《可编程控制器原理与应用》图文课件-第5章.ppt

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1、第第5章章 三菱三菱FXFX2N2N系列系列PLCPLC的控制系统设计的控制系统设计 掌握掌握PLC控制系统设计的内容和步骤；控制系统设计的内容和步骤；理解程序设计的内容及步骤；理解程序设计的内容及步骤；结结合合例例程程理理解解性性的的掌掌握握常常用用的的设设计计方方法法，具具体体有有经经验验设设计计法法、逻辑设计法和顺序功能图法；逻辑设计法和顺序功能图法；掌掌握握三三菱菱FX2N系系列列PLC的的步步进进顺顺控控指指令令及及其其使使用用方方法法；掌掌握握梯梯形图程序的编写规则；形图程序的编写规则；掌握掌握PLC应用程序的应用程序的11个基本环节的原理及设计技巧。个基本环节的原理及设计技巧。教

2、学目的和要求教学目的和要求第第5章章 三菱三菱FXFX2N2N系列系列PLCPLC的控制系统设计的控制系统设计PLCPLC控制系统设计及程序设计的内容和步骤；控制系统设计及程序设计的内容和步骤；控制系统设计常用的设计方法；控制系统设计常用的设计方法；三菱三菱FXFX2N2N系列系列PLCPLC的步进顺控指令及其使用方法；梯形图程序的步进顺控指令及其使用方法；梯形图程序的编写规则；的编写规则；PLCPLC应用程序的应用程序的1111个基本环节的原理及设计技巧。个基本环节的原理及设计技巧。教学内容摘要教学内容摘要第第5章章 三菱三菱FXFX2N2N系列系列PLCPLC的控制系统设计的控制系统设计

3、程序设计的三种方法；应用程序的程序设计的三种方法；应用程序的1111个基本环节；个基本环节；梯形图程序的编写规则梯形图程序的编写规则。教学重点、难点教学重点、难点教学方法和使用教具教学方法和使用教具讲授、现场教学、课件讲授、现场教学、课件1616学时学时教学时数教学时数第第5章章 三菱三菱FXFX2N2N系列系列PLCPLC的控制系统设计的控制系统设计5.1 PLC5.1 PLC控制系统设计的内容和步骤控制系统设计的内容和步骤控制系统设计的内容和步骤控制系统设计的内容和步骤5.1.1 PLC控制系统设计的内容控制系统设计的内容 PLC控制系统设计的原则是在最大限度地满足被控对控制系统设计的原则

4、是在最大限度地满足被控对象控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、安象控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、安全可靠。此外，考虑到今后生产的发展和工艺的改进，全可靠。此外，考虑到今后生产的发展和工艺的改进，在选择在选择PLC机型时，应适当留有余地。机型时，应适当留有余地。5.1.2 PLC控制系统设计的步骤控制系统设计的步骤 PLC控制系统设计的主要步骤如下：控制系统设计的主要步骤如下：1.分析被控对象的工艺条件和控制要求；分析被控对象的工艺条件和控制要求；2.PLC控制系统的硬件配置；控制系统的硬件配置；3.软件设计；软件设计；4.输入程序并调试程序；输入程序并调试程序；5.程序固

5、化。程序固化。第第5章章 三菱三菱FXFX2N2N系列系列PLCPLC的控制系统设计的控制系统设计5.2 PLC5.2 PLC控制系统的程序设计控制系统的程序设计控制系统的程序设计控制系统的程序设计5.2.1 程序设计的内容及步骤程序设计的内容及步骤 1.程序设计的主要内容程序设计的主要内容 1）PLC程序功能的分析和设计程序功能的分析和设计 2）程序结构的分析和设计）程序结构的分析和设计 3）编制程序规格说明书）编制程序规格说明书 2.程序设计的步骤程序设计的步骤 1）设计程序框图）设计程序框图 2）编写应用程序）编写应用程序 3）程序的调试）程序的调试 4）编写程序说明书）编写程序说明书

6、5.2.2 程序设计的方法及相关问题程序设计的方法及相关问题 程序设计的过程中，应正确选择能反映生产过程的变化参数作为程序设计的过程中，应正确选择能反映生产过程的变化参数作为控制参量进行控制；应正确处理各执行电器、各编程元件之间的互相控制参量进行控制；应正确处理各执行电器、各编程元件之间的互相制约、互相配合的关系，即连锁关系。应用程序的设计方法有多种，制约、互相配合的关系，即连锁关系。应用程序的设计方法有多种，常用的设计方法有经验设计法、逻辑设计法和顺序功能图法等。常用的设计方法有经验设计法、逻辑设计法和顺序功能图法等。第第5章章 三菱三菱FXFX2N2N系列系列PLCPLC的控制系统设计的控

