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第5章状态转移图及编程方法

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数据科学基础课件-第5章 随机游走与马尔可夫链

数据科学基础课件-第5章 随机游走与马尔可夫链
采样得到q(x)的一个样本z0。从均匀分布（0,kq(z0)) 中采样得到一个值u。如果u落在了上图中的灰色区 域，则拒绝这次抽样，否则接受这个样本z0
重复以上过程得到n个接受的样本z0,z1,...zn−1
24
Markov Chain Monte Carlo
基本思路：要得到给定概率分布P(x)的样本，利用马尔可
Weights Hidden Markov Model
2
Introduction
计算机科学的发展中，出现了一些领域独立的方 法，在处理各种领域的问题时，取得了很大成功
机器学习 马尔可夫链
3
马尔可夫与随机过程
安德烈·马尔可夫(Andrey Markov, 1856－1922)，俄国数学家，主要研究领 域在概率和统计方面，开创了随机过程 这个新的领域。
pj(t) = ∑ipi(t-1)pij
10
long-term probability distribution
Long-term probability distribution(长期概率分布)
设P(t) 是t步随机游走后的顶点概率分布，则 Long-term probability distribution a(t) 定义为：
Stationary Distribution
平稳分布示例
初始概率分布：
社会学家经常把人按其经 济状况分成3类：下层、 中层、上层，分别用1,2,3 表示
前n代人的分布状况：
P：
13
细致平稳条件
带有边概率强连通图的随机游走平稳概率分布的 一种求法
如果分布π满足 对于任意x, y,
，则π
是马尔可夫链的平稳分布，该式称为细致平稳条件。

状态转移图

状态转移图

5.1 状态转移图 5.2 步进梯形图及步进指令
5.2.1 步进梯形图 5.2.2 步进指令
第四章 状态转移图及步进指令

5.3 步进梯形图指令编程基本方法 5.4 状态转移图常见流程状态得编程
5.4.1 单流程状态编程 5.4.2 跳转与重复状态编程 5.4.3 选择分支与汇合状态编程 5.4.4 并行分支与汇合状态 5.4.5 分支与汇合得组合
5.3 步进梯形图指令编程基本方法
(1) 输出的驱动方法 如图5.5所示，从状态内的母线，一旦写入LD或 LDI指令后，对不需要触点的指令就不能再编程。 需要按下图的方法改变这样的回路
（ a）
（ b）
（ c）
图5.5 输出的驱动
（a）错误的驱动方法；（b）正确的驱动方法；（c）正确的驱动方法
(2) MPS/MRD/MPP指令的位置 在状态内，不能直接从STL内母线中直接使用 MPS/MRD/MPP指令（见图5.6），而应在LD或LDI 指令以后编制程序
SET S24 OUT S0 STL S24 OUT Y004 OUT T3 K 100 LD T3 SET S25 LD X001 OUT S0
STL S25
（a） 图5.4 运料小车控制编程 (a)步进梯形图 (b)指令程序 （b）
5.2.2 步进指令 1. 指令定义及应用对象
表5.1 步进指令的定义与应用对象
在M0接通S50之后（见图5.13）,转移条件M1（B触点） 即刻开路，在S50接通的同时，不向S51 图5.13 利用同 一种信号的状态转移转移。在M0再次接通的情况下， 向S51转移
构成转移条件的限位开关X030在转动之后使工序进 行一次转移，转移到下一工序，见图5.14。这种场合， 将转移条件脉冲化，见图5.15所示。S30首次动作，虽 然X030动作，M101动作，但通过自锁脉冲Ｍ100使不 产生转移，当X030再次动作，则M100不动作，M101 动作，则状态从S30转到S31

第一讲 三菱PLC步进指令介绍

第一讲 三菱PLC步进指令介绍
STL指令（步进开始指令） RET指令（步进结束指令） ＳＥＴ（状态转移）
• 一、步进指令
• •
• 每一个状态器有三种功能：
• （1）驱动负载（输出继电器） • （2）指定转移条件 • （3）指定转移到哪一个状态器。
第二节
步进指令及步进梯形图
• 二、关于步进使用的几点说明
• 1、步进地址号不能重复使用 • 2、允许用一个步进触点驱动多线圈输出，初始状态一 般不安排驱动负载。 • 3、允许在不同步进中，对同一元件进行多次输出 • 4、输出之间的联锁 • 5、允许在不相邻的步进中，重复使用同一编号的定时 器。 • 6、输出的驱动方法要符合规则。 • 7、注意状态转移方向
K30
S24 S25
K50
控制要求：
• B．小车连续循环，按停止按 钮S02小车完成当前运行环 节后，立即返回原点，直到 碰SQ1开关立即停止；当再 按启动按钮S01小车重新运 行；
控制要求：
•C．连续作3次循环后自动 停止，中途按停止按钮 S02则小车完成一次循环 后才能停止；
3.4.03 PLC控制机械滑台
Y02
Y03 Y04
控制要求：
• A．小车连续循环与单次循环 可按S07自锁按钮进行选择， 当S07为“0”时小车连续循 环，当S07为“1”时小车单 次循环；
M8002
小 车 功 能 图 Ａ
S0 X5 X0
S20
X5 X3
Y0 Y1
S21 T0 S22 X4
S23 T1
K50 T0
Y0 Y2 T1 Y3 X2 Y4 T2 T2
• １、当工作台在原始位置时，按下循环启动按钮S01， 电磁阀YV1得电，工作台快进，同时由接触器KM1驱 动的动力头电机M起动。 • ２、当工作台快进到达A点时，行程开关SI4压合， YV1、YV2得电，工作台由快进切换成工进，进行切 削加工。 • ３、当工作台工进到达B点时，SI6动作，工进结束， YV1、YV2失电，同时工作台停留3秒钟，当时间到， YV3得电，工作台作横向退刀，同时主轴电机M停转。 • ４、当工作台到达C点时，行程开关SI5压合，此时 YV3失电，横退结束，YV4得电，工作台作纵向退刀。 • ５、工作台退到D点碰到开关SI2，YV4失电，纵向 退刀结束，YV5得电，工作台横向进给直到原点，压 合开关SI1为止，此时YV5失电完成一次循环。

