西门子S7-200 PLC
编程与应用初级主讲教师：阳胜峰
第七讲功能图与顺控指令
一、功能图的基本概念
二、顺序控制指令
三、功能图的主要类型
一、功能图的基本概念
二、顺序控制指令
1. 顺序控制指令介绍
Ｓ的范围为：S0.0~S31.7
三、功能图的主要类型
功能图的主要类型有直线流程、选择性分支与连接、并行分支与连接、跳转与循环等。
1. 直线流程
2. 选择性分支和连接
3. 并并性分支和连接
4. 跳转和循环
直线流程、并行和选择是功能图的基本形式。多数情况下，这些基本形式是混合出现的，跳转和循环是其典型代表。
例：用顺控指令编写循环灯控制程序
按下启动按钮时，三只灯每隔1秒轮流闪亮，并循环。按下停止I0.1时，三只灯都灭。
启动按钮：I0.0 第一只灯：Q0.0
停止按钮：I0.1 第二只灯：Q0.1
第三只灯：Q0.2
本实验所使用梯形图下载 PLC 顺控程序设计及调试实验 一、实验目的 1．学习和掌握PLC的实际操作方法； 2．学习和掌握PLC顺控程序的设计及调试方法； 二、实验原理 PLC的主要功能之一是逻辑控制和顺序控制，本实验就是通过对三个灯的顺序通断电的控制实验，达到学习和掌握计数器、定时器的使用方法以及逻辑控制的编程和调试方法。 当按下启动按钮后，顺序控制的动作循环如图3.1 所示。 图 3.1 顺序控制动作循环图 由图3.1 可知：除三个灯亮有一定顺序要求外，还有时间和计数要求，即要使用PLC 的内部资源时间器和计数器。 顺序控制的编程方法有常用的经验法和状态转移图两种方法。 经验法就是利用继电器接触器电路的设计方法进行程序设计，这种方法设计的程序往往不够完整，调试工作量大。 状态转移图程序设计方法是一种类似于动作循环图的程序表达方式，使用PLC专用元件——状态元件S，具有逻辑顺序关系清楚，调试方便的特点。 实验电路原理图如图3.2 所示。
图3.2 实验电路原理图 顺序工作的原理为：当按下“启动”按钮时，三个灯按图3.1 动作顺序自动循环三次而停止。在循环的过程中，按下“停止”按钮，循环立即停止，所有灯熄灭。 三、实验步骤 1．在断电的情况下，按图3.3接线（虚线外的连线已接好）； 2．经老师检查合格后方接通断路器QF1； 3．运行工具软件FXGP-WIN，输入已编辑好的程序梯形图； 4．执行“工具/转换”将梯形图转换为指令代码； 5．执行“PLC/传送/写出”，将控制程序传给PLC； 6．执行“PLC/运行”，执行控制程序，观察信号灯的亮灭情况； 7．如果信号灯的亮灭情况不正确，须进行程序修改和调试。可借助“梯形图监控”和“元件监控”两种方法对程序进行监控、调试，直至程序正确。
第三章步进顺控指令说明及应用 指令解说 步进控制方式(STL)是将控制被划分为多个工序状态（S），依据条件进行状态转移（SET ），逐步完成控制过程。 步进控制方式的特点是将复杂控制分步后，分别考虑好每一步的控制，从而降低了各步的关联，降低编程的复杂程度。 各状态内执行的动作由梯形图其它指令编写。 STL是一个步序动作的开始指令。 RET是一个步序动作的结束指令，其后指令返回母线。 ●SET S i 是STL状态发生转移的唯一指令 ●规定：子程序内不能使用STL----RET指令。 ●当前状态（S0）向下一个状态（S1）转移时，该扫描周期
两个状态内的动作均得到执行；下一扫描周期执行时，当 前状态（S0）被下一状态（S1）所复位，当前状态（S0） 内的所有动作不被执行，所有OUT元件的输入均被断开。 ●步序与步序之间一般省去RET，因此看起来是多个STL 可共用一个RET。有STL而没有RET，程序检查出错。 3.1.2 编程示例 ●步序与步序之间一般省去RET，因此看起来是多个STL 可共用一个RET。有STL而没有RET，程序检查出错。 ●状态转移只能用SET指令，不能用OUT指令。 ●使用OUT S时，S作为辅助继电器使用，而不是状态寄存 器。 ●时间继电器T可重复使用，但相邻两个状态不能重复使用
