电子控制与PLC技术应用-工业机械手PLC控制运行维护与调试课件

电子控制与PLC技术应用-工业机械手PLC控制运行维护与调试知识目标：知识目标：1、熟悉PLC内部状态元件、特殊辅助继电器；2、掌握单序列、选择序列、并行序列状态转移图；3、掌握PLC步进指令和功能指令的使用方法；4、学会步进指令、功能指令等程序的输入、修改、传送和测试方法。第三章第三章 工业机械手工业机械手PLC控制运行维护与调试控制运行维护与调试技能技能目标目标：（1）能根据控制要求，选用最佳性价比的型号（以三菱系列产品为例）.（2）能根据控制要求设计状态转移图。（3）能根据状态转移图，利用步进指令或功能指令进行程序设计。（4）能根据被控对象的输入、输出信号及所选定的PLC，分配PLC硬件资源和软件资源，绘制PLC梯形图和语句表。（5）能绘制I/O分配图并进行I/O设备的连接。（6）能借助编程器或WIN-C编程软件输入程序。（7）对控制系统进行调试运行。（8）训练信息处理、随机应变、追踪高新技术和与人合作能力。3.1工业机械手的工作过程和控制要求某机械手结构如图3-1所示。它是一台水平/垂直位移的机械设备，用来将生产线上的工件从左工作台搬到右工作台。其工艺过程与控制要求如下：机械手运动各检测元件、执行元件分布及动作过程如图32所示，全部动作由气缸驱动，而气缸又由相应的电磁阀控制。其中，上升/下降和左移/右移分别由双线圈二位电磁阀控制。例如，当下降电磁阀通电时，机械手下降；当下降电磁阀断电时，机械手停止下降，但保持现有的动作状态。只有在上升电磁阀通电时，机械手才上升；当上升电磁阀断电时，机械手停止上升。同样，左移/右移分别由左移电磁阀和右移电磁阀控制。机械手的放松/夹紧由一个单线圈二位电磁阀控制，该线圈通电时，机械手夹紧；该线圈断电时，机械手放松。机械手右移到位并准备下降时，必须对右工作台进行检查，确认上面无工件才允许机械手下降。通常采用光电开关进行有无工件检测。机械手的动作过程分为8步：即从原点开始，下降、夹紧、上升、右移、下降、放松、上升、左移8个动作完成一个周期并回到原点。工件左工作台右工作台夹紧放松下降上升右移左移图3-1机械手结构示意图下降电磁阀停止夹紧电磁阀夹紧电磁阀下限位开关夹紧放松原点右位 上升下降上升下降左移右移上升电磁阀上升电磁阀下降电磁阀右限位开关右移电磁阀光电开关左限位开关左移电磁阀上限位开关启动图3-2机械手动作示意图机械手的控制分为手动操作和自动操作两种方式。手动操作分为手动和回原点两种操作；自动操作分为步进、单周期和连续操作方式，下面将分别介绍这些操作方式。（1）手动操作：用按钮对机械手的每一步运动单独进行控制。例如，选择上/下运动时按下启动按钮，机械手上升；按下停止按钮，机械手下降。当选择左/右运动时，按下启动按钮，机械手左移；按下停止按钮，机械手右移；其他类推。此操作方式主要用于维修。（2）回原点操作：在该方式下按动原点按钮时，机械手自动回归原点。（3）步进操作：每按一次启动按钮，机械手前进一个工步（或工序）即自动停止。（4）单周期操作：每按一次启动按钮，机械手从原点开始，自动完成一个周期的动作后停止。若在中途按动停止按钮，机械手停止运行；再按启动按钮，从断点处开始继续运行，回到原点自动停止。（5）连续操作：每按一次启动按钮，机械手从原点开始，自动地、连续不断地周期性循环。若按下停止按钮，机械手将完成正在进行的这个周期的动作，返回原点自动停止。3.2.2 FX2N系列系列PLC功能指令功能指令前言：功能指令（应用指令）：实际上是功能不尽相同的子程序分类：程序流向控制指令、数据传送和比较指令、算术逻辑运算指令、移位和循环指令、数据处理指令、方便指令及外部输入输出处理和通信指令。功能号：FX0NFNC00FNC67FX2：FNC00FNC98FX2N：FNC00FNC2461)组成：指令助记符、功能号、操作数组成其一般形式：MEANFNC45操作元件1、功能指令的表现形式2)、说明：（1）助记符和功能号（2）操作元件a源操作元件S，有时源元件不止一个，S1、S2b目标操作元件D.，如果不止一个目标操作元件时，用D1.、D2.c.K、H为常数,k表示十进制,H表示16进制d.功能助记符后有符号（P）的，表示具有脉冲执行功能e功能指令中有符号（D）的，表示处理32位数据，不标（D）的，只处理16位数据。说明:1.当X1为ON时,当D20,D21的数据送到D22,D23中;2.当X3由OFFON时,将D0的数据D2位软元件：只有处理ON/OFF状态的元件.如X.Y.M.S字软元件:处理数字数据的元件.如T.C.D.V.Z 等但对位软元件，由Kn加首元件号的组合,也可以处理数字元件,组成字软元件，位软元件的4位为一组组合成单元.K1:4位K2:8位K3:12位K4:16位K1X0表示X30四位数据K4M10表示M25M10的16位数据(3)位软元件和字软元件：不同长度的字软元件之间的数据传送,由于数据长度的不同,在传送时应按如下处理:(a)长-短的传送:长数据的高位保持不变.(b)短-长的传送:长数据的高位全部复零.(4).变址寄存器V.Z用于在传送、比较指令中修改操作对象元件号：VZ是16位数据寄存器。对32位指令，V作高16位，Z为低16位。若用到变址寄存器时，只需指定Z。