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第七章步进梯形指令及其编程
第七章 FX系列可编程控制器步进梯形指令
内容提要:本章阐述了状态编程思想、步进梯形指令及其应用。
课程重点:步进梯形指令及其应用。
课程难点:步进指令的执行过程和有关主意事项。
教学目标:重点掌握步进梯形指令定义及功能;了解状态编程思想;能用步进梯形指令结合状态编程思想设计相对复杂的控制系统程序。
步进指令常用于时间和位移等顺序控制的操作过程。FX系列可编程控制器的步进指令编程元件是状态继电器S0~S899共900点, 步进指令均由后备电池提供支持。使用步进指令时,先设计状态转移图, 状态转移图中的每个状态表示顺序工作的一个操作,再将状态转移图翻译成步进梯形图。状态转移图和步进梯形图可以直观地表示顺序操作的流程,而且可以减少指令程序的条数和容易被人们所理解。
第一节 状态编程思想
前面章节中所介绍的PLC基本指令,各种型号的PLC大体上都具备,指令符号虽有所不同,但功能大同小异。应用上述指令,设计一般控制要求的梯形图程序非常方便,但对复杂控制系统来说,系统输入输出点数较多,工艺复杂、相互连锁关系也复杂,设计人员在设计中需根据工艺要求,周密地考虑各执行机构的动作及相互关系,保证必要的连锁保护、自锁及一些特殊控制要求。因为需要考虑的因素很多,设计较为困难。在设计过程中,往往要经过多次反复的修改和试验,才能使设计符合要求。如何简化设计步骤,并使程序容易理解又便于维护呢?
在分析生产工艺过程对控制的要求后,我们发现不少生产过程都可以划分为若干个工序,每个工序对应一定的机构动作。在满足某些条件后,它又从一个工序转为另一个工序,通常这种控制被称为顺序控制。对于顺序控制的梯形图,许多PLC都设置了专门用于顺序控制或称为步进控制的指令。如三菱公司FX2N系列PLC中的 STL指令和RET(Return)指令。
顺序控制是按顺序一步一步来进行控制的,进入下一步决定于转换条件是否满足。转换条件可以是时间条件,也可以是被控过程中的反馈信号,实际生产中往往是两者的紧密结合。顺序控制与逻辑控制不同,逻辑控制主要是描述输入输出信号间的静态关系,而顺序控制则主要是描述输入输出信号间的时间关系。所以顺序控制的基本结构可以用状态转移图来描述。
状态转移图又叫状态流程图或顺序功能图,简称功能图,它是专用于工业顺序控制程序设计的一种功能说明性语言,是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形, 是分析、设计PLC顺序控制程序的一种有力工具,具有简单、直观等特点。
在中小型可编程控制器程序设计时,采用状态转移图法,首先要根据控制系统的工艺流程设计状态转移图,再将状态转移图人工转化为梯形图程序。大型或部分中型可编程控制器,有的可直接采用状态转移图进行编程。
状态编程思想是PLC程序设计的一种很重要的很有效的编程方法。
一、利用状态编程思想来进行PLC程序设计的步骤
首先要根据系统的工作过程来设计状态转移图,即将控制过程分解成若干个连续的阶段,这些阶被称为“状态”或“步”。每一状态都要完成一定的操作。状态与状态(步与步)之间由转换条件来分隔。当相邻两步之间的转换条件得到满足时,转换得以实现,即上一步的活动结束而下一步的活动开始,因此不会出现步活动的相互重叠情况。
然后将状态转移图转换成梯形图。其PLC程序设计的一般步骤是:
1.按照机械工艺提供的电气执行元件功能表,用不同的PLC输入输出点编号进行定义,并设计系统的PLC接线图。
2.根据机械运动或工艺过程的工作内容、步骤、顺序和控制要求,对控制过程进行分解,并按顺序排列各个工序,对应每个工序分配一个不同的状态继电器,不同的状态继电器对应不同的PLC输出继电器或其它编程元件。
3.用不同的PLC输入继电器或其他编程元件来定义状态转换条件。当某转换条件的实现内容不止一个时,每个内容均要定义一个PLC元件编号,并以逻辑组合形式表现出来。
4.画出状态转移图。
5.进行PLC梯形图程序设计。
二、状态编程实例
为说明状态编程思想,我们来看一个实例:某自动台车在启动前位于导轨的中部,按下启动按钮后,台车在电机M的带动下,在导轨上来回移动。图7-1是台车的示意图。
图7-1 台车运动示意图
自动台车在一个工作周期里的控制工艺要求如下:
1.按下启动按钮SB,电机M正转,台车前进。
2.碰到限位开关SQ1后,电机反转,台车后退。
3.台车后退碰到限位开关SQ2后,台车电机M停止5秒钟。
4.第二次前进碰到限位开关SQ3后,再次后退。
5.当后退到限位开关SQ2时,台车停止。从而,工作周期结束。
下面以台车往返控制为例,说明运用状态编程思想设计状态转移图的方法和步骤。
1.PLC接线图的设计
为设计本控制系统的梯形图,先进行PLC的I/O分配。台车由电机M驱动,正转(前进)由PLC的输出点Y1控制,反转(后退)由Y2控制;
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