PLC步进顺控线路设计方法

三、步进顺控指令及其编程 PLC除基本指令外，还有两条功能很强的步进顺控指令，简称步进指令。采用步进指令编程，方法简单，规律性较强，初学者较容易掌握，利用步进指令可以编写出较复杂的控制程序。对有一定基础的操作人员来说，采用步进指令编程可大大提高工作效率，并给调试、修改程序带来很大的方便。 下面以FX系列为例，主要介绍步进指令的功能和编程方法。（一） 顺序控制及状态流程图 根据状态流程图，采用步进指令可对较复杂的顺序控制进行编程。为了能较好地掌握步进指令并能灵活应用，应对顺序控制和状态流程图的概念有所了解。1、顺序控制简介所谓顺序控制，就是按照生产工艺所要求的动作规律，在各个输入信号的作用下，根据内部的状态和时间顺序，使生产过程的各个执行机构自动地、有秩序地进行操作。在实现顺序控制的设备中，输入信号一般由按钮、行程开关、接近开关、继电器或接触器的触点发出，输出执行机构一般是接触器、电磁阀等。通过接触器控制电动机动作或通过电磁阀控制液压装置动作时，都可以使生产机械按顺序工作。在顺序控制中，生产过程是按顺序、有步骤地连续工作，因此，可以将一个较复杂的生产过程分解成若干步骤，每一步对应生产过程中一个控制任务，也称一个工步(或一个状态)。在顺序控制的每个工步中，都应含有完成相应控制任务的输出执行机构和转移到下一工步的转移条件。 在顺序控制中，生产工艺要求每一个工步必须严格按规定的顺序执行，否则将造成严重后果。为此，顺序控制中每个状态都要设置一个控制元件，保证在任何时刻，系统只能处于一种工作状态。以FX系列PLC为例，FX系列PLC中规定状态继电器为控制元件，状态继电器有S0S899共900点，其中S0S9作为初始状态的专用继电器；SIOS19作为回零状态的专用继电器；S20S899为一般通用的状态继电器，可以按顺序连续使用。 当顺序控制执行到某一工步时，该工步对应的控制元件被驱动，控制元件使该工步所有输出执行机构动作，完成相应控制任务。当向下一个工步转移的条件满足时，下一个工步对应的控制元件被驱动，同时，该工步对应的控制元件自动复位，完成一个工步的控制任务。例如在图311、图31-2中，三相异步电动机Y降压启动控制，就可以看做是简单的顺序控制过程，其控制过程的流程图如图31-3所示。在Y降压启动控制过程中，输入信号由启动按钮SBl和停止按钮SB2发出，输出执行机构是KM、KMY和KM三个接触器。获得启动信号后，进入第一工步，接触器KM线圈得电并自锁，将电动机电源接通。这一步动作完成后，第一工步停止，转移到第二工步，但因KM自锁，KM线圈继续得电。第二工步动作是使接触器KMY线圈得电并自锁，将电动机定子绕组接成Y连接。这一步动作完成后，第二工步停止，转移到第三工步。第三工步动作是采用延时控制的方式，使电动机在这段时间内进行降压启动，当延时时间一到，第三工步停止，转移到第四工步。在第四工步动作中，将接触器KMY断开，使电动机定子绕组断开Y连接，电动机暂时性断电，处于惯性转动。KMY复位后其常闭触点的闭合，使状态转移到第五工步，第四工步停止。第五工步动作中，接触器KM线圈得电，电动机定子绕组接成连接，电动机进入正常运转状态。按下停止按钮SB2，由第五工步转移到最后一工步，第五工步停止。在最后一工步中，接触器KM和KM都断开，电动机停止运转。从图31-3可以看到，每个方框表示一步，方框之间用带箭头的直线相连，箭头方向表示工步转换方向。按生产工艺过程，将工步转换条件写在直线旁边，工步的转换条件是上一步的执行结果，也是进入下一步的前提。在每个方框的右边，给出该工步所控制的输出执行机构。由以上分析可知顺序控制具有以下特点： (1)每个工步(或状态)都应分配一个控制元件，确保顺序控制正常进行。 (2)每个工步(或状态)都具有驱动能力，能使该工步的输出执行机构动作。 (3)每个工步(或状态)在转换条件满足时，都会转移到下一个工步，而旧工步自动复位。顺序控制的动作流程图是画状态流程图的基础，对动作流程图的了解，有助于我们理解状态流程图。2、状态流程图任何一个顺序控制过程都可分解为若干步骤，每一工步就是控制过程中的一个状态，所以顺序控制的动作流程图也称为状态流程图。状态流程图就是用状态来描述控制过程的流程图。在状态流程图中，一个完整的状态必须包括：(1)该状态的控制元件。(2)该状态所驱动的负载，它可以是输出继电器Y、辅助继电器M、定时器T和计数器C等。(3)向下一个状态转移的条件，它可以是单个常开触点或常闭触点，也可以是各类继电器触点的逻辑组合。(4)明确的转移方向。图32所示为状态流程图中一个完整的状态。从图中可看到，用方框表示一个状态，框内标明该状态的控制元件编号，状态之间用带箭头的线段连接，线段上垂直的短线及其旁边的标注表示状态转移的条件，方框的右边为该状态的输出信号。