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.ppt

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1、 可编程控制器应用技术可编程控制器应用技术知识模块三：步进指令及顺控程序设计本章主要讲解本章主要讲解本章主要讲解本章主要讲解一、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，编辑于星期五：四点 十七分。【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

2、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；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

3、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；可编程控制器应用技术可编程控制器应用技术第二页，编辑于星期五：四点 十七分。本节讲解本节讲解3

4、.1 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第三页，编辑于星期五：四点 十七分。教学目标教学目标第四页，编辑于星期五：四点 十七分。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、顺序功能图第五页，编辑于星期五：四点 十七分。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。S0S9S0S9：初始状态专用S

5、10S19S10S19：原点复位用 S20S499S20S499：一般用S500S899S500S899：停电保持用S900S999S900S999：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，编辑于星期五：四点 十七分。FX系列PLC提供了一对步进指令。STLSTL是利用内部软元件（状态S S）在顺控程序上进行工序步进式控制的指令。RETRET是用于状态（S S）流程的结束，实现返回主程序（母线）的指令。二、步进指令第七页，编辑于星期五：四点 十七分。

6、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、步进梯形图第八页，编辑于星期五：四点 十七分。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

7、，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，编辑于星期五：四点 十七分。如右图所示，在状态内的母线将LDLD或LDILDI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。5.输出的驱动方法或或第十页，编辑于星期五：四点 十七分。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。6.状态的转移方法 7.可在状态内处理的指令第十一页，编辑于星期五：四点 十七分。1.步进指令的顺

8、序功能图表示及其动作四、步进指令的表示及其动作第十二页，编辑于星期五：四点 十七分。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第十三页，编辑于星期五：四点 十七分。本节讲解本节讲解第二节 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、重复流程结构第十四页，编辑于星期五：四点 十七分。一、单流程结构如如红红绿绿灯灯控制程序，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S21S21执行完后即结束。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

9、十五页，编辑于星期五：四点 十七分。当S0S0之行后，若X1X1先有效，则跳到S21S21执行，此后即使X2X2有效，S22S22也无法执行。之后若X3X3有效，则脱离S21S21而跳到S23S23执行，当X5有效后，则结束流程。二、选择分支与汇合流程 当S0S0之行后，若X2X2先有效，则跳到S22S22执行，此后即使X1X1有效，S21S21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，编辑于星期五：四点 十七分。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第十七页，编辑于星期五：四点 十七分。

10、当S0S0执行后，若X1X1有效，则S20S20及S21S21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，编辑于星期五：四点 十七分。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

11、有等待动作的状态，请务必注意。第十九页，编辑于星期五：四点 十七分。三、并进分支与汇合流程 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，编辑于星期五：四点 十七分。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。第二十一页，编辑于星期五：四点 十七分。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。第二十二页，编辑于星期五：四点 十七分。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第二十三页，编辑于星期五：四点 十七分。

12、教学目标教学目标第二十四页，编辑于星期五：四点 十七分。【应用系统设计】简易红绿灯控制系统第二十五页，编辑于星期五：四点 十七分。第二十六页，编辑于星期五：四点 十七分。第二十七页，编辑于星期五：四点 十七分。第二十八页，编辑于星期五：四点 十七分。第二十九页，编辑于星期五：四点 十七分。T0T1T2T3X0第三十页，编辑于星期五：四点 十七分。第三十一页，编辑于星期五：四点 十七分。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，编辑于星期五：四点 十七分。用LD或LDI指令设

13、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，编辑于星期五：四点 十七分。二、选择分支与汇合流程设计第三十四页，编辑于星期五：四点 十七分。若方式选择开关（COSCOS）置于手动方式，当按下STARTSTART启动后，则按下列程序动作：执行泡沫清洗（用MC1MC1驱动）；按PB1PB1则执行清水冲洗（用MC2MC2驱动）；按PB2PB2则执行风干（用MC3MC3驱动）；按PB3PB3则结束洗车。若方式若选择开关（COSCOS）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。

14、任何时候按下STOPSTOP，则所有输出复位，停止洗车项目说明：第三十五页，编辑于星期五：四点 十七分。功能分析：手动、自动只能选择其一，因此使用选择分支来做。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PBPB按钮或设定时间而顺序执行的状态。手动状态状态S21S21MC1MC1动作状态S22S22MC2MC2动作状态S23S23MC3MC3动作状态S24S24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，编辑于星期五：四点 十七分。元件分配：启动按钮、停止按钮，使用输入继电器X0X0X0X0