同一时间继电器。 ●两个矛盾继电器输出时，必需加软件互锁。考虑软件快于 硬件，相矛盾的硬件输出也必需互锁。 ●允许同一继电器在不同状态下输出，其实际输出视状态转 移的位置确定。 单一流程示例 示例说明： 该程序描述一个自行葫芦自进入工位到走出工位的步序过程，若在葫芦升降过程中发生停电，来电后继续停电前的动作，并保证升或降动作总时间不变。
实验三顺控指令的练习 一、实验目的 1、练习根据控制要求绘制顺序功能图。 2、掌握顺序控制程序的设计和调试方法。 3、练习控制系统的模拟运行及状态监控。 二、实验设备 1、PLC实验台（西门子S7-200）1台。 2、安装了STEP7 Micro WIN V4.0软件的计算机一台。 3、PC/PPI编程电缆一根。 4、导线若干。 三、实验内容及实验步骤 1、控制要求 （1）连续动作 系统送电，电源指示灯亮；按下启动按钮，中央喷水显示→中央喷水→环状喷水显示→环状喷水→中央喷水显示，如此往复循环，每个阶段间隔时间为2秒； 按下停止按钮，系统停止运行。 （2）单周期动作 系统送电，电源指示灯亮；按下启动按钮，中央喷水显示→中央喷水→环状喷水显示→环状喷水，每个阶段间隔时间为2秒。再次按下启动按钮，重新执行上述过程。
中央喷水 环状喷水 中央喷水显示环状喷水显示 电源信号显示启动按钮 连续动作/单周期动作转换开关 2、实验步骤 （1）电源断电，按图接线。 （2）接通电源，打开计算机，进入PLC 编程界面，检查PLC 主机与计算机通信是 否正常。 （3）根据控制要求编写顺序控制功能图。 （4）根据顺序控制功能图编写顺控梯形图程序，将程序逐条输入PLC ，检查无误后， 将PLC 设为停止状态，STOP 指示灯亮，将程序下载至PLC 后，并设为运行状态。 3、进入程序组态监控，开始程序运行调试。
四、实验接线图 五、控制程序的编制 I/O地址表 六、预习要求
1、做实验前认真学习顺序控制功能指令，深刻理解“步”与“动作”的概念。 2、根据控制要求，自己绘制顺序控制功能图。 3、根据控制要求练习编写顺序控制程序。 七、实验报告要求 1、写清楚实验目的。 2、实验原理图绘制电气接线图和顺序控制功能图。 3、在实验数据记录部分写出编写程序，写出I/O分配表。 4、实验结果分析部分写出实验过程中遇到的问题和解决的方法，并绘制时序图。 八、思考题 如何练习使用定时器和等基本逻辑指令实现上述的顺序控制功能？
PLC步进顺控指令 虽然该类的题目见的很多，可是好象讲清楚的并没见到。就是本人来讲，也是看了很久都无法清楚。故才下决心搞懂它。差不多花了一天多时间才明白它的道理，它并不复杂，而且很好画梯形图和编程。 顺控实际是按照生产工艺要求而规定的一定操作顺序而已。首先要根据生产工艺要求，画出顺序功能图，然后根据功能图再画出梯形图。 上图即为顺序功能图：图中双框S0表示为初始步，单框中的S20、S21、S22、S23依次根据工艺顺序要求而设置的各活动步。我们来看S0初始步上方垂线上设有M8002其为初始步激活的条件（该步的意思不妨可以理解为自动合上空开？），在S0步与S20步之间有X1、X3，它说明只有符合这二条件要求后，步才能从S0步转移到S20步，而当S20步处于活动状态时Y002、T0处于动作状态。而S20步与S21步之间的T0，它受时间控制，只要时间一到，S21步被激活投入，使Y001处于工作，同时S20步则处于关闭（其控制的Y002、T0则停止）以下各步中的X2、T1、X1含意均同（均为转换
条件），但要注意下一步被激活，其相应控制元件则动作，意味着上一步被停止。而各步之间均插入了X4其箭头均指向初始步S0，即恢复处于初始状态，X4在这地方的作用是急停。而步S23下的X1条件一符合，可转入步S20，即处于循环状态。根据顺序功能图就可很方便地将它转换成梯形图。 梯形图如上图所示，其工作过程如下： 第一梯级中的0、LD M8002：M8002为特殊辅助继电器的常开触点，其作用仅在PLC通电瞬间接通。1、SET S0：SET 为置位指令，功能是驱动线圈，并使其具有自保功能。也就是说在PLC通电的瞬间M8002产生一脉冲，将状态元件S0激活（并自保持）。 第二梯级中最左侧的3、STL S0：STL为步进触点指令，功能为步进触点驱动，当上一步（1、SET S0）为置位时该接点闭合，4、LD X001为小车停止位置的必要条件，也就是说小车开始时必须停在X1位置（该接点才能闭合），此时按外部的按钮（SB1）从而驱动（5、AND X003）的闭合，程序才能执行，这就是所说的条件。当这二条件满足后才能激活状态元件S20（6、SET S20），从而转入第三梯级。