图32中，当状态继电器S20接通时，顺序控制进入该状态。输出继电器Y0被驱动；如果X3常开触点闭合，则输出继电器Y1也被驱动；通过指令SETY2，使输出继电器Y2置位并自锁，定时器TO线圈被驱动，开始定时。当10 s的延时时间一到，TO常开触点闭合。假如X2的常开触点也是闭合的话，转移到下一步的条件(TOX2“与”逻辑)满足，顺序控制将转移到下一状态。转移到S21新状态后，老状态S20自动复位断开，这一状态下的动作停止，Y0、Y1和TO也都随之复位，Y2因SET指令的作用，仍保持接通状态，只有在后续的动作中，用RST指令才能使Y2复位。由于FX型三菱PLC 特殊继电器在编程中运用广泛，这里先介绍特殊继电器的功能。按三菱FX型PLC特殊辅助继电器的功能来分有两类：、只能利用触点的特殊辅助继电器：M8000运行（RUN）监控（PLC运行时即自动接通）；M8002初始脉冲（仅在运行开始瞬间接通）；M8012100ms时钟脉冲。这类特殊辅助继电器的线圈由PLC自动驱动，用户只能利用其触点。、可驱动线圈型特殊辅助继电器：M8030使BATT LED（后备锂电池欠电压指示灯）熄灭；M8033PLC停止运行时输出保持；M8034禁止全部输出；M8039定时扫描。这类特殊辅助继电器的线圈可由用户驱动，而线圈被驱动后，PLC将作特定动作。三相异步电动机Y降压启动和停止的控制过程的状态流程图如图33所示。初始状态是状态转移的起始“位置”，也就是准备阶段。一个完整的状态流程图必须要设置初始状态。图33中，S0为初始状态，用双线框表示。从图中可看出进入初始状态S0有两种情况：一种情况是PLC开机后，特殊继电器M8002常开触点闭合一个扫描周期，使转移条件满足，进入到S0状态；另一种情况是在S25状态中，RST复位指令执行后，Y0与Y2的常闭触点闭合，使转移条件满足，由S25状态转移到SO初始状态，为下一次电动机Y降压启动做准备。两种情况是“或”逻辑关系，所以用并列的两个带箭头的线段表示。在状态流程图中，输入信号或输出信号都是PLC中输入继电器或输出继电器的动作，因此，画状态流程图之前，仍应根据控制系统的输人信号和输出信号，分配PLC的输入点和输出点。电动机Y降压启动的PLC输入点和输出点的分配见图312。在状态流程图中，一段延时也应看成一个状态。例如图33中S22状态，是延时10 s的动作，这个状态开始执行时，TO线圈得电开始计时，当10s时间一到，TO常开触点闭合，转移条件满足，S23状态置位，S22状态复位。例1 某组合机床的液压动力滑台的工作循环如图34所示，电磁阀动作如表31所示。画出该动力滑台工作过程的状态流程图。表31 电磁阀动作顺序表YVlYV2YV3YV4快进+一次工进+二次工进+长挡铁停留+快退+停止解：(1)首先分配PLC的输入点和输出点，如表32所示。表32 输入点和输出点分配表输入信号输出信号名称代号输入点编号输出点编号代号名称启动按钮SBlX1Y1YVl电磁阀停止按钮SB2X2Y2YV2电磁阀行程开关SQlXllY3YV3电磁阀行程开关SQ2X12Y4YV4电磁阀行程开关SQ3X13行程开关SQ4X14PLC接线图如图35所示。 (2)分析液压动力滑台的控制过程，将其分解成相应的状态，并确定每个状态下的输出信号。因为动力滑台的控制过程是一个典型的顺序控制，动力滑台的工作循环图已清楚地表达了在一个工作循环中，有快进、一次工进、二次工进、停20s、快退等五个工作状态，加上初始状态，整个控制过程共有六个状态。在五个工作状态中，输出信号应该有哪些，可以根据电磁阀动作顺序表确定，例如在快进这一工作状态中，有W1和YV3两个电磁阀动作，即PLC的Y1和Y3两个输出点应有输出信号；在停留这一个动作中，除Y1与Y4应有输出信号外，还应由定时器控制20s的时间。 (3)分配每一个状态的控制元件，即状态继电器。初始状态的控制元件只能采用S0S9中的一个，其他各个状态可以从S20开始分配。 (4)确定每一个状态的转移条件。由液压动力滑台的工作循环图可以确定，动力滑台在原位时，按下启动按钮SBl，动力滑台进入快进的工作状态，当动力滑台碰到SQ2时转入到一次工进的工作状态，碰到SQ3时转入到二次工进的工作状态。当动力滑台碰到SQ4后，停顿20s，此后，转入到快退的工作状态，当碰到SQl后停在原位。将所有转移条件标清后，画出完整的状态流程图，如图36所示。(二) 步进顺控指令及编程方法 我们已经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，任意时刻只能处在一个状态，使生产过程有序地按步进行，所以顺序控制也称为步进控制。