第1章 自动控制系统的基本知识 （略）.ppt

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1、技能提高班,三菱PLC技能人才培训,课 程 安 排第一天（6课时理论）1、回顾“27条基本指令”“软元件”2、步进顺序控制第二天（6课时实训）1、 GX Developer绘制SFC2、赛杰实训台的讲解3、编程实训1、,回顾： 1、 编程元件（软元件） 2、 基本指令,三菱FX2N编程元件,三菱27条基本指令,三菱27条基本指令,步进顺序控制一、步进控制系统二、步进顺序编程方法三、步进顺序类型四、GX Develop绘制SFC五、编程实训,新课,一、步进控制系统,（一） 基本概念 如果一个控制系统可以分解成几个独立的控制动作，并且这些动作必须按照一定的先后次序执行,这样的控制系统称为顺序控制系

2、统,也称为步进控制系统。其控制总是一步一步地按顺序进行，当条件满足时，系统能够从一“步”转移到另一“步”，或者说从一种状态转移到另一种状态。在工业控制中，步进控制系统应用很广。,（二）步进顺序控制编程思路,1)根据工艺流程画出顺序功能图(状态流程图）； 2)根据状态转移图画出步进梯形图; 3)根据步进梯形图编写出指令表。,以红绿灯控制为例，其对应的顺序功能图如右图所示。,S0S9：初始状态专用S10S19：原点复位用 S20S499：通用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），又称状态转移图，由一系列状态（用S、M表示）组成。系

3、统提供S0S999共1000个状态供编程使用，其中：,（三）顺序功能图（状态转换图）,顺序功能图是一种通用的技术语言。主要由步、有向连线、转换、转换条件和动作（命令）组成。,转换条件,步,动作或命令,将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段,每一步所完成的工作,使系统由前级步进入下一步的信号称为转换条件,转换,有向线段,1、步,将系统的一个工作周期，按输出量的状态变化，划分为若干个顺序相连的阶段，每个阶段叫做步。“步”用编程元件（如辅助存储器M和状态继电器S）表示。,与系统的初始状态对应的步叫“初始步”，用双线方框表示。当系统处于某一步的阶段时，该步处于活动状态，称该步处于“活动步”。

4、步处于活动状态时，相应的动作被执行；处于不活动状态时，相应的非存储型动作被停止执行。,2、步的划分,步是根据PLC输出量的状态划分的，只要系统的输出量状态发生变化，系统就从原来的步进入新的步。在每一步内PLC各输出量状态均保持不变，但是相邻两步输出量总的状态是不同的。,3、转换条件的确定,转换条件是使系统从当前步进入下一步的条件。常见的转换条件有按钮、行程开关、定时器和计数器的触点的动作（通/断）等。可以用文字语言、布尔代数表达式或图形符号标注在表示转换的短线的旁边。,4、有向线段 用来表示步的活动状态和进展方向，从上到下和从左到右这两个方向上的箭头可以省略。其他方向上必须加上箭头用来注明步的

5、进展方向。5、转换 用与有向连线垂直的短划线表示，用来将相邻两步分隔开。,6、动作（命令） 一个步表示控制过程中的稳定状态，它可以对应一个或多个动作。可以在步右边加一个矩形框，在框中用简明的文字说明该步对应的动作，如下图所示。 图中（a）表示一个步对应一个动作；图（b）和（c）表示一个步对应多个动作，两种方法任选一种。,1、起保停电路设计法2、以转换为中心设计法3、步进顺控指令设计法,二、步进顺序控制编程方法,（1）起-保-停电路的编程方法,启保停设计法举例,（2）以转换为中心的编程方法,M1,M2,M3,X1,X2,以转换为中心设计法举例,（3）使用步进梯形指令的编程方法,FX系列PLC的步

6、进梯形指令简称为STL指令，FX系列PLC还有一条使STL指令复位的RET指令。利用这两条指令，可以很方便地编制顺序控制梯形图程序。 步进梯形指令STL只有与状态继电器S配合才具有步进功能。S0S9用于初始步，S10S19用于自动返回原点。使用STL指令的状态继电器的常开触点称为STL触点，用符号 表示，没有常闭的STL触点。,STL是利用内部软元件（状态S）在顺控程序上进行步进控制的指令。,RET是用于状态（S）流程的结束，实现返回主程序（母线）的指令。,步进顺序控制指令,FX 系列 PLC 提供了下面一对步进指令：,1. STL指令,步进顺序控制指令：,2. RET指令,无论在什么条件下，

7、一旦切换动作状态，则转移前的源状态自动变为断开状态，不再被激活。,步进顺序控制指令:,功能：表示该步进控制结束，返回主程序（母线）。每个步进程序应在END指令前写入一次RET指令。,步进指令的梯形图表示,步进指令的功能图表示,上述步进梯形图也可以用顺序功能图（状态转移图）表示：,状态转移图中的每一步包含三个内容：本步驱动的内容、转移条件、指令的转换目标。,转移条件,功能图和梯形图的转换,在将顺序功能图转换为步进梯形图时，应遵循从左到右、从上到下的原则。注意步进梯形图应以RET指令结束。,例：,功能图和梯形图的转换,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