1)条件跳转指令：CJ操作元件：指针P0P63（P63相当于END指令）格式：2、程序流向控制指令指令：调用子程序CALL：操作元件：指针P063子程序返回：SRET：无操作元件格式：2)调用子程序说明：当X1接通，CALL指令被驱动，程序转移到指针P1所指的程序行执行，一直到子程序返回指令SRET，然后立即返回到调用子程序CALL指令的下一指令，再继续执行主程序。CALL指令的P指针以及子程序必须放在主程序结束指令FEND之后。可以多次调用子程序，子程序可嵌套，嵌套层数不能大于5层，每个子程序都必须以SRET结束。CALL的操作数与CJ的操作数不能用同一标号。但不同嵌套的CALL指令可调用同一标号的子程序。在子程序中使用的定时器范围规定为T192T199和T246T249。教学目的：使学生理解并掌握中断指令、主程序结束、警戒时钟、循环、数据比较和传送指令重点难点：指令的用法3)、中断：(1)指令中断返回：IRET无操作元件允许中断：EI无操作元件禁止中断：DI无操作元件2、格式中断用指针：3、说明X0或X1由OFFON时，则程序跳转到I001或I002处.E1与FEND之间或EI与DI之间为允许中断范围。DI与EI之间为禁止中断范围。.如果特殊辅助继电器M8050M8051为ON，则禁止各对应输入编号进行中断。如图3-16所示，图中如果M8051为OFF，按住X1，执行中断程序。如果按X10，M8051接通，则按X1，程序也不执行中断。.如果有多个依次发出的中断信号，则优先级按发生的先后为序，发生越早则优先级越高，若同时发生多个中断信号时，则中断标号小的优先级高。.中断程序在执行过程中，不响应其他的中断(其他中断为等待状态)。不能重复使用与高速计数器相关的输入，不能重复使用I000与I001相同的输入。.可编程控制器平时处于禁止中断状态。如果EI-DI指令在扫描过程中有中断输入时，则执行中断程序(从中断标号到IRET之间的程序)。说明：图中一开始为允许中断。当X1从OFFON且保持ON，程序跳到指针I101处执行中断程序，执行第13行将K100送到D1，之后返回主程序，对定时器T0计时。当计时达到D1当前值K100时，T0触点闭合，Y0得电。4）警戒时针指令）警戒时针指令(FNC07)（1）助记符及功能:如表3-2所示。表3-2警戒时针指令助记符和功能助记符功能操作数程序步数WDTFNC07在程序运行期间刷新监视定时器无WDT，WDTP，1步（2）格式：如图3-17所示。（3）说明WDT指令是在控制程序中刷新警戒定时器的指令。如果执行程序的扫描周期时间(从0步到END或FEND指令之间)达200ms，则PLC将停止运行。这时应将WDT指令插到合适的程序步中刷新警戒时钟，以便程序得以继续运行直到END。例如，将一个扫描周期为240ms的程序分为2个120ms程序。如图3-17（a）所示，在这两个程序之间插入WDT指令。如果希望每次扫描周期时间超过200ms，则可用数据传送指令MOV把限制值写入特殊数据寄存器D8000中，如图3-17(b)所示。（a）在这两个程序之间插入WDT指令（b）用数据传送MOV和WDT指令修改限制值5）循环指令）循环指令(FNC08 FNC09)（1）、指令：起点：FOR操作元件：KnM、KnS、T、C、D、K、H、KnX、KnY、V、Z；终点：NEXT，无操作元件。（2）、格式：见图3-18所示。1)数据比较指令：(1)指令：CMP、CMP（P）、（D）CMP、（D）CMP（P）操作元件：S1S2：KnM、KnS、T、C、D、K、H、KnX、KnY、V、Z；D：Y、M、S三个连续元件3、数据传送与比较指令（2)、格式（1）指令：ZCP、ZCP（P）、（D）ZCP、（D）ZCP（P）操作元件：与CMP指令相同（2）格式：2）、数据区间比较指令3）、数据传送指令指令：MOV、MOV（P）、（D）MOV、（D）MOV（P）、操作元件：格式试读下图当按X0，则Y0、Y1、Y2、Y3哪个有输出?电动机Y-降压起动。图为用MOV指令编写的电动机Y-降压起动梯形图。图中X0为起动时按钮，X1为停止按钮。当X0闭合时，将K5送到K1Y1，则Y1，Y3得电，为Y起动。延时6s后，将Y3复位，延时1秒，将K3送K1Y1，于是Y1，Y2得电。使M0M3成批复位为正常运行。按X1,将K0送K1Y1，则Y1，Y2失电，电动机停止。4）、数据块传送指令：BMOV、BMOV（P）a)操作元件：和MOV的一样。S、D、n:为传送单元b)格式5）、二进制码变换成BCD码指令：BCD、BCD（P）、（D）BCD、（D）BCD（P）6）、BCD码变换成二进制码指令：BIN、BIN（P）、（D）BIN、（D）BIN（P）4.算术与逻辑运算指令（算术与逻辑运算指令（FNC20FNC29）算术及逻辑运算包括二进制的加、减、乘、除以及逻辑字的与、或、异或等。1）二进制的加、减、乘、除运算（二进制的加、减、乘、除运算（FNC20FNC23）（1）助记符和功能：如表3-10所示。表3-10二进制加减乘除运算指令助记符和功能助记符功能操作数,(S)程序步数（S1.）（S2.）