可編程控制器應(yīng)用技術(shù)—步進(jìn)指令及順控程序設(shè)計(jì)課件

1、 可編程控制器應(yīng)用技術(shù)可編程控制器應(yīng)用技術(shù)知識(shí)模塊三：步進(jìn)指令及順控程序設(shè)計(jì)第二篇項(xiàng)目準(zhǔn)備篇第二篇項(xiàng)目準(zhǔn)備篇 【教學(xué)聚焦教學(xué)聚焦】 完成本部分內(nèi)容地學(xué)習(xí)后，學(xué)生將能夠：完成本部分內(nèi)容地學(xué)習(xí)后，學(xué)生將能夠： 1 1、知識(shí)目標(biāo)、知識(shí)目標(biāo)了解順序控制的含義和熟悉順序控制程序的結(jié)構(gòu)；了解順序控制的含義和熟悉順序控制程序的結(jié)構(gòu)； 熟悉熟悉PLCPLC狀態(tài)編程元件的分類和使用方法；狀態(tài)編程元件的分類和使用方法；掌握步進(jìn)指令掌握步進(jìn)指令STLSTL和和RETRET的功能和用法；的功能和用法；掌握簡(jiǎn)單、分支和并行三類順序控制程序的設(shè)計(jì)方法；掌握簡(jiǎn)單、分支和并行三類順序控制程序的設(shè)計(jì)方法； 2 2、技能目標(biāo)、技

2、能目標(biāo)會(huì)識(shí)別常見(jiàn)輸入輸出控制對(duì)象的型號(hào)和規(guī)格；會(huì)識(shí)別常見(jiàn)輸入輸出控制對(duì)象的型號(hào)和規(guī)格；能夠分析順控系統(tǒng)的工作過(guò)程；能夠分析順控系統(tǒng)的工作過(guò)程；能夠繪制能夠繪制PLCPLC控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和電路圖；控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和電路圖；能夠合理分配能夠合理分配I/OI/O地址，繪制地址，繪制PLCPLC控制系統(tǒng)流程圖；控制系統(tǒng)流程圖；能夠使用步進(jìn)元件及指令編寫(xiě)順序控制程序；能夠使用步進(jìn)元件及指令編寫(xiě)順序控制程序；能夠使用能夠使用GX-DeveloperGX-Developer編程調(diào)試軟件完成順控程序的輸入；編程調(diào)試軟件完成順控程序的輸入；能夠進(jìn)行程序的離線調(diào)試、在線調(diào)試；能夠進(jìn)行程序的離線調(diào)試、在線調(diào)試；能夠完成十

3、字交通信號(hào)燈、部件分揀、電梯等項(xiàng)目的順序控制程序設(shè)計(jì)及調(diào)試；能夠完成十字交通信號(hào)燈、部件分揀、電梯等項(xiàng)目的順序控制程序設(shè)計(jì)及調(diào)試；可編程控制器應(yīng)用技術(shù)可編程控制器應(yīng)用技術(shù) 本節(jié)講解本節(jié)講解3.1 步進(jìn)指令及步進(jìn)梯形圖一、順序功能圖二、步進(jìn)指令三、步進(jìn)梯形圖四、步進(jìn)指令的表示及其動(dòng)作 教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo) 1.順序控制系統(tǒng) 對(duì)于流程作業(yè)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)而言，一般都包含若干個(gè)狀態(tài)（也就是工序），當(dāng)條件滿足時(shí)，系統(tǒng)能夠從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)移到另一種狀態(tài)，我們把這種控制叫做順序控制。對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)則稱為順序控制系統(tǒng)或流程控制系統(tǒng)。一、順序功能圖 2.順序功能圖 以紅綠燈控制為例，其對(duì)應(yīng)的順序功能圖如左圖所示。 S0S

4、0S9S9：初始狀態(tài)專用S10S10S19S19：原點(diǎn)復(fù)位用 S20S20S499S499：一般用S500S500S899S899：停電保持用S900S900S999S999：報(bào)警用 針對(duì)順序控制要求，PLC提供了順序功能圖（SFC）語(yǔ)言支持。順序功能圖又稱狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，由一系列狀態(tài)（用S表示）組成。系統(tǒng)提供S0S999共1000個(gè)狀態(tài)供編程使用，其中： FX系列PLC提供了一對(duì)步進(jìn)指令。 STLSTL是利用內(nèi)部軟元件（狀態(tài)S S）在順控程序上進(jìn)行工序步進(jìn)式控制的指令。 RETRET是用于狀態(tài)（S S）流程的結(jié)束，實(shí)現(xiàn)返回主程序（母線）的指令。二、步進(jìn)指令 用步進(jìn)指令可以將順序功能圖轉(zhuǎn)換為步進(jìn)梯

