小型可编程 第5讲

第5讲 步进指令
FX2系列PLC除了基本指令27条之外，还有2条简单的步进指 令，即STL和RET指令，其目标器件是状态器。其中有S0~S899可用 构成状态转移图。
第一节状态转移图
状态转移图也称功能图。一个控制过程可以分为若干个阶段， 这些阶段称为状态。状态与状态之间由转换分隔。相邻的状态具有 不同的动作。当相邻两状态之间的转换条件得到满足时，就实现转 换，即上面状态的动作结束而下一状态的动作开始，可用状态转移 图描述系统的控制过程。
第四节 步进指令的编程方法及应用例子
一．如何应用步进指令编程 采用步进指令编程时，一般需要下面几个步骤：
（ 1 ）分配 PLC 的输入和输出点，画出 PLC 的接线图，列出输 入和输出点分配表。
（2）根据控制要求或加工工艺要求，画出顺序控制的状态流 程图。 （3）根据状态流程图，画出相应的梯形图 （4）根据梯形图，写出对应的指令语句表。 （5）用编程器输入程序（梯形图或指令语句表）。 （6）调试程序。
由状态流程图可以 看到，在每个状态中设 置了一个辅助继电器， 利用PLS指令，在状态 接通瞬间，使辅助继电 器得电一个扫描周期， 辅助继电器常闭触点断 开一个扫描周期，产生 隔离作用，使该状态在 刚接通时，不会又瞬间 转移到下一个状态。 只要相邻两个状态 中用不同的辅助继电器 产生隔离脉冲信号即可， 因此整个系统只需两个 辅助继电器就能满足要 求。
（二）手动方式程序
手动方式梯形图程序如图所示。 S0为手动方式的初始状态。手 动方式的夹紧、放松及上升、下降、左移、右移是由相应按钮来控 制的。
（三）回原点方式程序
回原点方式状态图程序如图所示。S１是回原点的初始状态。回 原点结束后，M8043置1。
（四）自动方式
自动方式的状态图已在 上图列出、其中 S2 是自动 方式的初始状态。状态转移 开始辅助继电器 M8041 、 原点位置条件辅助继电器 M8044 的状态都是在初始 化程序中设定的，在程序运 行中不再改变。
三、多分支状态转移图的处理
（一）可选择的分支与汇合。
如图是可选择的分支与汇合的状态转移图和梯形图。
分支选择条件 X１和 X4不能同时接通。在状态器Ｓ21时， 根据X１和 X4的状态决定执行条分支。当状态器Ｓ22或Ｓ24接 通时，Ｓ21自动复位。状态器Ｓ26由Ｓ23或Ｓ25置位，同前一 状态器Ｓ23或Ｓ25自动复位。对应的语句表如下： STL S21 OUT Y1 STL S22 OUT Y2 LD X3 STL OUT S25 Y5 SET S26
④当上升限位开关X2=ON时， S22→S23 ，Y3=ON。
⑤当右移限位开关X3=ON， S23→S24 ，Y0=ON。 ⑥当下降限位开关X1=ON时， S24→S25 ，Y1=OFF， 即夹钳松开，同时启动定时器T1。 ⑦1s之后，S25→S26，Y2=ON。 ⑧到上限位开关X2=ON， S26→S27 ，Y4=ON， ⑨到达左限位开关X4=ON， S27→S2 ，又进入下一个 循环。
SET S24
STL S22 OUT Y2
STL S24
OUT Y4
STL S23
STL S25
第三节 步进指令的应用
简易机械手的顺控程序设计 : 机械手运动示意如下图：
一、工艺要求与工作方式
该机械手工作方式有手 动、单步、一个周期和连续 工作（自动）四种形式。
简易机械手的操作 面板如图所示。工 作方式选样开关分 四档与四种方式对 应。上升、下降、 左移、右移、放松、 夹紧几个步序一目 了然
S０——手动操作初始状态
S２——自动操作初始状态 M8048——禁止转移 M8041——开始转移
S1——回原点初始状态
M8042——启动脉冲
M8047——STL监控有效
三、简易机械手项控程序编写
（一）初始化程序
任何一个完整的控制程序都要初 始化。所谓程序初始化就是设置控 制程序的初始化参数。 简易机械手控制系统的初始化 程序是设置初始状态和原点位置条 件。如图是初始化程序的梯形图。
④ 因在一个扫描周期内，可能会出现 两个状态同时动作，所以，在相邻的两 个状态中不能使用同一个定时器，因为 其指令会互相影响，使定时器无法复位。 如果不是相邻的两个状态，则可以使用 同一个定时器 ⑤ 状态继电器使用时可以按编号顺序 使用，也可以任意选择使用，但不允许 重复使用。 ⑥ 步进触点之后的电路块中不允许使 用主控MC／MCR指令。
LD
X1
LD
SET STL
X2
S23 S23 Y3
STL S24
OUT Y4 LD X5 SET S25
LD
SET STL OUT
S22 LD X4
SET S24 OUT
（二）并行的分支与汇合 如图是并行的分支与汇合的状态图和梯形图。