FX系列PLC中是采用状态继电器作为控制元件，状态继电器是利用其常开触点来控制该状态是否动作的，因此，该常开触点的作用不同于普通常开触点。控制某一个状态的常开触点称为步进接点，在梯形图中用图37所示的符号表示。 当利用SET指令将状态继电器置位后，步进接点就闭合，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指令将下一个状态的控制元件(即状态继电器)置位后，上一个状态的状态继电器自动复位，而不必采用RST指令复位。顺序控制的状态发生转移后，将进入下一个状态的动作。状态流程图中的某一个状态，如果用梯形图表示，如图38所示。 我们已经知道，状态流程图中一个完整状态，必须包括四部分内容，与此相对应的内容在梯形图中的表示方法分别是： (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：依照流程图画出即可。 (3)转移条件：如果流程图中只标注X1则表示是以X1的常开触点动作作为转移条件；如果流程图中只标注X2，则表示以X2的常闭触点动作作为转移条件；如果带箭头的线段上有两个或两个以上垂直短线，表示触点的逻辑组合为转移条件。例如标注了X2和X3，则表示以X2与X3的常开触点串联作为转移条件。 (4)转移方向：用SET指令将下一个状态的状态继电器置位，以表示转移方向。 根据上述方法，依据状态流程图，即可画出状态流程图所对应的梯形图。在用编程器写入程序时，梯形图中的步进接点必须用步进指令表示成指令语句。1、步进指令 步进指令有两条：STL指令和RET指令。(1)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。STL指令的操作元件是状态继电器S。 STL指令的应用如图381、图382所示。步进接点只有常开触点，没有常闭触点。步进接点接通，需要用SET指令进行置位。步进接点闭合，其作用如同主控触点闭合一样，将左母线移到新的，临时位置，即移到步进接点右边，相当于副母线。这时，与步进接点相连的逻辑行开始执行。可以采用基本指令写出指令语句表，与副母线相连的线圈可以直接采用驱动指令；与副母线相连的触点可以采用LD指令或者LDI指令，如图383所示。 当X2常开触点闭合后，执行SETS21指令，步进接点S21被置位，这时，步进接点S20将自动复位。S20的状态转移到S21的状态，完成了步进功能。(2)RET指令 RET指令称为“步进返回”指令。其功能是使副母线返回到原来左母线的位置。RET指令没有操作元件。RET指令的应用以例2题中图312所示。 在每条步进指令后面，不必都加一条RET指令，只需在一系列步进指令的最后接RET指令，但必须要有RET指令。 例2 画出图311所示状态流程图的梯形图，并写出指令语句表。 解：状态流程图中每个方框表示一个状态，方框中标出了该状态的控制元件。由状态流程图可看到，S31状态可以由转移条件X0置位，也可以在S31状态通过转移条件X10置位，用SETS31指令或用OUTS31指令都可以。画梯形图时，可以从X0开始，依次画出每个状态的梯形图，在S34状态中加入RET指令，最后以END指令结束。完整的梯形图如图3121、图3122所示。（3）步进指令使用说明 1) 步进接点与左母线相连时，具有主控和跳转作用。 当步进接点闭合时具有主控作用，此时步进接点后面的电路块才动作，而步进接点断开时，其后的电路块不动作，相当于被跳转了一样。2) 状态继电器S0S899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。同时，状态继电器还可提供普通的常开触点和常闭触点，如图3131、图313-2所示。3) 状态继电器也可以作为普通的辅助继电器使用，功能与辅助继电器完全相同，但这时其不提供步进接点。如图314所示的梯形图中，S30为普通的状态继电器，当OUT指令驱动S30线圈后，S30常开触点闭合，驱动S40和S50线圈，这时S30状态继电器因不具步进控制功能，所以不会自动复位，只有当X4常开触点或S20常开触点断开，S30线圈才会断开。 4) 在状态转移过程中，会出现在一个扫描周期的时间内两个状态同时动作的可能。因此，在两个状态中不允许同时动作的负载之间必须有联锁措施。如图415所示，Y1与Y2两个输出不允许同时出现，用常闭触点与对应线圈串联，实现联锁。因在一个扫描周期内，可能会出现两个状态同时动作，所以，在相邻的两个状态中不能使用同一个定时器，因为其指令会互相影响，使定时器无法复位。如果不是相邻的两个状态，则可以使用同一个定时器，如图416所示。因此，不相邻的状态中可重复使用同一个定时器，一般只需23只定时器就能满足要求，可以节省很多定时器。