PLC步进顺控指令

PLC步进顺控指令

Y2
并行合并
STL OUT LD SET SET STL OUT LD SET STL OUT STL OUT LD SET STL OUT STL STL LD SET STL OUT LD
S22 Y0 X2 S23 S26 S23 Y1 X3 S24 S24 Y2 S26 Y3 X4 S27 S27 Y4 S24 S27 X5 S28 S28 Y5
例5-1 圆盘旋转控制
S0
M8002
用PLC控制一 个圆盘，圆盘 的旋转由电动 机控制。要求 按下起动按钮 后正转1圈， 反转2圈后停 止。
起动按钮 X0 SQ 限位开关 X1
M1 M0 S21 M2 M0 S22
Y1 PLS
反转 M3
Y0
M3 M0 (b)SFC图1
(a)圆盘示意图
(c)SFC图2
Y5
(b)步进梯形图
(a)状态转移图
(c)指令表
图5- 16 并行分支
16
混合分支
S22 X2 X2 S23 X3 S24 X4 S28 X7
(a)混合分支1 (b)混合分支2
S22
Y0 X2 Y1 S26 X5 Y2 S27 X6 Y5 Y4 S29 Y6 Y3
Y0
S23 X3 S24 X5 S28 X6
1
第5章 步进顺控指令
• 5.1 步进梯形图指令与状态转移图 • 5.1.1 步进梯形图指令
• 步进梯形图指令STL(Step Ladder)和RET，是一种符合I EC1131—3标准中定义的 SFC图(Sequential Function Chart顺序功能图)的通用流程图语言。顺序功能图也叫 状态转移图，相当于国家标准“电气制图”（GB6988.6-86）的功能表图(Function Charts)。 SFC图特别适合于步进顺序的控制，而且编程十分直观，方便，便于读图，初学者也 很容易掌握和理解。

PLC步进编程应用—并行分支编程方法

PLC步进编程应用—并行分支编程方法

X2
S27
Y4
右限位X4
右移Y4 X4
对应梯形图
M8002 SET S0
S0 X5 RST Y1
RST Y0
Y2 X6
RST Y3
Y4 X0 X4 X2 Y1
SRY S20 S20
Y0
X1
S21
SET S21
T0 K10
SET Y1
T0 SET S22
S22 S23 S24 S25
S26 S27
END
(4) 并行分支、汇合编程应注意的问题
②并行分支与汇合流程中，并联分支后面不能使用选择转移条件※，在转移 条件*后不允许并行汇合，如下图(a)所示，应改成图 (b)后，方可编程。
【应用系统设计】 简易红绿灯控制系统
选择分支与汇合流程设计
项目说明：
①若方式选择开关（COS）置于手动方式，当按下START启动后，
状态编程思想在非状态元件编程中的应用
一、 用辅助继电器实现状态编程
左图为小 车往返辅助 继电器状态 编程梯形图
辅助继电 器实现的状 态编程方法, 同基本指令 梯形图的编 程完全相同。
注意！
在设计每个工序的梯形图时，应将前工序辅助继 电器的复位操作放在本工序负载驱动的前面，防止 编程时出现逻辑错误，导致控制混乱。
②因为只有一个放在工件补充位置的PH0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-M13。当PH0侦测到传送带送来的工件时，则设 定M10为1，当转盘转动后，用左移指令将M10-M13左移一个位元，亦即 M11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M12 动作、包装搬运依M13动作。

