步进顺控指令应用(12.10.22)
步进顺控指令说明及应用
第三章步进顺控指令说明及应用指令解说步进控制方式(STL)是将控制被划分为多个工序状态（S），依据条件进行状态转移（SET ），逐步完成控制过程。
步进控制方式的特点是将复杂控制分步后，分别考虑好每一步的控制，从而降低了各步的关联，降低编程的复杂程度。
各状态内执行的动作由梯形图其它指令编写。
STL是一个步序动作的开始指令。
RET是一个步序动作的结束指令，其后指令返回母线。
●SET S i 是STL状态发生转移的唯一指令●规定：子程序内不能使用STL----RET指令。
●当前状态（S0）向下一个状态（S1）转移时，该扫描周期两个状态内的动作均得到执行；下一扫描周期执行时，当前状态（S0）被下一状态（S1）所复位，当前状态（S0）内的所有动作不被执行，所有OUT元件的输入均被断开。
●步序与步序之间一般省去RET，因此看起来是多个STL可共用一个RET。
有STL而没有RET，程序检查出错。
3.1.2 编程示例●步序与步序之间一般省去RET，因此看起来是多个STL可共用一个RET。
有STL而没有RET，程序检查出错。
●状态转移只能用SET指令，不能用OUT指令。
●使用OUT S时，S作为辅助继电器使用，而不是状态寄存器。
●时间继电器T可重复使用，但相邻两个状态不能重复使用同一时间继电器。
●两个矛盾继电器输出时，必需加软件互锁。
考虑软件快于硬件，相矛盾的硬件输出也必需互锁。
●允许同一继电器在不同状态下输出，其实际输出视状态转移的位置确定。
单一流程示例示例说明：该程序描述一个自行葫芦自进入工位到走出工位的步序过程，若在葫芦升降过程中发生停电，来电后继续停电前的动作，并保证升或降动作总时间不变。
S500---S503为停电保持型状态寄存器；C100---C101为停电保持型计数器；T0延时2秒，作信号确认用；T1作为500 ms脉冲发生器；X0=ON时，表示工位上停有自行葫芦；T0=ON时，表明工位上无自行葫芦；因信号由滑触线供给，因而X0=OFF时，不一定确定工位无车，需延时确认。
PLC步进顺序控制指令
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、 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。 RET指令结束 从上到下的原则。注意步进梯形图应以RET指令结束。
转移条件
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功能图和梯形图的转换
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步进指令的梯形图表示 步进指令的
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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： 上述步进梯形图也可以用顺序功能图（状态转移图）表示：
转移条件
状态转移图中的每一步包含三个内容：本步驱动的内容、 状态转移图中的每一步包含三个内容：本步驱动的内容、 转移条件及指令的转换目标。 转移条件及指令的转换目标。
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步进顺序控制指令
FX 系列 PLC 提供了下面一对步进指令： 提供了下面一对步进指令：
STL是利用内部软元件（状态S）在顺控程序上进行 是利用内部软元件（状态 ） 是利用内部软元件 步进控制的指令 的指令。 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 是用于状态（ ） 流程的结束， 是用于 状态 母线）的指令。 （母线）的指令。
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步进控制指令的使用
4. 输出的驱动方法
如右图所示， 如右图所示 ， 在状态内 指令写入后， 的母线将 LD 或 LDI 指令写入后 ， 对不需要触点的驱动就不能 对不需要触点的驱动就 不能 再编程， 再编程 ， 需要按下图方式进 行变换。 行变换。