7、制系统设计 1.1.经验设计法经验设计法 所谓经验设计法就是在典型控制环节程序段的基础上，根据被控对象的具所谓经验设计法就是在典型控制环节程序段的基础上，根据被控对象的具体要求，凭经验进行组合、修改，以满足控制要求。如要编制一个控制一台电体要求，凭经验进行组合、修改，以满足控制要求。如要编制一个控制一台电动机正反转的梯形图程序，可将两个自锁环节梯形图组合，再按互锁的要求进动机正反转的梯形图程序，可将两个自锁环节梯形图组合，再按互锁的要求进行修改。有时为了得到一个满意的设计结果，需要进行多次反复调试和修改，行修改。有时为了得到一个满意的设计结果，需要进行多次反复调试和修改，增加一些辅助触点和中间

8、编程元件。增加一些辅助触点和中间编程元件。经验设计法要求设计者具有较丰富的实践经验，掌握较多的典型应用程序经验设计法要求设计者具有较丰富的实践经验，掌握较多的典型应用程序的基本环节。经验设计法的设计不规范，没有一个普遍的规律可循，具有一定的基本环节。经验设计法的设计不规范，没有一个普遍的规律可循，具有一定的试探性和随意性，对于同一被控对象，设计出的程序不是惟一的，程序设计的试探性和随意性，对于同一被控对象，设计出的程序不是惟一的，程序设计的质量与设计者的经验有关。下面举例说明用经验设计法设计某液体混合装置的质量与设计者的经验有关。下面举例说明用经验设计法设计某液体混合装置的设计过程。的设计过程

9、。（1 1）分析工业过程，明确控制要求。某液体混合装置的示意图，如图）分析工业过程，明确控制要求。某液体混合装置的示意图，如图5-25-2所示，按下启动按钮所示，按下启动按钮SB1SB1后，电磁阀后，电磁阀YV1YV1通电打开，液体通电打开，液体A A流入容器。当液位高流入容器。当液位高度到达度到达I I时，液位传感器时，液位传感器I I接通，此时电磁阀接通，此时电磁阀YV1YV1断电关闭，而电磁阀断电关闭，而电磁阀YV2YV2通电打通电打开，液体开，液体B B流入容器。当液位高度到达流入容器。当液位高度到达H H时，液位传感器时，液位传感器H H接通，这时电磁阀接通，这时电磁阀YV2YV2断

10、电关闭，同时搅拌电动机断电关闭，同时搅拌电动机M M启动进行搅拌，使两种液体均匀混合。启动进行搅拌，使两种液体均匀混合。1 min1 min后搅后搅拌电动机拌电动机M M停止，这时电磁阀停止，这时电磁阀YV3YV3通电打开，放出混合液去下道工序。当液位高通电打开，放出混合液去下道工序。当液位高度下降到度下降到L L后，再延时后，再延时2 s2 s，使电磁阀，使电磁阀YV3YV3断电关闭，并自动开始新的周期。该断电关闭，并自动开始新的周期。该液体混合装置在按下停止按钮液体混合装置在按下停止按钮SB2SB2时，要求不要立即停止工作，而是将停止信时，要求不要立即停止工作，而是将停止信号记忆下来，直到

11、完成一个工作循环时才停止工作。号记忆下来，直到完成一个工作循环时才停止工作。第第5章章 三菱三菱FXFX2N2N系列系列PLCPLC的控制系统设计的控制系统设计 （2）统计）统计I/O点数并选择点数并选择PLC型号。输入有型号。输入有2个按钮，个按钮，3个液位传感器，共个液位传感器，共5个输入点。输出有个输入点。输出有3个电磁阀，个电磁阀，1个电动个电动机接触器，共机接触器，共4个输出点。本实例可选用三菱个输出点。本实例可选用三菱FX2N系列系列PLC。（3）分配）分配PLC的的I/O点。液体混合装置控制电路的外部点。液体混合装置控制电路的外部接线如图接线如图5-3所示。所示。图5-2 液体混

12、合装置的示意图第第5章章 三菱三菱FXFX2N2N系列系列PLCPLC的控制系统设计的控制系统设计 （4）画顺序功能图。画顺序功能图就是将整个系统的控制分解为）画顺序功能图。画顺序功能图就是将整个系统的控制分解为若干步，并确定每步的转换条件，以便易于用常用基本指令和功能指若干步，并确定每步的转换条件，以便易于用常用基本指令和功能指令画出梯形图。液体混合装置控制电路的顺序功能图如图令画出梯形图。液体混合装置控制电路的顺序功能图如图5-4所示。所示。图5-3 液体混合装置控制电路的外部接线图第第5章章 三菱三菱FXFX2N2N系列系列PLCPLC的控制系统设计的控制系统设计 （5）PLC梯形图和语

