顺序控制与步进指令

PLC的五种标准编程语言PLC的用户程序是设计人员根据控制系统的工艺控制要求，通过PLC编程语言的编制设计的。

根据国际电工委员会制定的工业控制编程语言标准（IEC1131-3）。

PLC的编程语言包括以下五种：梯形图语言（LD）、指令表语言（IL）、功能模块图语言（FBD）、顺序功能流程图语言（SFC）及结构化文本语言（ST）。

1、梯形图语言（LD）梯形图语言是PLC程序设计中最常用的编程语言。

它是与继电器线路类似的一种编程语言。

由于电气设计人员对继电器控制较为熟悉，因此，梯形图编程语言得到了广泛的欢迎和应用。

梯形图编程语言的特点是：与电气操作原理图相对应，具有直观性和对应性；与原有继电器控制相一致，电气设计人员易于掌握。

梯形图编程语言与原有的继电器控制的不同点是，梯形图中的能流不是实际意义的电流，内部的继电器也不是实际存在的继电器，应用时，需要与原有继电器控制的概念区别对待。

图1是典型的交流异步电动机直接启动控制电路图。

图2是采用PLC控制的程序梯形图。

图1 交流异步电动机直接启动电路图图2 PLC梯形图2、指令表语言（IL）指令表编程语言是与汇编语言类似的一种助记符编程语言，和汇编语言一样由操作码和操作数组成。

在无计算机的情况下，适合采用PLC手持编程器对用户程序进行编制。

同时，指令表编程语言与梯形图编程语言图一一对应，在PLC编程软件下可以相互转换。

图3就是与图2PLC梯形图对应的指令表。

图3 指令表指令表表编程语言的特点是：采用助记符来表示操作功能，具有容易记忆，便于掌握；在手持编程器的键盘上采用助记符表示，便于操作，可在无计算机的场合进行编程设计；与梯形图有一一对应关系。

其特点与梯形图语言基本一致。

3、功能模块图语言（FBD）功能模块图语言是与数字逻辑电路类似的一种PLC编程语言。

采用功能模块图的形式来表示模块所具有的功能，不同的功能模块有不同的功能。

图4是对应图1交流异步电动机直接启动的功能模块图编程语言的表达方式。

第4章步进指令各大公司生产的PLC都开发有步进指令，主要是用来完成顺序控制，三菱FX系列的PLC有两条步进指令，STL（步进开始）和RET（步进结束）。

4.1 状态转移（SFC）图在顺序控制中，我们把每一个工序叫做一个状态，当一道工序完成做下一道工序，可以表达成从一个状态转移到另一个状态。

如有四个广告灯，每个灯亮1秒，循环进行。

则状态转移图如图4-1所示。

每个灯亮表示一个状态，用一个状态器S，相应的负载和定时器连在状态器上，相邻两个状态器之间有一条短线，表示转移条件。

当转移条件满足时，则会从上一个状态转移到下一个状态，而上一个状态自动复位，如要使输出负载能保持，则应用SET来驱动负载。

每一个状态转移图应有一个初始状态器（S0～S9）在最前面。

初始状态器要通过外部条件或其他状态器来驱动，如图中是通过M8002驱动。

而对于一般的状态器一定要通过来自其他状态的STL指令驱动，不能从状态以外驱动。

下面通过一个具体例子来说明状态转移图的画法。

例4-1有一送料小车，初始位置在A点，按下启动按钮，在A点装料，装料时间5s,装完料后驶向B点卸料，卸料时间是7s，卸完后又返回A点装料，装完后驶向C点卸料，按如此规律分别给B、C两点送料，循环进行。

当按下停止按钮时，一定要送完一个周期后停在A点。

写出状态转移初始状态器图。

分析：从状态转移图中可以看出以下几点: (1) 同一个负载可以在不同的状态器中多次输出。

(2) 按下起动按钮X4，M0接通，状态可以向下转移，按下停止按钮，M0断开，当状态转移到S0时，由于M0是断开的，不能往下转移，所以小车停在原点位置。

(3) 要在步进控制程序前添加一段梯形图（见图4-3b ）（b ） 梯形图（a ） 状态转移图图4-3 控制送料小车状态转移图M0 启动辅助继电器X1 原点条件M8002T3X1S23S22X3S23T2S21S24X1X2T1S22S21T0S20S0打开卸料阀小车左行Y4A点Y2T3C点K70小车左行Y4小车右行打开装料阀原点指示Y1Y3T2K50Y0A点打开卸料阀小车右行B点Y2T1K70Y3打开装料阀Y1T0 K504.2 步进指令4.2.1步进指令步进指令有两条：STL和RET。