数字电路与逻辑设计第5章时序逻辑电路

数字电路与逻辑设计第5章时序逻辑电路
Q and A Q ：电路是否具备自启动特性？请检验。
(b) 74194构成扭环形计数器
Q and A Q ：电路是否具备自启动特性？请检验。
77
➢ 检验扭环形计数器的自启动特性
模值M＝2n=2×4=8 状态利用率稍高；环 形计数器和扭环形计 数器都具有移存型的 状态变化规律，但它 们都不具有自启动性
10
分析工具 常见电路
状态转移真值表 状态方程 状态转移图 时序图
数码寄存器 移位寄存器 同步计数器 异步计数器
11
5.2.1 时序逻辑电路的分析步骤
12
例1:分析图示时序逻辑电路
解 ➢ 1. 写激励方程:
13
➢ 2. 写状态方程和输出方程:
根据JK触发器特性方程：Qn1 J Qn K Qn
LD
置入控制输入
CP
时钟输入
CR
异步清0输入
CTT ，CTP 计数控制输入
输出端子
Q0～Q3 数据输出
CO
进位输出
CO
Q3n
Q
n 2
Q1n
Q0n
26
➢ 功能表:
27
2.十进制同步计数器（异步清除）74160
➢ 逻辑符号: ➢ 功能表:
CO Q3n Q0n
28
3.4位二进制同步计数器（同步清除）74163
51
1.二-五-十进制异步计数器7490
52
CT7490： 2-5-10进制异步计数器
4个触发器（CP1独立触发FF0实现二分频，
CP2独立触发FF1、FF2、FF3构成的五分频计数器）
异步清0输入 R01、 R02
异步置9输入 S91、S92
可实现 8421BCD 和 5421BCD计数

三菱PLC----步进顺控指令系统

三菱PLC----步进顺控指令系统

5.1 状态转移图
有向连线（状态转移路线和方向）： 从上到下、从左到右 的步间连线，或非前两方向则为加箭头的步间连线。 注：从上到下，从左到右有向连线上的箭头可省略。 转换（分割两个相邻步）：有向连线上与其垂直的短线。
转换条件：与转换相关的逻辑条件，用文字、布尔代数表达 式、图形符号标于转换短线旁。
步3
步4
c
步10
步11
26
5.4 编程实例
绘制顺序功能图的注意事项：
两个步绝对不能直接相连，必须用一个转换将它们隔开； 两个转换绝对也不能直接相连，必须用一个步将它们隔开； 顺序功能图中的初始步一般对应系统的等待启动的初始状态 （如M8002） ； 自动控制系统应能多次重复执行同一工艺过程（封闭地循环扫 描运行）； 在单序列中，只有当某一步的前级步是活动步时，该步才可能 将变成活动步。
成立，则下一步被激活。同时所有 前级步都变为不活动步了。
g
步10
h
22
5.3.4 选择与并行分支的组合
M8002 S0
X0
S20
Y1
X 1
S22
Y3
X4
S23
Y4
X5
S24
Y5
X7
S27
Y10
X10
X2
S20
Y1
X3
S25
Y6
X6
S26
Y7
23
5.3.4 选择与并行分支的组合
M8002
S0
X0
X2
S2
初始状态
XO 启动
S20
Y0
X1 下限位
S21
Y1
X2 已加紧
S22
Y2
X3上限位

第五章霍普菲尔德(Hopfield)神经网络

第五章霍普菲尔德(Hopfield)神经网络
Hopfield模型属于反馈型神经网络，从计算的角度上讲，它 具有很强的计算能力。这样的系统着重关心的是系统的稳定 性问题。稳定性是这类具有联想记忆功能神经网络模型的核 心，学习记忆的过程就是系统向稳定状态发展的过程。 Hopfield网络可用于解决联想记忆和约束优化问题的求解。
反馈网络(Recurrent Network),又称自联 想记忆网络,如下图所示:
x1
x2
x3
y1
y2
y3
图 3 离散 Hopfield 网络
考虑DHNN的节点状态,用yj(t)表示第j个神经元,即节点j在时 刻t的状态,则节点的下一个时刻t+1的状态可以求出如下:
1, u j (t) 0 y j (t 1) f[u j (t)] 0, u j (t) 0 u j (t) w i, j y i (t) x j θ j
在不考虑外部输入时,则有
j 1,2,..., n
n y j (t 1) f w i, j yi (t) θ j i 1
•通常网络从某一初始状态开始经过多次更新后才可 能达到某一稳态。使用异步状态更新策略有以下优点： （1）算法实现容易，每个神经元节点有自己的状态 更新时刻．不需要同步机制； （2）以串行方式更新网络的状态可以限制网络的输 出状态，避免不同稳态以等概率出现。 一旦给出HNN的权值和神经元的阈值，网络的状态转 移序列就确定了。
5.2 离散Hopfield网络
• Hopfield最早提出的网络是神经元的输出为 0-1二值的NN,所以,也称离散的HNN (简称为 DHNN).
–下面分别讨论DHNN的
• • • • 结构 动力学稳定性(网络收敛性) 联想存储中的应用 记忆容量问题

状态转移图

状态转移图

Date: 3/12/2012
Page: 45
功能分析：
① 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。 ②因为只有一个放在工件补充位置的PH0来侦测工件的有无，而另 PH0 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-M13。当PH0侦测到传送带送来的工件时，则设 10PH0 定 M10 为1，当转盘转动后，用左移指令将 M10-M13 左移一个位元，亦即 10M11 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 M12 动作、包装搬运依M13动作。
Date: 3/12/2012
Page: 14
或
Date: 3/12/2012
Page: 15
四、步进指令的表示及其动作
1.步进指令的顺序功能图表示及其动作
Date: 3/12/2012
Page: 16
2.步进指令的梯形图表示及其动作
Date: 3/12/2012
Page: 17
第二节 顺序功能图的类型
本节讲解… 本节讲解 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
Date: 3/12/2012
Page: 18
一、单流程结构
从头到尾只有一条路可走，称为单流程结构。
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） （RST）正在执行的步阶来结束 步进动作。