13、句表设计。该控制系统动作要求简单，可采梯形图和语句表设计。该控制系统动作要求简单，可采用经验设计法。根据被控对象的控制功能，首先选择典型控制环节程用经验设计法。根据被控对象的控制功能，首先选择典型控制环节程序段。由于所选择的程序段通常并不能完全满足实际控制的要求，所序段。由于所选择的程序段通常并不能完全满足实际控制的要求，所以还应对这些程序段进行组合、修改，以满足控制要求。液体混合控以还应对这些程序段进行组合、修改，以满足控制要求。液体混合控制电路初步设计的梯形图如图制电路初步设计的梯形图如图5-5所示。所示。图5-4 液体混合装置控制电路的顺序功能图第第5章章 三菱三菱FXFX2N2N系列系

14、列PLCPLC的控制系统设计的控制系统设计 上述液体混合控制电路初步设计的梯形图还不能完全满足控制要求，上述液体混合控制电路初步设计的梯形图还不能完全满足控制要求，还需进一步完善。还需进一步完善。根据控制要求，当一个工作循环完成后，不必再按按钮就自动开根据控制要求，当一个工作循环完成后，不必再按按钮就自动开始下一个循环。因此，可利用定时器始下一个循环。因此，可利用定时器T1T1的常开触点并联到输入继电器的常开触点并联到输入继电器X0X0的常开触点上。根据该液体混合装置的控制要求，应将停止信号记忆下的常开触点上。根据该液体混合装置的控制要求，应将停止信号记忆下来，待一个工作循环结束时再停止工作，

15、因此，应选择一个自锁环节。来，待一个工作循环结束时再停止工作，因此，应选择一个自锁环节。图5-5 液体混合控制电路初步设计的梯形图第第5章章 三菱三菱FXFX2N2N系列系列PLCPLC的控制系统设计的控制系统设计 另外在第另外在第2 2梯级中串入输出继电器梯级中串入输出继电器Y3Y3的常闭触点，以避免在放液体过程中，的常闭触点，以避免在放液体过程中，当液位低于当液位低于H H而高于而高于I I时，输出继电器时，输出继电器Y2Y2又接通。在第又接通。在第5 5梯级中串入输出继电器梯级中串入输出继电器Y3Y3的常闭触点，以避免在液位上升过程中而液位尚低于的常闭触点，以避免在液位上升过程中而液位尚

16、低于L L时，定时器时，定时器T1T1线圈通线圈通电。在程序的最后应有电。在程序的最后应有ENDEND指令。修改后整个梯形图和语句表如图指令。修改后整个梯形图和语句表如图5-65-6所示。所示。图5-6 液体混合控制电路修改后的梯形图和语句表第第5章章 三菱三菱FXFX2N2N系列系列PLCPLC的控制系统设计的控制系统设计 2.逻辑设计法逻辑设计法 在以往的工业控制过程中，一般都是通过继电器等电器元件来实现，而在以往的工业控制过程中，一般都是通过继电器等电器元件来实现，而继电器、接触器的触点都是只有两种状态，即闭合和断开，因此，就可以用继电器、接触器的触点都是只有两种状态，即闭合和断开，因此

17、，就可以用“0 0”和和“1 1”的两种逻辑状态来代替它，对应到的两种逻辑状态来代替它，对应到PLCPLC的程序设计中来，就可以的程序设计中来，就可以用逻辑设计方法来完成控制程序的设计。基本逻辑函数和运算式与梯形图、用逻辑设计方法来完成控制程序的设计。基本逻辑函数和运算式与梯形图、语句表的对应关系见表语句表的对应关系见表5-25-2。表表5-2 基本逻辑函数和运算式与梯形图、语句表的对应关系基本逻辑函数和运算式与梯形图、语句表的对应关系第第5章章 三菱三菱FXFX2N2N系列系列PLCPLC的控制系统设计的控制系统设计 由表可见，当一个逻辑函数用逻辑变量的基本运算式表达出来后，由表可见，当一个

18、逻辑函数用逻辑变量的基本运算式表达出来后，实现这个逻辑函数的梯形图也就确定了。如果使用此种方法达到一定实现这个逻辑函数的梯形图也就确定了。如果使用此种方法达到一定的熟练程度，可以直接根据逻辑关系完成的熟练程度，可以直接根据逻辑关系完成PLC控制系统的程序设计。控制系统的程序设计。下面举例说明使用逻辑设计法完成某通风机指示系统的下面举例说明使用逻辑设计法完成某通风机指示系统的PLC控制控制程序。某地下通风系统有程序。某地下通风系统有3台通风机，要求在以下几种运行状态下显台通风机，要求在以下几种运行状态下显示不同的信号：示不同的信号：（1）两台及两台以上通风机运转时，绿灯亮。）两台及两台以上通风机

19、运转时，绿灯亮。（2）只有一台通风机运转时，黄灯闪烁。）只有一台通风机运转时，黄灯闪烁。（3）3台通风机都不运转时，红灯亮且报警。台通风机都不运转时，红灯亮且报警。分析工艺过程，根据控制要求可知，这是一个对地下通风系统进分析工艺过程，根据控制要求可知，这是一个对地下通风系统进行监视的问题。因此，必须先将行监视的问题。因此，必须先将3台通风机的运行状态信号输入台通风机的运行状态信号输入PLC，通过，通过PLC控制各种运行状态的显示。控制各种运行状态的显示。为了分析问题的方便，可以将每一盏状态指示灯的工作状态以列为了分析问题的方便，可以将每一盏状态指示灯的工作状态以列表的形式表示出来。而本例中系统