步进顺序控制指令我们知道每一个状态都有一个控制元件来控制该状态是否动作，保证在顺序控制过程中，生产过程有秩序地按步进行，所以顺序控制也称为步进控制。

FX1S采用状态继电器作为控制元件，并且只利用其常开触点来控制步动作。

控制状态的常开触点称为步进接点，在梯形图中用符号表示。

当利用SET指令将状态继电器置1时，步进接点闭合。

此时，顺序控制就进入该步进接点所控制的状态。

当转移条件满足时，利用SET指令将下一个状态控制元件( 即状态继电器)置1后，上一个状态继电器（上一工步）自动复位，而不必采用RST指令复位。

用梯形图表示：状态转移图用梯形图表示的方法：(1)控制元件：梯形图中画出状态继电器的步进接点；(2)状态所驱动的对象：依照状态转移图画出；(3)转移条件：转移条件用来SET下一个步进接点；(4)转移方向：往哪个方向转移，就是SET置1的步进接点控制元件。

根据上述所学知识，我们学习步进指令(STL、RET)。

一、步进指令STL、RET1．STL指令STL指令称为“步进接点“指令。

其功能是将步进接点接到左母线。

格式：操作元件：状态继电器S。

RET指令称为“不仅返回“指令。

其功能是使临时左母线回到原来左母线的位置。

格式：操作元件：无。

程序举例：步进接点只有常开触点，没有常闭触点。

步进接通需要SET指令进行置1，步进接点闭合，将左母线移动到临时左母线，与临时左母线相连的触点用LD、LDI指令，如上图。

在每条步进指令后不必都加一条RET指令，只需在连续的一系列步进指令的最后一条的临时左母线后接一条RET指令返回原左母线，且必须有这条指令。

2．指令说明：（1）步进接点与左母线相连时，具有主控和跳转作用；（2）状态继电器S只有在使用SET指令以后才具有步进控制功能，提供步进接点。

（3）在状态转移图中，会出现在一个扫描周期内两个或两个以上状态同时动作的可能因此在相邻的步进接点必须有联锁措施。

（4）状态继电器在不仅状态转移图中使用可以按编号顺序使用，也可以任意。

图 1 取指令与输出指令的使用取指令与输出指令的使用说明：1 ）LD 、LDI 指令既可用于输入左母线相连的触点，也可与ANB 、ORB 指令配合实现块逻辑运算；2 ）LDP 、LDF 指令仅在对应元件有效时维持一个扫描周期的接通。

图3-15 中，当M1 有一个下降沿时，则Y3 只有一个扫描周期为ON 。

3 ）LD 、LDI 、LDP 、LDF 指令的目标元件为X 、Y 、M 、T 、C 、S ；4 ）OUT 指令可以连续使用若干次（相当于线圈并联），对于定时器和计数器，在OUT 指令之后应设置常数K 或数据寄存器。

5 ）OUT 指令目标元件为Y 、M 、T 、C 和S ，但不能用于X 。

FX系列PLC —触点串联指令（AND/ANI/ANDP/ANDF）（ 1 ）AND （与指令）一个常开触点串联连接指令，完成逻辑“与”运算。

（ 2 ）ANI （与反指令）一个常闭触点串联连接指令，完成逻辑“与非”运算。

（ 3 ）ANDP 上升沿检测串联连接指令。

（ 4 ）ANDF 下降沿检测串联连接指令。

触点串联指令的使用如图 1 所示。

图 1 触点串联指令的使用触点串联指令的使用的使用说明：1 ）AND 、ANI 、ANDP 、ANDF 都指是单个触点串联连接的指令，串联次数没有限制，可反复使用。

2 ）AND 、ANI 、ANDP 、ANDF 的目标元元件为X 、Y 、M 、T 、C 和S 。

3 ）图1 中OUT M101 指令之后通过T1 的触点去驱动Y4 称为连续输出。

FX系列PLC —触点并联指令（OR/ORI/ORP/ORF）（ 1 ）OR （或指令）用于单个常开触点的并联，实现逻辑“或”运算。

（ 2 ）ORI （或非指令）用于单个常闭触点的并联，实现逻辑“或非”运算。

（ 3 ）ORP 上升沿检测并联连接指令。

（ 4 ）ORF 下降沿检测并联连接指令。

触点并联指令的使用如图 1 所示。

图 1 触点并联指令的使用触点并联指令的使用说明：1 ）OR 、ORI 、ORP 、ORF 指令都是指单个触点的并联，并联触点的左端接到LD 、LDI 、LDP 或LPF 处，右端与前一条指令对应触点的右端相连。