5)状态继电器使用时可以按编号顺序使用，也可以任意选择使用，但不允许重复使。6)步进触点之后的电路块中不允许使用主控MCMCR指令。2、步进指令的编程方法(1)如何应用步进指令编程 总结前面所介绍的内容，我们知道步进指令是顺序控制的一种编程方法，采用步进指令编程时，一般需要下面几个步骤：1)分配PLC的输入和输出点，画出PLC的接线图，列出输入和输出点分配表。2)根据控制要求或加工工艺要求，画出顺序控制的状态流程图。3)根据状态流程图，画出相应的梯形图。4)根据梯形图，写出对应的指令语句表。5)用编程器输入程序(梯形图或指令语句表)。6)调试程序。 例3 图317给出了一个按时间顺序进行控制的动作流程，试采用PLC控制，并设计其控制程序。 时间(S)输出05101520253035 4045红灯HL1黄灯HL2蓝灯HL3接触器KM电磁阀YV图317 解：图317中水平黑线表示在对应的时间范围内产生某一输出。例如，红灯HLl应在515s这段时间亮；蓝灯HL3在2030s和4045 s这两段时间亮；而接触器KM应在540s这段时间接通，电磁阀在2545s这段时间接通。 分配PLC的输入点和输出点，如表33所示。表33 输入点和输出点分配表输入信号输出信号名称代号输入点编号输出点编号代号名称启动按钮SBlX0Y1HLl红灯Y2HL2黄灯Y3HL3蓝灯Y4KM接触器Y5YV电磁阀PLC控制接线图如图318所示。 图318中HLl、HL2和HL3接在公共端COMI，而KM和YV接在另一个公共端COM2上，这是因为FX系列PLC输出端上是四个输出点为一组，共用一个公共端。 根据控制顺序，画出状态流程图。状态流程图如图419所示，PLC开机后，系统自动进入初始状态，准备工作。由图417可知道，所有负载是以工作5 s为一个时段，在不同的时段内有不同的输出，因此，设每一个时段为一个状态。每个状态中的转移条件也就与时间有关。为保证每个状态工作时间为5s，同时又为了避免每个状态使用一个定时器，使程序简洁，现在采用产生连续脉冲基本控制程序编程，并设定时器时间常数为K50，使每5 s产生一个脉冲宽度为一个扫描周期的脉冲信号。产生连续脉冲基本控制程序的梯形图如图3201、图3202所示。 定时器TO的常开触点每隔5s闭合一个扫描周期，将TO常开触点作为所有状态的转移条件，但又要保证状态正常转移，即每隔5s只有一个状态转移，这就必须采取脉冲信号进行隔离的措施。由状态流程图可以看到，在每个状态中设置了一个辅助继电器，利用PLS指令，在状态接通瞬间，使辅助继电器得电一个扫描周期，辅助继电器常闭触点断开一个扫描周期，产生隔离作用，使该状态在刚接通时，不会又瞬间转移到下一个状态。例如，假设系统工作在状态S20，因状态S21转移到S22的条件是TO常开触点接通和M1常闭触点保持接通，所以在状态S20转移到状态S21瞬间，步进接点S21闭合，PLS Ml指令使辅助继电器M1常闭触点断开一个扫描周期，虽然在这瞬间TO常开触点仍保持接通(一个扫描周期)，但MI常闭触点没有接通，因此，状态S21不可能瞬间又转移到状态S22。如果没有PLS MI指令，则有可能发生这种情况，使系统不能正常按时间顺序进行控制。 只要相邻两个状态中用不同的辅助继电器产生隔离脉冲信号即可，因此整个系统只需两个辅助继电器就能满足要求。画出状态流程图所对应的梯形图。 梯形图如图421所示，当启动信号X0接通时，M10线圈得电并自锁，M10常开触点闭合，使产生连续脉冲信号的控制程序运行。当TO产生第一个移位脉冲，使状态S20转移到状态S21后，随着移位脉冲依次到来，系统的工作状态一步一步往下转移。当状态S27转移到初始状态S0时，系统一个工作循环完毕，只有再次按下启动按钮，系统才能进入下一次工作循环。 写出梯形图对应指令语句表。地址指令数据地址指令数据地址指令数据0LDX027LDT054LDT01ORM1028ANIM155ANIM02ANIS2729SETS2256SETS253OUTM1031STLS2258STLS254LDM1032OUTY259OUTY25ANIT033OUTY460OUTY46OUTT034PLSM061OUTY5K5035LDT063LDT08LDM800236ANIM064ANIM19SETS037SETS2365SETS2611STLS039STLS2368STLS2612LDX040OUTY270OUTY513SETS2041OUTY371PLSM015STLS2042OUTY472LDT016OUTY143PLSM173ANIM017OUTY444LDT074SETS2718PLSM045ANIM176STLS2719LDT046SETS2477OUTY320ANIM048STLS2478OUTY521SETS2149OUTY279PLSM123STLS2150OUTY380LDT024OUTY151OUTY481ANIM125OUTY452OUTY582SETS026PLSM153PLSM084RET85END 前面所介绍的状态流程图都是单流程的顺序控制，如图33、图36和图311所示。