或
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步进控制指令的使用
5. 状态的转移方法
步进顺控指令及应用
X1 SET S22
S22 Y2
S31 Y11
X11 SET S32
S32 Y12
S41 Y21
X21 SET S42
S42 Y22
S22
X3
SET S50
S32
X13
SET S50
S42
X23
SET S50
S50 Y3
X4 S0
RET
END
5.2.4 并行分支与汇合的编程
1.并行分支状态转移图的特点
S21 Y1 X2
S22 Y2 X3
S31 Y11 X12
S32 Y12 X13
S41 Y21 X22
S42 Y22 X23
S50 Y3
（a）选择性汇合状态
STL OUT LD SET STL OUT STL OUT LD SET STL OUT STL OUT LD
S21 第一分支
SET S42
Y1 汇合前处理 STL S42
5.1.2 状态转移图SFC
（二）状态转移图
S0
X0 Y1 S20
X2 Y0 S21
X1 S22
T0 Y1 S23
X3 Y0 S24
X1
Y0
前进
Y1
后退
T0
延时
K100
Y0
前进
Y1
后退
每个工序当作一种状态！ 初始状态---准备 S0~S9 中间状态----工序1到5， S20~S499 状态转换的条件----行程开关
5.2 状态转移图的编程方法
4.2.2 SFC编程注意事项
1）状态编程顺序：先驱动后转移，即先执行任务， 再进行状态转移，顺序不能颠倒。
2）STL步进接点指令具有建立子母线的功能，但并 不是所有的基本指令都能在STL接点后使用，见下表。
项目3 PLC步进顺控指令及其应用PPT[80页]
![项目3 PLC步进顺控指令及其应用PPT[80页]](https://img.taocdn.com/s3/m/835e6a7cfad6195f302ba60d.png)
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(3)PLC接线图
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(4)顺序功能图和梯形图程序的设计
1）顺序功能图
2）梯形图（略）
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2. 十字路口交通灯控制程序设计
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2）台车后退碰到限位开关SQ2后，台车电动机M停转，停5s，第二次前进， 碰到限位开关SQ3，再次后退。 3）当后退再次碰到限位开关SQ2时，台车停止。延时5s后重复上述过程。
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(1)项目描述
某企业承担一个十字路口交通灯控制系统设计任务，其控制要求如图 3.1.15所示：（ 启停采用开关控制，当开关合上时，系统开始工作，开关 打开时，系统完成当前周期停止），请根据控制要求用PLC设计其控制系统 并调试。（绿灯闪烁3s的周期是1s）
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3. 两种液体混合控制程序设计
(1)项目描述
某企业承担一个两种液体自动混合装置PLC设计任务，如图3.1.19所示 ：上限位、下限位和中限位液体传感器被液体淹没时为ON。阀A、阀B和阀C 为电磁阀，线圈通电时打开，线圈断电时关闭。开始时容器是空的，各阀门 均关闭ห้องสมุดไป่ตู้各传感器均为OFF。按下起动按钮后，阀A打开，液体A流入容器， 中限位开关变为ON时，关闭阀A，打开阀B，液体B流入容器，当液面达到上 限位开关时，关闭阀B，电动机M开始运行，搅动液体，6s后停止搅动，打开
步进顺控指令及其应用
2．选择性分支的编程
STL
S20
LD
X010 第二分支的转移条件
OUT
Y000 驱动处理