（D.）ADD(FNC20)将两数相加，结果存放到目标元件中K，H，KnX，KnY，KnM，KnS，T，C，D，V，ZKnY，KnM，KnS，T，C，D，V，ZADD(P):7步DADD(P):13步SUB(FNC21)将两数相减，结果存放到目标元件中去K，H，KnX，KnY，KnM，KnS，T，C，D，V，ZKnY，KnM，KnS，T，C，D，V，ZSUB(P):7步DSUB(P):13步MUL(FNC22)将两数相乘，结果存放到目标元件中去K，H，KnX，KnY，KnM，KnS，T，C，D，V，ZKnY，KnM，KnS，T，C，D，V，ZMUL(P):7步DMUL(P):13步DIV(FNC23)将两数相除，结果存放到目标元件中去K，H，KnX，KnY，KnM，KnS，T，C，D，V，ZKnY，KnM，KnS，T，C，D，V，ZDIV(P):7步DDIV(P):13步（2）格式见图3-29所示。图3-29四则运算（3）说明ADD指令的意义是：D1+D3D10，是代数相加。源(S1)、源(S2)和目标(D.)必须为同一元件。若计算结果为0，M8020置ON；若结果超过32767(16位)或2147483687(32位)，借位标志M8022置ON；若结果小于-32767(16位)或-2147483687（32位），借位标志M8021置ON。如果目标元件的位数小于计算结果的位数，则仅写入相应的目标元件的位。SUB指令的意义是D1D3D11，是代数运算。其运算结果的借位情况与1）相同。MUL指令的意义是D1D3D12，代数运算。若D1、D3为16位，其运算结果为32位，目标元件D12表示低16位地址,D13放高16位地址。若D1、D3为32位，则目标D12为低16位地址，此时(D2，D1)(D4，D3)(D15，D14，D13，D12)。DIV指令的意义是：D1/D3D16，代数运算。若D1、D3为16位，则商放D16，余数放D17。若D1、D3为32位，则商和余数均为32位，目标元件D16为存放商的首址，即D17、D16存放商，而比目标元件高3位的元件存放余数，即D19、D18存放余数。图3-29中执行运算结果后，D10为60；D11为20；D12为800；D16为2。2）二）二进进制数加制数加1和减和减1运算（运算（FNC24FNC25）（1）助记符和功能见表3-11所示。助记符功能操作数,(S)程序步数（D.）INC(FNC24)目标元件加1KnY，nKM，KnS，T，C，D，V，Z（V、Z不能作32位操作）INC（P），3步DINC（P），5步DEC(FNC25)目标元件减1KnY，nKM，KnS，T，C，D，V，Z（V、Z不能作32位操作）INC（P），3步DINC（P），5步表3-11二进制数加1和减1运算指令助记符和功能（2）格式：见图3-30所示。（3）说明INC指令的意义为目标元件当前值D1+1D1。在16位运算中,+32767加1则成-32768；在32位运算中，+2147483647加1则成为-2147483648。DEC指令的意义为目标元件当前值D2-1D2。16位运算和32位运算与同。若用连续指令时，INC和DEC指令都是在各扫描周期都做加1运算和减1运算。因此，在图3-30中，X1和X2都使用上升沿检测指令。每次X1闭合，D1当前值加1；每次X2闭合，D2当前值减1。图3-30二进制数加1和减13）逻辑字与、或、异或运算（字与、或、异或运算（FNC26FNC28）（1）指令助记符与功能：如表3-12所示。表3-12逻辑字与、或、异或指令助记符和功能助记符功能操作数程序步数（S.）（S2.）（D.）WAND(FNC26)两个源数与运算，结果送目标元件K，H，KnX，KnY，KnM，KnS，T，C，D，V，ZKnY，KnM，KnS，T，C，D，V，ZWAND(P):7步DWAND(P):13步WOR(FNC27)两个源数或运算，结果送目标元件K，H，KnX，KnY，KnM，KnS，T，C，D，V，ZKnY，KnM，KnS，T，C，D，V，ZWOR(P):7步DWOR(P):13步WXOR(FNC28)两个源数异或运算，结果送目标元件K，H，KnX，KnY，KnM，KnS，T，C，D，V，ZKnY，KnM，KnS，T，C，D，V，ZWXOR(P):7步DWXORL(P):13步（2）格式：如图3-31所示。图3-31逻辑运算（3）说明WAND指令的意义是将两源相与，送目标，如图3-30示，即D1ANDD2D10。WOR指令的意义是将两源数相或，送目标。即D1ORD2D11。WXOR指令的意义是将两源数相异或，送目标。即D1XORD2D12。图3-30运算的结果为接通X1，D1、D2“与”运算，D10的结果为20。接通X2，D1、D2“或”运算，D11的结果为30；接通X3，D1、D2“异或”运算，D12的结果为105.循环及移位指令循环及移位指令包括循环右移，循环左移；带进位右移、左移；位右移，位左移，字右移，字左移等指令1）循）循环环右移、循右移、循环环左移左移指令指令（FNC30FNC31）（1）助记符和功能见表3-12所示。表3-12循环右移、循环左移指令助记符和功能助记符功 能操 作 数程序步数（D.）nROR(FNC30)将目标元件的位循环右移n次KnY,KnM,KnS,T,C,D,V,ZK,H 16位,n1632位,n32ROR(P):5步 DROR(P):9步ROL(P):5步 DROL(P):9步ROL(FNC31)将目标元件的位循环左移n次KnY,KnM,KnS,T,C,D,V,Z。（2）、格式如图3-32所示（a）循环右移情况(b)循环左移指令用法情况图3-33图3-32执行情况（3）、说明、每执行一次ROR指令，目标元件中的位循环右移n位，最终从低位被移出的位同时存入到进位标志M8022中。