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······PLC的状态编程思想及步进顺控指令
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摘要: 一、状态编程思想引入使用经验法及基本指令编制的程序存在以下一些问题。（1）工艺动作表达繁琐。（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。思考 ...
一、状态编程思想引入使用经验法及基本指令编制的程序存在以下一些问题。（1）工艺动作表达繁琐。（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。思考：寻求一种易于构思，易于理解的图形程序设计工具。它应有流程图的直观，又有利于复杂控制逻辑关系的分解与综合，这种图就是状态转移图。引出：状态编程思想即将一个复杂的控制过程分解为若干个工作状态，弄清各个状态的工作细节（状态的功能、转移条件和转移方向），再依据总的控制顺序要求，将这些状态联系起来，形成状态转移图，进而编绘梯形程序。状态转移图是状态编程的重要工具，图中以“S□□”标志的方框表示“状态”，方框间的连线表示状态间的联系，方框间连线上的短横线表示状态转移的条件，方框上横向引出的类似于梯形图支路的符号组合表示该状态的任务。台车自动往返控制的流程图台车自动往返控制的状态转移图二、三菱FX2N系列的状态元件的状态元件即状态，它是构成状态转移图的重要元件。三、FX2N系列PLC的步进顺控指令PLC的步进顺控指令有两条：步进接点指令STL和步进返回指令RET。1.步进接点指令STL从下图不难看出，转移图中的一个状态在梯形图中用一条步进接点指令表示。STL指令的意义为“激活”某个状态，在梯形图上体现为从主母线上引出的状态接点，有建立子母线的功能，使该状态的所有操作均在子母线上进行。其梯形图符号也可用空心粗线绘出，以与普通常开触点区别。“激活”的第二层意思是采用STL指令编程的梯形图区间，只有被激活的程序段才被扫描执行，而且在状态转移图的一个单流程中，一次只有一个状态被激活，被激活的状态有自动关闭激活它的前个状态的能力。这样就形成了状态间的隔离，使编程者在考虑某个状态的工作任务时，不必考虑状态间的联锁。图7-3状态转移图与状态梯形图对照2.步进返回指令RETRET的意义用于返回主母线。梯形图符号为，使步进顺控程序执行完毕后，非状态程序的操作在主母线上完成，防止出现逻辑错误。状态转移程序的结尾必须使用RET指令。四、运用状态编程思想解决顺控问题的方法步骤运用状态编程思想设计状态转移图的方法和步骤：步骤1：状态分解，分配状态元件步骤2：标明状态的功能步骤3：标明状态的转移条件台车自动往返控制状态转移图步骤1：状态分解，分配状态元件。即将整个过程按任务要求分解，其中的每个工序均对应一个状态，并分配状态元件。每个工序（或称步）用一矩形方框表示，方框中用文字表示该工序的动作内容或用数字表示该工序的标号。与控制过程的初始状态相对应的步称为初始步，用双线框表示。方框之间用线段连接表示状态间的联系。例如台车自动往返控制实例中：（1）初始状态S0（2）第一次前进S20（3）第一次后退S21（4）延时S22（5）第二次前进S23（6）第二次后退S24步骤1：状态分解，分配状态元件步骤2：弄清每个状态的功能、作用在状态转移图中标明状态功能，例如在台车自动往返控制实例中：S0PLC上电作好工作准备S20第一次前进（输出Y1，驱动正转）S21第一次后退（输出Y2，驱动电动机反转）S22延时(定时器T0延时到T0动作）S23第二次前进（输出Y1，驱动电动机正转）S24第二次后退（输出Y2，驱动电动机反转）各状态的功能是通过PLC驱动其各种负载来完成的。负载可由状态元件直接驱动，也可由其他软元件触点的逻辑组合驱动。