PlC常用三种编程语言的比较可编程控制器(PLC programmable logic controller)是使用微电脑技术制造的自动控制的电子设备。

它以顺序控制为主，回路调节为辅。

能完成逻辑判断、定时、记数和算术运算、联网等功能。

随着PLC 的发展，其功能越来越多，集成度越来越高。

网络功能越来越强。

PlC集三电于一体，具有良好的控制精度和高可靠性。

使得PLC成现代工业自动化的支柱。

PLC的生产厂家和型号，种类繁多。

不同型号自成体系，有不同的编程语言和使用方法。

本文拟就用日本三菱公司生产的FxzN-48MR型PLC介绍其常用三种编程语言的编程方法及主要特点：一、PLC编程语言中，最常用的语言是梯形图和指令语句表。

梯形图形式上与继电器控制线路很相似。

在继电器控制线路的基础上，略加改动就形成PLC的梯形图程序。

在完成梯形图程序后，为使PLC按程序完成控制任务就需要将一段程序存入到PLC的用户程序存储器中，这时就要使用编程器将程序的一条一条指令按顺序键入到PLC中即可。

梯形图与指令语句表的之间存在相互对应关系。

并可以互相转换。

编写简单的程序用梯形图编程比较方便，初学者容易掌握。

但是编写复杂程序使则显得繁锁，程序越大越麻烦，不容易编程。

二、步进顺控指令语言编程：它是一种专用于顺序控制的较复杂程序的编程方法。

此方法编程，方法简单，规律性强，初学者较易掌握，可大大提高工作效率，并给调试，修改程序带来很大方便。

三、功能指令语言：很多PLC厂家。

为了充分利用PLC的单片机功能，拓展其应用范围，在基本指令的基础上，开发了一系列完成不同功能的子程序。

调用这些子程序的指令称功能指令。

利用这些指令语言对控制系统进行编程设计时，可大大提高可编程控制器的使用价值。

并降低整个控制系统的成本，所编制的程序比较简单，常用于编写大而复杂的程序。

下面以PLC对三相交流异步电动机星一角降压启动编程为例介绍三种语言的编程：PLC的I/O点分配：PLC的接线图：PLC的控制程序：一基本指令编程：0 LDI X014 LD Y01 ANI X215 AND Y22 OUT M016 OR T03 LD M017 ANI Y14 AND Y018 OUT Y25 OR X1 19 END6 OUT Y07 LD M08 ANI Y29 OUR T0 K20012 ANI T013 OUT Y1二步进顺控指令编程：0 LD X2 31 SET S221 OR X0 33 STL S222 ZRST S20 S2434 OUT T0 K200 7 SET S037 LD T09 ZRST Y0 Y238 SET S2314 LD M800240 STL S2315 SET S041 RST Y117 STL S042 LD Y118 LD X143 SET S2419 SET S2045 STL S2421 STL S2046 LDI Y122 LDI Y247 SET Y223 SET Y148 RET24 LD Y149 END25 SET S2127 STL S2728 SET Y029 LD Y030 AND Y1三功能指令编程：0 LD X1 11 MOV K10 K1 Y01 MOV K6 K1Y0 16 LD X26 LD Y1 17 OR X27 OUT T0 K20018 MOV K0 K1Y0 10 LD T0 23 END结束语通过以上三种方法的比较可知：功能指令用来编写程序，所编程序较小，步数少，比较简单。

用步进指令编程步进顺序控制:状态寄存器、步进顺控指令。

一、状态寄存器FX2N共有1000个状态寄存器，其编号及用途见下表。

类 别 元件编号 个 数 用 途 及 特 点初始状态 S0 ～S9 10 用作SFC的初始状态返回状态 S10 ～S19 10 多运行模式控制当中，用作返回原点的状态 一般状态 S20～S499 480 用作SFC的中间状态掉电保持状态 S50～S899 400 具有停电保持功能，用于停电恢复后需继续执行的场合信号报警状态 S900～S999 100 用作报警元件使用说明：1）状态的编号必须在规定的范围内选用。