5、形圖，也可以直接編寫(xiě)步進(jìn)梯形圖。對(duì)梯形圖和順序功能圖應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 1.狀態(tài)的動(dòng)作與輸出的重復(fù)使用狀態(tài)編號(hào)不可重復(fù)使用。如果如果狀態(tài)觸點(diǎn)接通，則與其 相連的電路動(dòng)作；如果狀態(tài)觸點(diǎn) 斷開(kāi)，則與其相連的電路停止工 作。在不同狀態(tài)之間，允許對(duì)輸出元 件重復(fù)輸出，但對(duì)同一狀態(tài)內(nèi)不 允許雙重輸出。三、步進(jìn)梯形圖 3.輸出的互鎖 在狀態(tài)轉(zhuǎn)移過(guò)程中，由于在瞬間（1個(gè)掃描周期），兩個(gè)相鄰的狀態(tài)會(huì)同時(shí)接通，因此為了避免不能同時(shí)接通的一對(duì)輸出同時(shí)接通，必須設(shè)置外部硬接線互鎖或軟件互鎖。 定時(shí)器線圈與輸出線圈一樣，也可對(duì)在不同狀態(tài)的同一軟元件編程，但在相鄰的狀態(tài)中不能編程。如果在相鄰狀態(tài)下編程，則工序轉(zhuǎn)移時(shí)定時(shí)器

6、線圈不能斷開(kāi)，定時(shí)器當(dāng)前值不能復(fù)位。 2.定時(shí)器的重復(fù)使用 如右圖所示，在狀態(tài)內(nèi)的母線將LDLD或LDILDI指令寫(xiě)入后，對(duì)不需要觸點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)就不能再編程，需要按下圖方式進(jìn)行變換。 5.輸出的驅(qū)動(dòng)方法或或 OUT指令與SET指令對(duì)于STL指令后的狀態(tài)具有同樣的功能，都將原來(lái)的狀態(tài)自動(dòng)復(fù)位。此外，還有自保持功能。但是，在使用OUT指令時(shí)，用于向狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖中的分離狀態(tài)轉(zhuǎn)移。 6.狀態(tài)的轉(zhuǎn)移方法 7.可在狀態(tài)內(nèi)處理的指令 1.步進(jìn)指令的順序功能圖表示及其動(dòng)作四、步進(jìn)指令的表示及其動(dòng)作 2.步進(jìn)指令的梯形圖表示及其動(dòng)作四、步進(jìn)指令的表示及其動(dòng)作 本節(jié)講解本節(jié)講解第二節(jié) 順序功能圖的類型一、單流程結(jié)構(gòu)二、

7、選擇分支流程結(jié)構(gòu)三、并進(jìn)分支流程結(jié)構(gòu)四、跳轉(zhuǎn)流程結(jié)構(gòu)五、重復(fù)流程結(jié)構(gòu) 一、單流程結(jié)構(gòu)如如紅紅綠綠燈燈控制程序，雖然是循環(huán)控制，但都以一定順序逐步執(zhí)行且沒(méi)有分支，所以屬于單一順序流程。圖中在S21S21執(zhí)行完后即結(jié)束。在步進(jìn)階梯圖中，以復(fù)位（RSTRST）正在執(zhí)行的步階來(lái)結(jié)束步進(jìn)動(dòng)作。 從頭到尾只有一條路可走，稱為單流程結(jié)構(gòu)。 當(dāng)S0S0之行后，若X1X1先有效，則跳到S21S21執(zhí)行，此后即使X2X2有效，S22S22也無(wú)法執(zhí)行。之后若X3X3有效，則脫離S21S21而跳到S23S23執(zhí)行，當(dāng)X5有效后，則結(jié)束流程。二、選擇分支與匯合流程 當(dāng)S0S0之行后，若X2X2先有效，則跳到S2S22

8、2執(zhí)行，此后即使X X1 1有效，S2S21 1也無(wú)法執(zhí)行。 若有多條路徑，而只能選擇其中一條路徑來(lái)執(zhí)行，這種分支方式稱為選擇分支。 選擇分支流程不能交叉，對(duì)左圖所示的流程必須按右邊所示的流程進(jìn)行修改。二、選擇分支與匯合流程 當(dāng)S0S0執(zhí)行后，若X1X1有效，則S20S20及S21S21同時(shí)執(zhí)行。 若有多條路徑，且必須同時(shí)執(zhí)行，這種分支的方式稱為并進(jìn)分支流程。在各條路徑都執(zhí)行后，才會(huì)繼續(xù)往下指令，像這種有等待功能的方式稱之為并進(jìn)匯合。 當(dāng)S22S22及S23S23都已執(zhí)行后，若X4X4有效，則脫離S22S22及S23S23而跳到S24S24執(zhí)行，程序結(jié)束。 當(dāng)左邊路徑已執(zhí)行到S22S22，而右