对于较复杂的多流程顺序控制，其状态流程图的特点及应用步进指令进行编程的方法将在下面介绍。(2)、多流程顺序控制及编程方法 多流程顺序控制是指具有两个以上分支的顺序动作的控制过程，其状态流程图也具有两条以上的状态转移支路，常见的多流程顺序控制有选择性分支与汇合、并行性分支与汇合、跳步与循环等几种。下面分别介绍其特点和编程方法。 1) 选择性分支与汇合例4 某流水线送料小车运行如图322所示，控制要求为：当按下SBl后，小车由SQl处前进到SQ2处停5s，再后退到SQl处停下。当按下SB2后，小车由SQl处前进到SQ3处停5s，再后退到SQl处停下。解：分配输入点和输出点，如表34所示。表34 输入点和输出点分配表输入信号输出信号名 称代 号输入点编号输出点编号代号名称启动按钮SBlX1Y1KMl接触器(前进)启动按钮SB2X2Y2KM2接触器(后退)行程开关SQlX3行程开关SQ2X4行程开关SQ3X5PLC的接线图如图323所示。画出状态流程图。因小车由SQl处前进到SQ2处和由SQl处前进到SQ 3处的路程不同，因此属于两个不同的状态，而进入哪一个状态是由按SBl或按S112决定。无论从SQ2处或从SQ3处后退到SQl处，其动作都一样。状态流程图如图324所示。图324所示的状态流程图是选择性分支状态流程图，从S0可以往S21分支流程转移或往S22分支流程转移。从多个分支流程中选择其中一个分支流程的状态流程图称为选择性分支状态流程图。图425所示状态流程图也是一个选择性分支与汇合的多流程顺序控制。在图325中，状态S20只能从三个分支中选择一个分支流程转移，具体向哪一个分支转移，由转移条件决定。在三个转移条件X1、X4和X10中，任意时刻只能有一个转移条件接通，从三个状态S21、531和S41中选择一个状态转移。当X1接通时，状态S20转向状态S21；当X4接通时，状态S20转向状态S31；当X10接通时，状态S20转向状态S41。状态S21或S31或541中任一个置位时，都将使状态S20自动复位。 选择性分支最终汇合到状态S50。状态S50由状态S22与X3或由状态S33与X7或由状态S41与X11置位。图325所示选择性分支与汇合的梯形图及指令语句表，如图3261、图3262所示。 选择性分支的支路数可以是两条或更多，没有数量限制。从图326-1所示的梯形图中可以看到：步进接点S20后面接有并联的三个转移置位指令，这是因为图325所示的选择性分支与汇合的状态流程图中有三条分支流程。并联的转移指令个数由选择性分支状态流程图中分支流程数决定。画梯形图时，根据流程图按从左到右的次序逐个设置各个支路的转移置位指令。程序运行时，只能有其中的一条转移置位指令被执行，而此时状态S20将自动复位。如果程序运行时，几个转移条件中有两个或以上的转移条件同时满足，则满足转移条件的几个分支会同时执行，这种情况就是下面要谈到的并行分支。另外，从步进接点S22、S33和S41后面的转移置位指令可看到，它们都是SET S50指令，这是因为无论在状态S22或S33或S41，最终都是汇合到状态S50。 画具有选择性分支与汇合的状态流程图所对应的梯形图时，仍应遵循步进接点之后先进行驱动处理，然后设置转移条件的原则，从上到下、从左到右依次将每个状态对应的梯形图画出，只要注意分支处与汇合处梯形图的画法，就能得到正确的梯形图。 2) 并行分支与汇合例5 某流水线有两辆小车送料，如图327所示，控制要求为：当按下SBl后，小车1由SQl处前进到鼠12处停5s，再后退到SQl处停下。按下SBl同时，小车2由SQ3处前进到SQ4处停5s，再后退到SQ3处停下。解：分配输入点和输出点，如表35所示。PLC的接线图如图328所示。表35 输入点和输出点分配表输入信号输出信号名称代号输入点编号输出点编号代号名称启动按钮SBlX1Y0KMl接触器(小车1前进)停止按钮SB2X2Y1KM2接触器(小车1后退)行程开关SQlX3Y2KM3接触器(小车2前进)行程开关SQ2X4Y3KM4接触器(小车2后退)行程开关SQ3X5行程开关SQ4X6 画出状态流程图。按下SBl后，小车1和小车2分别完成前进、停5rain、后退步进流程，当小车1和小车2分别停在SQl和SQ3处时，状态转移到S0状态。状态流程图如图329所示。 