項(xiàng)目三PLC步進(jìn)順控指令應(yīng)用【項(xiàng)目導(dǎo)讀】步進(jìn)順控設(shè)計(jì)法是PLC程序編制的重要方法。步進(jìn)順控設(shè)計(jì)法是將系統(tǒng)的工作過(guò)程分成若干階段，這些階段稱為狀態(tài)，也稱為步。依據(jù)工作過(guò)程繪制各狀態(tài)轉(zhuǎn)移的順序功能圖。再依據(jù)順序功能圖設(shè)計(jì)步進(jìn)梯形圖程序及語(yǔ)句表程序，使程序設(shè)計(jì)工作變得思路清晰，不容易遺漏。本項(xiàng)目主要介紹西門子S7-200SMART系列PLC的步進(jìn)順控編程思想、狀態(tài)元件、順序功能圖的畫法、步進(jìn)順控指令及單流程結(jié)構(gòu)、并行分支結(jié)構(gòu)、選擇分支結(jié)構(gòu)的編程方法?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】

理解PLC步進(jìn)順控設(shè)計(jì)法的編程思想。

學(xué)習(xí)PLC狀態(tài)元件，深刻理解并熟練掌握順序功能圖的繪制。

熟練掌握步進(jìn)梯形圖程序的繪制。

理解PLC步進(jìn)順控指令的編程應(yīng)用。

會(huì)應(yīng)用步進(jìn)順控設(shè)計(jì)法進(jìn)行簡(jiǎn)單及中等復(fù)雜的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)?！舅刭|(zhì)目標(biāo)】

培養(yǎng)辯證思維和分析、歸納能力。

培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)、創(chuàng)新意識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。

培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)新知識(shí)、新技能的主動(dòng)性和意識(shí)。

培養(yǎng)工程意識(shí)（如安全生產(chǎn)意識(shí)、質(zhì)量意識(shí)、經(jīng)濟(jì)意識(shí)和環(huán)保意識(shí)等）。

培養(yǎng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)搜集資料、獲取相關(guān)知識(shí)和信息的能力。