9、邊路徑尚停留在S21S21時(shí)，此時(shí)即使X4X4有效，也不會(huì)跳到S24S24執(zhí)行。三、并進(jìn)分支與匯合流程 三、并進(jìn)分支與匯合流程 如左圖所示的流程都是可能的程序。B流程沒(méi)有問(wèn)題，但A流程在并進(jìn)匯合處有等待動(dòng)作的狀態(tài)，請(qǐng)務(wù)必注意。 三、并進(jìn)分支與匯合流程 如在并進(jìn)分支與匯合點(diǎn)處不允許符號(hào)*或符號(hào) 的轉(zhuǎn)移條件，應(yīng)按右圖修改。 四、跳轉(zhuǎn)流程 向下面狀態(tài)的直接轉(zhuǎn)移或向系列外的狀態(tài)轉(zhuǎn)移被成為跳轉(zhuǎn)，用符號(hào)指向轉(zhuǎn)移的目標(biāo)狀態(tài)。 五、重復(fù)流程 向前面狀態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)移的流程稱為重復(fù)。用指向轉(zhuǎn)移的目標(biāo)狀態(tài)。使用重復(fù)流程可以實(shí)現(xiàn)一般的重復(fù)，也可以對(duì)當(dāng)前狀態(tài)復(fù)位。 一、單流程設(shè)計(jì)二、選擇分支流與匯合程設(shè)計(jì)三、并進(jìn)分支與匯合

10、流程設(shè)計(jì) 教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo) 【應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)】 簡(jiǎn)易紅綠燈控制系統(tǒng) T0T1T2T3X0 SETSET在步進(jìn)梯形圖中，作為狀態(tài)轉(zhuǎn)移指令使用。STLSTL為狀態(tài)動(dòng)作的步進(jìn)起始指令STLSTL與SETSET指令之間的部分為該狀態(tài)所需做的動(dòng)作動(dòng)作。 用LD或LDI指令設(shè)置轉(zhuǎn)移條件用SET指令設(shè)置狀態(tài)以STL指令開(kāi)始設(shè)置動(dòng)作母線用OUT指令設(shè)置動(dòng)作 【應(yīng)用范例】洗車(chē)洗車(chē)流程控制二、選擇分支與匯合流程設(shè)計(jì) 若方式選擇開(kāi)關(guān)（COSCOS）置于手動(dòng)方式，當(dāng)按下STARTSTART啟動(dòng)后， 則按下列程序動(dòng)作：執(zhí)行泡沫清洗（用MC1MC1驅(qū)動(dòng)）；按PB1PB1則執(zhí)行清水沖洗（用MC2MC2驅(qū)動(dòng)）；按PB2PB2則

11、執(zhí)行風(fēng)干（用MC3MC3驅(qū)動(dòng)）；按PB3PB3則結(jié)束洗車(chē)。若方式若選擇開(kāi)關(guān)（COSCOS）置于自動(dòng)方式，當(dāng)按START啟動(dòng)后， 則自動(dòng)按洗車(chē)流程執(zhí)行。其中泡沫清洗10秒、清水沖洗20 秒、風(fēng)干5秒，結(jié)束后回到待洗狀態(tài)。任何時(shí)候按下STOPSTOP，則所有輸出復(fù)位，停止洗車(chē)項(xiàng)目說(shuō)明： 功能分析：手動(dòng)、自動(dòng)只能選擇其一，因此使用選擇分支來(lái)做。依題目說(shuō)明可將電路規(guī)劃為兩種功能，而每種功能有三種依PBPB按鈕或設(shè)定時(shí)間而順序執(zhí)行的狀態(tài)。手動(dòng)狀態(tài)狀態(tài)S21S21MC1MC1動(dòng)作狀態(tài)S22S22MC2MC2動(dòng)作狀態(tài)S23S23MC3MC3動(dòng)作狀態(tài)S24S24停止自動(dòng)狀態(tài)狀態(tài)S31S31MC1MC1動(dòng)作狀態(tài)

