*CH6步进指令【应用范例】洗车流程控制二、选择分支与汇合流程设计Date: *Page:*CH6步进指令①若方式选择开关（COS）置于手动方式，当按下START启动后，则按下列程序动作： 执行泡沫清洗（用MC1驱动）； 按PB1则执行清水冲洗（用MC2驱动）； 按PB2则执行风干（用MC3驱动）； 按PB3则结束洗车。②若方式若选择开关（COS）置于自动方式，当按START启动后，则自动按洗车流程执行。其中泡沫清洗10秒、清水冲洗20秒、风干5秒，结束后回到待洗状态。③任何时候按下STOP，则所有输出复位，停止洗车项目说明：Date: *Page:*CH6步进指令功能分析：①手动、自动只能选择其一，因此使用选择分支来做。②依题目说明可将电路规划为两种功能，而每种功能有三种依PB按钮或设定时间而顺序执行的状态。手动状态状态S21→MC1动作状态S22→MC2动作状态S23→MC3动作状态S24→停止自动状态状态S31→MC1动作状态S32→MC2动作状态S33→MC3动作状态S24→停止Date: *Page:*CH6步进指令元件分配：启动按钮、停止按钮，使用输入继电器X0、X1方式选择开关，使用输入继电器X2清水冲洗按钮，使用输入继电器X3泡沫清洗驱动，使用输出继电器Y1风干机驱动，使用输出继电器Y2清水冲洗驱动，使用输出继电器Y0风干按钮，使用输入继电器X4结束按钮，使用输入继电器X5Date: *Page:*CH6步进指令绘绘制状态流程图STOP动作设置M0，可暂存START按钮状态，避免一直按住按钮另一种结束方式：清除本身允许再次启动电路Date: *Page:*CH6步进指令步进阶梯图转换Date: *Page:*CH6步进指令键入程序：将程序录入编程器并下载到目标PLC将步进阶梯图转换为语句表Date: *Page:*CH6步进指令【应用系统设计】气压式冲孔加工机控制系统三、并进分支与汇合流程设计同学们现在看到的是气压式冲孔加工机控制系统，该系统是我们要分析的第二个应用系统，采用并进分支与汇合流程实现。（右边）这是传送带，由M0电机驱动，用来传送工件，在这个位置（最右边）由人工补充工件。这是一个转盘，由M1电机驱动。转盘上有四个工件固定位置。这是一个工件 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 传感器PH0，可检测是否有工件需要加工，如果有工件放在该位置，工件检测传感器的开关触点动作。这是一个转盘定位传感器PH1，在转盘转动时，若该传感器动作，说明工件已到达加工位置，则使转盘停止转动。这是一个隔离挡板，当不合格工件到达该位置时，该挡板就会被抽离，工件则落入废料箱。该挡板由一个单作用气缸（即A缸）驱动。这是另一个隔离挡板，当合格的工件到达该位置时，该挡板就会被抽离，工件则落入包装箱。该挡板由一个单作用气缸（即B缸）驱动。这是一个气压冲孔机，可对工件进行孔加工。上面设有两个限位开关，下限位开关MS0和上限位开关MS1。这是一个测孔机，可检测工件上孔的深度。若工件的孔深超出设定的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ，则该工件即为不合格品。上面设有两个限位开关，下限位开关MS2和上限位开关MS3。*Date: *Page:*CH6步进指令①工件的补充、冲孔、测试及搬运可同时进行。控制说明：②工件的补充由传送带（电机M0驱动）送入。③工件的搬运分合格品及不合格品两种，由测孔部分判断。若测孔机在设定时间内能测孔到底（MS2ON），则为合格品，否则即为不合格品。④不合格品在测孔完毕后，由A缸抽离隔离板，让不合格的工件自动掉入废料箱；若为合格品，则在工件到达搬运点后，由B缸抽离隔离板，让合格的工件自动调入包装箱。下面是控制说明。①工件的补充、冲孔、测试及搬运可同时进行。②工件的补充由传送带（电机M0驱动）送入。 ③工件的搬运分合格品及不合格品两种，由测孔部分判断。