15、、X1X1X1X1方式选择开关，使用输入继电器X2X2X2X2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，编辑于星期五：四点 十七分。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第三十八页，编辑于星期五：四点 十七分。步进阶梯图转换第三十九页，编辑于星期五：四点 十七分。键入程序：将程序录入编程器并下

16、载到目标PLC将步进阶梯图转换为语句表第四十页，编辑于星期五：四点 十七分。【应用系统设计】气压式冲孔加工机气压式冲孔加工机控制系统三、并进分支与汇合流程设计第四十一页，编辑于星期五：四点 十七分。工件的补充、冲孔、测试及搬运可同时进行。控制说明：工件的补充由传送带（电机M0M0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 MS2 ONON），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，编辑

17、于星期五：四点 十七分。功能分析：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PH0PH0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-M13M10-M13。当PH0PH0侦测到传送带送来的工件时，则设定M10M10为1，当转盘转动后，用左移指令将M10-M

18、13M10-M13左移一个位元，亦即M11M11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M12M12动作、包装搬运依M13M13动作。第四十三页，编辑于星期五：四点 十七分。元件分配及端子接线：第四十四页，编辑于星期五：四点 十七分。绘绘制功能流程图a.原点复位流程OFFOFF动作动作定位由定位由OFF变为变为ON时转时转盘停止盘停止驱动转盘驱动转盘电机电机（M1 ON）A缸抽离缸抽离隔离板隔离板判断是否判断是否做完四次做完四次第四十五页，编辑于星期五：四点 十七分。绘绘制功能流程图b.工件补充流程传送带转动传送带转动(M0 ON)设定设定M10M10为为1(1(表示有表示有

19、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表示有表示有工件）工件）设置设置8 8秒秒等待时间等待时间第四十六页，编辑于星期五：四点 十七分。绘绘制功能流程图d.测孔流程e.工件搬运流程第四十七页，编辑于星期五：四点 十七分。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图转换第四十八页，编辑于星期五：四点 十七分。【练习】机械手臂控制系统第四十九页，编辑于星期五：四点 十七分。工件的补充使用人工控制，

20、可直接将工件放在D D点（LS0LS0动）。控制说明：只要D D点有工件，机械手臂即先下降（B B缸动作）将工件抓取（C C缸动作）后上升（B B缸复位），再将工件搬运（A A缸动作）到E E点上 方，机械手臂再次下降（B B缸动作）后放开（C C缸复位）工件，机械手臂上升（B B缸复位），最后机械手臂再回到原点（A A缸复位）。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

21、。第五十页，编辑于星期五：四点 十七分。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。第五十一页，编辑于星期五：四点 十七分。本章小结本章小结 本本章章主主要要介介绍绍了了步步进进指指令令、顺顺序序功功能能图图类类型型及及设设计计步步骤骤、顺顺序序功功能能图图到到步步进进梯梯形形图图的的转转换换方方法法、步步进进梯梯形形图图设设计计注注意意事事项项。并并结结合合实实例例详详细细分分析析了了单单流流程程设设计计、选选择择分分支支与与汇汇合合流流程程设设计计和和并并进进分分支与汇合流程设计。支与汇合流程设计。第五十

22、二页，编辑于星期五：四点 十七分。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PLCP

23、LC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，随随着着中中国国经经济济的的发发展展、技技术术的的进进步步，可可以预期以预期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、技能归纳知识、技能归纳 可编程控制器应用技术可编程控制器应用技术第五十三页，编辑于星期五：四点 十七分。测试题测试题 1 1什么叫可编程控制器？可编程控制器与继电器逻辑系统相比，在控制方式上有什么叫可编程控制器？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？何显著区别？2 2什么叫继电器逻辑控制？继电器逻辑控制电路由哪些部分组成？各部什么叫继电器逻辑控制？继电器逻辑控制电路由哪些部分组成？各部分起什么作用？分起什么作用？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？可编程控制器应用技术可编程控制器应用技术第五十四页，编辑于星期五：四点 十七分。