20、的各种运行情况与对应的显示状态表的形式表示出来。而本例中系统的各种运行情况与对应的显示状态是唯一的，故可以将这几种运行情况分开列表。将是唯一的，故可以将这几种运行情况分开列表。将3台通风机分别用台通风机分别用A、B、C表示，表示，F1、F2、F3分别表示绿灯、黄灯、红灯，逻辑分别表示绿灯、黄灯、红灯，逻辑“1”表示表示通风机运转和指示灯亮，逻辑通风机运转和指示灯亮，逻辑“0”表示通风机停止和指示灯暗。根表示通风机停止和指示灯暗。根据运行情况得出绿灯、黄灯、红灯的状态表，见表据运行情况得出绿灯、黄灯、红灯的状态表，见表5-4。第第5章章 三菱三菱FXFX2N2N系列系列PLCPLC的控制系统设计

21、的控制系统设计表表5-4 指示灯的工作状态表指示灯的工作状态表第第5章章 三菱三菱FXFX2N2N系列系列PLCPLC的控制系统设计的控制系统设计 将各输入继电器和输出继电器的编号代入上面各式，就可设计出将各输入继电器和输出继电器的编号代入上面各式，就可设计出如下图所示的通风机指示系统控制电路的梯形图。其中如下图所示的通风机指示系统控制电路的梯形图。其中M8013是是0.5 s通、通、0.5 s断的特殊辅助继电器，用来使黄灯闪烁。断的特殊辅助继电器，用来使黄灯闪烁。图5-8 通风机指示系统控制电路的梯形图第第5章章 三菱三菱FXFX2N2N系列系列PLCPLC的控制系统设计的控制系统设计 3.

22、顺序功能图法顺序功能图法 工业控制中许多场合要应用顺序控制的方式进行控制。所谓顺序控制是工业控制中许多场合要应用顺序控制的方式进行控制。所谓顺序控制是指生产过程按生产工艺的要求和预先安排的顺序自动地进行生产的控制方式。指生产过程按生产工艺的要求和预先安排的顺序自动地进行生产的控制方式。顺序功能图（顺序功能图（Sequence Function ChartSequence Function Chart，简称为，简称为SFCSFC）是）是IECIEC标准规定标准规定的用于顺序控制的标准化语言。的用于顺序控制的标准化语言。SFCSFC用来全面描述控制系统的控制过程、功用来全面描述控制系统的控制过程、

23、功能和特性，而不涉及系统所采用的具体技术，它是一种通用的技术语言，可能和特性，而不涉及系统所采用的具体技术，它是一种通用的技术语言，可供进一步设计时使用和不同专业的人员之间进行技术交流使用。供进一步设计时使用和不同专业的人员之间进行技术交流使用。基本组成基本组成如下：如下：（1 1）步。在）步。在SFCSFC中，步中，步StepStep是指把系统的一个工作循环过程分解成若干是指把系统的一个工作循环过程分解成若干个顺序相连的阶段。步用矩形框表示，框内的数字表示步的编号。个顺序相连的阶段。步用矩形框表示，框内的数字表示步的编号。（2 2）与步相关的动作（或命令）。控制系统中的每一步都有要完成的某）

24、与步相关的动作（或命令）。控制系统中的每一步都有要完成的某些动作（或命令），当该步处于活动状态时，该步内相应的动作（或命令）些动作（或命令），当该步处于活动状态时，该步内相应的动作（或命令）被执行；反之，不被执行。与步相关的动作（或命令）用矩形框表示，框内被执行；反之，不被执行。与步相关的动作（或命令）用矩形框表示，框内的文字或符号表示动作或命令的内容，该矩形框应与相应步的矩形框连接。的文字或符号表示动作或命令的内容，该矩形框应与相应步的矩形框连接。（3 3）有向连线。在）有向连线。在SFCSFC中会发生步的活动状态的进展。步之间的进展，中会发生步的活动状态的进展。步之间的进展，采用有向连线表

25、示，它将步连接到转换并将转换连接到步。步的进展按有向采用有向连线表示，它将步连接到转换并将转换连接到步。步的进展按有向连线规定的路线进行，有向连线是垂直的或水平的，按习惯进展的方向总是连线规定的路线进行，有向连线是垂直的或水平的，按习惯进展的方向总是从上到下或从左到右，可以在有向连线上加上箭头来表示步进展的方向。从上到下或从左到右，可以在有向连线上加上箭头来表示步进展的方向。第第5章章 三菱三菱FXFX2N2N系列系列PLCPLC的控制系统设计的控制系统设计 （4 4）转换和转换条件。在）转换和转换条件。在SFCSFC中，步的活动状态的进展是由一个或多个转中，步的活动状态的进展是由一个或多个转