从图329所示的状态流程图中可知，当按下SBl后，状态S0同时转移到状态S20和S30，两个单独分支流程各自执行自己的步进流程，最后再转移到状态S0。这种类型状态流程图是并行分支的状态流程图。并行分支的状态流程图是指多个流程同时转移执行，状态能够同时转移的状态流程图。图330所示状态流程图也是并行分支与汇合的多流程顺序控制。 如图330所示的状态流程图中，当转移条件X1接通时，状态S21、S31和S41同时置位，这三个单独分支流程各自执行自己的步进流程，S20这时会自动复位。当转移条件X2成立时，状态S21转移到状态S22；当转移条件X3成立时，状态S41转移到S42。在所有单独分支流程都动作到最后一个状态时，即S22、S31和S42都置位时，如转移条件X4成立，则状态转移到S50，状态S22、S31和S42都自动复位。 与选择性分支与汇合的状态流程图不同的是，并行分支与汇合的状态流程图中允许同时执行多条单独分支流程，并且要等到所有单独分支流程都执行完毕后，才能同时转移到下一个状态。并行分支与汇合的状态流程图（图330）对应的梯形图和指令语句表如图3311、图3312所示。 在梯形图中，步进接点之后设置转移条件X1接有三条并联SET指令，说明X1接通时，SETS21指令、SETS31指令和SETS41指令同时执行，状态S21、S31和S41同时被置位。并行的单独分支流程数，与并联的SET指令数是一致的，但规定并行的单独分支流程不得超过8条。梯形图中步进接点S22、S31和S42后面都没有设置转移条件，这是因为在状态S22、S31和S42都已动作了，并且转移条件X4也接通，状态才可以转移到S50。为实现这一汇合作用，梯形图中将三个步进接点S22、S31和S42串联起来，在指令语句表中则连续使用STL指令。因并行的单独分支流程数不会超过8个，则梯形图中串联的步进接点数和指令语句表中连续使用STL指令数也不会超过8个。 从上面的讨论可以知道：状态继电器作为控制元件，提供的步进接点不止一个，而且不同控制元件的步进接点可以串联使用，这时仍用STL指令，指令功能不变。 跳步与循环 所示状态流程图为跳步与图4341所示循环的多流程顺序控制。 跳步与循环是在步进指令的控制下利用不同的转移条件和转移目标来实现的。在图432a所示状态流程图中，状态S20置位后，如果转移条件X1接通，则状态S20直接转移到状态S23，跳过状态S21和状态S22，实现了跳步功能。如果X2接通，状态S20转移到状态S21，执行的是正常的顺序控制。但应注意转移条件X1二ON和X2二ON不能同时出现，这一点与选择性分支状态流程图的情况完全一样。跳步的状态流程图（图332）对应的梯形图和指令语句表如图3321、图3322所示。 在图432b所示循环状态流程图中，状态S32置位后，如果转移条件X3接通，则由状态S32转移到状态S31，重新依次执行S31和S32两个状态的动作，实现循环控制。如果转移条件X4接通，则状态S32转移到状态S33，实现正常的顷序控制。同样，转移条件X3二ON和X4二ON不允许同时出现。循环的状态流程图（图3341）对应的梯形图和指令语句表如图3341、图3342所示。 例6 画出图3351所示状态流程图的梯形图，并写出对应指令语句表。 解：在图335所给状态流程图中，具有跳步和循环的功能。在画梯形图前，先将状态流程图的结构阅读清楚。 在状态S63被置位后，如果转移条件X3和X4都接通，则状态S63返回到状态S61执行循环动作，否则，当转移条件X3=ON，X4=OFF时，状态S63按顺序转移到状态S64。同样，状态S67可以循环转移到状态S0或循环转移到状态S61。 在状态S64被置位后，转移条件X5和X6是串联的“与”逻辑关系，即当X5和X6都接通时，状态S64跳转到状态S67，否则，当转移条件X5=ON，X6=OFF时，状态S64按顺序转移到状态S65。画跳转与循环的状态流程图对应的梯形图时，处理方法与画选择性分支状态流程图的梯形图时相同，采用并联转移置位指令。图3351所示状态流程图对应的梯形图和指令语句表如图3352、图3353所示。 在生产实际中，常用计数器来控制程序中循环操作元件，实现循环次数的控制，下面通过例题说明编程方法。 例7 某工作台自动往返运行，要求实现8次循环后工作台停在原位，试画出状态流程图和对应的梯形图，并写出指令语句表。 解：工作台自动往返的运行示意图如图336所示。根据动作特点及控制要求，采用步进指令编程，并用计数器进行循环次数控制，可使程序层次清晰，简洁易懂。 分配PLC的输入点和输出点，如表36所示。PLC的接线图如图337所示。