若测孔机在设定时间内能测孔到底（MS2ON），则为合格品，否则即为不合格品。 ④不合格品在测孔完毕后，由A缸抽离隔离板，让不合格的工件自动掉入废料箱；若为合格品，则在工件到达搬运点后，由B缸抽离隔离板，让合格的工件自动调入包装箱。*Date: *Page:*CH6步进指令功能分析：①系统由5个流程组成：复位流程，清除残余工件；工件补充流程，根据有无工件控制传送带的启停；冲孔流程，根据冲孔位置有无工件控制冲孔机是否实施冲孔加工；测孔流程，检测孔加工是否合格，由此判断工件的处理方式；搬运流程，将合格工件送入包装箱。②因为只有一个放在工件补充位置的PH0来侦测工件的有无，而另外的钻孔、测孔及搬运位置并没有其他传感装置，那么应如何得知相应位置有无工件呢？本题所使用的方式是为工件补充、钻孔、测孔及搬运设置4个标志，即M10-M13。当PH0侦测到传送带送来的工件时，则设定M10为1，当转盘转动后，用左移指令将M10-M13左移一个位元，亦即M11为1,钻孔机因此标志为1而动作。其他依此类推，测孔机依标志M12动作、包装搬运依M13动作。下面进行控制功能分析：该系统的控制过程较为复杂，为方便编程，可按功能将整个系统分为若干子系统，分别绘制各子系统的顺序流程图，然后进行合并。系统由5个流程组成：复位流程，清除残余工件；工件补充流程，根据有无工件控制传送带的启停；冲孔流程，根据冲孔位置有无工件控制冲孔机是否实施冲孔加工；测孔流程，检测孔加工是否合格，由此判断工件的处理方式；搬运流程，将合格工件送入包装箱。因为只有一个放在工件补充位置的PH0来侦测工件的有无，而另外的钻孔、测孔及搬运位置并没有其他传感装置，那么应如何得知相应位置有无工件呢？本题所使用的方式是为工件补充、钻孔、测孔及搬运设置4个标志，即M10-M13。当PH0侦测到传送带送来的工件时，则设定M10为1，当转盘转动后，用左移指令将M10-M13左移一个位元，亦即M11为1,钻孔机因此标志为1而动作。其他依此类推，测孔机依标志M12动作、包装搬运依M13动作。*Date: *Page:*CH6步进指令元件分配及端子接线：元件分配及端子接线：由系统示意图可以看出，该系统有两个控制按钮：启动按钮START、停止按钮STOP，分别使用输入继电器X0和X1。6个传感器：工件检测传感器PH0、定位传感器PH1、钻孔机下限位传感器MS0及上限位传感器MS1、测孔机下限位传感器MS2及上极限传感器MS3，分别使用输入继电器X2、X3、X4、X5、X6和X7。2个电机：传送带驱动电机M0、转盘驱动电机M1，分别由输出继电器Y0和Y1驱动。2个单作用气缸：废料箱隔离挡板驱动气缸，即A缸。包装箱隔离挡板驱动气缸，即B缸。分别由输出继电器Y2和Y3驱动。1个气压冲孔机，由Y4驱动。1个测孔机，由Y5驱动。*Date: *Page:*CH6步进指令绘绘制功能流程图a.原点复位流程OFF动作定位由OFF变为ON时转盘停止驱动转盘电机（M1ON）A缸抽离隔离板判断是否做完四次下面我们开始绘制顺序功能图第一个子系统为原点复位。在系统启动时，应先排除（放入废料箱）先前留下的工件，即执行复位操作。方法是在工件传送到测孔位置后，转盘电机停止，然后A缸抽离隔离板，使工件落入废料箱。因为最多会残留四个工件，所以上述动作需循环四次。原点复位流程由四个状态组成。当启动按钮START（X1）按动瞬间，进入状态S0，用MOV指令清除残余工件计数用寄存器D0。然后自动转换到S20状态，使Y1动作，并驱动电机M1，转盘转动。转盘转动过程中，定位传感器PH1(X3)动作瞬间，辅助继电器M0有效，则进入状态S21，使Y2动作，并驱动A缸，抽离废料箱隔离挡板，然后由T0延时2秒。2秒结束，T0的常开触点动作，则进入状态S22，首先调整残余工件计数用寄存器D0，然后用比较指令判断残余工件是否全部清除。若M21为1,说明4个残余工件已全部清除，则结束复位流程。若M22为1,说明残余工件还未完全清除，则转移到S20重复前面的动作。