培養(yǎng)良好的職業(yè)道德和精益求精的工匠精神。【思維導(dǎo)圖】目錄01自動(dòng)送料小車的運(yùn)行控制02按鈕式人行橫道交通信號(hào)燈控制03物料分揀機(jī)構(gòu)的自動(dòng)控制自動(dòng)送料小車的運(yùn)行控制任務(wù)一任務(wù)分析某自動(dòng)送料小車在初始位置（原位）時(shí)，限位開(kāi)關(guān)SQ1被壓下，按下啟動(dòng)按鈕SB，小車按照?qǐng)D3-1所示的順序運(yùn)動(dòng)，完成一個(gè)工作周期。（1）電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，小車右行碰到限位開(kāi)關(guān)SQ2后電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，小車停留在右端。（2）停留5s后電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，小車左行。（3）碰到限位開(kāi)關(guān)SQ3后，電動(dòng)機(jī)又開(kāi)始正轉(zhuǎn)，小車右行至原位，壓下限位開(kāi)關(guān)SQ1，停在初始位置。任務(wù)分析SQ1被壓，啟動(dòng)按鈕觸發(fā)，小車開(kāi)始按順序運(yùn)動(dòng)，執(zhí)行工作周期。小車初始狀態(tài)停留5秒后，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，小車開(kāi)始左行，進(jìn)入下一階段。停留與換向電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，小車碰到SQ2停轉(zhuǎn)，停留位置為右端。小車右行階段碰到SQ3，電動(dòng)機(jī)再次正轉(zhuǎn)，小車右行回原位，SQ1被壓，工作周期結(jié)束。左行與返回原位01020304相關(guān)知識(shí)——PLC狀態(tài)元件及單流程結(jié)構(gòu)的步進(jìn)順控設(shè)計(jì)法一個(gè)控制過(guò)程可以分為若干個(gè)階段，每個(gè)階段只執(zhí)行一個(gè)或少量單一的動(dòng)作，階段又稱為狀態(tài)或者步。步與步之間由轉(zhuǎn)移條件分隔，當(dāng)相鄰兩步之間的轉(zhuǎn)移條件得到滿足時(shí)就實(shí)現(xiàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)移。狀態(tài)轉(zhuǎn)移只有一種流向的稱為單流程順控結(jié)構(gòu)。例如，自動(dòng)送料小車的控制過(guò)程就是單流程順控結(jié)構(gòu)。步進(jìn)順控概述01相關(guān)知識(shí)——PLC狀態(tài)元件及單流程結(jié)構(gòu)的步進(jìn)順控設(shè)計(jì)法順序控制繼電器（S）又稱為狀態(tài)繼電器，是S7-200SMART系列PLC的狀態(tài)元件，也是使用步進(jìn)順控指令編程時(shí)的重要編程元件。每一個(gè)順序控制繼電器位可以用來(lái)表示步進(jìn)順控中的一步。順序控制繼電器采用字母S、字節(jié)地址和位地址聯(lián)合編址。S7-200SMART系列PLC的順序控制繼電器地址范圍是S0.0～S31.7。順序控制繼電器不僅可以在步進(jìn)順控指令編程中使用，它也具有一般繼電器的功能，可用于狀態(tài)暫存、中間運(yùn)算等。順序控制繼電器在結(jié)構(gòu)上有線圈和觸點(diǎn)，其常開(kāi)觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)可以無(wú)限次在程序中使用，但不能直接驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。順序控制繼電器02相關(guān)知識(shí)——PLC狀態(tài)元件及單流程結(jié)構(gòu)的步進(jìn)順控設(shè)計(jì)法各工作狀態(tài)（工作步）用矩形框圖表示，初始步用雙矩形框圖表示。各步的名稱用不同的順序控制繼電器位或輔助繼電器位表示，寫在矩形框內(nèi)。初始步也稱為準(zhǔn)備步，表示初始條件準(zhǔn)備到位。步與步之間的有向連線表明流程的方向，其中向下和向右的箭頭可以省略。有向連線上的垂直短線和它旁邊標(biāo)注的文字符號(hào)表示狀態(tài)轉(zhuǎn)移條件。各步所在的框圖旁邊的線圈符號(hào)是輸出信號(hào)，稱為驅(qū)動(dòng)動(dòng)作。驅(qū)動(dòng)動(dòng)作、轉(zhuǎn)移目標(biāo)和轉(zhuǎn)移條件稱為狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的三要素。