、每执行一次ROL指令，目标元件中的位循环左移n位，最终从高位被移出的位同时存入到进位标志M8022中。、在图3-32中，当X0闭合时，D10的值为245。图3-33给出运行的情况，图(a)中，当X1闭合1次，执行ROR指令1次，D10右移3位。此时D10=-24546。同时进位标志M8022为“1”。图(b)中，当X2闭合，执行ROL指令1次，D10的各位左移2位，此时D10=980。同时进位标志M8022为“0”。、在指定位软元件场合，只有K4(16位)或K8(32位)才有效。例如K4Y0，K8M0有效，而K1Y0，K2M0无效。2)带进位的循环移位指令（带进位的循环移位指令（FNC32FNC33）（1）、助记符及功能如表3-13所示.表3-13带进位的循环移位指令助记符和功能助记符功 能操 作 数 程序步数（D.）nRCR(FNC32)将目标元件位和进位一起右移n位KnY,KnM,KnS,T,C,D,V,ZK,H,16位,n16 32位,n32RCR(P),5步 DRCR(P),7步RCL(P),5步 DRCL(P),7步RCL(FNC33)将目标元件位和进位一起左移n位KnY,KnM,KnS,T,C,D,V,Z（2）格式如图3-34所示图3-34带进位的循环移位指令（a）带进位循环右移情况(b)带进位循环左移情况图3-35图3-34执行情况（3）说明每执行一次RCR指令，目标元件D中的位带进位循环右移n位，最后被移出的位放入到进位标志M8022中。在运行下一次RCR指令时，M8022中的位首先进入目标元件中。每执行一次RCL指令，目标元件D中的位带进位循环左移n位，最后被移出的位放入进位标志M8022中。在运行下一次RCL指令时，M8022中的位首先进入目标元件中。图3-34执行一次的情况见图3-35所示。图(a)为带进位循环右移，执行一次，其结果为-4081。图(b)为带进位循环左移，执行一次，其结果为4088。在指定位软元件场合，只有K4(16位)或K8(32位)才有效。例如K4Y0，K8M0。3)位右移和位左移位右移和位左移（FNC34FNC35）（1）助记符和功能，如表3-14所示。表3-14位右移和位左移指令助记符和功能助记符功 能操 作 数程序步数（S.）（D.）n1n2SFTR (FNC34)将源元件状态存入堆栈中，堆栈右移X，Y，M，SY，M，SK,H n2n11024SFTR(P),9步SFTL (FNC35)将源元件状态存入堆栈中，堆栈左移X，Y，M，SY，M，SK,H n2n11024SFTL(P),9步（2）格式如图3-36所示图3-36位右移和位左移指令（a）往右移的意义（b）往左移的意义图3-37图3-36动作情况（3）、说明、SFTR命令有4个操作数。以图3-35为例，以X0开始的2位(n2)的源，向右移入以M0开始的8位（n1）元件中去。每当X10从OFFON，移位一次。移位后，目标置位，而源复位。、SFTL命令也有4个操作数，其动作原理与1）相同。、图3-37说明了图3-36的动作情况。对图3-37(a)，当X10闭合一次,X1、X0的状态移入M7、M6，此时M7、M6均为1。当X10再闭合一次，M7、M6的状态移入M5、M4，此时M5、M4为1，而M7、M6复位为零，一直到X10第五次闭合，其状态溢出。图(b)的情况与图(a)相似，不同的是图3-37(b)是向左移。、利用SFTR、SFTL命令，可以实现步进顺控。步进顺控时一般都是每次移动一个状态。6.数据处理指令（数据处理指令（FNC40FNC49）数据处理指令包括区间复位、解码编码、求平均值、求平方根等指令。1）区间复位（）区间复位（FNC40）（1）助记符和功能：如表3-15所示。表3-15区间复位指令助记符和功能助记符功 能操 作 数 程序步数D1D2ZRST(FNC40)将指定范围内同一类型的元件复位Y，M，S，T，C，D，（目标D1D2）ZRST（P），5步（2）格式如图3-38所示。图3-38区间复位命令用法（3）说明当X0闭合，使从目标1（C0）到目标2（C3）成批复位为零。当X1闭合，使从目标1（M10）到目标2（M25）成批复位。应用区间复位指令时，操作数(D1)、(D2)必须为同一类型元件。2）解）解码码和和编码编码指令指令（FNC41FNC42）（1）助记符和功能，见表3-16所示。表3-16解码和编码指令助记符和功能助记符功 能操 作 数程序步数SDnDECO(FNC41)将目标元件的第Q位解出置ONK，H，X,Y,M,S,T,C,D,V，ZY,M,S,T,C,DK,H对Y,M,S,n=18对T,C,D,n=14DECO(P),7步ENCO(FNC42)将源数置ON的最高位数存放在目标元件中X,Y,M,S,T,C,D,V，ZT,C,D,VDENCO(P)7步（2）格式如图3-39、和图3-40所示图3-39位元件DECO命令的运用图3-40字元件DECO命令的运用（3）说明解码的意义是将源（S.）二进制操作数解成十进制数送目标（D.）。当目标为位元件时，如图3-38所示。其意义是以源Y0为首址的3位(K3)元件Y2，Y1，Y0中，如Y1，Y0置1，则21+20=3,则在以M1为首址的23位(K=3)中，选中以M1为0位，M2为1位的第3位，即M4为1，Y7得电。当目标位为字元件时，其解码情况见图3-39所示。当X0闭合，K6传送至D0，D0的22及21位为1。