三菱FX3U系列PLC编程技术与应用-第五章

三菱FX3U系列PLC编程技术与应用-第五章

§5.3 传送比较指令及其应用
5.3.3 基础知识：传送类指令
1．传送指令FNC12 MOV 源操作数[S]：K、H、KnX、KnY、KnM、KnS、T、C、D、V、Z 目的操作数[D]：KnY、KnM、KnS、T、C、D、V、Z 传送指令应用:当X0接通时将源操作数S的内容传送到目的操作数D，且源操作数 的内容不变。
§5.1 功能指令概述
5.1.1 功能指令格式
5.1.2 数据寄存器D
功能指令是由操作码与操作数两部
分组成。操作码又称为指令助记符，用来
数据寄存器是用于存放各种数据的软
表示指令的功能；操作数用来指明参与操 元件。FX3U系列PLC中每一个数据寄存
作的对象。操作数又分为源操作数、目的 器都是16位的（最高位为正、负符号位），
§5.3 传送比较指令及其应用
5．多点传送指令FNC16 FMOV
源操作数[S]：K、H、KnX、KnY、 KnM、KnS、T、C、D、V、Z
目的操作数[D]：KnY、KnM、 KnS、T、C、D
其它操作数n：K、H
如图所示将源操作数S的软元件 内容向以目的操作数D指定的软元 件为开头的n点软元件进行传送， 传送后目的软元件中的内容都一样。
§5.3 传送比较指令及其应用
5.3.4应用实例：PLC控制计件包装系统
某一运计件包装系统的工作过程示意图
按下按钮SB1启动传送带1转动， 传送带1上的器件经过检测传感器时， 传感器发出一个器件的计数脉冲，并将 器件传送到皮带2上的箱子里进行计数 包装，根据需要盒内的工件数量由外部 拨码盘设定（0～99），且只能在系统 停止时才能设定，用两位数码管显示当 前计数值，计数到达时，延时3秒钟， 停止传送带1，同时启动传送带2，传送 带2保持运行5秒后，在启动传送带1， 重复以上计数过程，当中途按下了停止 按钮SB2后，则本次包装结束才能停止。

PLC5章状态转移图及编程方法

PLC5章状态转移图及编程方法
(1) 按下启动按钮SB，台车电机M正转，台车前进，碰 到限位开关SQ1后，台车电机M反转，台车后退。
(2) 台车后退碰到限位开关SQ2后，台车电机M停转，台车停 车，停5 s，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(或者 继续下一个循环)。
5.1 状态转移图及状态功能
PLC程序设计步骤
• 根据可编程序控制器系统硬件结构和生产工艺要求，在软件规格说 明书的基础上，用相应的编程语言指令，编制实际应用程序并形成 程序说明书的过程就是程序设计。
• PLC程序设计一般分为以下几个步骤： • 程序设计前的准备工作。 • 程序框图设计。 • 程序测试。 • 编写程序说明书。
1．程序设计前的准备工作
• 在熟悉被控对象的同时，还要认真借鉴前人在程 序设计中的经验和教训，总结各种问题的解决方 法——哪些是成功的，哪些是失败的，为什么。 总之，在程序设计之前，掌握东西越多，对问题 思考得越深入，程序设计就会越得应手。
• 3）充分利用手头的硬件和软件工具例如， 硬件工具有：编程器、GPC（图形编程器）、 FIT（工厂智能终端）；编程软件有：LSS、 SSS、CPT、CX—ProgTammer、西门子STEP7 如果是利用计算机编程，可以大大提高编 程的效率和质量。
(3) 只要在不相邻的步进段内，则可重复使用同一编号的 计时器。这样，在一般的步进控制中只需使用2～3个计时器 就够了，可以节省很多计时器。
(4) 状态也可以作为一般中间继电器使用，其功能与M一 样，但作一般中间继电器使用时就不能再提供STL触点了。
5.2 单流程状态转移图的编程
第三步：设计步进梯形图
状态的转移条件可以是单一的，也可以是多个元件的串、 并联组合，如图所示。