26、换的实现来完成，并与控制过程的发展相对应。转换的符号是一根与有向连换的实现来完成，并与控制过程的发展相对应。转换的符号是一根与有向连线垂直的短划线，步与步之间由转换分隔。转换条件是在转换符号短划线旁线垂直的短划线，步与步之间由转换分隔。转换条件是在转换符号短划线旁边用文字表达或符号说明的。边用文字表达或符号说明的。依据步之间的进展形式，SFC可以分为以下几种基本结构：（1 1）单序列结构。单序列结构是由一系列相继激活的步组成的。每一步）单序列结构。单序列结构是由一系列相继激活的步组成的。每一步的后面仅有一个转换条件，每一个转换条件后面仅有一步，如图的后面仅有一个转换条件，每一个转换条件后面仅有

27、一步，如图5-95-9所示。所示。图5-9 单序列结构第第5章章 三菱三菱FXFX2N2N系列系列PLCPLC的控制系统设计的控制系统设计 （2 2）选择序列结构。选择序列的开始称为分支。某一步的后面有）选择序列结构。选择序列的开始称为分支。某一步的后面有几个步，当满足不同的转换条件时，转向不同的步，如图几个步，当满足不同的转换条件时，转向不同的步，如图5-105-10（a a）所示。当步所示。当步5 5为活动步时，若满足条件为活动步时，若满足条件e=1e=1，则步，则步5 5转向步转向步6 6；若满足条；若满足条件件f=1f=1，则步，则步5 5转向步转向步8 8；若满足条件；若满足条件g=

28、1,g=1,则步则步5 5转向步转向步1212。选择序列。选择序列的结束称为合并。几个选择序列合并到同一个序列上，各个序列上的的结束称为合并。几个选择序列合并到同一个序列上，各个序列上的步在各自转换条件满足时转换到同一个步，如图步在各自转换条件满足时转换到同一个步，如图5-105-10（b b）所示。具）所示。具体的执行过程略。体的执行过程略。（a）（b）图5-10 选择序列结构第第5章章 三菱三菱FXFX2N2N系列系列PLCPLC的控制系统设计的控制系统设计 （3 3）并行序列结构。并行序列的开始称为分支。当转换的实现导）并行序列结构。并行序列的开始称为分支。当转换的实现导致几个序列同时激

29、活时，每个序列中的活动步进展将是独立的，如图致几个序列同时激活时，每个序列中的活动步进展将是独立的，如图5-11(a)5-11(a)左所示。并行序列中，水平连线用双线表示，用以表示同步左所示。并行序列中，水平连线用双线表示，用以表示同步实现转换。并行序列的分支中只允许有一个转换条件，并标在水平双实现转换。并行序列的分支中只允许有一个转换条件，并标在水平双线之上。并行序列的结束称为合并。在并行序列中，处于水平双线以线之上。并行序列的结束称为合并。在并行序列中，处于水平双线以上的各步都为活动步，且转换条件满足时，同时转换到同一个步，如上的各步都为活动步，且转换条件满足时，同时转换到同一个步，如图图

30、5-11(b)5-11(b)所示。当步所示。当步1313、1515、1717都为活动步时，若满足条件都为活动步时，若满足条件d=1d=1，则，则步步1313、1515、1717同时变为不活动步，步同时变为不活动步，步1616变为活动步，并行序列的合并变为活动步，并行序列的合并只允许有一个转换条件，并标在水平线之下。只允许有一个转换条件，并标在水平线之下。(a)(b)图5-11 并列序列结构第第5章章 三菱三菱FXFX2N2N系列系列PLCPLC的控制系统设计的控制系统设计 （4 4）子步结构。根据需要在）子步结构。根据需要在SFCSFC中，某一步又可分为几个子步。如中，某一步又可分为几个子步。

31、如图图5-125-12（a a）所示为以简略形式表示的步）所示为以简略形式表示的步3 3。如图。如图5-125-12（b b）所示将步）所示将步3 3细分为细分为5 5个子步，详细表示了步个子步，详细表示了步3 3的具体细节。的具体细节。(a)(b)图5-12 子步结构第第5章章 三菱三菱FXFX2N2N系列系列PLCPLC的控制系统设计的控制系统设计SFC法的实现：SFCSFC法首先根据系统的工艺流程设计法首先根据系统的工艺流程设计SFCSFC，然后再依据，然后再依据SFCSFC设计顺设计顺序控制程序。在序控制程序。在SFCSFC中，实现转换时前级步的活动结束而后续步的活中，实现转换时前级步