当X1闭合，将D0的解码在D10中表示出来，即从第21位起的第6位，26位置1，故D10的当前值为64。编码ENCO的意义是将源（S.）的十进制的位数变成二进制数送目标。如图3-41所示。闭合X0,M6置1。接通X1，执行ENCO的命令，将以M0为首址的8位(23=8)元件中的置ON的最高位(图3-41中为M6)放到目标D10中，因此D10的当前值为6。当源内多个位为1时，忽略不计低位。图3-40位元件ENCO的运用当源为字元件编码时，则将源中置ON的最高位放到目标元件中。如图3-42所示，接通X0，将K135送到D0中，则D0的二进制数字为10000111，最高置1位为27位，故D5的值为7。图3-42字元件ENCO的使用7.方便指令方便指令(FNC6069)方便指令是为了在复杂的程序控制中使用最简单的控制方式的指令。包括状态初始化，查找数据，特殊定时器，交替输出，斜坡信号等。1）状）状态态初始化初始化(FNC60)（1）、助记符和功能见表3-23所示。表3-23状态初始化指令助记符和功能助记符功 能操 作 数 程序步数(S.)(D1.)(D2.)IST(FNC60)设置STL指令的运行模式X,Y,M,S,(8个连续元件)SFX0N：S20S127FX2N：S20S899IST，7步（2）、格式如图3-51所示。（3）、说明IST指令是在自动控制中对步进阶梯中的状态初始化及特殊辅助继电器的切换的指令，操作数中各项的意义如下：。源（S）为指定运行模式的初始输入，共8个连续的元件，其指定的软元件如下，设源（S）为X20，则（S）+0=X20：手动操作控制；（S）+1=X21：返回原位控制；（S）+2=X22：单步操作控制；（S）+3=X23：一次循环控制；（S）+4=X24：自动循环控制；（S）+5=X25：返零启动；（S）+6=X26：自动操作启动；（S）+7=X27：停止。目标（D1）为自动运行模式中状态元件最小号码。目标（D2）为自动运行模式中状态元件最大号码。图3-51IST指令IST指令用到的初始状态的号码和特殊辅助继电器：S0：手动操作初始态；S1：返零操作初始态；S2：自动操作初始态；M8040：禁止转移；M8041：开始转移；M8042：启动脉冲；M8043：返零完成；M8044：检测到机械零位；M8047：STL监测有效IST指令在编程时只能使用一次，且必须放在程序的开始，即被控的STL指令之前。编程时，一般是先编好手动操作程序，再编返回原点程序，再编自动循环的程序。2）查查找数据（找数据（FNC61）(1)、指令助记符和功能如表3-24所示。表3-24查找数据指令助记符和功能助记符功 能操 作 数程序步数(S1.)(S2.)(D.)nSER(FNC61)查找数据栈中指定数据的位置，生成统计表KnX,KnY,KnM,KnST,C,D,KnX,KnY,KnM,KnST,C,D,V,Z,K,HKnY,KnM,KnS,T,C,DK,H,D16位,n=25632位,n=128SER,9步DSER,17步（2）、格式如图3-52所示图3-52SER指令（3）、说明SER是对相同数据及其最大值、最小值检索的指令。它的意义是从确定的数据栈中(其首址为（S1.），图3-51中为D100；图中为K10)中，查找（S2.）(图中为D0)所指定的数据，查找的结果存放在目标（D）(图中为D10)为首址的5个连续的元件中。其中：（D.）存放查找数据（S2.）在数据堆栈中出现的次数；（D.）+1存放数据（S2.）在栈中出现的第一个位置；（D.）+2存放数据（S2.）在栈中出现的最后一个位置；（D.）+3数据栈中最小值出现的位置(显示最后一个最小值位置)；（D.）+4数据栈中最大值出现的位置(显示最后一个最大值位置)。3.3.1用户用户I/O设备的确定设备的确定由工作过程分析可知，本控制需设工作方式选择开关1个，占5个输入点；手动时设运动选择开关1个，占3个输入点；上、下、左、右4个位置检测开关，占4个输入点；无工件检测开关1个，占1个输入点；原点、启动、停止3个按钮，占3个输入点，共需16个输入点。输出设备有上升/下降、左移/右移电磁阀，占4个输出点；夹紧/松开电磁阀，占1个输出点；设原点指示灯1个，占1个输出点，共需6个输出点。3.3工业机械手PLC控制系统程序设计机械手操作面板布置如图3-53所示。左/右夹/松上/下运动选择手动连续回原点步进单周期工作方式选择原点指示原点启动停止工业机械手PLC控制系统I/O设备分配如表3-25所示。输入设备输入端子输出设备输出端子下限位开关X000下降电磁阀Y000上限位开关X001上升电磁阀Y001右限位开关X002夹紧电磁阀Y002左限位开关X003右行电磁阀Y003无工件检测开关X004左行电磁阀Y004左移/右移-1X005原点指示灯Y005上升/下降SA1-2X006夹紧/放松SA1-3X007手动操作SA2-1X010回原点操作SA2-2X011步进操作SA2-3X012单周期操作SA2-4X013连续操作SA2-5X014原点按钮SB1X015启动按钮SB2X016停止按钮SB3X017综合上面分析，在I/O口方面，需16个输入点；6个输出点，可选用FX2N-32MR型的PLC，这种PLC有16个输入点，16个输出点，可满足本例控制要求，不足之处是输入点没有裕量。考虑工艺流程及控制要求变动对输入点的需要，同时考虑15%的余量，可选FX2N-48MR型PLC，但设备成本大大增加。