SET
S31 转移到第二分支
LD
X000 第一分支的转移条件
LD
X020 第三分支的转移条件
SET
S21 转移到第一分支
SET
S41 转移到第三分支
3．选择性汇合的编程 4．编程实例
（3）理解每个状态的功能和作用，即 设计驱动程序；
（4）找出每个状态的转移条件和转移 方向；
（5）根据以上分析，画出控制系统的 状态转移图；
（6）根据状态转移图写出指令表。
3．编程实例
例1 用步进顺控指令设计某行车循环 正反转自动控制的程序。
控制要求为：送电等待信号显示→按 起动按钮→正转→正转限位→停5s→反转 →反转限位→停7s→返回到送电显示状态。
解：（1）I/O分配 根据控制要求，其I/O分配如图6-7所 示。
（2）状态转移图
6-7
图
行 车 循 环 正 反 转 控 制 的 分 配
I/O
6-8
图 行 车 循 环 正 反 转 控 制 的 状 态 转 移 图
（3）指令表
例3 用步进指令设计一个电镀槽生产 线的控制程序。
控制要求为：具有手动和自动控制功
顺序功能图与梯形图的对应关系。 2．单流程的编程方法
6-35
图 使 用 置 位 复 位 指 令 编 程 的 梯 形 图
3．选择性流程的编程方法 4．并行性流程的编程方法
6-36
图 使 用 置 位 复 位 指 令 编 程 的 梯 形 图
实训课题6 单流程的控制
步进顺序指令应用
项目五 步进顺序指令应用
• 任务一 舞台灯光控制 • 任务二 自动运料小车控制 • 任务三 全自动洗衣机控制
表5 -9 所示的几个工序即状态。 • 找出各工作状态的转换条件和转移方向, 并根据波轮式全自动洗衣机
的工作过程, 将系统中各状态连接成顺序功能图, 如图5 -23 所示。 • 4. 编写程序 • 根据顺序功能图, 进行顺序控制指令程序编写, 如图5 -24 所示。
返回
图5 -1 顺序功能图
返回
表5 - 1 步进顺序指令表
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任务一 舞台灯光控制
• 顺序控制设计法通常利用顺序功能流程图来进行设计, 过程中各步都 有自己应完成的动作。从每一步转移到下一步都是有条件的, 条件满 足则上一步动作结束, 下一步动作开始,然后上一步的动作被清除。
• 顺序控制设计法是一种先进的设计方法, 初学者很容易掌握。对于有 经验的设计人员,也会提高设计效率, 程序的编写、调试和修改都很方 便, 该法已成为当前PLC 程序设计的主要方法。
任务一 舞台灯光控制
• 一、顺序控制设计法
• (一) 顺序控制设计方法 • 1. 顺序控制系统 • 如果一个控制系统可以分解成几个独立的控制动作, 且这些动作必须
严格按照一定的先后次序执行才能保证生产的正常运行, 这样的系统 称为顺序控制系统, 也称为步进控制系统。 • 2. 顺序控制设计法 • 顺序控制设计法是针对顺序控制系统一种专门的设计方法。这种方法 是将控制系统的工作全过程按其状态的变化划分为若干个阶段, 这些 阶段称为“步”, 这些步在各种输入条件和内部状态、时间条件下, 自 动、有序地进行操作。
PLC应用技术第4章 步进顺控指令的应用
X0 Y0 S20
X1 X2 X3 S21 S22 S23
S20
Y0
STL
X1
SET S21
X2
SET S22
X3
SET S23
STL S20
OUT Y0
LD
X1
SET S21
LD
X2
SET S22
LD
X3
SET S23
（a）顺序功能图
（b）梯形图
图4-2 选择序 列分支的编程方法示例
（c）指令表
（2）选择序列合并的编程方法
如果某一步的后面有N条选择序列的分支，则该步的STL触点开始的电路中应有N条 分别指明各转换条件和转换目标的并联电路。对于图4-2 中步S20之后的这三条支路有 三个转换条件X1、X2和X3，可能进入步S21、S22和步S23，所以在S20的STL触点开 始的电路块中，有三条由X1、X2和X3作为置位条件的串联电路。STL触点具有与主控 指令（MC）相同的特点，即LD点移到了STL触点的右端，对于选择序列分支对应的 电路的设计，是很方便的。用STL指令设计复杂系统的梯形图时更能体现其优越性。