32、的活动结束而后续步的活动开始，步与步之间没有重叠，这使系统中大量复杂的连锁关系在动开始，步与步之间没有重叠，这使系统中大量复杂的连锁关系在步的转换中得以解决，同时对于每一步的程序段也只需要处理极其步的转换中得以解决，同时对于每一步的程序段也只需要处理极其简单的逻辑关系。因而这种编程方法简单易学，规律性强。设计出简单的逻辑关系。因而这种编程方法简单易学，规律性强。设计出的控制程序结构清晰，可读性好，程序的调试、运行也很方便，可的控制程序结构清晰，可读性好，程序的调试、运行也很方便，可以极大地提高工作效率。以极大地提高工作效率。根据系统的根据系统的SFCSFC设计梯形图的方法称为步进顺控指令的编程

33、方法。设计梯形图的方法称为步进顺控指令的编程方法。不同厂家、不同系列的不同厂家、不同系列的PLCPLC具有不同的方法来实现顺序控制梯形图的具有不同的方法来实现顺序控制梯形图的设计。本书所介绍的三菱设计。本书所介绍的三菱FXFX2N2N系列系列PLCPLC是通过使用步进顺控指令来实是通过使用步进顺控指令来实现顺序控制梯形图的设计的。现顺序控制梯形图的设计的。第第5章章 三菱三菱FXFX2N2N系列系列PLCPLC的控制系统设计的控制系统设计 4.三菱三菱FX2N系列系列PLC的步进顺控指令的步进顺控指令 步进顺控指令步进顺控指令STL和步进返回指令和步进返回指令RET与状态继电器与状态继电器S配

34、合使用，配合使用，能方便地编制出顺序控制程序。能方便地编制出顺序控制程序。1）STL指令的功能指令的功能 三菱三菱FX2N系列系列PLC的的STL指令是步进触点指令，用于将状态继电指令是步进触点指令，用于将状态继电器连接到主母线上，并在状态继电器之后形成子母线，可在子母线上器连接到主母线上，并在状态继电器之后形成子母线，可在子母线上直接连接线圈或通过触点驱动线圈。直接连接线圈或通过触点驱动线圈。STL指令使编程者可以生成流程和工作与指令使编程者可以生成流程和工作与SFC非常接近的程序。非常接近的程序。SFC中的每一步对应一小段程序，每一步与其他步是完全隔离开的。中的每一步对应一小段程序，每一步

35、与其他步是完全隔离开的。使用者根据他的要求将这些程序段按一定的顺序组合在一起，就可以使用者根据他的要求将这些程序段按一定的顺序组合在一起，就可以完成控制任务。这种编程方法可以节约编程的时间，减少编程错误。完成控制任务。这种编程方法可以节约编程的时间，减少编程错误。在状态流程图的最后必须使用在状态流程图的最后必须使用RET指令，使程序返回主母线。指令，使程序返回主母线。状态继电器是构成状态流程图的基本元素。三菱状态继电器是构成状态流程图的基本元素。三菱FX2N系列系列PLC提提供了供了S0S999共共1000个状态继电器，其中个状态继电器，其中S0S9用于初始化状态，即状用于初始化状态，即状态流

36、程图的起始状态。态流程图的起始状态。第第5章章 三菱三菱FXFX2N2N系列系列PLCPLC的控制系统设计的控制系统设计 2）STL指令的编程方法指令的编程方法 以某一顺序控制程序为例，用以某一顺序控制程序为例，用STL指令设计梯形图。如图指令设计梯形图。如图5-13所所示为示为STL指令的状态流程图，状态继电器指令的状态流程图，状态继电器S0为初始状态，编程时必须为初始状态，编程时必须将初始状态编写在其他状态之前，且初始状态必须预先启动。如果将初始状态编写在其他状态之前，且初始状态必须预先启动。如果PLC一投入运行就开始执行顺序控制，那就要用特殊辅助继电器一投入运行就开始执行顺序控制，那就要

37、用特殊辅助继电器M8002驱动。当特殊辅助继电器驱动。当特殊辅助继电器M8002接通一个扫描周期后，状态继接通一个扫描周期后，状态继电器电器S0有效，输出继电器有效，输出继电器Y0接通；当输入继电器接通；当输入继电器X0接通时，状态转接通时，状态转移到状态继电器移到状态继电器S20，此时，状态继电器，此时，状态继电器S0无效，输出继电器无效，输出继电器Y0断开，断开，而状态继电器而状态继电器S20有效，直接执行有效，直接执行SET指令，输出继电器指令，输出继电器Y2接通，此接通，此时如果输入继电器时如果输入继电器X10的常开触点闭合，则输出继电器的常开触点闭合，则输出继电器Y1接通；当输接通；