8、顺序功能图应注意以下几点：,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。,使用注意事项,1.状态的动作与输出的重复使用,步进控制指令的使用,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,步进控制指令的使用,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），两个相邻的状态几乎会同时接通，因此为了避免不能同时接通

9、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。,步进控制指令的使用,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,或,步进控制指令的使用,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,步进控制指令的使用,步进控制指令的使用,6、栈指令的位置 不能在STL内的母线处直接使用栈指令（MPS/MRD/MPP），须在LD或LDI指令后使用栈指令。,步进控制指令的使用,

10、7、 初始状态用双线框表示 通常用特殊辅助继电器M8002的常开触点提供初始信号。其作用是为启动作好准备，防止运行中的误操作引起的再次启动。8、在步进控制中，不能用MC指令。9、S要有步进功能，必须要用置位指令（SET），才能提供步进接点，同时还可提供普通接点。10、 采用应用指令ZRST进行状态的区间复位。,三、顺序功能图的类型,一、单流程结构二、选择分支流程结构三、并行分支流程结构四、跳转流程结构五、重复流程结构,（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

11、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。,编程实例一：液压进给装置运动控制,X0,X1,X2,Y0,NO,OFF,OFF,Y1,X3,液压油缸,X1,M2 Y1,X2,M3 Y0,M4 Y1,X0,停,进给装置顺序动作要求,初始状态：活塞杆置右端，开关X2为ON, 辅助继电器M0为ON。,1.按下启动按钮X3 ， Y0、M1为ON，左行。,2.碰到限位开关X1时，M2、Y1为ON，右行。,3.碰到限位开关X2时，M3、Y0为ON，左行。,4.碰到限位开关X0时，M4、Y1为ON，右行。,5.碰到限位开关X2时，停止。,X1,M2 Y1,X2,M3 Y0,M4 Y1,

12、左行1示意,X0,X1,X2,Y0,OFF,ON,OFF,X3,输出点Y0有效，活塞杆向左运行到限位开关X1,右行1示意,X0,X1,X2,Y1,ON,OFF,OFF,X3,输出点Y1有效，活塞杆向右运行到限位开关X2,左行2示意,X0,X1,X2,Y0,OFF,ON,OFF,X3,输出点Y0有效，活塞杆向左运行到限位开关X0,右行2示意,X0,X1,X2,Y1,ON,OFF,OFF,X3,输出点Y1有效，活塞杆向右运行到限位开关X2,设计步骤：（一）启-保-停设计法：1、画SFC,进给装置顺序动作要求,X1,M2 Y1,X2,M3 Y0,X0,M4 Y1,M8002,M1,M2,M3,M4,

13、X3,X1,X2,X0,X2,Y0,Y1,Y0,Y1,左行1,右行1,右行2,左行2,M0,初始步,起动,2、SFC转为梯形图,M0,初始,（二）步进顺控指令设计法,单流程循环练习,某机械手的动作如下：,I/O分配,指令表,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之行后，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。,当转移条件满足时，同时执行几个分支，

14、当所有分支都执行结束后，若转移条件满足，再转向汇合状态。,例： 选择分支与汇合SFC、梯形图、指令表,编程实例二：自动门控制系统,X0,X1,X1,X2,X2,X4,X4,X5,X5,人靠近自动门时，感应器X0为ON，Y0驱动电动机高速开门；碰到开门减速开关X1时，变为低速开门；碰到开门极限开关X2时电动机停转，开始延时。 若在0.5s内感应器检测到无人，Y2起动电动机高速关门；碰到关门减速开关X4时，改为低速关门；碰到关门极限开关X5时电动机停转。 在关门期间若感应器检测到有人，停止关门，T1延时0.5s后自动转换为高速开门。,解：（1）SFC,M8002,M1,Y0,高速开门,M0,初始步

15、,M2,Y1,减速开门,X0 有人,X1 减速位置,M3,T0,定时0.5s,X2 全开,M4,Y2,高速关门,T0 0.5s后,M5,Y3,减速关门,X4 减速位置,X4 全关,M6,T1,定时0.5s,T1 0.5s后,X0 有人,方法1. 起保停电路设计法,方法2. 以转换为中心的编程方法,方法3. 步进顺控指令设计法,选择分支与汇合练习,1、大小球分捡传送装置,大小球的选择传送控制 选择分支与汇合,2、I/O接线图,3、状态转移图与指令表,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。,当S22及S23都已执行后，若