2）各状态元件的触点，在PLC内部可以无数次使用。

3）不使用步进指令时，状态元件可以作为辅助继电器使用。

4）通过参数设置，可改变一般状态元件和掉电保持状态元件的地址分配。

二、步进顺控指令FX2N系列PLC的步进指令：步进接点指令STL步进返回指令RET。

1、步进接点指令STL说明：1）梯形图符号： 。

2）功能：激活某个状态或称某一步，在梯形图上表现为从主母线上引出的状态接点。

STL指令具有建立子母线的功能，以使该状态的所有操作均在子母线上进行。

3）STL指令在梯形图中的表示：2、步进返回指令RET说明：1）梯形图符号：2）功能：返回主母线。

步进顺序控制程序的结尾必须使用RET指令。

三、状态转移图的梯形图和写指令表1、状态的三要素状态转移图中的状态有驱动负载、指定转移目标和指定转移条件三个要素。

图中Y5：驱动的负载S21：转移目标X3：转移条件。

2、状态转移图的编程方法步进顺控的编程原则：先进行负载驱动处理，然后进行状态转移处理。

3、注意事项1)程序执行完某一步要进入到下一步时，要用SET指令进行状态转移，激活下一步，并把前一步复位。

2)状态不连续转移时，用OUT指令，如图为非连续状态流程图：非连续状态流程图例：液压工作台的步进指令编程，状态转移图、梯形图、指令表如图所示。

顺序控制用3条指令描述程序的顺序控制步进状态，指令格式如表4-8所示。

（1）顺序步开始指令(LSCR)
步开始指令，顺序控制继电器位S X,Y=1时，该程序步执行。

（2）顺序步结束指令(SCRE)
SCRE为顺序步结束指令，顺序步的处理程序在LSCR和SCRE之间。

（3）顺序步转移指令(SCRT)
使能输入有效时，将本顺序步的顺序控制继电器位清零，下一步顺序控制继电器位置1。

表4-8 顺序控制指令格式
（1）步进控制指令SCR只对状态元件S有效。

为了保证程序的可靠运行，驱动状态元件S的信号应采用短脉冲。

（2）当输出需要保持时，可使用S/R指令。

（3）不能把同一编号的状态元件用在不同的程序中，例如，如果在主程序中使用S0.1，则不能在子程序中再使用。

（4）在SCR段中不能使用JMP和LBL指令。

即不允许跳入或跳出SCR段，也不允
许在SCR段内跳转。

可以使用跳转和标号指令在SCR段周围跳转。

（5）不能在SCR段中使用FOR、NEXT和END指令。

步进顺序控制和顺序功能图的介绍在工业控制领域中，顺序控制系统应用很广，尤其在机械行业，基本上会利用顺序控制来实现加工的自动循环。

那么今天就给大家讲解一下步进顺序控制和顺序功能图。

首先看一下，什么是步进顺序控制？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。

我们可以采用顺序控制设计法进行程序设计，基本步骤如下：1、步的划分将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的状态，这些状态称为步，PLC中用状态继电器S来代表各个状态步。

2、转移条件的确定使系统由当前状态步转入下一状态步的信号称为转移条件。

转移条件可能是外部输入信号，如按钮、开关、限位开关，也可能是PLC内部产生的信号，如定时器、计数器触点，转移条件也可能是若干个信号的与、或、非逻辑组合。

3、顺序功能图的绘制根据被控对象工作内容、步骤、顺序和控制要求画出顺序功能图。

这也是顺序控制设计中最关键的一步骤。

4、梯形图的编写根据顺序功能图，用STL指令编写梯形图程序。

刚才说到顺序功能图的绘制，那么什么是顺序功能图呢？顺序功能图，也叫状态转移图。

它的组成包括步与动作、有向连线、转移与转移条件。

当相邻两状态步之间的转移条件得到满足时，就实现状态的转移，即上一个状态步的动作结束，下一个状态步的动作开始。

我们看上面这个小车左行右行控制的顺序功能图，S0、S20、S21就是状态步，这些状态的输出就是驱动动作，状态步和状态步之间的箭头就是有向连线，跟箭头垂直的横线就是转移，在横线旁边标注的就是转移状态。

比如说当前处于初始状态S0，当转移条件X0成立的时候，就会从S0状态转移到S20状态去，这时就可以执行这个状态的输出动作，执行右行。

讲了顺序功能图，还要给大家介绍一下顺序功能图的基本结构，包括：单流程、选择性分支、并行性分支，当然还有循环的结构。