其中，轉(zhuǎn)移目標(biāo)和轉(zhuǎn)移條件是必不可少的，驅(qū)動(dòng)動(dòng)作則視具體情況而定。順序功能圖的結(jié)構(gòu)及畫法03相關(guān)知識(shí)——PLC狀態(tài)元件及單流程結(jié)構(gòu)的步進(jìn)順控設(shè)計(jì)法流程開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，必須用初始條件預(yù)先將初始步驅(qū)動(dòng)，使之成為活動(dòng)步。若項(xiàng)目中沒(méi)有明確的控制要求，則可以使用初始脈沖（特殊繼電器SM0.1）作初始條件將初始步激活。狀態(tài)的轉(zhuǎn)移必須一步一步地往下進(jìn)行，不能跨越。一旦后續(xù)步轉(zhuǎn)移為活動(dòng)步，前級(jí)步就要立即復(fù)位成非活動(dòng)步。在狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的轉(zhuǎn)移分析中，無(wú)須考慮狀態(tài)之間繁雜的聯(lián)鎖關(guān)系，可以理解為“只做自己需要做的事，無(wú)須考慮其他”。狀態(tài)轉(zhuǎn)移的實(shí)現(xiàn)04相關(guān)知識(shí)——PLC狀態(tài)元件及單流程結(jié)構(gòu)的步進(jìn)順控設(shè)計(jì)法順序控制繼電器指令（SCR指令）包括順序控制繼電器裝載指令（LSCR指令）、順序控制繼電器轉(zhuǎn)移指令（SCRT指令）、順序控制繼電器結(jié)束指令（SCRE指令），分別表示步的開(kāi)始、步的轉(zhuǎn)移和步的結(jié)束。順序控制繼電器指令05相關(guān)知識(shí)——PLC狀態(tài)元件及單流程結(jié)構(gòu)的步進(jìn)順控設(shè)計(jì)法注意：①每一個(gè)SCR程序段中一般包含三要素，即驅(qū)動(dòng)動(dòng)作、轉(zhuǎn)移條件和轉(zhuǎn)移目標(biāo)，其中轉(zhuǎn)移條件和轉(zhuǎn)移目標(biāo)是必不可少的。②SCR指令的操作數(shù)只能是S位（如S0.2、S1.5等），但S位也具有一般繼電器的功能，不僅可用在SCR指令中，還可用在LD、LDN、A、AN、O、ON、=、S、R等指令中。③SCRE指令與下一個(gè)LSCR指令之間的指令邏輯不影響下一個(gè)SCR程序段的執(zhí)行。④同一地址的S位不可用于不同的程序分區(qū)。例如，不可將S0.5同時(shí)用于主程序和子程序。⑤在一個(gè)SCR程序段內(nèi)，不允許使用JMP、LBL、FOR、NEXT和END指令。⑥使用SCR指令時(shí)，S位的地址一般按順序編排，但也可不按順序編排。⑦除用初始條件驅(qū)動(dòng)初始步外，其他各步的轉(zhuǎn)移要遵守“前級(jí)步是活動(dòng)步，且滿足相應(yīng)的轉(zhuǎn)移條件才能實(shí)現(xiàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)移”這個(gè)規(guī)則。⑧由于SCR指令的復(fù)位功能是在狀態(tài)轉(zhuǎn)移成功后的第二個(gè)掃描周期才會(huì)完成，因此相鄰兩步的動(dòng)作若不允許同時(shí)被驅(qū)動(dòng)，就需要安排相互制約的聯(lián)鎖環(huán)節(jié)，如電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)控制。但如果在PLC的I/O接線圖中已經(jīng)考慮了硬件聯(lián)鎖，則程序中無(wú)須再考慮聯(lián)鎖問(wèn)題。順序控制繼電器指令05相關(guān)知識(shí)——PLC狀態(tài)元件及單流程結(jié)構(gòu)的步進(jìn)順控設(shè)計(jì)法步進(jìn)順控程序被SCR指令劃分為若干個(gè)SCR程序段，每一個(gè)SCR程序段對(duì)應(yīng)順序功能圖中的一步。使用SCR指令編程的要求如下：（1）用LSCR指令和SCRE指令表示SCR程序段的開(kāi)始和結(jié)束。（2）在SCR程序段中，輸出線圈不能直接連在左母線上，可以用SM0.0或者對(duì)應(yīng)順序控制繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)來(lái)驅(qū)動(dòng)只在該步中需要驅(qū)動(dòng)的輸出線圈。（3）SCR程序段內(nèi)的輸出線圈還受到與它串聯(lián)的觸點(diǎn)的控制，有串聯(lián)的觸點(diǎn)則可以不用SM0.0的常開(kāi)觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)動(dòng)作。