状态转移图及编程方法

状态转移图及编程方法
S24转移条件SQ3
状态的转移条件可以是单一的，也可以有多个元件的串、并联组合。如图6-5所示。
（a）单一条件
（b）转移的组合条件
图6-5状态的转移条件
经过以上三步，可得到台车往返控制的顺序状态转移图如图6-6所示。
图6-6台车自动往返系统状态转移流程图
6.2 单流程状态转移图的编程
6.2.1
所谓单流程，是指状态转移只可能有一种顺序。上个模块介绍的台车自动往返的控制过程只有一种顺序：S0→S20→S21→S22→S23→S24→S0，没有其他可能，所以叫单流程。当然，现实当中并非所有的顺序控制均为一种顺序。含多种路径的叫分支流程。本模块即为并联分支流程。
2S20为分支状态
根据不同的条件（X0,X10,X20）,选择执行其中一个条件满足的流程。
X0为ON时执行图6-10(a)，X10为ON时执行图6-10(b)，X20为ON时执行图6-10(c)。X0，X10，X20不能同时为ON。
3S50为汇合状态，可由S22、S32、S42任一状态驱动。
(a) (b) (c)
（a）直接驱动
（b）软元件组合驱动
图6-4负载的驱动
3、找出每个状态的转移条件，即在什么条件将下将某个状态“激活”。状态转移图就是状态和状态转移条件及转移方向构成的流程图，弄清转移条件当然是必要的。
经分析可知，本例中各状态的转移条件如下。
S20转移条件SB
S21转移条件SQ1
S22转移条件SQ2
S23转移条件T0
6.4.2 并行性分支状态转移图的编程
编程原则是先集中进行并行性分支的转移处理，然后处理每条分支的内容，最后再集中进行汇合处理。
1并行分支处理
编程方法是首先进行驱动处理，然后按顺序进行状态转移处理。以分支状态S20为例，如图6-16所示。S20的驱动负载为Y0，转移方向为S21、S31、S41。按照并行性分支编程方法，应先进行Y0的输出，然后依次进行到S21、S31、S41的转移。程序如下：

数字电子技术基础5(第二版)教学教材

数字电子技术基础5(第二版)教学教材
激励表(也称驱动表)是表示触发器由当前状态Qn转至确 定的下一状态Qn+1时，对输入信号的要求。基本RS触发器的 激励表如表5.1.2所示。
第5章 触发器
表5.1.2 基本RS触发器的激励表
Qn
Q n+1
0
0
0
1
1
0
1
1
RD SD ×1 10 01 1×
第5章 触发器
图5.1.3 基本RS触发器的状态转移图
第5章 触发器
4．波形图 工作波形图又称时序图，它反映了触发器的输出状态在 输入信号作用下随时间变化的规律，是实验中可观察到的波 形。图5.1.4为基本RS触发器的工作波形，图中虚线部分表 示状态不确定。 基本RS触发器也可以用或非门组成,其电路及逻辑符号 如图5.1.5所示,输入信号SD、RD是高电平有效，因此输入端 没有小圆圈。电路的工作原理读者可自行分析。
第5章 触发器
5.1.2 基本RS触发器的功能描述 1．状态转移真值表（状态表） 将触发器的次态Qn+1与现态Q及输入信号之间的逻辑关
系用表格的形式表示出来，这种表格就称为状态转移真值 表(或称状态表、特性表)。根据以上分析，图5.1.1（a）所 示的基本RS触发器的状态转移真值表如表5.1.1（a）所示， 表5.1.1（b）是其简化表。它们与组合电路的真值表相似， 不同的是触发器的次态Qn+1不仅与输入信号有关，还与它的 现态Q有关，这正体现了时序电路的特点。表5.1.1也可以用 图5.1.2所示的卡诺图来表示，并将这种表示触发器状态的 卡诺图称为次态卡诺图。
Qn1 S RQn
第5章 触发器
图5.1.1 与非门构成的基本RS触发器
第5章 触发器
当输入信号变化时，触发器可以从一个稳定状态转换 到另一个稳定状态。我们把输入信号作用前的触发器状态 称为现在状态（简称现态），用Qn和Qn表示（为了书写方 便，现态Qn右上角的n可以略去， Qn可写成Q，下同）， 把在输入信号作用后触发器所进入的新状态称为触发器的 下一状态（或简称次态），用Qn+1和Qn+1表示。因此，根 据图5.1.1（a）所示电路中的与非逻辑关系可以得出以下 结果：

电气控制与PLC第7-8次_顺序功能图(SFC)及常用功能指令

电气控制与PLC第7-8次_顺序功能图(SFC)及常用功能指令
循环
例1 大小球的选择传送控制—— 选择分支与汇合
1、大小球分捡装置
例1 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
3
、 状 态 转 移 图 与 指 令 表
例2 交通灯控制——并行分支与汇合
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。
1. 在不同的步进段，允许有重号的输出（注意：状态号不能重 复使用）。如图（a）所示，表示Y2在S20和S21两个步进段都 接通，它与图（b）等效。
2. 在不相邻的步进段，允许使用同一地址编号的定时器（注意：
在相邻的步进段不能使用），如图所示。故对于一般的时间顺 序控制，只需2～3个定时器即可。
使用步进指令需要说明的问题（续2）
例2 交通灯控制——并行分支与汇合
三、I/O接线图： 四、编程
1、按双流程步进控制编程（并行分支与汇合,见下页） 2、按单流程步进控制编程（请学生自己完成）
交通灯按双流程步进控制编程（并行分支与汇合）
交通灯按双流程步进控制编程（并行分支与汇合）
例3 液压滑台的二次进给控制——互锁功能的实现
某机床的液压滑台需要进行二次进给控制，其动作过程、输 出元件的分配及状态转移图如图所示。
电气控制与PLC应用技术
—— 第5章 顺序功能图（SFC）及步进梯形图（STL）
本章主要内容
5.1 顺C及STL的编程规则 5.4 多流程顺序控制 5.5 SFC及STL的应用举例
基本概念
步进控制: 在多工步的控制中，按照一定的顺序分步 动作，即上一步动作结束后，下一步动作才开始。

