可编程控制器应用技术教材—步进指令及顺控程序设计课件讲课讲稿.ppt

可编程控制器应用可编程控制器应用(yngyng)技术技术知识(zh shi)模块三：步进指令及顺控程序设计本章主要本章主要本章主要本章主要(zhyo)(zhyo)(zhyo)(zhyo)讲解讲解讲解讲解一、步进指令的功能及用法一、步进指令的功能及用法一、步进指令的功能及用法一、步进指令的功能及用法二、步进顺序控制程序结构二、步进顺序控制程序结构二、步进顺序控制程序结构二、步进顺序控制程序结构第二篇第二篇项目准目准备篇篇 三、步进顺序控制程序设计过程三、步进顺序控制程序设计过程三、步进顺序控制程序设计过程三、步进顺序控制程序设计过程第一页，共54页。【教学聚焦】【教学聚焦】完成本部分内容地学习后，学生将能够：完成本部分内容地学习后，学生将能够：1 1、知识目标、知识目标了解顺序控制的含义和熟悉顺序控制程序的结构；了解顺序控制的含义和熟悉顺序控制程序的结构；熟悉熟悉PLCPLC状态编程元件的分类和使用方法；状态编程元件的分类和使用方法；掌握步进指令掌握步进指令STLSTL和和RETRET的功能和用法；的功能和用法；掌握简单、分支和并行三类顺序控制程序的设计方法；掌握简单、分支和并行三类顺序控制程序的设计方法；2 2、技能目标、技能目标会识别常见输入输出控制对象的型号和规格；会识别常见输入输出控制对象的型号和规格；能够分析顺控系统的工作过程能够分析顺控系统的工作过程(guchng)(guchng)；能够绘制能够绘制PLCPLC控制系统结构和电路图；控制系统结构和电路图；能够合理分配能够合理分配I/OI/O地址，绘制地址，绘制PLCPLC控制系统流程图；控制系统流程图；能够使用步进元件及指令编写顺序控制程序；能够使用步进元件及指令编写顺序控制程序；能够使用能够使用GX-DeveloperGX-Developer编程调试软件完成顺控程序的输入；编程调试软件完成顺控程序的输入；能够进行程序的离线调试、在线调试；能够进行程序的离线调试、在线调试；能够完成十字交通信号灯、部件分拣、电梯等项目的顺序控制程序设计及调试；能够完成十字交通信号灯、部件分拣、电梯等项目的顺序控制程序设计及调试；可编程控制器应用可编程控制器应用(yngyng)技术技术第二页，共54页。本节讲解本节讲解(jingji)3.1 步进指令(zhlng)及步进梯形图一、顺序(shnx)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第三页，共54页。教学教学(jio xu)(jio xu)目标目标第四页，共54页。1.顺序控制系统 对于流程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(nnggu)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。典型典型典型典型顺序控制系统顺序控制系统顺序控制系统顺序控制系统一、顺序(shnx)功能图第五页，共54页。2.顺序(shnx)功能图 以红绿灯控制为例，其对应(duyng)的顺序功能图如左图所示。S0S9：初 始 状 态 专 用(zhunyng)S10S19：原点复位用 S20S499：一般用S500S899：停电保持用S900S999：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S0S999共1000个状态供编程使用，其中：第六页，共54页。FX系列(xli)PLC提供了一对步进指令。STLSTL是是利利用用内内部部软软元元件件(yunjin)(yunjin)（状状态态S S）在在顺顺控控程程序序上进行工序步进式控制的指令。上进行工序步进式控制的指令。RETRET是是用用于于状状态态(zhungti)(zhungti)（S S）流流程程的的结结束束，实实现返回主程序（母线）的指令。现返回主程序（母线）的指令。二、步进指令第七页，共54页。用步进指令可以将顺序功能图转换(zhunhun)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(zhungti)编号不可重复使用。如果如果状态触点(ch din)接通，则与其 相连的电路动作；如果状态触点(ch din)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、步进梯形图第八页，共54页。3.输出(shch)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(ji xin)互锁或软件互锁。