步骤2：标明状态功能步骤3：找出每个状态的转移条件在状态转移图中标明每个状态的转移条件，方框之间线段上的短横线表示状态转移条件。例如台车自动往返控制实例中：S20转移条件SBS21转移条件SQ1S22转移条件SQ2S23转移条件T0S24转移条件SQ3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。
步骤3：标明转移条件通过以上三步，可得到台车自动往返控制状态转移图，每步所驱动的负载（线圈）用线段与方框连接。
台车自动往返控制状态转移图
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plc程序设计引入PLC功能指令教学以提高学生程序设计能力
　　广州市番禺区钟村职业技术学校　谭永佳
　　
　　摘要：本文介绍了职业技术学校引入PLC功能指令教学的作用。并以机械手控制程序设计为例，将用功能指令与用基本逻辑指令所编写的程序进行比较，从而展示运用功能指令进行程序设计的优点，值得在教学中适当引入。
　　关键字：PLC；功能指令；教学；程序设计
　　　　可编程控制器（PLC）在国内外机械设备的电气控制系统中得到了广泛的应用。各中等职业技术学校的相关专业都有开设PLC学科，但现今大多数职业学校对于PLC的教学只停留在基本逻辑指令及步进顺控指令的教学。若在学生掌握PLC的基本逻辑指令及步进顺控指令的基础上，引入功能指令的教学，则能大大提高学生在进行PLC控制系统设计上的能力，以培养出更优秀的技术人才。本文将以机械手控制为例，展示PLC功能指令使用的优越性。
　　一、机械手动作分析及控制要求
　　　机械手结构简图如图1所示，左上方为工作原点位置，机械手由原点位置开始，按下降、夹紧、上升、右移、下降、松开、左移、再回到原点的顺序运行，完成将工件由A工位移送到B工位的动作。下降/上升、左移/右移运动使用的动力元件为双螺线管电磁阀，夹紧/放松使用的动力元件为单螺线管电磁阀。其操作面板如图2所示，它要求具有通用的设备操作方式：手动方式和自动方式。手动方式包括（1）手动：用各自按钮控制各负载的通断；（2）回原点：按动回原点按钮时设备自动向原点回归。自动方式又包括三种选项：（1）单步运行：按一次启动按钮，前进一个工步；（2）单周期运行：按动启动按钮，自动运行一周期再回到原点停止。（3）连续运行：在原点位置按动启动按钮，将连续反复运行。
　　二、控制程序设计
　　　　我们选用日本三菱公司的FX0n-40MR进行控制，I/O分配表如表1所示。为实现上述的控制要求，采用功能指令编写的初始化程序如图3所示。这里使用了功能指令IST(FNC60),它自动设定S0、S1、S2分别与手动、回原点、自动等运行方式相对应的初始状态；X11为输入的首元件，它设定了X11至X18分别对应手动、回原点、单步运行、单周期运行、连续运行、回原点启动、自动方式启动、停止等功能；S20至S27为自动方式中实际用到的状态号；同时IST指令的执行将使下列特殊辅助继电器自动受控：（1）M8040－禁止状态转移；（2）M8041－状态转移开始；（3）M8042－启动脉冲；（4）M8047－STL状态监控有效。此外，M8044表示原点位置条件，当上限位及左限位行程开关合上，夹紧电磁阀松开时，机械手处于原点位置。
　　　　执行了初始化程序后，当选择开关选择手动方式时，程序将进入S0初始状态，执行如图4所示的手动操作程序。通过操作面板上的上升、下降、左移、右移、夹紧、放松等按钮，完成各种手动操作。当选择回原点方式时，程序进入S1初始状态，执行如图5所示的回原点程序，按下回原点启动按钮，机械手将执行回原点的一系列动作，最后M8043置1，表示回原点结束。当选择单步运行、单周期运行或连续运行方式时，程序都将进入S2初始状态，执行如图6所示的自动方式程序，IST功能指令通过自动控制上述的几个特殊辅助继电器的状态来分别实现这三种自动运行方式。
　　三、比较