3.3.2工业机械手控制系统工业机械手控制系统PLC的选用的选用根据工业机械手输入输出分配表，其I/O分配如图3-54所示。3.3.3绘制绘制PLC的的I/O分配图分配图原点启动停止左/右上/下夹/松手动原点步进单周期连续运动选择工作方式选择下降上升夹紧放松左移原点指示FX2N-48MRX0X1X2X3X4X5X6X7X10X11X12X13X14X15X16X17Y0Y1Y2Y3Y4Y5下限位上限位右限位左限位无工件检测X010：手动X013：单周期X016：启动X011：回归原点X014：连续运行X017：停止X012：步进X015：回原点启动回原点操作的状态转移图如图3-55所示。按下原点按钮SB1，通过状态器S10S12作机械手的回零操作，在最后状态中在自我复位前将特殊辅助继电器M8043置1，表示机械手返回原点。3.3.4根据控制要求设计系统状态转移图根据控制要求设计系统状态转移图1、回原点操作的状态转移图、回原点操作的状态转移图自动运行的状态转移图如图3-56所示。由于功能指令性FNC60（IST）的支持，当工作方式选择开关SA2扳到“步进”、“单周期”、“连续”方式时，该程序能使机械手实现所需的工作运行。2、自动操作的状态转移图、自动操作的状态转移图初始化程序如图3-57所示。由特殊辅助继电器M8044检测机械手是否在原点，M8044由原点的各传感器驱动，它的ON状态作为自动方式时允许状态转移的条件；另由特殊辅助继电器M8000驱动指令FNC60(IST)，设定初始状态。图3-57初始化程序3.3.5设计设计PLC控制程序（梯形图）控制程序（梯形图）1、.初始化电路初始化电路手动操作程序如图3-58所示。当工作方式选择开关SA2扳到“手动”位，运动选择开关SA1扳到所需运动方式，如“左/右”位时，按下起动按钮SB2，机械手左移；按下停止按钮SB3，机械手右移。同理，扳动SA1在“上/下”位时，操作SB2或SB3，可实现机械手的上升/下降运动等。2、手动操作、手动操作根据图3-55所示的回原点操作的状态转移图，可绘出如图3-59所示的步进梯形图。3、回原点初始状态、回原点初始状态4、自动操作、自动操作根据图3-56所示的工业机械手自动运行状态转移图，可绘出如图3-60所示的自动操作步进梯形图。由于FNC60（IST）的支持，当工作方式选择开关SA2扳到“步进”、“单周期”、“连续”方式时，该程序能使机械手实现所需的工作运行。以“单周期”为例，其工作过程分析如下：。（1）、机械手下降将工作方式选择开关SA2扳到“单周期”位，按动“启动”按钮SB2，M8041瞬间接通，给出状态转移开始信号，禁止转移继电器M8040则不能接通。因机械手已处于原点位置，原点指示灯亮，M8044接通，将状态器S20置ON，输出继电器Y0线圈接通，下降电磁阀得电，执行下降动作。同时，因机械手离开原点，上限位开关断开，原点指示灯灭。（2）、夹紧工件当机械手下降到位，下限位开关闭合，输入点X000接通，将状态器S21置ON，S20自动复位OFF，下降电磁阀断电，下降停止；同时，输出继电器Y002置ON，接通夹紧/放松电磁阀线圈，机械手执行夹紧动作，定时器T0通电计时。（3）、机械手上升定时器T0延时1s动作，转至状态S22，使输出继电器Y001接通，上升电磁阀得电，机械手抓起工件上升。由于对Y002使用SET置位指令，夹紧/放松电磁阀仍得电，保持夹紧工件动作。(4)、机械手右移机械手上升到位，上限开关闭合，输入继电器X001接通，上升停止。状态转移到S23，接通输出继电器Y003，右移电磁阀得电，机械手抓住工件右移。（5）、机械手再次下降机械手右移动至右限位置，输入继电器X002接通，右移停止。若此时右工作台上无工件，则光电检测信号输入使X004接通，状态转移到S24，接通输出继电器Y000，下降电磁阀得电，机械手再次下降；若工作台上有工件，机械手暂时停止运动，待工件取走后，再执行下降工作。（6）、放松工件同上分析，当机械手下降到位，X000接通，下降停止。状态转移到S25，输出继电器Y002复位，夹紧/放松电磁阀断电，将工件放松。同时，启动定时器T1计时。（7）、机械手再次上升T1延时1s后，状态转移到S26，接通输出继电器Y001，上升电磁阀得电，机械手再次上升。（8）、机械手左移机械手上升到上限位置，X001接通，上升停止。状态转移到S27，输出继电器Y004接通，左移电磁阀得电，机械手执行左移动作。（9）、回到原点机械手左移到位，X003接通，左移停止。同时，还有上限位信号、放松信号将M8044置1，机械手完成一个周期动作或到原点。次时，由于状态转移继电器M8041断开，机械手停在原点待命。若在机械手循环中途按动停止按钮SB3，就会接通禁止转移继电器M8040，机械手停止运行；再按启动按钮SB2启动脉冲继电器M8042将M8040断开，机械手断开，机械手从断点处开始继续运行，回到原点自动停止。对于“连续”工作方式，由于按动启动按钮后，M8041总是接通，M8040总是断开，机械手能够实现连续自动循环；按动停止按钮后，M8041和M8040均是断开的，机械手运动到原点才停止。