（4）利用轉(zhuǎn)移條件來(lái)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)移到后續(xù)步的SCRT指令。步進(jìn)梯形圖和語(yǔ)句表編程06相關(guān)知識(shí)——PLC狀態(tài)元件及單流程結(jié)構(gòu)的步進(jìn)順控設(shè)計(jì)法步進(jìn)梯形圖和語(yǔ)句表編程06任務(wù)實(shí)施選擇I/O設(shè)備，分配I/O地址，畫出I/O接線圖01繪制自動(dòng)送料小車工作狀態(tài)的順序功能圖02任務(wù)實(shí)施設(shè)計(jì)自動(dòng)送料小車的步進(jìn)梯形圖程序和語(yǔ)句表程序03根據(jù)順序功能圖，編制對(duì)應(yīng)的步進(jìn)梯形圖程序和語(yǔ)句表程序。任務(wù)實(shí)施接好各信號(hào)線，輸入程序，觀察運(yùn)行結(jié)果。程序調(diào)試0403任務(wù)實(shí)施如果自動(dòng)送料小車運(yùn)行1個(gè)工作周期后自動(dòng)進(jìn)入下一個(gè)工作周期運(yùn)行，直至按下停止按鈕才停止工作，這種工作方式稱為連續(xù)運(yùn)行方式。自動(dòng)送料小車完成當(dāng)前運(yùn)行周期后停止在初始步S0.0（此時(shí)M0.0已斷開(kāi)，轉(zhuǎn)移條件不成立）。這種停止方式稱為原位停止，實(shí)際生產(chǎn)中有很多設(shè)備都被要求原位停止。任務(wù)延伸05知識(shí)拓展—步進(jìn)順控程序的其他編制方式置位/復(fù)位方式這種方式既可以用順序控制繼電器S的位表示步的名稱，也可以用輔助繼電器M的位表示步的名稱。要注意的是，采用這種方式編制程序時(shí)一定要處理好前級(jí)步的復(fù)位問(wèn)題，因?yàn)橹挥蠸CRE指令才能自動(dòng)將前級(jí)步復(fù)位，其他指令沒(méi)有這個(gè)功能。在采用置位/復(fù)位方式編制步進(jìn)順控程序時(shí)，步被激活后需要處理3件事：復(fù)位前級(jí)步、驅(qū)動(dòng)動(dòng)作、接通后續(xù)步。我們還可以采用其他方式進(jìn)行程序編制，如啟保停方式、置位/復(fù)位方式等，常用的是置位/復(fù)位方式。任務(wù)拓展—多個(gè)傳輸帶的自動(dòng)控制詳情見(jiàn)學(xué)習(xí)任務(wù)工單7。按鈕式人行橫道交通信號(hào)燈控制任務(wù)二任務(wù)分析在只需要縱向行駛的交通系統(tǒng)中，也需要考慮人行橫道交通信號(hào)燈的控制問(wèn)題。人行橫道交通信號(hào)燈通常用按鈕啟動(dòng)。在正常情況下，車道上有車輛行駛，如果行人要通過(guò)交通路口，要先按動(dòng)按鈕，等到綠燈點(diǎn)亮?xí)r方可通過(guò)，此時(shí)車道上紅燈已經(jīng)點(diǎn)亮。延時(shí)一段時(shí)間后，人行橫道的紅燈恢復(fù)點(diǎn)亮，車道上的綠燈恢復(fù)點(diǎn)亮。各段時(shí)間分配（也稱為時(shí)序圖）如圖所示。車道和人行橫道同時(shí)被控制，這種結(jié)構(gòu)稱為并行分支結(jié)構(gòu)。相關(guān)知識(shí)——并行分支結(jié)構(gòu)的步進(jìn)順控設(shè)計(jì)法并行分支結(jié)構(gòu)是指轉(zhuǎn)換條件實(shí)現(xiàn)時(shí)導(dǎo)致幾個(gè)步同時(shí)被激活的結(jié)構(gòu)。圖3-13所示為并行分支結(jié)構(gòu)的順序功能圖。S1.0步為分支開(kāi)始狀態(tài)，當(dāng)S1.0步被激活成為活動(dòng)步后，若轉(zhuǎn)移條件I0.0成立就同時(shí)執(zhí)行左、中、右3支程序。S4.0步為進(jìn)入?yún)R合狀態(tài)，由S1.2、S2.2、S3.2這3步共同驅(qū)動(dòng)，當(dāng)這3步都成為活動(dòng)步且轉(zhuǎn)移條件I0.4成立時(shí)，才能將S4.0步激活。并行分支結(jié)構(gòu)01相關(guān)知識(shí)——并行分支結(jié)構(gòu)的步進(jìn)順控設(shè)計(jì)法并行分支結(jié)構(gòu)的編程原則是先集中處理分支轉(zhuǎn)移情況，然后依順序進(jìn)行各分支程序處理，最后集中處理匯合狀態(tài)。并行分支結(jié)構(gòu)的編程02相關(guān)知識(shí)——并行分支結(jié)構(gòu)的步進(jìn)順控設(shè)計(jì)法（1）并行分支結(jié)構(gòu)最多能實(shí)現(xiàn)8個(gè)分支的匯合。（2）在并行分支、匯合處不允許有圖3-15（a）所示的轉(zhuǎn)移條件，而必須將其轉(zhuǎn)化為圖3-15（b）所示的結(jié)構(gòu)后再進(jìn)行編程。