在任何时候，若按下停止按钮STOP（X0），则由复位指令RST复位状态S0，由区间指令ZRST复位状态S20-S26、M0-M30，由MOV指令对Y0-Y2复位。*Date: *Page:*CH6步进指令绘绘制功能流程图b.工件补充流程传送带转动(M0ON)设定M10为1(表示有工件)有工件（PH0动作）时间到没有工件c.气压冲孔流程钻孔机动作（Y4ON）钻孔机返回有无工件标志（M11为1表示有工件）设置8秒等待时间B工件补充流程：传送带转动后，在两种情况下才能结束，一是工件检测传感器PH0（X2）已检测到工件，二是设定时间到后PH0（X2）仍未检测到工件。工件补充流程由两个状态组成。初始复位流程结束后即进入状态S25，使Y0动作并驱动传送带电机M0，然后由T1设置8秒的等待时间。在等待时间内若工件检测传感器PH0（X2）动作，则进入状态S26，设置工件标志M10，然后进入下一流程；在等待时间结束后，若工件检测传感器还未检测到工件，则直接进入下一流程。…………C气压冲孔流程：气压冲孔流程由2个状态组成定位结束直接进入状态S28。当工件标志M11为1时，表示冲孔位置有工件，Y4动作并驱动冲孔机，开始冲孔,直到下限位开关MS0也就是X4动作，。然后进入状态S29，结束冲孔，冲孔机机退回，直到MS1也就是X5动作，结束气压冲孔流程，进入下一工序。在进入S28后，若工件标志M11为0,说明无工件可加工，则直接退出冲孔流程。*Date: *Page:*CH6步进指令绘绘制功能流程图d.测孔流程e.工件搬运流程D测孔流程：测孔流程由3个状态组成。定位后直接进入状态S31。当工件标志M12为1时，说明测孔位置有工件，则Y5动作，开始测孔，由T2设定5秒测孔时间。测孔过程中，若下限位开关MS2也就是X6动作，表示工件为合格品，进入状态S33，结束测孔流程。若工件标志M12为0,说明测孔位置无工件，则直接进入状态S33，结束测孔流程。若测孔时间超出设定值，表示冲孔失败，工件为不合格品，则进入状态S32。①由复位指令RST清除工件标志M12（不再需要该工件）②Y2动作并驱动A缸抽离隔离板，以便排除不合格品。③由T3延时2秒时间，等待工件彻底落下。E工件搬运流程：工件搬运流程由2个状态组成。定位后直接进入状态S34。若工件标志M13为1，说明搬运位置有工件，则Y3动作并驱动B缸，抽离隔离板，工件调入包装箱，由T4延时2秒，然后进入状态S35，结束搬运流程。若工件标志M13为0,则直接进入状态S35，结束搬运流程。*Date: *Page:*CH6步进指令步进阶梯图转换上述四个动作做完后，则回到前面，以驱动转盘，并将工件标志左移一个位元。为了使四项工作能同时进行，且需互相等待，应使用并进分支与汇合的方式来设计。将5个分流程汇集在一起完成功能流程图的设计，然后再转换为步进梯形图。转换方法前面已经介绍，不再重复。*Date: *Page:*CH6步进指令【练习】机械手臂控制系统下面看设计练习这是一个机械手臂，请同学们注意观察个部分的动作过程：D点为工件要放置的位置，在该点有工件检测传感器LS0，可检测有无工件。这是一个电磁控制的单作用气缸，通电时气缸向左伸出，断电后自动复位。在该气缸的左右极限位置有两个限位开关：LS1为左限位开关、LS2为右限位开关。气缸伸出到位后LS1动作，复位后LS2动作。这是又是一个电磁控制的单作用气缸，通电时气缸向下伸出，断电后自动复位。该气缸有上下限位开关：LS3为上限位开关、LS4为下限位开关。气缸伸出到位后LS3动作，复位后LS4动作。这是一个气动抓手，由电磁式气动阀控制，通电时抓手动作，断电后抓手放开。这是一个传送带，由MC电机驱动，向左传送工件。在传送带的右端，即E点，有一个工件检测传感器LS5。当E点有工件，且气缸带动抓手回到原始位置后，传送带才能动作。*Date: *Page:*CH6步进指令①工件的补充使用人工控制，可直接将工件放在D点（LS0动）。