定时器线圈与输出(shch)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.定时器的重复使用第九页，共54页。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(xyo)触点的驱动就不能再编程，需要(xyo)按下图方式进行变换。5.输出的驱动(q dn)方法或或第十页，共54页。OUT指令与SET指令对于STL指令后的状态(zhungti)具有同样的功能，都将原来的状态(zhungti)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(zhungti)转 移 图 中 的 分 离 状 态(zhungti)转移。6.状态(zhungti)的转移方法 7.可在状态(zhungti)内处理的指令第十一页，共54页。1.步进指令的顺序功能(gngnng)图表示及其动作四、步进指令的表示(biosh)及其动作第十二页，共54页。2.步进指令(zhlng)的梯形图表示及其动作四、步进指令的表示(biosh)及其动作第十三页，共54页。本节讲解本节讲解(jingji)第二节 顺序功能(gngnng)图的类型一、单流程(lichng)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、重复流程结构第十四页，共54页。一、单流程(lichng)结构如如红红绿绿灯灯控控制制程程序序，虽虽然然是是循循环环控控制制，但但都都以以一一定定顺顺序序逐逐步步执执行行且且没没有有分分支支，所所以以(suy)(suy)属于单一顺序流程。属于单一顺序流程。图中在S21执行(zhxng)完后即结束。在步进阶梯图中，以复位（RSTRST）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。第十五页，共54页。当S0之行后，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(zhhu)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(huh)流程 当S0之行后，若X2先有效，则跳到S22执行，此后即使(jsh)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。第十六页，共54页。选择分支流程不能交叉，对左图所示的流程必须(bx)按 右边所示的流程进行修改。二、选择分支与汇合(huh)流程第十七页，共54页。当S0执行(zhxng)后，若X1有效，则S20及S21同时执行(zhxng)。若有多条路径，且必须同时执行，这种分支的方式称为并进(bngjn)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(gngnng)的方式称之为并进汇合。当S22S22及S23S23都已执行后，若X4X4有效，则脱离S22S22及S23S23而跳到S24S24执行，程序结束。当左边路径已执行到S22S22，而右边路径尚停留在S21S21时，此时即使X4X4有效，也不会跳到S24S24执行。三、并进分支与汇合流程第十八页，共54页。三、并进(bngjn)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(dngzu)的状态，请务必注意。第十九页，共54页。三、并进(bngjn)分支与汇合流程 如在并进分支与汇合点处不允许符号*或符号 的转移条件，应按右图修改。第二十页，共54页。四、跳转流程(lichng)向下面状态(zhungti)的直接转移或向系列 外 的 状 态(zhungti)转移被成为跳转，用符号指向转移 的 目 标 状 态(zhungti)。第二十一页，共54页。五、重复(chngf)流程 向 前 面 状态进行转移的流程(lichng)称为重复。用指向转移的目标状态。使用重复流程(lichng)可以实现一般的重复，也可以对当前状态复位。第二十二页，共54页。一、单流程(lichng)设计二、选择分支流与汇合程设计三、并进分支与汇合流程(lichng)设计第二十三页，共54页。教学教学(jio(jio xu)xu)目标目标第二十四页，共54页。【应用系统设计】简易(jiny)红绿灯控制系统第二十五页，共54页。第二十六页，共54页。第二十七页，共54页。第二十八页，共54页。第二十九页，共54页。T0T1T2T3X0第三十页，共54页。第三十一页，共54页。SETSET在步进梯形图中，作为状态转移指令使用。STLSTL为状态动作的步进起始指令STLSTL与SETSET指令之间的部分为该状态所需做的动作动作。