38、当输入继电器入继电器X1或或X2接通时，状态转移到状态继电器接通时，状态转移到状态继电器S21，此时，状态继，此时，状态继电器电器S20无效，输出继电器无效，输出继电器Y1断开，但由断开，但由SET指令驱动的输出继电器指令驱动的输出继电器Y2仍保持接通，状态继电器仍保持接通，状态继电器S21有效，在输入继电器有效，在输入继电器 X20与与X21的常的常开触点同时闭合时，输出继电器开触点同时闭合时，输出继电器Y3接通；当输入继电器接通；当输入继电器X3与与X4同时同时接通时，状态转移到状态继电器接通时，状态转移到状态继电器S22，此时，状态继电器，此时，状态继电器S21无效，输无效，输出继电器出

39、继电器Y3断开，状态继电器断开，状态继电器S22有效，直接执行有效，直接执行RST指令，输出继指令，输出继电器电器Y2被复位，输入继电器被复位，输入继电器X22或或X23的常开触点闭合时，输出继电的常开触点闭合时，输出继电器器Y4接通；当输入继电器接通；当输入继电器X5接通时，流程转回到初始状态，状态继接通时，流程转回到初始状态，状态继电器电器S22无效，输出继电器无效，输出继电器Y4断开。断开。第第5章章 三菱三菱FXFX2N2N系列系列PLCPLC的控制系统设计的控制系统设计图5-13 STL指令的SFC第第5章章 三菱三菱FXFX2N2N系列系列PLCPLC的控制系统设计的控制系统设计

40、3 3）多流程顺序控制的基本组合及编程方法）多流程顺序控制的基本组合及编程方法 在顺序控制中，任何复杂的控制流程，都可以分解为以下几种基在顺序控制中，任何复杂的控制流程，都可以分解为以下几种基本组合形式：本组合形式：（1 1）单一流程。单一流程是由一系列相继执行的工步组成的。每）单一流程。单一流程是由一系列相继执行的工步组成的。每一工步的后面只能接一个转移条件，且每一个转移条件之后仅有一个一工步的后面只能接一个转移条件，且每一个转移条件之后仅有一个工步，见上图。工步，见上图。（2 2）选择性分支与汇合。从多个分支流程中选择某一个分支，称）选择性分支与汇合。从多个分支流程中选择某一个分支，称为选

41、择性分支。同一时刻只允许选择一个分支。从被选择的多分支中为选择性分支。同一时刻只允许选择一个分支。从被选择的多分支中的一个分支返回到主电路中，即选择序列的结束称为选择性分支的汇的一个分支返回到主电路中，即选择序列的结束称为选择性分支的汇合。选择性分支与汇合的状态流程图，如下页左图所示。合。选择性分支与汇合的状态流程图，如下页左图所示。（3 3）并行性分支与汇合。满足某个转移条件后导致几个分支同时）并行性分支与汇合。满足某个转移条件后导致几个分支同时动作，称为并行性分支，并行序列的结束称为汇合。并行性分支与汇动作，称为并行性分支，并行序列的结束称为汇合。并行性分支与汇合的合的SFCSFC应画在两

42、个水平双线之间，如图应画在两个水平双线之间，如图5-175-17所示。所示。第第5章章 三菱三菱FXFX2N2N系列系列PLCPLC的控制系统设计的控制系统设计图5-15 选择性分支与汇合的SFC图5-17 并行性分支与汇合的SFC第第5章章 三菱三菱FXFX2N2N系列系列PLCPLC的控制系统设计的控制系统设计 （4）重复与跳转。在顺序控制中，有时程序需要重复或跳转。重）重复与跳转。在顺序控制中，有时程序需要重复或跳转。重复与跳转实际上是选择性分支的一种特殊形式。此时，用复与跳转实际上是选择性分支的一种特殊形式。此时，用OUT指令代指令代替替SET指令。具体可分为以下几种情况：指令。具体可

43、分为以下几种情况：部分重复的编程。在顺序控制中，如需要返回某个状态重复执部分重复的编程。在顺序控制中，如需要返回某个状态重复执行一段程序，就要按照部分重复的方法编程。如图行一段程序，就要按照部分重复的方法编程。如图5-19所示。所示。图5-19 部分重复的SFC第第5章章 三菱三菱FXFX2N2N系列系列PLCPLC的控制系统设计的控制系统设计 同一分支内跳转的编程。在一条分支的执行过程中，需要跳过同一分支内跳转的编程。在一条分支的执行过程中，需要跳过几个状态执行下面的程序，同一分支内跳转的几个状态执行下面的程序，同一分支内跳转的SFC如图如图5-21所示。所示。图5-21 同一分支内跳转的S

44、FC第第5章章 三菱三菱FXFX2N2N系列系列PLCPLC的控制系统设计的控制系统设计 跳转到另一条分支的编程。在某种情况下，程序需要从一条分跳转到另一条分支的编程。在某种情况下，程序需要从一条分支的某个状态跳转到另一条分支的某个状态去执行，如图支的某个状态跳转到另一条分支的某个状态去执行，如图5-235-23所示。所示。此时，应按照跳转到另一条分支的方法编程。此时，应按照跳转到另一条分支的方法编程。图5-23 跳转到另一条分支的SFC第第5章章 三菱三菱FXFX2N2N系列系列PLCPLC的控制系统设计的控制系统设计 5.梯形图程序的编写规则梯形图程序的编写规则 （1）输入继电器的状态由外