SFC图便于阅读，也便于设计。SFC图也可以用STL 图（步进梯形图）来表示，如图4-1（b）所示，状 态步的线圈要用SET指令。其主控接点用STL指令， 主控接点右边为副母线。在SFC图结束后要用RET 指令，图4-1（c）所示为图4-1（a）和图4-1（b） 的指令程序。
步进顺控指令的应用-讲义
5
(1)手动操作 这是初次运行时将机械复归左上 原点位置的程序．状态S5是在PC从停 机转为运行的瞬间．用特殊辅助继电 器M8002置位的． (2)半自动单循环运行 1)用手动操作将机械移至原点位置，然后按动起动按钮X26， 动作状态从S5向S20转移，下降电磁阀的输出Y0动作，接着下限开 关X1接通。 2)动作状态S20向S21转移，下降输出Y0切断，夹钳输出Y1， 保持接通状态。 3)1秒后定时器T0动作，转至状态S22使上升输出Y2动作不久 到达上限，X2接通状态转移。 4)状态S23为右行，输出Y3动作到达右限位置X3接通，转为 S24状态。 5)转至状态S24，下降输出Y0再次动作，到达下限位置X1立即 接通，接着动作状态由S24向S25转移． 6）在S25状态允将保持夹钳输出Y1复位，·并启动定时器T1。 7)夹钳输出复位1秒后，状态转移到S26上升输出Y2动作． 8)到达上限位置x2接通，动作状态向S2转移，左行输出Y4动 作．一碰到左限位置X4接通，动作状态返回S5，成为等待再起动 的状态。
12
设计步进（顺控）梯形图须知
5. 流程分离：步进阶梯图允许写入多个流程。 6. 分支流程的限制： (1).一个分支流程所使用的分支步进点最多8 个。 (2).复数个分歧流程或并进流程合在同一个流程里最多可使 用 16 个回路。 (3).流程中的某一步进点可指定跳到别流程的任一个步进点。 7. 步进点的复归及输出禁止： 利用ZRST 指令可将一段步进点 RESET 为 OFF。 利用PLC 的输出Y 禁止 (M1034=ON)。
S0
SET
28
状态转换图（SFC）
步进梯形图允许在一个程序中写入多个流程，最多可有10个(S0~S9) 。
SET
S0 S21
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课题三步进顺控指令应用在教材的课题二中主要介绍了用经验设计法设计PLC程序，对于简单的程序设计，经验设计法比较奏效，可以收到快速、简单的效果。
但是，这种方法没有规律可遵循，具有很大的试探性和随意性，往往需经多次反复修改和完善才能符合设计要求，所以设计的结果往往不很规范，因人而异。
因此，经验设计法一般适合于设计一些简单的梯形图程序或复杂系统的某一局部程序（如手动程序等）。
如果用来设计复杂系统梯形图，则存在以下问题：（1）考虑不周、设计麻烦、设计周期长；（2）梯形图的可读性差、系统维护困难。
目前，在设计复杂系统梯形图时比较常用的一种方法是顺序控制设计法。
因为在工业控制领域中，顺序控制系统的应用很广，尤其在机械行业，几乎无例外地利用顺序控制来实现加工的自动循环。
顺序控制设计法就是针对顺序控制系统的一种专门的设计方法。
这种设计方法很容易被初学者接受，对于有经验的工程师，也会提高设计的效率，程序的调试、修改和阅读也很方便。
PLC的设计者们还为顺序控制系统的程序编制提供了大量通用和专用的编程元件，开发了专门供编制顺序控制程序用的功能表图，使这种先进的设计方法成为当前PLC程序设计的主要方法。
本课题就是通过5个典型的工作任务分别采用PLC程序的顺序控制设计法中的步进逻辑公式设计法、单序列结构编程法、选择序列结构编程法和并行序列结构编程法进行步进顺控设计的介绍。
学时分配表任务1 送料小车自动往返循环控制一、教学目标分析1．教学重点分析由于本任务控制是典型小车（或工作台）多地自动往返控制，在进行这种控制类型的步进顺序控制时，使用最简单和最有效的编程设计方法就是步进逻辑公式法，该设计方法的最大优点是只要将小车（或工作台）多地自动往返的控制，按照控制要求首先分出程序步，然后根据步进逻辑公式，列出每个程序步的逻辑代数表达式，再利用简单的基本指令，采用“启-保-停”电路就可将每个程序步的逻辑代数表达式转换成梯形图，完成控制程序的设计。
由此可看出该设计方法的关键是根据步进逻辑公式，列出每个程序步的逻辑代数表达式，因此，该任务的教学重点是步进逻辑公式的含义及应用的介绍。