第三十二页，共54页。用LD或LDI指令设置转移条件用SET指令设置状态以STL指令开始设置动作母线用OUT指令设置动作第三十三页，共54页。二、选择(xunz)分支与汇合流程设计第三十四页，共54页。若方式选择开关（若方式选择开关（若方式选择开关（若方式选择开关（COSCOSCOSCOS）置于手动方式，当按下）置于手动方式，当按下）置于手动方式，当按下）置于手动方式，当按下STARTSTARTSTARTSTART启动后，启动后，启动后，启动后，则按下列程序动作：则按下列程序动作：则按下列程序动作：则按下列程序动作：执行泡沫清洗（用执行泡沫清洗（用执行泡沫清洗（用执行泡沫清洗（用MC1MC1MC1MC1驱动）；驱动）；驱动）；驱动）；按按按按PB1PB1PB1PB1则执行清水冲洗则执行清水冲洗则执行清水冲洗则执行清水冲洗(chngx)(chngx)(chngx)(chngx)（用（用（用（用MC2MC2MC2MC2驱动）；驱动）；驱动）；驱动）；按按按按PB2PB2PB2PB2则执行风干（用则执行风干（用则执行风干（用则执行风干（用MC3MC3MC3MC3驱动）；驱动）；驱动）；驱动）；按按按按PB3PB3PB3PB3则结束洗车。则结束洗车。则结束洗车。则结束洗车。若方式若方式若方式若方式(fngsh)(fngsh)(fngsh)(fngsh)若选择开关（若选择开关（若选择开关（若选择开关（COSCOSCOSCOS）置于自动方式）置于自动方式）置于自动方式）置于自动方式(fngsh)(fngsh)(fngsh)(fngsh)，当按，当按，当按，当按STARTSTARTSTARTSTART启动后，启动后，启动后，启动后，则自动按洗车流程执行。其中泡沫清洗则自动按洗车流程执行。其中泡沫清洗则自动按洗车流程执行。其中泡沫清洗则自动按洗车流程执行。其中泡沫清洗10101010秒、清水冲洗秒、清水冲洗秒、清水冲洗秒、清水冲洗20202020 秒、风干秒、风干秒、风干秒、风干5 5 5 5秒，结束后回到待洗状态。秒，结束后回到待洗状态。秒，结束后回到待洗状态。秒，结束后回到待洗状态。任何时候任何时候任何时候任何时候(sh hou)(sh hou)(sh hou)(sh hou)按下按下按下按下STOPSTOPSTOPSTOP，则所有输出复位，停止洗车，则所有输出复位，停止洗车，则所有输出复位，停止洗车，则所有输出复位，停止洗车项目说明：第三十五页，共54页。功能分析：手动、自动只能选择其一，因此使用手动、自动只能选择其一，因此使用手动、自动只能选择其一，因此使用手动、自动只能选择其一，因此使用(shyng)(shyng)(shyng)(shyng)选择分支来做。选择分支来做。选择分支来做。选择分支来做。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PBPBPBPB按钮或设定时间而顺序按钮或设定时间而顺序按钮或设定时间而顺序按钮或设定时间而顺序(shnx)(shnx)(shnx)(shnx)执行的状态。执行的状态。执行的状态。执行的状态。手动状态(zhungti)状态(zhungti)S21MC1动作状态(zhungti)S22MC2动作状态(zhungti)S23MC3动作状态(zhungti)S24停止自动状态状态S31S31MC1MC1动作状态S32S32MC2MC2动作状态S33S33MC3MC3动作状态S24S24停止第三十六页，共54页。元件(yunjin)分配：启动按钮、停止(tngzh)按钮，使用输入继电器X0、X1方式选择开关，使用(shyng)输入继电器X2清水冲洗按钮，使用输入继电器X3X3X3X3泡沫清洗驱动，使用输出继电器Y1Y1Y1Y1风干机驱动，使用输出继电器Y2Y2Y2Y2清水冲洗驱动，使用输出继电器Y0Y0Y0Y0风干按钮，使用输入继电器X4X4X4X4结束按钮，使用输入继电器X5X5X5X5第三十七页，共54页。绘绘制(huzh)状态流程图STOP动作动作(dngzu)设置(shzh)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第三十八页，共54页。步进阶梯(jit)图转换第三十九页，共54页。键入程序：将程序(chngx)录入编程器并下载到目标PLC将步进阶梯图转换(zhunhun)为语句表第四十页，共54页。【应用(yngyng)系统设计】气压式冲孔加工机控制系统三、并进分支(fnzh)与汇合流程设计第四十一页，共54页。工件工件(gngjin)(gngjin)的补充、冲孔、测试及搬运可同时进行。的补充、冲孔、测试及搬运可同时进行。