24MPP25ANDX0172626ANIX00227ANDX00128ANIY00429OUTY00330LDX00631MPS32ANDX01633ANIX00134ANIY00035OUTY00136MPP37ANDX01738ANIX00039ANIY00140OUTY0005、工业机械手、工业机械手PLC控制程序指令表控制程序指令表由上述分析可知，工业机械手PLC控制程序指令表如下：0LDX0011ANDX0032ANIY0023OUTY0054LDM80006FNC60X010S20S277SETS016STLS017LDX00518MPS19ANDX01620ANIX00321ANDX00122ANIY00323OUTY00441LDX00742MPS43ANDX01644SETY00245MPP46ANDX01747RSTY00248SETS150STLS151LDX01552SETS1054SETS1055RSTY00256RSTY00257OUTY00158LDX00159SETS1161STLS1162RSTY00363OUTY00464LDX00365SETS1267STLS1268SETM804369RSTS1270SETS272STLS273LDM804174ANDM804475SETS2077STLS2078OUTY00079LDX00080SETS2182STLS2183SETY00284OUTT085K1086LDT087SETS2289STLS2290OUTY00191LDX00192SETS2394STLS2395OUTY00396LDX00297ANDX00498SETS24100STLS24101OUTY000102LDX000103SETS25105STLS25106RSTY002107OUTT1108K10109LDT1110SETS26112STLS26113OUTY001114LDX001115SETS27117STLS27118OUTY004119LDX003120OUTS2121RET122END3.4.1PLC的检查和评估根据工业机械手控制要求，检查所选用的输入、输出设备是否合适；所选择的PLC型号是否满足要求，包括机型、容量、电源模块、I/O模块的选择等。3.4工业机械手PLC控制系统检查和评估3.4.2程序调试根据控制系统输入和输出设备I/O分配图连接外围设备和电动机主电路，利用WIN-C编程软件或编程器将绘制步进梯形图或输入指令表。步进顺控（SFC）程序的输入方法如下.1.梯形图编辑窗口下指令输入步进顺控（SFC）程序的输入，在梯形图编辑窗口下用指令输入较方便。如图3-61（a）所示，输入完LDM8002，SETS0，STLS0，SETS20之后，输入STLS20，按Enter键，得图3-61(b)。其他指令的输入与梯形图输入的方法相同。（a）用指令输入SET和STL(b)输入STLS20回车2.编制SFC流程图1）进入SFC编辑窗口开启计算机，双击FXGP-WIN/C图标，进入FXGP编辑屏幕，单击“新建”按钮，选择PLC类型设置，单击“确认”按钮；选择“视图”|“SFC命令”，则便进入SFC编辑窗口。SFC编辑窗口的行列分布如图3-62（a）所示。列数最多为16列，行数最多为250行。每列阶梯由阶梯块、状态块组成。各阶梯块和状态块的位置有明确的规定，图3-62（b）中标示了选择性分支的分支会合、并行性分支的分支会合的位置。（a）SFC编辑窗口的行列分布（b）分支会合、并行性分支位置图3-62SFC的行列分布SFC的编辑图形、状态分支、会合线段的组合符号如表3-26所示。表3-26的输入符号出现在SFC编辑屏幕下方的功能键中，按Shift键，又出现另一组功能键。单击此功能键（或按F5、F6键等），则在SFC编辑屏幕的图光标处，将出现其符号。事项屏幕显示的符号功能键备 注梯形图块阶梯mF8m=阶梯块编号，自动附加初始状态Sn Shift+F4Sn=S0S9。S0S9作为初始状态的控制，并且初始状态取决于状态号。一般状态SnShift+F4Sn=S10S899跳到（循环）跳到 SnF6Sn=S0S899跳到（重置）跳到 SnF7Sn=S0S899过渡（过渡状态）+Shift+F5写出过渡条件垂直Shift+F9写出过渡条件水平（选择分支，会合）（选择分支，会合）F9自动识别为可选择或并行分支线，识别结果取决于所写符号的位置组合符号状态+过渡Sn+F5S=S10S899分支Shift+F6自动识别为可选择或并行分支线，识别结果取决于所写符号的位置Shift+F7Shift+F82）SFC流程图的编制下面以图3-63为例，说明SFC流程的编制方法。图3-63（a）为单流程的SFC，图（b）为内置梯形图。（1）设编辑屏幕已为SFC编辑窗口。图光标处于第1行第1列位置。移动鼠标到功键LAD，单击（或按F8），则出现Ladder0。（2）将鼠标移到第2行第0列，单击，图光标下降到此处。将鼠标移到功能键，单击，则在图光标处出现“状态+过渡”符号，由键盘输入S0，则在状态框内出现S0且变成双线框。在状态框内和条件转移处有号的，说明此处要输入内置梯形图。（3）再将鼠标移到第3行第0例、第4行第0例、第5行第0例，类似（2）步骤输入S21，S22，则出现状态S21、S22方框。（4）将鼠标移到第6行第0例，单击。再将鼠标移到功能键处，单击（或按F6键）则在图光标处出跳转“Jump”字样，输入S0。（5）将鼠标移到第7行第0例，单击。再将鼠标移到功能键LAD处，单击，则在图光标处出现Ladder1。微软用户1表示Enter键吗？