16、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，而右边尚停留在S21时，即使X4有效，也不会跳到S24执行。,（三）、并行分支与汇合流程,STLS20OUTY0 LDX0SETS21 SET S31STLS21OUTY1 LDX1SETS22 STLS22OUTY2STLS31 OUTY10 STLS22STLS31 LDX10SETS40STLS40OUTY20LDX11,例： 并行分支与汇合SFC、梯形图、指令表,编程实例三 人行道交通灯控制,一、动作流程：二、控制要求： 1、当按下按钮X0时，信号灯按图示流程动作； 2、当按下停止按钮X1时，停止输出

17、。,交通灯按双流程步进控制编程（并行分支与汇合）,并行分支与汇合顺序练习,十字路口交通灯一个周期120S，南北和东西同时工作。050S， 南北绿、东西红；5060S， 南北黄、东西红；60110S，南北红、东西绿；110120S， 南北红、东西黄。,东,1、顺序状态转移用置位指令SET，不连续 转移时，可用OUT指令进行状态转移；2、用SET Y指令，则Y的结果就要保持。 因此Y用OUT指令。,X0,Y0,Y1,Y2,Y3,Y4,Y5,COM,COM,HL0,HL1,HL2,HL3,HL4,HL5,绿,绿,黄,红,红,黄,南 北,东 西,FU1,FU2,220V,SB1,N,L,X0,四、GX

18、 Developer编写SFC的方法,1、启动GX Develop编程软件,单击“工程”菜单，点击创建新工程菜单项或点击新建工程按钮,a.在PLC系列下拉列表框中选择FXCPU；b.在PLC类型下拉列表框中选择FX2N；c.在程序类型项中选择SFC；d.在工程设置项中设置好工程名和保存路径,2、设置PLC系列、PLC类型、程序类型等参数,3、双击第0块,SFC程序由初始状态开始，故初始状态必须激活，而激活的通用方法是利用一段梯形图程序，且这一段梯形图程序必须放在SFC程序的开头部分。,4、设置初始状态,注意：在SFC程序的编制过程中每一个状态中的梯形图编制完成后必须进行变换，才能进行下一步工作

19、，否则弹出出错信息,在完成了程序的第一块（梯形图块）编辑以后，双击工程数据列表窗口中的“程序”“MAIN”，返回块列表窗口。双击第一块，在弹出的块信息设置对话框中块类型一栏中选择SFC，在块标题中可以填入相应的标题或什么也不填，点击执行按钮，弹出SFC程序编辑窗口。在SFC程序编辑窗口中光标变成空心矩形。,5、转换条件的编辑,在SFC程序编辑窗口将光标移到第一个转移条件符号处，并单击，在右侧将出现梯形图编辑窗口，在此中输入使状态转移的梯形图。在SFC程序中，所有的转移都用TRAN表示，不可以采用SETS语句表示，否则将告知出错。注意：每编辑完一个条件后应按F4快捷键转换，完成转换后再看SFC程

20、序编辑窗口中1前面的问号（？）会消失。,6、通用状态的编辑,在左侧的SFC程序编辑窗口中把光标下移到方向线底端，按工具栏中的工具按钮 或单击F5快捷键弹出步序输入设置对话框。,输入步序标号后点击确定，这时光标将自动向下移动，此时，可看到步序图标号前面有一个问号（？），这是表明此步现在还没进行梯形图编辑，同时右边的梯形图编辑窗口呈现为灰色也表明为不可编辑状态。下面对通用工序步进行梯形图编程。将光标移到步序号符号处，在步符号上单击后右边的窗口将变成可编辑状态，现在，可在此梯形图编辑窗口中输入梯形图。注意：此处的梯形图是指程序运行到此工序步时所要驱动哪些输出线圈。,7、系统循环或周期性的工作编辑,把

21、光标移到方向线的最下端，按F8快捷键或者点击按钮，在弹出的对话框中填入要跳转到的目的地步序号，然后单击“确定”按钮 。,注意：如果在程序中有选择分支也要用JUMP+“标号”来表示。当输入完跳转符号后，在SFC编辑窗口中我们将会看到，在有跳转返回指向的步序符号方框图中多出一个小黑点儿，这说明此工序步是跳转返回的目标步，这为我们阅读SFC程序也提供了方便。,8、程序变换,当所有SFC程序编辑完后，我们可点击变换按钮 进行SFC程序的变换（编译），如果在变换时弹出了块信息设置对话框，可不用理会，直接点击执行按钮即可。经过变换后的程序如果成功，就可以进行仿真实验或写入PLC进行调试了。,观看SFC程序所对应的顺序控制梯形图的方法,五、赛杰综合实训考核设备简介,赛杰综合实训考核设备简介,（一）圆形容器送料模块,（二）变频器调速输送带及检测模块,（三）挡料模块,（四）吸盘式龙门机械手模块,（五）翻转机械手模块,（六）双容水箱模块,双容水箱模块实训意义,PLC主站的I/O分配,PLC从站I/O分配,六、编程实训,实训一：工料传送系统,实训二：吸盘式机械手,控制要求：1、当末端位置传感器检测到工件时，机械手启动。2、吸盘将工件吸起并放入1#工位。,实训三、工料传送分拣系统,