控制(kngzh)说明：工件的补充由传送带（电机工件的补充由传送带（电机工件的补充由传送带（电机工件的补充由传送带（电机(dinj)M0(dinj)M0(dinj)M0(dinj)M0驱动）送入。驱动）送入。驱动）送入。驱动）送入。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（MS2 ONMS2 ON），则为合格品，否则即为不合格品。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。第四十二页，共54页。功能分析：系系系系统统统统由由由由5 5 5 5个个个个流流流流程程程程组组组组成成成成：复复复复位位位位流流流流程程程程，清清清清除除除除残残残残余余余余工工工工件件件件；工工工工件件件件补补补补充充充充流流流流程程程程，根根根根据据据据有有有有无无无无工工工工件件件件控控控控制制制制传传传传送送送送带带带带的的的的启启启启停停停停；冲冲冲冲孔孔孔孔流流流流程程程程，根根根根据据据据冲冲冲冲孔孔孔孔位位位位置置置置有有有有无无无无工工工工件件件件控控控控制制制制冲冲冲冲孔孔孔孔机机机机是是是是否否否否(sh(sh(sh(sh fu)fu)fu)fu)实实实实施施施施冲冲冲冲孔孔孔孔加加加加工工工工；测测测测孔孔孔孔流流流流程程程程，检检检检测测测测孔孔孔孔加加加加工工工工是是是是否否否否(sh(sh(sh(sh fu)fu)fu)fu)合合合合格格格格，由由由由此此此此判判判判断工件的处理方式；搬运流程，将合格工件送入包装箱。断工件的处理方式；搬运流程，将合格工件送入包装箱。断工件的处理方式；搬运流程，将合格工件送入包装箱。断工件的处理方式；搬运流程，将合格工件送入包装箱。因因因因为为为为只只只只有有有有一一一一个个个个放放放放在在在在工工工工件件件件补补补补充充充充位位位位置置置置的的的的PH0PH0来来来来侦侦侦侦测测测测工工工工件件件件的的的的有有有有无无无无，而而而而另另另另外外外外的的的的钻钻钻钻孔孔孔孔、测测测测孔孔孔孔及及及及搬搬搬搬运运运运位位位位置置置置并并并并没没没没有有有有其其其其他他他他(qt)(qt)传传传传感感感感装装装装置置置置，那那那那么么么么应应应应如如如如何何何何得得得得知知知知相相相相应应应应位位位位置置置置有有有有无无无无工工工工件件件件呢呢呢呢？本本本本题题题题所所所所使使使使用用用用的的的的方方方方式式式式是是是是为为为为工工工工件件件件补补补补充充充充、钻钻钻钻孔孔孔孔、测测测测孔孔孔孔及及及及搬搬搬搬运运运运设设设设置置置置4 4个个个个标标标标志志志志，即即即即M10-M10-M13M13。当当当当PH0PH0侦侦侦侦测测测测到到到到传传传传送送送送带带带带送送送送来来来来的的的的工工工工件件件件时时时时，则则则则设设设设定定定定M10M10为为为为1 1，当当当当转转转转盘盘盘盘转转转转动动动动后后后后，用用用用左左左左移移移移指指指指令令令令将将将将M10-M13M10-M13左左左左移移移移一一一一个个个个位位位位元元元元，亦亦亦亦即即即即M11M11为为为为1,1,钻钻钻钻孔孔孔孔机机机机因因因因此此此此标标标标志志志志为为为为1 1而而而而动动动动作作作作。其他其他其他其他(qt)(qt)依此类推，测孔机依标志依此类推，测孔机依标志依此类推，测孔机依标志依此类推，测孔机依标志M12M12动作、包装搬运依动作、包装搬运依动作、包装搬运依动作、包装搬运依M13M13动作。动作。动作。动作。第四十三页，共54页。元件(yunjin)分配及端子接线：第四十四页，共54页。绘绘制(huzh)功能流程图a.原点复位(f wi)流程OFFOFF动作动作(d(d ngngzuzu)定位由定位由OFF变变为为ON时转盘时转盘停止停止驱动转盘电驱动转盘电机机（M1 ON）A缸抽离隔缸抽离隔离板离板判断是否判断是否做完四次做完四次第四十五页，共54页。绘绘制(huzh)功能流程图b.工件(gngjin)补充流程传送带转动传送带转动(zhu(zhu n dn d ng)ng)(M0 ON)(M0 ON)设定设定M10M10为为1(1(表示有表示有工件工件)有工件有工件（PH0PH0动作）动作）时间到时间到没有工件没有工件c.气压冲孔流程钻孔机动作钻孔机动作（Y4 ONY4 ON）钻孔机钻孔机返回返回有无工件标志有无工件标志（M11M11为为1 1表示表示有工件）有工件）设置设置8 8秒秒等待时间等待时间第四十六页，共54页。绘绘制(huzh)功能流程图d.测孔流程(lichng)e.工件(gngjin)搬运流程第四十七页，共54页。