Verilog HDL数字设计教程(贺敬凯)第5章

Verilog HDL数字设计教程(贺敬凯)第5章

第5章 同步有限状态机设计
其仿真结果如图5-11所示。 【例5-5】 对应于步骤四的Verilog HDL建模。 ///产生JK激励信号：D触发器的激励d---->JK触发器的激励J 和K
module D_JK(d,q,j,k);
input d,q; output reg j,k;
always @(d,q)
利用多余状态，卡诺图化简后的激励方程和输出方程为：
n n D1 Q0 A，D0 A， Y Q1 A
第六步：画出逻辑图并检查自启动能力。逻辑图如图57所示。
第5章 同步有限状态机设计
图5-7 例5-1的逻辑图
第5章 同步有限状态机设计
经检查，该电路具有自启动能力。 至此解题完毕。 以上六步，我们均可以采用Verilog HDL进行电路建模， 下面从后向前对各个步骤进行建模，见例5-2至例5-9。
第5章 同步有限状态机设计
程序说明：
(1) 例5-4的实现要求得出输出方程和激励方程，然后才
能对时序逻辑电路建模。这种建模方法同例5-2一样，需要 手工做大量复杂的工作，而不是由计算机来完成复杂的计算 工作。 (2) 该模块的综合结果如图5-12所示。
第5章 同步有限状态机设计
图5-12 例5-4的综合结果
第5章 同步有限状态机设计
【例5-3】 对例5-2的改进——消除毛刺。 module input clk,A; output reg Y; wire q0,q1; mydff_2 dff0(.D(A),.Q(q0),.clk(clk)), dff1(.D(A&q0), .Q(q1), .clk(clk)); always @(posedge clk) Y= q1 & (~A); endmodule 该模块的综合结果如图5-10所示。 fsm_1(clk,A,Y);

第5章 顺序功能图(SFC)及步进梯形图(STL)

第5章 顺序功能图(SFC)及步进梯形图(STL)
状态S 状态 n
转移条件
状态S 状态 m
满足转移条件时，实现状态转移，即上一状态（ 满足转移条件时，实现状态转移，即上一状态（转 移源）复位，下一状态（转移目标）置位。 移源）复位，下一状态（转移目标）置位。
ch.5 -4
Kunming University of Science & Technology
ch.5 -17
Kunming University of Science & Technology
多流程步进控制
3. 跳转与循环
ch.5 -18
Kunming University of Science & Technology
步进控制的应用举例
例1 例2 例3 例4 例5 例6
多台电机的顺序启动、逆序停止控制——跳转与循环 多台电机的顺序启动、逆序停止控制——跳转与循环
2. 并行分支与汇合的编程
STL OUT LD SET SET STL OUT LD SET STL OUT STL OUT STL STL LD SET STL OUT LD
S20 Y0 X0 S21 S31 S21 Y1 X1 S22 S22 Y2 S31 Y10 S22 S31 X10 S40 S40 Y20 X11
ch.5 -2
Kunming University of Science & Technology
基本概念
步进控制: 在多工步的控制中， 步进控制: 在多工步的控制中，按照一定的顺序分步 动作，即上一步动作结束后，下一步动作才开始。 动作，即上一步动作结束后，下一步动作才开始。 步进指令: 步进指令:专门用于步进控制的指令 编程步骤: 编程步骤: 1)根据工艺流程画出状态转移图； 1)根据工艺流程画出状态转移图； 根据工艺流程画出状态转移图 2)根据状态转移图画出步进梯形图; 2)根据状态转移图画出步进梯形图; 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。 3)根据步进梯形图编写出指令表 根据步进梯形图 指令表。