并行分支結(jié)構(gòu)編程的注意事項(xiàng)03任務(wù)實(shí)施輸入設(shè)備是兩個(gè)人行橫道交通信號(hào)燈按鈕SB1和SB2，I0.0接SB1，I0.1接SB2；輸出設(shè)備是彩色交通信號(hào)燈，Q0.0接LD0（車道紅燈），Q0.1接LD1（車道黃燈），Q0.2接LD2（車道綠燈），Q0.3接LD3（人行橫道紅燈），Q0.4接LD4（人行橫道綠燈）選擇I/O設(shè)備，分配I/O地址，畫出I/O接線圖01任務(wù)實(shí)施繪制按鈕式人行橫道交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的順序功能圖02按下人行橫道交通信號(hào)燈按鈕（I0.0或I0.1）后系統(tǒng)進(jìn)入并行運(yùn)行狀態(tài)：首先維持初始狀態(tài)30s，然后車道綠燈變?yōu)辄S燈，再過(guò)10s后變?yōu)榧t燈。車道紅燈亮5s后人行橫道紅燈變?yōu)榫G燈，15s后人行橫道綠燈開(kāi)始閃爍，閃爍5s后人行橫道綠燈變?yōu)榧t燈，再過(guò)5s后返回初始狀態(tài)。任務(wù)實(shí)施編制PLC程序03根據(jù)順序功能圖，編制對(duì)應(yīng)的步進(jìn)梯形圖程序，寫出對(duì)應(yīng)的指令表程序。任務(wù)實(shí)施接好各信號(hào)線，輸入程序，觀察運(yùn)行結(jié)果。程序調(diào)試0403任務(wù)實(shí)施程序中的“人行橫道綠燈閃爍5s”，可以按前述程序用T41定時(shí)器串聯(lián)特殊繼電器SM0.5實(shí)現(xiàn)，也可以采用定時(shí)器振蕩電路進(jìn)行1s閃爍控制，用計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)5次，共同完成綠燈的閃爍任務(wù)，如圖3-20所示。物料分揀機(jī)構(gòu)的自動(dòng)控制任務(wù)三任務(wù)分析圖示為大、小球分揀系統(tǒng)。左上部為原點(diǎn)位置，機(jī)械臂處于原點(diǎn)位置時(shí)才允許進(jìn)入自動(dòng)工作循環(huán)。啟動(dòng)開(kāi)關(guān)PS0合上后，機(jī)械臂的動(dòng)作順序：向下→吸住球→向上→向右運(yùn)行→向下→釋放球→向上→向左運(yùn)行至左上部（原點(diǎn)位置），吸住球和釋放球的時(shí)間均為1s。機(jī)械臂在上、下、左、右各處均設(shè)置行程開(kāi)關(guān)SQ，各處地址已分配好.當(dāng)機(jī)械臂下降時(shí)，若電磁鐵吸著的是大球，下限位開(kāi)關(guān)SQ2斷開(kāi)，若吸著的是小球，則SQ2接通（以此判斷是大球還是小球）。這是選擇分支結(jié)構(gòu)的流程。相關(guān)知識(shí)—選擇分支結(jié)構(gòu)的步進(jìn)順控設(shè)計(jì)法從多個(gè)分支流程中選擇執(zhí)行某一個(gè)單支流程，稱為選擇分支結(jié)構(gòu)。選擇分支結(jié)構(gòu)01相關(guān)知識(shí)—選擇分支結(jié)構(gòu)的步進(jìn)順控設(shè)計(jì)法編程原則：先處理分支轉(zhuǎn)移，再順序處理各分支，最后達(dá)到匯合狀態(tài)。選擇分支結(jié)構(gòu)的編程02任務(wù)實(shí)施按照I/O設(shè)備及I/O地址繪制I/O接線圖。選擇I/O設(shè)備，分配I/O地址，畫出I/O接線圖01任務(wù)實(shí)施繪制大、小球分揀系統(tǒng)的順序功能圖02根據(jù)控制要求畫出大、小球分揀系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。本任務(wù)要求機(jī)械臂在原點(diǎn)時(shí)才能進(jìn)入自動(dòng)工作循環(huán)。因此，在初始步S0.0時(shí)要檢查機(jī)械臂是否在原點(diǎn)。工程實(shí)踐中通常要求執(zhí)行件在原點(diǎn)位置才能進(jìn)入自動(dòng)工作程序。如圖所示，在初始步S0.0設(shè)置了回原點(diǎn)的操作。若開(kāi)始的時(shí)候機(jī)械臂不在原點(diǎn)，可以用I0.6手動(dòng)控制其回到原點(diǎn)，使Q0.5指示燈被點(diǎn)亮，滿足原點(diǎn)啟動(dòng)的要求。任務(wù)實(shí)施編制PLC程序03根據(jù)順序功能圖，編制對(duì)應(yīng)的步進(jìn)梯形圖程序，寫出對(duì)應(yīng)的語(yǔ)句表程序。任務(wù)實(shí)施編制PLC程序03根據(jù)順序功能圖，編制對(duì)應(yīng)的步進(jìn)梯形圖程序，寫出對(duì)應(yīng)的語(yǔ)句表程序。任務(wù)實(shí)施接好各信號(hào)線，輸入程序，觀察運(yùn)行結(jié)果。程序調(diào)