控制说明：②只要D点有工件，机械手臂即先下降（B缸动作）将工件抓取（C缸动作）后上升（B缸复位），再将工件搬运（A缸动作）到E点上方，机械手臂再次下降（B缸动作）后放开（C缸复位）工件，机械手臂上升（B缸复位），最后机械手臂再回到原点（A缸复位）。③A,B,C缸均为单作用气缸，使用电磁控制。④C缸在抓取或放开工件后，都需有1秒的间隔，机械手臂才能动作。⑤当E点有工件且B缸已上升到LS4时，传送带电机转动以运走工件，经2秒后传送带电机自动停止。工件若未完全运走（计时未到）时，则应等待传送带电机停止后才能将工件移走。 看控制说明：①工件的补充使用人工控制，可直接将工件放在D点（LS0动）。 ②只要D点有工件，机械手臂即先下降（B缸动作）将工件抓取（C缸动作）后上升（B缸复位），再将工件搬运（A缸动作）到E点上方，机械手臂再次下降（B缸动作）后放开（C缸复位）工件，机械手臂上升（B缸复位），最后机械手臂再回到原点（A缸复位）。③A,B,C缸均为单作用气缸，使用电磁控制。 ④C缸在抓取或放开工件后，都需有1秒的间隔，机械手臂才能动作。 ⑤当E点有工件且B缸已上升到LS4时，传送带电机转动以运走工件，经2秒后传送带电机自动停止。工件若未完全运走（计时未到）时，则应等待传送带电机停止后才能将工件移走。*Date: *Page:*CH6步进指令要求：进行功能分析、元件分配、绘制顺序功能图、将顺序功能流程转换为步进梯形图，然后将程序录入计算机并下载到PLC，进行最后的调试。要求：进行功能分析、元件分配、绘制顺序功能图、将顺序功能流程转换为步进梯形图，然后将程序录入计算机并下载到PLC，进行最后的调试。*Date: *Page:*CH6步进指令本章小结本章主要介绍了步进指令、顺序功能图类型及设计步骤、顺序功能图到步进梯形图的转换方法、步进梯形图设计注意事项。并结合实例详细分析了单流程设计、选择分支与汇合流程设计和并进分支与汇合流程设计。Date: *Page:*CH6步进指令在前面一节中，我们已经学习了梯形图逻辑的编程方法，这种方法的优点是电路工作比较直观。但是也有缺点，即对步进式顺序控制程序设计比较困难，电路工作也不易理解。顺序功能图（SFC）编程就是针对这些问题而提出的编程方法。*在前面一节中，我们已经学习了梯形图逻辑的编程方法，这种方法的优点是电路工作比较直观。但是也有缺点，即对步进式顺序控制程序设计比较困难，电路工作也不易理解。顺序功能图（SFC）编程就是针对这些问题而提出的编程方法。*同学们好！前面我们已经学习了步进指令，介绍了顺序功能图和步进梯形图的设计方法及设计步骤。今天我们介绍“第三节步进梯形图设计实例”。结合几个具体的应用系统，分析单流程设计和并进分支与汇合流程的设计。*通过本节的学习，要求熟悉步进梯形图的转换方法，掌握一般单流程设计、简单并进分支与汇合流程的设计方法和设计技巧。*下面首先分析“单流程设计”先看一下动画演示，这是一个大家非常熟悉的红绿灯控制系统，也就是我们要分析和设计的第一个系统。*在设计之前，先对简易红绿灯控制系统的功能进行分析：针对红绿灯控制系统，有两个干道，暂时命名为A干道和B干道。每个干道均有三个信号灯组成，即红灯、绿灯和黄灯。依红绿灯变化的规律：假设在系统启动后，首先进入状态1→使A干道的红灯亮、B干道的绿灯亮。在延时一段时间（根据车流量而定）以后，自动切换到状态2→使A干道的红灯继续亮，B干道的绿灯灭，而黄灯亮。该状态为过渡状态。在延时较短一段时间（一般为5秒）以后，自动切换到状态3→使A干道红灯灭，绿灯亮；B干道黄灯灭、红灯亮。在延时一段时间以后，自动切换到状态4→使A干道红灯继续亮，B干道的绿灯灭、黄灯亮。该状态同样为过渡状态。然后再延时较短一段时间以后，自动切换到状态1,并进行下一循环。*在完成状态分析及元件分配以后，接下来要对每个状态进行编号，其中：第一个状态一般为初始状态，只能使用S0-S9中的一个。第二至第四个状态为过程处理状态，可在S20-S499中任意选择，但不能重复。