2．教学难点分析运用步进逻辑公式设计法的难点是必须很清楚地知道每个程序步的开始条件和程序步之间的转换条件，即每个程序步之间的相互联系，因此，该任务教学的难点是程序步的划分和每个程序步之间转换条件的确立。
二、教学资源条件本工作任务教学所使用的实训设备及工具材料可参考教材表3-1-1。
为了体现新知识、新工艺、新材料、新设备，有条件的学校也可将本任务中所用的行程开关SQ1、SQ2和SQ3，即教材表3-1-1中的3个LX19-121型（单轮、滚轮装在传动杆外侧，能自动复位）行程开关，更换成教材知识拓展环节中所介绍的传感器。
三、教学参考流程本工作任务的教学参考流程如图3-1-1所示。
图3-1-1 本工作任务的教学参考流程四、教学建议1．编程的基本知识在介绍三菱PLC的编程基本知识时，建议采用送料小车三地自动往返循环控制的多媒体课件创设情景，先介绍顺序控制及顺序控制设计法的定义，然后重点介绍步进逻辑公式表达式及含义，最后介绍如何将每个程序步的逻辑代数表达式，利用简单的基本指令，采用“启-保-停”电路转换成梯形图的编程方法。
（1）顺序控制设计法在讲述顺序控制设计法之前，要让学生知道前面工作任务所介绍的经验设计法，实际上是用输入信号X直接控制输出信号Y，如果无法直接控制或为了解决联锁和互锁功能，只好被动地增加一些辅助元件和辅助触点。
由于各系统输出量Y与输入量X之间的关系和对联锁、互锁的要求千变万化，所以有时候设计起来难以得心应手。
然后对本工作任务的控制要求进行分析，指出本工作任务的工作过程是按一定顺序进行控制的过程，最后引出顺序控制的定义及其设计方法——顺序控制设计法。
（2）顺序功能图的组成要素顺序控制设计法的关键就是必须首先根据系统的工艺（或控制）过程，画出顺序功能图，然后再根据顺序功能图画出梯形图。
因此，教学中要重点讲述顺序功能图的组成及画法。
教学中建议采用顺序控制的多媒体课件创设情景，以本工作任务为例详细讲授顺序功能图的组成要素，以及顺序功能图中步的划分，转换条件的设置和每一步的动作及转换等知识和技巧。
（3）单序列结构形式的顺序功能图教学中只需简单地让学生知道，根据步与步之间转换的不同情况，顺序功能图有三种不同的基本结构形式：单序列结构、选择序列结构和并行序列结构。
而单序列结构的顺序功能图将在“任务 2 液体混合控制系统”中重点讲述，选择序列结构和并行序列结构将分别在“任务3自动门控制系统”和“任务4十字路口交通灯控制”进行重点讲述。
（4）用“启-保-停”电路实现的单序列结构的编程方法在介绍顺序功能图的编程方法时，建议采用顺序控制的多媒体课件创设情景，先介绍目前常用的顺序功能图的编程方法有三种：即采用基本指令使用“启-保-停”电路的编程方法、使用STL指令的编程方法、以转换为中心的编程方法。
然后重点介绍采用基本指令使用“启-保-停”电路实现的单序列结构的编程方法，最后详细讲解步进逻辑公式的含义及应用。
2．工作任务的实施工作任务实施的教学流程如图3-1-2所示。
图3-1-2 工作任务实施的教学流程五、教学参考资料采用基本指令，利用“启-保-停”电路由顺序功能图画出梯形图的编程方法，在许多专业教材中都有介绍。
而采用步进逻辑公式设计法，通过逻辑代数方程表达式进行步进顺控设计的PLC专业教材目前较少，本教材即对此作了介绍。
通过逻辑代数方程表达式进行步进顺序控制设计的步进逻辑公式设计法，不仅适用于PLC控制系统的程序设计，而且还是继电—接触器控制的步进顺序控制设计的一种有效而重要的设计手段。
教材对“多地自动往返循环控制”做了介绍，在此以“巩固与提高”环节中技能题的“小车四地自动往返控制”设计题目为例，进一步介绍步进逻辑公式法的应用，供教师教学中参考。
值得一提的是，步进逻辑公式法特别适用于这种通过行程开关控制的小车（或工作台）的多点自动循环步进顺序控制的设计。
应用步进逻辑公式法进行设计，程序步的划分是关键和首要条件。
在“小车四地自动往返控制”系统中，输出信号为KM1和KM2，输入信号由1个起动按钮和1个停止按钮发出，反馈信号由4个行程开关（SQ1、SQ2、SQ3和SQ4）发出。
小车运行程序分步图如图3-1-3所示。