　　若完全用基本逻辑指令及步进顺控指令来进行程序设计，图3所示的初始化程序须由图7所示的程序代替。该程序是通过下面的方法来实现单步、单周期、连续这三种运行方式的：（1）连续运行方式时，按启动按钮X17后，通过X15自锁，使M8041一直置1，满足从初始状态S2向另一状态转移的条件，使图6所示的自动方式程序能连续运行。（2）单步运行方式时，在按动启动按钮的一个程序扫描周期内M8041置1，同时，M8042产生一个启动脉冲，使M8040置0，则状态可以顺序转移一步。（3）单周期运行方式时，M8041也是仅在按动启动按钮时置1，但M8040在按动启动按钮后一直置0，直到按下停止按钮X18才置1。因此，状态可连续转移，直至自动方式程序运行一周期后，因不再满足M8041的转移条件才停止。显而易见，为实现同样的控制要求，用基本逻辑指令编写的程序远比运用功能指令编写的程序长，编程难度大，且可靠性差。
　　结束语
　　目前的工控领域已是PLC的时代，这和PLC本身使用方便、功能强有很大的关系。针对职业学校学生特别是学有余力的学生，在他们掌握PLC的基本逻辑指令及步进顺控指令的基础上，在教学中引入功能指令，经过一段时间的强化训练，学生在进行PLC控制系统设计上的能力会得到很大的提高。个别学生基本达到随心所欲，得心应手的程度。
　　[参考文献]
　　[1]钟肇新编译，可编程控制器原理及应用，华南理工大学出版社，2000年10月
　　[2]齐占庆编著，机床电气控制技术，北京机械工业出版社，1996年5月
　　[3]MELSEC-F 使用手册
日本三菱公司，1997年12月
历史上的今天：可编程控制器应用技术_PDF图书下载_胡汉辉，李德尧 编_在线阅读_PDF免费电子书下载_第一图书网
可编程控制器应用技术
出版时间：2009-5&&出版社：科学出版社&&作者：胡汉辉，李德尧 编&&页数：191&&Tag标签：无&&
　　可编程控制器（programmablelogiccontroller，PLC）是一种以微型计算机为核心的通用工业控制器。它继承了继电器一接触器控制装置的部分突出性能，并与现代的计算机技术和通信技术结合为一体，代表了当前电气控制技术的世界先进水平。　　本书是编者在多年从事可编程控制技术及应用教学改革的基础上编写而成的，吸取了各校教学改革、教材建设等方面的经验。作者在编写本教材时，总结了PLC课程的理论与实践教学经验，打破了以往教材的编写思路，立足应用型人才的培养目标，具有如下特点。　　1．章节大部分采用案例教学模式，将每个案例分解成若干个任务进行驱动．，遵循“从特殊到一般”的学习规律，在分析解决实际案例的过程中，使读者能动地学习理论知识。　　2．体现“以能力培养为核心，以实践教学为主，理论教学为辅”的教学新思路，加强理论与实践的结合。按照“管用、适用、够用”的原则精选教材内容，充分体现教材的科学性、先进性、实用性和可操作性。　　3．教材注重引导学生掌握《传感器技术及应用》课程的学习方法。教材内容做到少而精，而且具有启发性、实用性、新颖性，使学生在探索中学习，学习中得到收获。　　4．教材内容及安排方式在兼顾知识相关性和连贯性的基础上灵活多样。教材有开放性和弹性。在合理安排《传感器技术及应用》基本内容的基础上，留有选择和拓展的空间，以满足不同专业、不同学生学习和发展的需要。　　本书由胡汉辉、李德尧担任主编，何其文、何忠胜和朱晶波担任副主编，刘德玉和张志田参与了教材的编写。谭耀辉、邱丽芳认真仔细地审阅了全书，并提出了许多宝贵意见，在此对他们表示诚挚的谢意。
　　《可编程控制器应用技术》共分8章，主要介绍了可编程控制器的工作原理、结构特点、基本指令、步进指令、数据处理类功能指令、程序控制类功能指令、特殊功能模块、触摸屏、变频器及其应用等内容，着重讲解可编程控制器在实际生产中的基本应用知识和基本操作技能，在讲述过程中力求语言简明、举例恰当，实用性强。　　《可编程控制器应用技术》可作为高职高专院校、职工大学、业余大学电类专业的教材，也可供相关工程技术人员参考。