12、S32S32MC2MC2動(dòng)作狀態(tài)S33S33MC3MC3動(dòng)作狀態(tài)S24S24停止 元件分配： 啟動(dòng)按鈕、停止按鈕，使用輸入繼電器方式選擇開(kāi)關(guān)，使用輸入繼電器清水沖洗按鈕，使用輸入繼電器泡沫清洗驅(qū)動(dòng)，使用輸出繼電器風(fēng)干機(jī)驅(qū)動(dòng)，使用輸出繼電器清水沖洗驅(qū)動(dòng)，使用輸出繼電器風(fēng)干按鈕，使用輸入繼電器結(jié)束按鈕，使用輸入繼電器 繪繪制狀態(tài)流程圖STOP動(dòng)作設(shè) 置M 0， 可 暫 存START按鈕狀態(tài)，避免一直按住按鈕另一種結(jié)束方式：清除本身手手動(dòng)動(dòng)流流程程手手動(dòng)動(dòng)流流程程自自動(dòng)動(dòng)流流程程自自動(dòng)動(dòng)流流程程允許再次啟動(dòng)電路 步進(jìn)階梯圖轉(zhuǎn)換 鍵入程序：將程序錄入編程器并下載到目標(biāo)PLC將步進(jìn)階梯圖轉(zhuǎn)換為語(yǔ)句表 【

13、應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)】氣壓式?jīng)_孔加工機(jī)氣壓式?jīng)_孔加工機(jī)控制系統(tǒng)三、并進(jìn)分支與匯合流程設(shè)計(jì) 工件的補(bǔ)充、沖孔、測(cè)試及搬運(yùn)可同時(shí)進(jìn)行。控制說(shuō)明：工件的補(bǔ)充由傳送帶（電機(jī)M0M0驅(qū)動(dòng)）送入。工件的搬運(yùn)分合格品及不合格品兩種，由測(cè)孔部分判斷。若測(cè)孔機(jī)在設(shè)定時(shí)間內(nèi)能測(cè)孔到底（MS2 ONMS2 ON），則為合格品，否則即為不合格品。不合格品在測(cè)孔完畢后，由A缸抽離隔離板，讓不合格的工件自動(dòng)掉入廢料箱；若為合格品，則在工件到達(dá) 搬運(yùn)點(diǎn)后，由B缸抽離隔離板，讓合格的工件自動(dòng)調(diào)入包裝箱。 功能分析：系統(tǒng)由5個(gè)流程組成：復(fù)位流程，清除殘余工件；工件補(bǔ)充流程，根據(jù)有無(wú)工件控制傳送帶的啟停；沖孔流程，根據(jù)沖孔位置有無(wú)工件控

14、制沖孔機(jī)是否實(shí)施沖孔加工；測(cè)孔流程，檢測(cè)孔加工是否合格，由此判斷工件的處理方式；搬運(yùn)流程，將合格工件送入包裝箱。因?yàn)橹挥幸粋€(gè)放在工件補(bǔ)充位置的PH0PH0來(lái)偵測(cè)工件的有無(wú)，而另外的鉆孔、測(cè)孔及搬運(yùn)位置并沒(méi)有其他傳感裝置，那么應(yīng)如何得知相應(yīng)位置有無(wú)工件呢？本題所使用的方式是為工件補(bǔ)充、鉆孔、測(cè)孔及搬運(yùn)設(shè)置4個(gè)標(biāo)志，即M10-M13M10-M13。當(dāng)PH0PH0偵測(cè)到傳送帶送來(lái)的工件時(shí)，則設(shè)定M10M10為1，當(dāng)轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)后，用左移指令將M10-M13M10-M13左移一個(gè)位元，亦即M11M11為1,鉆孔機(jī)因此標(biāo)志為1而動(dòng)作。其他依此類推，測(cè)孔機(jī)依標(biāo)志M12M12動(dòng)作、包裝搬運(yùn)依M13M13動(dòng)作。

15、元件分配及端子接線： 繪繪制功能流程圖a.原點(diǎn)復(fù)位流程O(píng)FFOFF動(dòng)作動(dòng)作定位由定位由OFF變?yōu)樽優(yōu)镺N時(shí)轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)盤(pán)停止盤(pán)停止驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)電機(jī)電機(jī)（M1 ON）A缸抽離缸抽離隔離板隔離板判斷是否判斷是否做完四次做完四次 繪繪制功能流程圖b.工件補(bǔ)充流程傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)(M0 ON)設(shè)定設(shè)定M10M10為為1(1(表示表示有工件有工件) )有工件有工件（PH0PH0動(dòng)作）動(dòng)作）時(shí)間到時(shí)間到?jīng)]有工件沒(méi)有工件c.氣壓沖孔流程鉆孔機(jī)動(dòng)作鉆孔機(jī)動(dòng)作（Y4 ONY4 ON）鉆孔機(jī)鉆孔機(jī)返回返回有無(wú)工件標(biāo)志有無(wú)工件標(biāo)志（M11M11為為1 1表示表示有工件）有工件）設(shè)置設(shè)置8 8秒秒等待時(shí)間等待時(shí)間