（a）单流程的SFC（b）内置梯形图图3-63SFC状态流程图和内置梯形图以上为SFC流程图建立的步骤。SFC流程图建立后，还应在相应号位置，画上内置梯形图，方法如下。（1）将鼠标移到Ladder0处，单击。再将鼠标移到视图菜单，单击。再单击内置梯形图命令，则出现内置梯形图的编辑窗口。输入LDM8002，SETS0，再转换。则出现图3-63（b）第1行内容，再选择“视图”SFC命令，回到图3-63（a）的SFC流程图。（2）将鼠标移到S0的条件转移“+”处，单击。然后选择“视图”|“内置梯形图”命令，则出现S0转移条件内置梯形图编辑窗口，输入X0，再转换，则出现图3-63（b）第2行内容。最后，选择“视图”|SFC命令，回到图3-63（a）的SFC流程图。（3）S20、S21、S22状态的内置梯形图及转移条件的内置梯形图的输入步骤与步骤（1）、（2）相似，其内置梯形图如图3-63（b）所示。（4）将鼠标移到Ladder1处单击，然后选择“视图”|“内置梯形图”命令，输入END。则内置梯形图输入完毕。注意，当在状态块（框）后创建梯块“Ladder1”时，程序会自动地输入RET，因此程序中不必输入任何的RET指令。最后，还必须按步进顺控的内容输入步进阶梯梯形图，如图3-64所示，则整个SFC程序的创建才完成。可以进行梯形图/指令表/SFC/内置梯形图的相互切换。图3-64步进梯形图如果要输入并行性分支或选择性分支，则应按图3-63（a）所示的坐标位置单击，输入相应的状态、过渡、分支会合的图样，输入各自的内置梯形图，且输入步进阶梯梯形图，则并行性分支或选择性分支步进顺控输入才算完成。按上述方法，将3.3.5的控制工业机械手的初始化电路、手动操作、回原点初始状态控制和自动操作控制程序写入PLC，分别对机械手进行手动、回原点、步进、单周期、连续运行方式进行调试，同时对自动操作中单周期运行方式中“机械手下降、夹紧、上升、右移、再次下降、放松、再次上升、左移、回原点”等工作过程进行控制，看能否满足控制要求等。2.输入工业机械手输入工业机械手PLC步进控制梯形图并调试运行步进控制梯形图并调试运行3.5.1 台车的呼车控制台车的呼车控制3.5拓展实训拓展实训1.工艺过程与控制要求工艺过程与控制要求一部电动运输车供8个加工点使用。台车的控制要求如下。PLC上电后，车停在某个加工点(下称工位)，若无用车呼叫(下称呼车)时，则各工位的指示灯亮，表示各工位可以呼车。某工作人员按本工位的呼车按钮呼车时，各工位指示灯均灭，此时别的工位呼车无效。如停车位呼车时，台车不动，呼车工位号大于停车位号时，台车自动向高位行驶，当呼车位号小于停车位号时，台车自动向低位行驶，当台车运行到呼车工位时自动停车。停车时间为30s，供呼车工位使用，其他工位不能呼车。从安全角度出发，停电再来电时，台车不应自行启动。2.PLC硬件安排及软件规划硬件安排及软件规划为了区别，工位依18编号并各设一个限位开关。每个工位设一呼车按钮，系统设启动及停机按钮各1个，台车设正反转接触器各1个。每工位设呼车指示灯各一个，但并联接于各个输出口上。系统布置图如图3-65所示。表3-27呼车系统输入/输出端口安排表根据控制要求，绘出系统工作流程图如图3-66所示。为了实现图中功能，选择FX2N16MR基本单元1台及FM2N一16EX扩展单元1台组成系统。可编程的端口及机内器件安排如表3-27所示。程序的编制中主要使用传送比较类指令。其基本功能是分别传送台车位置工位号及呼车工位号并比较后决定台车的运动方向，在呼车工位号与台车实际工位号相等时台车停车。根据控制要求，其程序设计如图3-67所示的梯形图。3.PLC程序设计程序设计1.交通灯控制要求交通灯控制要求如图3-68所示，其控制要求如下。（1）车行道：横向绿灯（G）亮30s绿灯闪烁3次，各次1s黄灯（Y）亮2s红灯（R）亮35s；纵向红灯（R）亮35s绿灯（G）亮30s绿灯闪烁3次，各次1s黄灯亮2s。（2）人行道：横向绿灯（G）灯亮30s绿灯闪烁5次，各次1s红灯（R）亮35s；纵向红灯（R）亮35s绿灯（G）亮30s绿灯闪烁5次各次1s。3.5.2 十字路口交通灯控制十字路口交通灯控制图3-68十字路口交通灯图3-69交通岗红绿灯的工作时序2.交通灯的交通灯的SFC流程图流程图令车道为一支，人行道为一支，它们构成并行性分支，其流程图如图3-70所示。从图3-70所示，初始脉冲M8002对初始状态S0置1后，接通X1，则状态同时转移到S20和S30。S20置1，驱动车横道绿灯G,车纵道S2灯R，延时30s，状态转移到S21。S21和S22构成闪烁电路，绿灯闪烁3次，状态转移到S23，车横黄灯Y亮2s。之后，状态转移到S24，使车纵道红灯R熄灭，车纵道绿灯G亮，车横道红灯R亮，延时30s后，转向回到S21，车纵道绿灯闪烁3次，之后，状态转移到S25，车纵道黄灯亮2s。同理，S30置1，驱动人横道绿灯G,人纵道红灯R，延时30s后，人横道绿灯闪烁5次，状态转移到S33，使人纵道红灯R熄灭，人纵道绿灯G亮，人横道红灯R亮。延时30s后，转向回到S31，人纵绿灯G闪烁5次，之后，状态转移到S34，使人纵道绿灯G熄灭。两并行支路会合，返回状态S0。由于X1已闭合，又同时驱动S20的S30，并令其置1，开始另一次循环。3.十字路口交通灯的控制程序设计十字路口交通灯的控制程序设计十字路口交通灯控制的步进梯形图如图3-71所示。