45、部输入设备的开关信号驱动，程序不）输入继电器的状态由外部输入设备的开关信号驱动，程序不能随意改变它。能随意改变它。（2）梯形图中同一编号的继电器线圈只能出现一次，通常不能重）梯形图中同一编号的继电器线圈只能出现一次，通常不能重复使用，但是它的触点可以无限次地重复使用。双线圈输出现象是指复使用，但是它的触点可以无限次地重复使用。双线圈输出现象是指在一个程序中，同一编号的继电器线圈出现两次或两次以上的现象。在一个程序中，同一编号的继电器线圈出现两次或两次以上的现象。通常，在一个程序中是不允许出现双线圈输出的。但在下列两种情况通常，在一个程序中是不允许出现双线圈输出的。但在下列两种情况下允许出现双线

46、圈输出：一种是在下允许出现双线圈输出：一种是在SET和和RST指令中，指令中，SET指令可将指令可将某继电器置位或激励。某继电器置位或激励。RST指令又可将该继电器复位或失励。这时在指令又可将该继电器复位或失励。这时在程序中出现的双线圈是允许的，它们实际上是一个继电器线圈的两个程序中出现的双线圈是允许的，它们实际上是一个继电器线圈的两个输入端；另一种是在用输入端；另一种是在用SFC法设计的控制程序的不同的步中，允许有法设计的控制程序的不同的步中，允许有相同编号的继电器线圈出现，这些继电器线圈只在某步成为活动步时相同编号的继电器线圈出现，这些继电器线圈只在某步成为活动步时才起作用。才起作用。（3

47、）几个串联支路相并联，应将触点多的支路安排在上面；几个）几个串联支路相并联，应将触点多的支路安排在上面；几个并联回路的串联，应将并联支路数多的安排在左面。按此规则编制的并联回路的串联，应将并联支路数多的安排在左面。按此规则编制的梯形图可减少用户程序步数，缩短程序扫描时间，如图梯形图可减少用户程序步数，缩短程序扫描时间，如图5-25所示。所示。第第5章章 三菱三菱FXFX2N2N系列系列PLCPLC的控制系统设计的控制系统设计 （4 4）程序的编写按照从左至右、由上至下顺序排列。一个梯级开）程序的编写按照从左至右、由上至下顺序排列。一个梯级开始于左母线，终止于右母线，线圈与右母线直接相连（一般情

48、况下，始于左母线，终止于右母线，线圈与右母线直接相连（一般情况下，右母线可省略）。桥式电路和非桥式复杂电路必须修改后才能画出梯右母线可省略）。桥式电路和非桥式复杂电路必须修改后才能画出梯形图，修改方法可按照前几条规则，如图形图，修改方法可按照前几条规则，如图5-265-26所示。所示。（a）不合理（b）合理图5-25 梯形图的合理画法（a）修改前（b）修改后图5-26 桥式电路修改前、后的梯形图第第5章章 三菱三菱FXFX2N2N系列系列PLCPLC的控制系统设计的控制系统设计 6.程序设计过程中的注意事项程序设计过程中的注意事项 （1）先编制）先编制I/O分配表，后设计梯形图。分配表，后设计

49、梯形图。（2）合理排列梯形图，使）合理排列梯形图，使I/O响应滞后现象不影响实际响应速度。响应滞后现象不影响实际响应速度。（3）高速计数指令、高速脉冲输出指令应尽量放在整个用户程序的前部。）高速计数指令、高速脉冲输出指令应尽量放在整个用户程序的前部。（4）在）在PLC输入端子接线图中，对于同一个发信元件通常只需选其中某一触输入端子接线图中，对于同一个发信元件通常只需选其中某一触点（如常开触点或常闭触点）接入输入端子，即一个发信元件它只能占一个输入点（如常开触点或常闭触点）接入输入端子，即一个发信元件它只能占一个输入地址编号。地址编号。（5）合理接入输入信号的触点（常开触点或常闭触点），提高设备

50、的可靠性、）合理接入输入信号的触点（常开触点或常闭触点），提高设备的可靠性、安全性。安全性。（6）从安全考虑，重大安全部分不接入）从安全考虑，重大安全部分不接入PLC的输入端，而作硬件处理。的输入端，而作硬件处理。（7）应保证有效输入信号的电平保持时间。）应保证有效输入信号的电平保持时间。（8）PLC指令的执行条件有信号电平有效和跳变有效的区别，编程时应加以指令的执行条件有信号电平有效和跳变有效的区别，编程时应加以注意。注意。（9）由电气控制图转换为梯形图时应注意：对旧设备改造时可借鉴原继电器）由电气控制图转换为梯形图时应注意：对旧设备改造时可借鉴原继电器控制电路图转换为梯形图。控制电路图转换