16、繪繪制功能流程圖d.測(cè)孔流程e.工件搬運(yùn)流程 初始復(fù)位流程定位格由OFF變?yōu)镺N時(shí)轉(zhuǎn)盤(pán)停止工件搬運(yùn)流程測(cè)孔流程鉆孔流程步進(jìn)階梯圖轉(zhuǎn)換 【練習(xí)】機(jī)械手臂控制系統(tǒng) 工件的補(bǔ)充使用人工控制，可直接將工件放在D D點(diǎn)（LS0LS0動(dòng)）。控制說(shuō)明：只要D D點(diǎn)有工件，機(jī)械手臂即先下降（B B缸動(dòng)作）將工件抓取（C C缸動(dòng)作）后上升（B B缸復(fù)位），再將工件搬運(yùn)（A A缸動(dòng)作）到E E點(diǎn)上 方，機(jī)械手臂再次下降（B B缸動(dòng)作）后放開(kāi)（C C缸復(fù)位）工件，機(jī)械手臂上升（B B缸復(fù)位），最后機(jī)械手臂再回到原點(diǎn)（A A缸復(fù)位）。A,B,C缸均為單作用氣缸，使用電磁控制。C缸在抓取或放開(kāi)工件后，都需有1秒的間隔，

17、機(jī)械手臂才能動(dòng)作。當(dāng)E點(diǎn)有工件且B缸已上升到LS4LS4時(shí)，傳送帶電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)以運(yùn)走工件，經(jīng)2秒后傳送帶電機(jī)自動(dòng)停止。工件若未完全運(yùn)走（計(jì)時(shí)未到）時(shí)，則應(yīng)等待傳送帶電機(jī)停止后才能將工件移走。 要求： 進(jìn)行功能分析、元件分配、繪制順序功能圖、將順序功能流程轉(zhuǎn)換為步進(jìn)梯形圖，然后將程序錄入計(jì)算機(jī)并下載到PLC，進(jìn)行最后的調(diào)試。 本章小結(jié)本章小結(jié) 本章主要介紹了步進(jìn)指令、順序功能圖類型及設(shè)計(jì)步本章主要介紹了步進(jìn)指令、順序功能圖類型及設(shè)計(jì)步驟、順序功能圖到步進(jìn)梯形圖的轉(zhuǎn)換方法、步進(jìn)梯形圖設(shè)驟、順序功能圖到步進(jìn)梯形圖的轉(zhuǎn)換方法、步進(jìn)梯形圖設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)。并結(jié)合實(shí)例詳細(xì)分析了單流程設(shè)計(jì)、選擇分計(jì)注意事項(xiàng)。并結(jié)合

18、實(shí)例詳細(xì)分析了單流程設(shè)計(jì)、選擇分支與匯合流程設(shè)計(jì)和并進(jìn)分支與匯合流程設(shè)計(jì)。支與匯合流程設(shè)計(jì)和并進(jìn)分支與匯合流程設(shè)計(jì)。 通過(guò)本通過(guò)本部分部分的學(xué)習(xí)，我們初步認(rèn)識(shí)了可編程控制器（的學(xué)習(xí)，我們初步認(rèn)識(shí)了可編程控制器（PLCPLC），對(duì)其功能、特），對(duì)其功能、特點(diǎn)、應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展有了一個(gè)大致的了解?？删幊炭刂破骱推渌I(yè)控制計(jì)算點(diǎn)、應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展有了一個(gè)大致的了解?？删幊炭刂破骱推渌I(yè)控制計(jì)算機(jī)組網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向，目前的計(jì)算機(jī)集機(jī)組網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向，目前的計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)（散控制系統(tǒng)（Distributed Control SystemDistributed Control System，DCSDCS）中已有大量的）中已有大量的PLCPLC應(yīng)用。伴應(yīng)用。伴隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，PLCPLC作為自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)和國(guó)際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部作為自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)和國(guó)際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越大的作用。同時(shí)，隨著中國(guó)經(jīng)分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越大的作用。同時(shí)，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步，可以預(yù)期濟(jì)的發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步，可以預(yù)期PLCPLC在中國(guó)將有更加廣闊的應(yīng)用天地。在中國(guó)將有更加廣闊的應(yīng)用天地。知