第1章 可编程控制器概述1．1 PLC常识1．1．1 PLC的发展简史1．1．2 常用PLC1．1．3 PLC与继电器控制装置的区别1．2 PLC的特点1．3 PLC的分类1．4 PLC的应用和发展趋势1．4．1 PLC的应用1．4．2 PLC的发展趋势习题第2章 PLC的工作原理及结构特点2．1 PLC工作原理2．2 PLC的内部结构和控制系统2．2．1 PLC的内部结构2．2．2 PLC的控制系统2．2．3 可编程控制器的技术性能指标2．3 编程元件2．4 FX2N系列PLC的系统配置习题第3章 基本逻辑指令及其应用3．1 触点串并联指令及其应用3．1．1 输入／输出指令（LD／LDI／0UT）3．1．2 触点串．并联指令（AND／ANI／ANDP／ANDF／OR／ORI／ORP／ORF）3．1．3 三相异步电动机连续运行控制电路3．2 置位复位指令及其应用3．2．1 置位与复位指令（SET／RST）3．2．2 脉冲输出指令（PLS／PLF）3．2．3 三相异步电动机连续运行控制电路3．3 电路块串．并联指令及其应用3．3．1 电路块的并联和串联指令（ORB．ANB）3．3．2 堆栈指令（MPS／MRD／MPP）3．3．3 梯形图的优化3．4 定时器及其应用3．4．1 通用定时器3．4．2 积算定时器3．4．3 断电延时问题3．4．4 电动机延时起动控制3．4．5 定时器其他应用3．5 辅助继电器及其应用3．6 主控指令及其应用3．6．1 主控指令（MC／MCR）3．6．2 Y／△起动的可逆运行电动机3．7 计数器及其应用3．8 取反空操作和结束指令3．8．1 取反指令INV3．8．2 空操作和程序结束指令NOP／END习题第4章 PLC步进指令及其应用4．1 状态编程思想4．1．1 流程图4．1．2 状态转移图4．1．3 状态继电器4．1．4 步进顺控指令4．1．5 编程注意事项4．2 单流程状态转移图的编程4．3 选择性流程与并行性流程的程序编制4．3．1 选择性流程及其编程4．3．2 并行性流程及其编程习题第5章 PLC数据处理类功能指令及其应用5．1 功能指令及其应用5．1．1 位元件与字元件5．1．2 喷水池花式喷水的控制5．2 数据寄存器．变址寄存器及其应用5．3 比较指令及其应用5．4 交换指令及其应用5．5 算术运算指令及其应用5．6 逻辑运算指令及其应用5．7 循环移位指令及其应用5．8 移位指令及其应用5．9 编码译码指令及其应用5．10 数码显示及应用习题第6章 PLC程序控制类功能指令及其应用6．1 跳转指令及其应用6．2 子程序指令及其应用6．3 循环指令及其应用6．4 高速计数器指令及其应用习题第7章 特殊功能模块及其应用7．1 通信模块及其应用7．2 模拟量输入／输出模块及其应用习题第8章 PLC综合应用8．1 M1432型万能外圆磨床控制电路改造8．2 用触摸屏和PLC实现4人抢答器的控制设计8．3 变频控制附录1GX-Developer软件使用入门附录2手持式编程器的使用附录3三菱FX系列PLC功能指令一览表参考文献
　　第1章　可编程控制器概述　　可编程控制器（programmable controller，PC）是为了适应工业控制发展的需要而出现的，代表当前电气控制技术的先进水平，为与个人计算机的简称PC相区别，用PLC（programmable logic controller）表示。本书也用PLC作为可编程控制器的简称。　　1.1 PLC常识　　1.1.1 PLC的发展简史　　PLC的产生源于汽车制造业。20世纪60年代后期，汽车型号更新速度加快，原先的汽车制造生产线使用的继电器控制系统，尽管具有原理简单、使用方便、操作直观、价格便宜等诸多优点，但由于它的控制逻辑由元器件的布线方式来决定，因此缺乏变更控制过程的灵活性，不能满足用户快速改变控制方式的要求，更无法适应汽车换代周期迅速缩短的需要。　　20世纪40年代出现的电子计算机在20世纪60年代已得到迅猛发展。虽然小型计算机已开始应用于工业生产的自动控制，但因其原理复杂，又需要专门的程序设计语言，致使一般电气工作人员难以掌握和使用。　　1968年，美国通用汽车公司设想将两者的长处结合起来；提出了新型电气控制装置的10点招标要求。这10项指标如下所述。　　1）编程方便，现场可修改程序。　　2）维修方便，采用插件式结构。　　3）可靠性高于继电控制盘。　　4）体积小于继电控制盘。　　……
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