第五章步进指令及状态编程法

第五章步进指令及状态编程法
状态法提供了将复杂的顺控过程分解为小的“状态”分 别编程,再组合成整体程序的编程思想。可使编程工作程式 化,规范化。是 PLC程序编制的重要方法。
状态转移图是状态编程的工具,图中包含了程序所需用 的全部状态及状态间的关联。针对具体状态来说,状态转移 图给出该状态的任务及状态转移的条件及方向。采用状态 法编程时一般先绘出状态转移图,再由状态转移图转绘为梯 形图或编写指令表。
本章在介绍状态编程思想、状态元件、状态指令的基础 上,结合实例说明了状态编程方法的应用。
5.1 状态编程思想
5.1.1 状态编程思想导引
举例 工业机械手的控制系统
缺 ① 动作表达繁琐。
陷
② 梯形图涉及的联锁关系较复杂,
处理起来较麻烦。
③ 梯形图可读性差,很难从梯形图 看出具体控制工艺过程。
状态转移图
(4)状态转移程序的结尾必须使用RET指令 RET是步进返回指令，使程序返回主母线，以保证其它的指 令在主母线上进行，防止出现逻辑混乱
(5)其他 在为程序安排状态继电器元件时,要注意状态器的分类功用。
16
状态转移图与梯形图的转换
M8002 初 始 脉 冲
S0
X000 启 动 按 钮
S20
X001
Y001
左图特点:复杂的控制任 务或工作过程分解成了 若干个工序；各工序的 任务明确而具体；各工 序间的联系清楚,工序间 的转换条件直观；这种 图很容易理解,可读性很 强。
状态编程的一般思想：
将一个复杂的控制过程分解为若干个工作状态,明 确各状态的任务、状态转移条件和转移方向,再依据总 的控制顺序要求,将这些状态组合形成状态转移图,最 后依一定的规则将状态转移图转绘为梯形图程序。
5.1.2 步进指令
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工 序 二 SQ 2 状 态 后 退 停
后 退 ： Y 2动 作
工 序 三 T0 延 时 前 进
延 时 5 s： T 0动 作
工 序 四 SQ 3 后 退
前 进 ： Y 1动 作
工 序 五 SQ 2 后 退 停
后 退 ： Y 2动 作
5.1 状态转移图及状态功能
当相邻两步之间的转移条件得到满足时，转移去执行下一
5.1 状态转移图及状态功能
X 0 X 0 S20 S20 转移条件： X 0 X 1 T 0 转移条件： X 1与 T 0 并联再与 X 0串联
(a )
(b )
5.1 状态转移图及状态功能
在使用状态时还需要说明以下问题： (1) 状态的置位要用SET指令，这时状态才具有步进功能。 它除了提供步进触点外，还提供一般的触点。步进触点 (STL触点)只有动合触点，一般触点有动合触点和动断触 点。当状态被置位时，其STL触点闭合，用它去驱动负载。 (2) 用状态驱动的M、Y若要在状态转移后继续保持接通， 则需用SET指令。当需要复位时，则需用RST指令。
5.2 单流程状态转移图的编程
第四步：编制语句表 由步进梯形图可用步进指令编制出语句表程序。步进指令由 STL/RET指令组成。STL指令称为步进触点指令，用于步进触 点的编程；RET指令称为步进返回指令，用于步进结束时返回 原母线。 由步进梯形图编制语句表的要点是： (1) 对STL触点要用STL指令，而不能用LD指令。不相邻的状 态转移用OUT指令，例如从S24转移到S25。 (2) 与STL触点直接连接的线圈用OUT/SET指令。对于通过触点 连接的线圈，应在触点开始处使用LD/LDI指令。
线段上的短线表示工作转移条件，图中状态转移条件为SB、SQ1。
方框与负载连接的线段上的短线表示驱动负载的联锁条件，当联锁 条件得到满足时才能驱动负载。转移条件和联锁条件可以用文字或
逻辑符号标注在短线旁边。
准 状 态 条 件 SB
备 启 动 (前 进 ) 状 态 功 能 前 进 ： Y 1动 作
工 序 一 SQ 1 后 退
5.4 并行分支与汇合的编程
STL OUT LDT STL OUT S21 Y1 X1 S22 S24 S22 Y2 X2 S23 S23 Y3 S24 Y4
LD X3
SET
STL OUT
S25
S 25 Y5
STL
STL LD SET STL OUT
5.2 单流程状态转移图的编程
(3) 步进程序结束时要写入RET指令。 LD M8002 SET S0 STL S0 LD X0 LD X1 SET S21 STL S21 LDI Y1 OUT Y2 LD X2 SET S22 STL S22 OUT T0 SP K50
5.2 单流程状态转移图的编程
5 .
2
单 流 程 状 态 转 移 图 的 编 程
5.2 单流程状态转移图的编程
下面对绘制步进梯形图的要点作一些说明： (1) 状态必须用SET指令置位才具有步进控制功能，这时状态 才能提供STL触点。 (2) 状态转移图除了并联分支与联接的结构以外，STL触 点基本上都是与母线连接的，通过STL触点直接驱动线圈， 或通过其它触点来驱动线圈。线圈的通断由STL触点的通断 来决定。 (3) 图中M8002为特殊辅助继电器的触点，它提供开机初 始脉冲。 (4) 在步进程序结束时要用RET指令使后面的程序返回原母 线。
步动作，而上一步动作便结束，这种控制称为步进控制。
在初始状态下，按下前进启动按钮SB(X00动合触点闭合)， 则小车由初始状态转移到前进步，驱动对应的输出继电器Y01， 当小车前进至前限位SQ1时(X01动合触点闭合)，则由前进步 转移到后退步。这就完成了一个步进，以下的步进读者可以自 行分析。