一般按顺序使用。本例：第一个状态：命名为S0第二个状态：命名为S20；第三个状态：命名为S21；第四个状态：命名为S22。*下面进行PLC元件分配根据前面的分析，系统有一个启动开关，A干道有三个信号灯，B干道有三个信号灯。因此需要1个输入端子和6个输出端子，图中显示了元件的分配关系，其中：启动开关，命名为PBON，使用输入继电器X0；A干道绿灯，命名为GL1，由输出继电器Y0驱动；A干道黄灯，命名为YL1，由输出继电器Y1驱动；A干道红灯，命名为RL1，由输出继电器Y2驱动；B干道绿灯，命名为GL2，由输出继电器Y3驱动；B干道黄灯，命名为YL2，由输出继电器Y4驱动；B干道红灯，命名为RL2，由输出继电器Y5驱动。*在状态命名以后，要结合前面的状态分析，规定每个状态（又称为工序）所应实现的动作。在S0状态：要驱动A干道红灯亮、B干道绿灯亮。同时要启动倒计时，此处采用定时器T0，定时时间由A干道的车流量决定，作为演示此处设置为5秒。在S20状态：要驱动A干道红灯亮、B干道黄灯亮。同时要启动倒计时，此处采用定时器T1，定时时间设置为2秒。在S21状态：要驱动A干道绿灯亮、B干道红灯亮。同时要启动倒计时，此处采用定时器T2，定时时间由B干道的车流量决定，作为演示此处设置为5秒。在S22状态：要驱动A干道黄灯亮、B干道红灯亮。同时要启动倒计时，此处采用定时器T3，定时时间设置为2秒。*在确定状态动作的同时，一般要设置状态的转移条件。根据前面的分析，系统启动后首先进入状态S0，因此可把启动开关PBON(即X0)的动作作为进入该状态的条件。在S0状态，若T0定时到，则转移到S20状态，因此，T0的动作可作为进入S20状态的条件。在S20状态，若T1定时到，则转移到S21状态，因此，T1的动作可作为进入S21状态的条件。在S21状态，若T2定时到，则转移到S22状态，因此，T2的动作可作为进入S22状态的条件。在S22状态，若T3定时到，则跳跃到S0状态。此后开始重复前面的动作。*在完成状态定义、状态动作及转移条件的设置以后，接下来就可以绘制完整的顺序功能图。X0为启动条件，如启动开关动作后，则进入S0，并实现S0的动作→如RL1及GL2被点亮、定时器T0启动。S0启动后5秒钟，T0定时到，其常开触点动作，S0到S20的转移条件有效，则复位S0，进入S20，并实现S20的动作→如RL1及YL2被点亮、定时器T1启动。S20启动后2秒钟，T1定时到，其常开触点动作，S20到S21的转移条件有效，则复位S20，进入S21，并实现S21的动作→如GL1及RL2被点亮、定时器T2启动。S21启动后5秒钟，T2定时到，其常开触点动作，S21到S22的转移条件有效，则复位S21，进入S22，并实现S22的动作→如YL1及RL2被点亮、定时器T3启动。S22启动后2秒钟，T3定时到，其常开触点动作，S22到S0的转移条件有效，则复位S22，进入S0，开始下一个循环。*到此我们就完成了单流程的设计。但是，由于编程器及一些编程软件不支持顺序功能图的图形输入，对于这种情，还需要对顺序功能图进行转换，转换过程分两步实施：第一步，用步进指令将顺序功能图转换为步进梯形图下面看转换过程。①用SET指令实现状态转移。②用STL作为步进起始指令。③在STL指令之后，绘制该状态所需完成的动作。*第二步，用基本逻辑指令和步进指令，将步进梯形图转换为指令表。转换过程如下：①用LD或LDI指令设置状态转移的条件。②用SET指令设置状态。③用STL指令设置状态内母线，以便进行状态动作设置。④用OUT指令设置状态所实现的状态。*同学们现在看到的是气压式冲孔加工机控制系统，该系统是我们要分析的第二个应用系统，采用并进分支与汇合流程实现。（右边）这是传送带，由M0电机驱动，用来传送工件，在这个位置（最右边）由人工补充工件。这是一个转盘，由M1电机驱动。转盘上有四个工件固定位置。这是一个工件检测传感器PH0，可检测是否有工件需要加工，如果有工件放在该位置，工件检测传感器的开关触点动作。