初始复位流程定位格由OFF变为ON时转盘停止工件搬运流程测孔流程钻孔流程步进阶梯(jit)图转换第四十八页，共54页。【练习】机械(jxi)手臂控制系统第四十九页，共54页。工件的补充使用工件的补充使用工件的补充使用工件的补充使用(shyng)(shyng)人工控制，可直接将工件放在人工控制，可直接将工件放在人工控制，可直接将工件放在人工控制，可直接将工件放在D D点（点（点（点（LS0LS0动）。动）。动）。动）。控制(kngzh)说明：只只只只要要要要D D D D点点点点有有有有工工工工件件件件，机机机机械械械械手手手手臂臂臂臂即即即即先先先先下下下下降降降降（B B B B缸缸缸缸动动动动作作作作）将将将将工工工工件件件件抓抓抓抓取取取取（C C C C缸缸缸缸动动动动作作作作）后后后后上上上上升升升升(shngshng)(shngshng)(shngshng)(shngshng)（B B B B缸缸缸缸复复复复位位位位），再再再再将将将将工工工工件件件件搬搬搬搬运运运运（A A A A缸缸缸缸动动动动作作作作）到到到到E E E E点点点点上上上上 方方方方，机机机机械械械械手手手手臂臂臂臂再再再再次次次次下下下下降降降降（B B B B缸缸缸缸动动动动作作作作）后后后后放放放放开开开开（C C C C缸缸缸缸复复复复位位位位）工工工工件件件件，机机机机械械械械手手手手臂臂臂臂上上上上升升升升(shngshng)(shngshng)(shngshng)(shngshng)（B B B B缸缸缸缸复复复复位位位位），最最最最后后后后机机机机械械械械手手手手臂臂臂臂再再再再回回回回到到到到原原原原点点点点（A A A A缸缸缸缸复位）。复位）。复位）。复位）。A,B,C缸均为单作用气缸，使用电磁控制。C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。当E点有工件且B缸已上升到LS4LS4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。第五十页，共54页。要求(yoqi)：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(chngx)录入计算机并下载到PLC，进行最后的调试。第五十一页，共54页。本章本章(bn zhn)(bn zhn)小结小结 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(huh)流程设计和并进分支与汇合(huh)流程设计。第五十二页，共54页。通通过过本本部部分分的的学学习习，我我们们初初步步认认识识了了可可编编程程控控制制器器（PLCPLC），对对其其功功能能、特特点点、应应用用领领域域和和发发展展有有了了一一个个大大致致的的了了解解。可可编编程程控控制制器器和和其其他他工工业业控控制制计计算算机机组组网网构构成成(guchng)(guchng)大大型型的的控控制制系系统统是是可可编编程程控控制制器器技技术术的的发发展展方方向向，目目前前的的计计算算机机集集散散控控制制系系统统（Distributed Distributed Control Control SystemSystem，DCSDCS）中中已已有有大大量量的的PLCPLC应应用用。伴伴随随着着计计算算机机网网络络的的发发展展，PLCPLC作作为为自自动动化化控控制制网网络络和和国国际际通通用用网网络络的的重重要要组组成成部部分分，将将在在工工业业及及工工业业以以外外的的众众多多领领域域发发挥挥越越来来越越大大的的作作用用。同同时时，随着中国经济的发展、技术的进步，可以预期随着中国经济的发展、技术的进步，可以预期PLCPLC在中国将有更加广阔的应用天地。在中国将有更加广阔的应用天地。知识、技能知识、技能(jnng)(jnng)归纳归纳 可编程控制器应用可编程控制器应用(yngyng)技术技术第五十三页，共54页。测试题测试题 1 1什么什么(shn me)(shn me)叫可编程控制器？可编程控制器与继电器逻辑系统相比，在控制方叫可编程控制器？可编程控制器与继电器逻辑系统相比，在控制方式上有何显著区别？式上有何显著区别？2 2什么什么(shn me)(shn me)叫继电器逻辑控制？继电器逻辑控制电路由哪些部分组成？各部分叫继电器逻辑控制？继电器逻辑控制电路由哪些部分组成？各部分起什么起什么(shn me)(shn me)作用？作用？3 3可编程控制器有哪些主要特点？可编程控制器有哪些主要特点？4 4可编程控制器控制系统设计内容包括哪些内容？可编程控制器控制系统设计内容包括哪些内容？可编程控制器应用可编程控制器应用(yngyng)技术技术第五十四页，共54页。