图3-1-3 小车运行程序分步图此时的输出状态是指控制电路的输出触点的状态，如图3-1-3所示的控制电路中，如果小车向右运行，那么KM1得电KM2失电。
在小车向右运行期间，输出状态保持KM1得电、KM2失电的状态，由定义可得这是一程序步。
当小车向左运行时又变成KM1失电、KM2得电，系统又转入另一个程序步。
根据程序步的定义可知小车运行轨迹可分为M1、M2、M3、M4、M5五步，每步的转步信号可分别设为SQ1、SQ2、SQ3、SQ4，如图3-1-3所示。
根据步进逻辑公式可得如下方程组：1212()M SB M M -=+ (3—1)23123()M SQ M M M -=*+ （3—2）32234()M SQ M M M -=*+ （3—3）44345()M SQ M M M -=*+ （3—4）51452()M SQ M M SQ -=*+ （3—5） 由于行程开关SQ1、SQ2、SQ3、SQ4是小车的反馈输入信号，若分别用X002、X003、X004和X005所代替，则上述方程组可转换成下列方程组：112(001)M X M M -=+ （3—6）2123(004)M X M M M -=*+ （3—7）3234(003)M X M M M -=*+ （3—8）4345(005)M X M M M -=*+ （3—9）545(002)003M X M M X -=*+ （3—10） 要“结束”控制流程，必须增加停止按钮SB2(X000)来使系统停止工作。
逻辑代数方程组再次修改为:112(001)000M X M M X --=+* （3—11）2123(004)000M X M M M X --=*+* （3—12）3234(003)000M X M M M X --=*+* （3—13）4345(005)000M X M M M X --=*+* （3—14）545(002)003000M X M M X X --=*+* （3—15） 因为KM1得电，小车向右运行，而KM2得电，小车向左运行，所以程序步与KM1和KM2之间的函数为:1351()21KM M M M KM SB FR ---=++** （3—16）242()11KM M M KM SB FR ---=+** （3—17） 考虑编程，分别将输出继电器Y000（KM1）、Y001（KM2）和停止按钮SB1(X000)以及过载保护用的热继电器FR （X006）带入上面函数，可得小车向左和向右运行的逻辑代数方程组：135000()001000006Y M M M Y X X ---=++** （3—18）24001()000000006Y M M Y X X ---=+** （3—19） 在实际生产控制过程中，考虑到KM1和KM2之间的动作转换不能立即进行，所以M3、M5和M2、M4不能直接引发KM1和KM2得电，必须经过时间继电器延时，故有如下改进：112(001)000006M X M M X X ---=+** （3—20）2123(004)000006M X M M M X X ---=*+** （3—21）3234(003)000006M X M M M X X ---=*+** （3—22）4345(005)000006M X M M M X X ---=*+** （3—23）545(002)003000006M X M M X X X ---=*+** （3—24）035()000006T M M X X --=+* （3—25）124()000006T M M X X --=+* （3—26）10000()001000006Y M T Y X X ---=+** （3—27）1001000000006Y T Y X X ---=*** （3—28） 综上所述，通过对小车的运行分步，然后根据步进逻辑公式，列出步进逻辑代数表达式，最后根据步进逻辑代数表达式画出梯形图。
其梯形图程序如图3-1-4所示。
图3-1-4 小车四点自动往返控制六、教学设计示例1．组织教学可参考课题二任务1相关内容，略。
2．复习旧课引出新课通过提问等方式，带领学生复习经验法设计的特点等相关知识，为后面的教学内容做准备。
3．讲解新课（1）目标描述教学资源及工具：送料小车三地自动往返循环控制多媒体课件、成品实物展示、工作任务书。