这是一个转盘定位传感器PH1，在转盘转动时，若该传感器动作，说明工件已到达加工位置，则使转盘停止转动。这是一个隔离挡板，当不合格工件到达该位置时，该挡板就会被抽离，工件则落入废料箱。该挡板由一个单作用气缸（即A缸）驱动。这是另一个隔离挡板，当合格的工件到达该位置时，该挡板就会被抽离，工件则落入包装箱。该挡板由一个单作用气缸（即B缸）驱动。这是一个气压冲孔机，可对工件进行孔加工。上面设有两个限位开关，下限位开关MS0和上限位开关MS1。这是一个测孔机，可检测工件上孔的深度。若工件的孔深超出设定的标准，则该工件即为不合格品。上面设有两个限位开关，下限位开关MS2和上限位开关MS3。*下面是控制说明。①工件的补充、冲孔、测试及搬运可同时进行。②工件的补充由传送带（电机M0驱动）送入。 ③工件的搬运分合格品及不合格品两种，由测孔部分判断。若测孔机在设定时间内能测孔到底（MS2ON），则为合格品，否则即为不合格品。 ④不合格品在测孔完毕后，由A缸抽离隔离板，让不合格的工件自动掉入废料箱；若为合格品，则在工件到达搬运点后，由B缸抽离隔离板，让合格的工件自动调入包装箱。*下面进行控制功能分析：该系统的控制过程较为复杂，为方便编程，可按功能将整个系统分为若干子系统，分别绘制各子系统的顺序流程图，然后进行合并。系统由5个流程组成：复位流程，清除残余工件；工件补充流程，根据有无工件控制传送带的启停；冲孔流程，根据冲孔位置有无工件控制冲孔机是否实施冲孔加工；测孔流程，检测孔加工是否合格，由此判断工件的处理方式；搬运流程，将合格工件送入包装箱。因为只有一个放在工件补充位置的PH0来侦测工件的有无，而另外的钻孔、测孔及搬运位置并没有其他传感装置，那么应如何得知相应位置有无工件呢？本题所使用的方式是为工件补充、钻孔、测孔及搬运设置4个标志，即M10-M13。当PH0侦测到传送带送来的工件时，则设定M10为1，当转盘转动后，用左移指令将M10-M13左移一个位元，亦即M11为1,钻孔机因此标志为1而动作。其他依此类推，测孔机依标志M12动作、包装搬运依M13动作。*元件分配及端子接线：由系统示意图可以看出，该系统有两个控制按钮：启动按钮START、停止按钮STOP，分别使用输入继电器X0和X1。6个传感器：工件检测传感器PH0、定位传感器PH1、钻孔机下限位传感器MS0及上限位传感器MS1、测孔机下限位传感器MS2及上极限传感器MS3，分别使用输入继电器X2、X3、X4、X5、X6和X7。2个电机：传送带驱动电机M0、转盘驱动电机M1，分别由输出继电器Y0和Y1驱动。2个单作用气缸：废料箱隔离挡板驱动气缸，即A缸。包装箱隔离挡板驱动气缸，即B缸。分别由输出继电器Y2和Y3驱动。1个气压冲孔机，由Y4驱动。1个测孔机，由Y5驱动。*下面我们开始绘制顺序功能图第一个子系统为原点复位。在系统启动时，应先排除（放入废料箱）先前留下的工件，即执行复位操作。方法是在工件传送到测孔位置后，转盘电机停止，然后A缸抽离隔离板，使工件落入废料箱。因为最多会残留四个工件，所以上述动作需循环四次。原点复位流程由四个状态组成。当启动按钮START（X1）按动瞬间，进入状态S0，用MOV指令清除残余工件计数用寄存器D0。然后自动转换到S20状态，使Y1动作，并驱动电机M1，转盘转动。转盘转动过程中，定位传感器PH1(X3)动作瞬间，辅助继电器M0有效，则进入状态S21，使Y2动作，并驱动A缸，抽离废料箱隔离挡板，然后由T0延时2秒。2秒结束，T0的常开触点动作，则进入状态S22，首先调整残余工件计数用寄存器D0，然后用比较指令判断残余工件是否全部清除。若M21为1,说明4个残余工件已全部清除，则结束复位流程。若M22为1,说明残余工件还未完全清除，则转移到S20重复前面的动作。在任何时候，若按下停止按钮STOP（X0），则由复位指令RST复位状态S0，由区间指令ZRST复位状态S20-S26、M0-M30，由MOV指令对Y0-Y2复位。