表36 输入点和输出点分配表输入信号输出信号名称代号输入点编号输出点编号代号名称停止按钮SBlX1Y1KMl接触器(前进)前进启动按钮SB2X2Y2KM2接触器(后退)行程开关SQlX11行程开关SQ2X12行程开关SQ3X13行程开关SQ4X14 SBl为停止按钮，SB2为前进启动按钮，行程开关SQl和SQ2实现自动往返控制，SQ3和SQ4实现前进限位保护和后退限位保护。接触器KMl、KM2分别控制电动机正转和反转，通过丝杠带动工作台前进和后退。 分析工作台自动往返的工作过程，画出状态流程图，如图338所示。 工作台启动之前一定停在原位，使行程开关SQl压合，所以进入初始状态的转移条件为M8002和X11的“与”逻辑关系。 按下启动按钮SB2，X2接通，由初始状态转移到状态S20，该状态为工作台的前进。当工作台撞块压合行程开关SQ2时，X12接通，状态S20转移到状态S21，该状态为工作台的后退。当工作台撞块压合行程开关SQl时，X11接通，状态S21转移到状态S22，该状态的功能为依据累计的循环次数，判断是否继续循环，使工作台自动往返工作。3)根据状态流程图（图338）画出梯形图，并写出指令语句表，如图3391、图3392所示。图339所示梯形图中，有两点要注意：a、初始状态S0中无输出信号，所以步进接点直接与转移条件串联控制转移方向。b、计数器C0的复位信号是S0，当工作台停在原位时，计数器O就被复位，为累计工作台循环次数做准备。计数器的计数脉冲信号取之于S22。每次当转移到状态S22时，O即累计一个计数脉冲，当第8次转移到状态S22时，凹线圈得电，凹常开触点闭合，由状态S22转移到初始状态印，工作台停在原位。如果计数器的累计值小于8，则O线圈不得电，C0常闭触点闭合，由状态S22转移到状态S20，工作台继续循环运行。 （三） FX型三菱PLC步进顺控指令编程实例 步进指令用于顺序控制具有独特的优势，下面通过实例说明顺序控制的程序设计方法。 例8 设计电镀生产线的PLC控制。 电镀生产线采用专用行车，行车架上装有可升降的吊钩，行车和吊钩各由一台电动机拖动。行车的前进、后退运动和吊钩的上升、下降运动均由相应的行程开关发出信号。 为了简便起见，假设该电镀生产线只有三个基本的槽位，分别是：清水槽、回收液槽和电镀槽。编程时，只考虑半自动控制。 解： 分析电镀生产线的工艺流程。 工艺流程如图340所示。工件放人电镀槽中，电镀5min后提起停30 s，再放人回收液槽中停放30s，提起后停20s，再放人清水槽中，清洗30s，最后提起停20 s，行车返回到原位，镀件的加工过程全部结束。这个过程可以分解成下面几步：a 原位，行车停在SQ4位置，吊钩停在SQ6位置，操作人员将工件挂到吊钩上。b 吊钩上升，提起镀件，压合行程开关SQ5时，停止上升，转到下一步。c行车前进，直到压合行程开关SQl时停止，吊钩停在电镀槽上方。d吊钩下降，压合行程开关SQ6时，停止下降。镀件浸入镀液中，开始电镀。e电镀时间为5min，定时时间一到，电镀结束，转入下一步。f吊钩上升，提起镀件，压合行程开关SQ5时停止上升。g吊钩在电镀槽上方停30s，让镀件表面镀液流回到电镀槽中，定时时间一到，转入下一步。h行车后退，压合行程开关SQ2后，吊钩停在回收液槽上方。i吊钩下降，压合行程开关SQ6后停止，镀件放人回收液槽中。j镀件在回收液槽中停留30s，定时时间一到，转入下一步。 k吊钩上升，提起镀件，压合行程开关SQ5时停止。l吊钩在回收液槽上方停20s，让镀件表面的回收液流回槽中，定时时间一到，转入下一步。m行车后退，压合行程开关SQ3后吊钩停在清水槽上方。n吊钩下降，压合行程开关SQ6后停止，将镀件放人清水槽中，进行清洗。o清洗镀件的时间为30s，定时时间一到，转入到下一步。p吊钩上升，将镀件提起，直到压合行程开关SQ5，吊钩停在清水槽上方。q镀件表面的清水流回到清水槽的定时时间20s，时间一到，转入下一步。r行车后退，压合行程开关SQ4后吊钩停在原位上方。s吊钩下降，回到原位，碰到行程开关SQ6停止。操作人员将镀件取下，一个工作循环结束。分配PLC的输入点和输出点，如表37所示。表37 输入点和输出点分配表输入信号输出信号名称代号输入点编号输出点编号代号名称启动按钮SBlX1Y1KMl接触器(吊钩升)停止按钮SB2X2Y2KM2接触器(吊钩降)行程开关SQlX11Y3KM3接触器(行车进)行程开关SQ2X12Y4KM4接触器(行车退)行程开关SQ3X13行程开关SQ4X14行程开关SQ5X15行程开关SQ6X16PLC接线图如图341所示。 (3)电镀生产线实现半自动控制的状态流程图如图442所示，对应的梯形图如图443所示。