5.1 状态转移图及状态功能
第二步：绘制状态转移图 顺序控制若采用步进指令编程，则需根据流程图画出状态
转移图。状态转移图是用状态继电器(简称状态)描述的流程图。
状态元件是构成状态转移图的基本元素，是可编程序控制器的 元件之一。
5.1 状态转移图及状态功能
状态可提供以下三种功能 ： (1) 驱动负载。状态可以驱动M、Y、T、S等线圈。可以
S23
S25 X4 S26 S26 Y6
5.5 编程实例
1 交通信号灯控制 (1)控制要求 信号灯的动作受开关总体控制，按一下启动按钮，信号灯系 统开始工作，并周而复始地循环动作；按一下停止按钮，所有信 号灯都熄灭。信号灯控制时序要求如表所示。
东西 南北 信号 时间 信号 时间 绿灯亮 25 s 绿灯闪亮 3s 红灯亮 30 s 黄灯亮 2s 绿灯亮 25 s 红灯亮 30 s 绿灯闪亮 3s 黄灯亮 2s
(3) 给出转移条件。状态转移的条件用连接两状态之间
的线段上的短线来表示。当转移条件得到满足时，转移的状
态被置位，而转移前的状态(转移源)自动复位。例如，当X1 动合触点瞬间闭合时，状态S20将转移到S21，这时S21被置
位而S20自动复位。
状态的转移条件可以是单一的，也可以是多个元件的串、 并联组合，如图所示。
5.2 单流程状态转移图的编程
(3) 只要在不相邻的步进段内，则可重复使用同一编号的
计时器。这样，在一般的步进控制中只需使用2～3个计时器 就够了，可以节省很多计时器。 (4) 状态也可以作为一般中间继电器使用，其功能与M一
样，但作一般中间继电器使用时就不能再提供STL触点了。
5.2 单流程状态转移图的编程
直接驱动和用置位SET指令驱动，也可以通过触点联锁条件来
驱动。例如，当状态S20置位后，它可以直接驱动Y1。在状态 S20与输出Y1之间有一个联锁条件Y2。 (2) 指定转移的目的地。状态转移的目的地由连接状态之 间的线段指定，线段所指向的状态即为指定转移的目的地。 例如，S20转移的目的地为S21。
5.5 编程实例
(2)系统配置
根据信号控制要求，I/O分配及其接线如图所示 图中用一个输出点驱动两个信号灯 如果PLC输出点的输出电流不够，可以用一个输出点驱 动一个信号灯
第三步：设计步进梯形图 每个状态提供一个STL触点，当状态置位时，其步进 触点接通。用步进触点连接负载的梯形图称为步进梯 形图，它可以根据状态转移图来绘制。根据图所示台 车状态转移图绘制的步进梯形图。
M 8002 SE T S0 X 0 SE T S20 Y 2 Y 1 X 1 SE T S21 Y 1 Y 2 X 2 SE T S22 T 0 K 50 T 0 SE T S23 Y 2 Y 1 X 3 SE T S24 Y 1 Y 2 X 2 O U T E N D R E T S0 S24 S23 S22 S21 S20 S0
LD SET SET STL LDI OUT STL LDI OUT T0 S23 S20 S20 Y2 Y1 S23 Y2 Y1 LD SET STL LDI OUT LD OUT RET END X3 S24 S24 Y1 Y2 X2 S0
5.3 选择性分支与汇合的编程
1．可选择的分支与汇合 从多个流程程序中，选择执行哪一个流程称为选择 性分支 下图是可选择的分支与汇合的状态转移图和梯形图。
M 8002 S0
台 车 流 程 图 的 状 态 转 移 图
SB S20 SQ 1 S21 SQ 2 S22 T0 S23 SQ 3 S24 SQ 2
X 0
Y 2 Y 1
X 1
Y 1 Y 2
X 2 T0 K 50 Y 2 Y 1 X 3 Y 1 Y 2 X 2 R ET EN D
5.1 状态转移图及状态功能
流程图中的每一步，可用一个状态来表示，由此绘出 图所示的台车流程图的状态转移图。如图所示，分配状态 的元件如下： 初始状态 S0
前进(工序一) S20
后退(工序二) S21 延时(工序三) S22 再前进(工序四) S23 再后退(工序五) S24 注意：虽然S20与S23、S21与S24，功能相同，但它们是状态 转移图中的不同工序，也就是不同状态，故编号也不同。
SQ2(X2)
SQ1(X1)
SQ3(X3)
台车自动往返系统工况示意图
5.1 状态转移图及状态功能
某生产过程的控制工艺要求如下：
(1) 按下启动按钮SB，台车电机M正转，台车前进，碰
到限位开关SQ1后，台车电机M反转，台车后退。
(2) 台车后退碰到限位开关SQ2后，台车电机M停转，台车停 车，停5 s，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(或者 继续下一个循环)。
X5
5.4 并行分支与汇合的编程
并行分支的编程原则是先集中进行并行分支处理，再 集中进行汇合处理。 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。
S21
Y1
5.3 选择性分支与汇合的编程
S22
X1 X4
SET
SET Y2
S22
S24
S21
X1 S22 X2
Y1
X4 Y2 S24 X5 Y4
X2
SET Y3
S23
S23
X3
SET Y4
S26
S23
X3 S26
Y3
S25
X6
Y6
S24
X5 S25 X6 S26 X7
SET Y5 SET Y6
S25
5.4 并行分支与汇合的编程
S21 Y1 X1 SET SET S22 Y2 X2 SET S23 S22 S24
S21 X1 S22 X2 S23 X4