*B工件补充流程：传送带转动后，在两种情况下才能结束，一是工件检测传感器PH0（X2）已检测到工件，二是设定时间到后PH0（X2）仍未检测到工件。工件补充流程由两个状态组成。初始复位流程结束后即进入状态S25，使Y0动作并驱动传送带电机M0，然后由T1设置8秒的等待时间。在等待时间内若工件检测传感器PH0（X2）动作，则进入状态S26，设置工件标志M10，然后进入下一流程；在等待时间结束后，若工件检测传感器还未检测到工件，则直接进入下一流程。…………C气压冲孔流程：气压冲孔流程由2个状态组成定位结束直接进入状态S28。当工件标志M11为1时，表示冲孔位置有工件，Y4动作并驱动冲孔机，开始冲孔,直到下限位开关MS0也就是X4动作，。然后进入状态S29，结束冲孔，冲孔机机退回，直到MS1也就是X5动作，结束气压冲孔流程，进入下一工序。在进入S28后，若工件标志M11为0,说明无工件可加工，则直接退出冲孔流程。*D测孔流程：测孔流程由3个状态组成。定位后直接进入状态S31。当工件标志M12为1时，说明测孔位置有工件，则Y5动作，开始测孔，由T2设定5秒测孔时间。测孔过程中，若下限位开关MS2也就是X6动作，表示工件为合格品，进入状态S33，结束测孔流程。若工件标志M12为0,说明测孔位置无工件，则直接进入状态S33，结束测孔流程。若测孔时间超出设定值，表示冲孔失败，工件为不合格品，则进入状态S32。①由复位指令RST清除工件标志M12（不再需要该工件）②Y2动作并驱动A缸抽离隔离板，以便排除不合格品。③由T3延时2秒时间，等待工件彻底落下。E工件搬运流程：工件搬运流程由2个状态组成。定位后直接进入状态S34。若工件标志M13为1，说明搬运位置有工件，则Y3动作并驱动B缸，抽离隔离板，工件调入包装箱，由T4延时2秒，然后进入状态S35，结束搬运流程。若工件标志M13为0,则直接进入状态S35，结束搬运流程。*上述四个动作做完后，则回到前面，以驱动转盘，并将工件标志左移一个位元。为了使四项工作能同时进行，且需互相等待，应使用并进分支与汇合的方式来设计。将5个分流程汇集在一起完成功能流程图的设计，然后再转换为步进梯形图。转换方法前面已经介绍，不再重复。*下面看设计练习这是一个机械手臂，请同学们注意观察个部分的动作过程：D点为工件要放置的位置，在该点有工件检测传感器LS0，可检测有无工件。这是一个电磁控制的单作用气缸，通电时气缸向左伸出，断电后自动复位。在该气缸的左右极限位置有两个限位开关：LS1为左限位开关、LS2为右限位开关。气缸伸出到位后LS1动作，复位后LS2动作。这是又是一个电磁控制的单作用气缸，通电时气缸向下伸出，断电后自动复位。该气缸有上下限位开关：LS3为上限位开关、LS4为下限位开关。气缸伸出到位后LS3动作，复位后LS4动作。这是一个气动抓手，由电磁式气动阀控制，通电时抓手动作，断电后抓手放开。这是一个传送带，由MC电机驱动，向左传送工件。在传送带的右端，即E点，有一个工件检测传感器LS5。当E点有工件，且气缸带动抓手回到原始位置后，传送带才能动作。* 看控制说明：①工件的补充使用人工控制，可直接将工件放在D点（LS0动）。 ②只要D点有工件，机械手臂即先下降（B缸动作）将工件抓取（C缸动作）后上升（B缸复位），再将工件搬运（A缸动作）到E点上方，机械手臂再次下降（B缸动作）后放开（C缸复位）工件，机械手臂上升（B缸复位），最后机械手臂再回到原点（A缸复位）。③A,B,C缸均为单作用气缸，使用电磁控制。 ④C缸在抓取或放开工件后，都需有1秒的间隔，机械手臂才能动作。 ⑤当E点有工件且B缸已上升到LS4时，传送带电机转动以运走工件，经2秒后传送带电机自动停止。工件若未完全运走（计时未到）时，则应等待传送带电机停止后才能将工件移走。*要求：进行功能分析、元件分配、绘制顺序功能图、将顺序功能流程转换为步进梯形图，然后将程序录入计算机并下载到PLC，进行最后的调试。*