图443所示梯形图对应的指令语句表如下：地址指令数据地址指令数据地址指令数据013456891012131415LDOUTLDANDANDSETSTLLDSETSTLOUTLDSETX2M8034M8002X16X14S0S0X1S20S20Y1X15S21171819202223242527283132STLOUTLDSETSTLOUTLDSETSTLOUTKLDSETS2lY3X11S22S22Y2X16S23S23T03000T0S24343536373940434446474849STLOUTLDSETSTLOUTKLDSETSTLOUTLDSETS24Y1X15S25S25T0300T0S26S26Y4X12S27地址指令数据地址指令数据地址指令数据48495152535456576061636465666768LDSETSTLOUTLDSETSTLOUTKLDSETSTLOUTLDSETSTLOUTKX12S27S27Y2X16S28S28T0300T0S29S29Y1X15S30S30T02007172747576777980818284858889919293LDSETSTLOUTLDSETSTlOUTLDSELSTLOUTKLDSETSTLOUTLDT0S31S31Y4X13S32S32Y2X16S23S33T0300T0S34S34Y1X15949697100101103104105106108109110111113114SETSTLOUTKLDSETSTLOUTLDSETSTLOUTLDSETRETENDS35S35T0200T0S36S36Y4X14S37S37Y2X16S0 例9 图344所示为传送机分检大、小球的装置。如果电磁铁吸住大的金属球，则将其送到大球的球箱里，如果电磁铁吸住小的金属球，则将其送到小球的球箱里。试完成用PLC控制的程序设计。 解： 工作过程的分析 传送机的机械手臂上升、下降运动由一台电动机驱动，机械手臂的左行、右行运动由另一台电动机驱动。 机械手臂停在原位时，按下启动按钮，手臂下降到球箱中，如果压合下限行程开关SQ2，电磁铁线圈通电后，将吸住小铁球，然后手臂上升，右行到行程开关SQ4位置，手臂下降，将小球放进小球箱中，最后，手臂回到原位。 如果手臂由原位下降后未碰到下限行程开关SQ2，则电磁铁吸住的是大铁球，像运送小球那样，将大球放到大球箱中。 分配PLC输入点和输出点(表48)，PLC的接线图如图445所示。表48 输入点和输出点分配表输入信号输出信号名称代号输入点编号输出点编号代号名称启动按钮SBlX0Y0HL指示灯停止按钮SB2X10Y1KMl接触器(上升)球箱定位行程开关SQlX1Y2KM2接触器(下降)下限行程开关SQ2X2Y3KM3接触器(左移)上限行程开关SQ3X3Y4KM4接触器(右移)小球箱定位行程开关SQ4X4Y5YV电磁阀大球箱定位行程开关SQ5X5接近开关SQ6X6实现半自动循环控制的程序a状态流程图如图346所示。当行程开关SQl和SQ)3被压合，机械手臂电磁吸盘线圈未通电(Y5常闭触点保持闭合状态)和球箱中存在铁球(接近开关动作X6常开闭合时，指示灯HL亮)，这时，按下启动按钮，机械手臂开始下降，由定时器TO控制下降时间，完成动作转换。 为保证机械手臂抓住和松开铁球，采用定时器T1控制抓球时间，采用定时器T2控制放球时间。 机械手臂抓球和放球动作是由电磁吸盘线圈通电后产生的电磁吸力将铁球吸住，线圈失电后，电磁吸力消失，铁球在重力作用下而下落。为保证电磁吸盘在机械手运行中始终通电，采用SET指令控制电磁吸盘线圈得电，RST指令使电磁吸盘线圈失电。b梯形图如图347所示。c指令语句表如下：地址指令数据地址指令数据地址指令数据01234568910111314151819LDANDANIANDOUTLDSETSTLLDANDSETSTLOUTOUTKLDANDXlX3Y5X6Y0M8000S0S0X0Y0S21S21Y2TO20TOX220222324252628313234353637394041SETLDANISETSTLSETOUTKLDSETSTLOUTLDSETSTLLDIOUTS22TOX2S25S22Y5T110T1S23S23Y1X3S24S24X4Y442434546485152545556575960616263LDSETSTLSETOUTKLDSETSTLOUTLDSETSTLLDIOUTLDSETX4S30S25Y5T110T1S26S26Y1X3S27S27X5Y4X5S30地址指令数据地址指令数据地址指令数据65666768707172STLOUTLDSETSTLRSTOUTS30Y2X2S31S31Y5T2757678798081KLDSETSTLOUTLDSET10T2S32S32Y1X3S3383848586878990STLLDIOUTLDSETRETENDS33X1Y3X1S0