当转换条件 X1 接通时，由状态器 S21 分两路同时进入状态器 S22和S24，以后系统的两个分支并行工作。图中水平双线强调的 是并行工作，实际上与一般状态编程一样，先进行驱动处理，然后 进行转换处理，从左到右依次进行。当两个分支都处理完毕后， S23、S25同时接通，转换条件X4也接通时，S26接通，同时S23、 S25自动复位。多条支路汇合在一起，实际上是STL指令连续使用 （在梯形图上是 STL 接点串联）。STL指令最多可连续使用8次； 即最多允许8条并行支路汇合在一起。与图中对应的语句表如下： STL S21 OUT Y１ LD X1 SET S22 LD X2 LD X3 SET S25 STL S25 OUT Y5 LD X4 SET S26 STL S26 OUT Y6 SET S23 STL S23 OUT Y3
以如图所示的机械手为例， 进一步说明状态转移图：
机械手将工件从 A 点向 B 点 移送。机械手的上升、下降与左 移、右移都是由双线圈两位电磁 阀驱动气缸来实现的。抓手对物 件的松开、夹紧是由一个单线圈 两位电磁阀驱动气缸完成，只有 在电磁阀通电时抓手才能夹紧。 该机械手工作原点在左上方按下 降、夹紧、上升、右移、下降、 松开、上升、左移的顺序依次运 行。 它有手动、自动等几种操作 方式。
如图所示为机械手自动方式状态图。 状态图的特点是由某一状态转移到下一状态后，前一 状态自动复位。 S2为初始状态，用双线框表示。 ① 当辅助继电器M8041、M8044接通时，S2→S20， Y0=ON。 ② 当 下 限 位 开 关 X1=ON 时 ， S20→S21 ， Y0=OFF ， Y1=ON，并保持。同时启动定时器T0。 ③1s后定时器T0=ON， S21→S22，Y2=ON。
② STL 接点接通后、与此相连的电路就可执行。 当STL 接点断开时，与此相连的电路停止执行。但 要注意在STL 接点接通转为断开后，还要执行一个 扫描周期。在状态转移过程中，会出现在一个扫描 周期的时间内两个状态同时动作。 因此，在两个状 态中不允许同时动作的负载之间必须有联锁措施。 ③ STL 步进指令仅对状态器有效 。只有在使用 SET指令以后状态器才具有步进控制功能，提供步 进接点。但状态器也可以是LD、LDI、AND等指令 的目标元件。也就是说，状态器不作为步进指令的 目标元件时，就具有一般辅助继电器的功能。
手动方式：是指用各自的按钮使各个负载单独接通或断开。 回原点：按下此按钮，机械手自动回到原点。 单步：按动一次启动按钮，前进一个工步。 单周期：在原点位置按动启动按钮，自动运行一遍后再在原点停止。若在中途按动停 止按钮，则停止运行；再按启动按钮，从断点处继续运行，回到原点处自动停止。
连续工作（自动状态）：在原点位置按动启动按钮，连续反复运行。若中途按动停止 按钮，运行到原点后停止。
特殊辅助继电器 M8044 作为原 点位置条件用。当在原点位置条件 满足时，M8044接通。其它初始状 态是由 IST 指令自动设定。需要指 出的是初始化程序是在开始时执行 一次，其结果存在元件映象寄存器 中，这些元件的状态在程序执行过 程中大部分都不再变化。有些则不 然，像 S ２状态器就是随程序运行 改变其状态的。
状态流程图如图 4—19 所示， PLC 开机后，系统自动进人初始 状态，准备工作。
由上图中可知道，所有负载是以工作5s为一个时段，在不同的 时段内有不同的输出，因此，设每一个时段为一个状态。每个状态 中的转移条件也就与时间有关。为保证每个状态工作时间为 5s，同 时又为了避免每个状态使用一个定时器，使程序简洁，现在采用产 生连续脉冲基本控制程序编程，并设定时器时间常数为 K50，使每 5s产生一个脉冲宽度为一个扫描周期的脉冲信号。产生连续脉冲基 本控制程序的梯形图如图所示。 定时器T0的常开触点每隔5s闭合一个扫描周期，将T0常开触点 作为所有状态的转移条件，但又要保证状态正常转移，即每隔5s只 有一个状态转移，这就必须采取脉冲信号进行隔离的措施。
面板上的启动和急停按钮与PLC运行程序无关。这两个按钮是用来接通或断开PLC外 部负载的电源。
二、初始状态设定
利用后述的功能指令 FNC60 （ IST ）自动设定与各个运行方式 相应的初始状态。后述的FNC60（IST）功能指令形式，如下图所 示。
X20是输人的首元件编号；520是自动方式的最小状态器编号； 529是自动方式的最大状态器编号。 当应用指令FNC60满足条件时，下面的初始状态器及相应特殊 辅助继电器自动被指定如下功能：
第二节 步进指令简介
一、步进指令 步进指令有两条：STL和RET。 其中STL是步进开始指令，RET是步进结束指令。 每个状态器有三个功能：驱动有关负载、指定转移目标和指定转 移条件。
步进指令使用说明：
① STL 接点与母线连接。与 STL 相连的起始接点 要使用 LD、 LDI指令。使用 STL指令后，LD点移 至 STL接点的右侧，一直到出现下一条STL指令或 者出现RET指令止。RET指令使LD点返回母线。使 用STL指令使新的状态置位，前一状态自动复位。