顺序功能流程图及顺控步进梯形图自动编程方法 1．顺控流程图基本结构 根据步与步之间转换的不同情况，顺控流程图有单序列结构、选择性分支、汇合结构、并行分支、汇合结构、跳步，重复、循环、复位等结构。 (1)单序列结构编程 如图1由一系列按顺序排列相继激活步组成。每一步后有一到几个转换条件，转换条件后面只有一步。应用如图4-40运料小车左右行驶顺序控制. 单序列结构 b 3 C 4 d 5 e 6 图1 单序列结构 (2)选择序列结构编程 如图2有选择开始分和结束选择并 选择分：若4为活动步，如转换条件a、b、C成立，则分别转向5、7、8步。 选择合：若6、8、10步分别为活动步，其对应转换争件d、e、f分别成立，则它们分别转向步11，即步6、8、10合并为步11。
c f 图2 选择序列结构 (3)并列序列结构编程 并行序列也有开始并分与结束并合。如图3。 并行分（图3左）：当转换条件e 满足时，活动步3，同时转换为步4、6、8。 并行合（图3右）：当转换条件d 满足时，同为活动步的5、7、9可合并为步10。 并行分并行合3 46810 5 7 9 e d 图3 (4)子步结构编程 子步结构是指在流程图中，某一步包含一系列子步和转换。这在工程总体方案设计中，经常被采用。如图4，先用几步和转换简洁表示整体系统功能，然后每步再细化为若干子步和转换。
单一流程的 编程选择性分支、汇 合的编程 并行分支、汇合 的编程 5 X1 X6 5.2 X2 X3 5.3 X4 X5 5.1 X1 5.4 X6 子步结构 4 （5）跳步，重复、循环、复位等结构编程 跳步、重复和循环等序列结构，实际上是选择序列结构的特殊形式，如图5。 图5（a）为跳步结构，当步3为活动步时，如转换条件e成立，则跳过步4、5，直接进入步6。 图5（b）为重复结构，当步6为活动步时，如转换条件e成立而条件d不成立，则重新返回步5，重复执行步5、6。直到条件d成立，重复结束，转入步7。 图5（C）是循环结构，即在序列步结束后，用重复办法直接返回始步，形成系统循环，实现自动运行。
S7-200常用指令 一、PLC梯形图语言的编程原则 1、梯形图由多个梯级组成，每个线圈可构成一个梯级，每个梯级有多条支路，每个梯级代表一个逻辑方程； 2、梯形图中的继电器继电器、接点、线圈不是物理的，是PLC存储器中的位(1=ON；0=OFF)；编程时常开/常闭接点可无限次引用，线圈输出只能是一次； 3、梯形图中流过的不是物理电流而是“概念电流”，只能从左向右流； 4、用户程序的运算是根据PLC的输入/输出映象寄存器中的内容，逻辑运算结果可以立即被后面的程序使用； 5、PLC的内部继电器不能做控制用，只能存放逻辑控制的中间状态； 6、输出线圈不能直接驱动现场的执行元件，通过I/O模块上的功率器件来驱动。 二、存储器区域 输入映像寄存器（I）输出映像寄存器（Q）变量存储器（ V ）定时器存储器（ T ）计数器存储器（ C ）模拟量输入映像寄存器（AI）模拟量输出映像寄存器（AQ）累加器（AC） 高速计数器（H C ） 说明： 1)输入映像寄存器（I）的状态只能由外部输入信号驱动，而不能由程序来改变其状态。 即在程序中，只能出现输入映像寄存器的触点，而不能出现其线圈。 2)输出映像寄存器(Q)是PLC用来向外部负载发送控制命令的窗口。每一个输出端子与输 出映像寄存器（ Q ）的一个相应位想对应。并有无数对常开和常闭触点供编程时使用。 3)定时器存储器（T）,PLC所提供的定时器作用相当于继电器控制系统中的时间继电器。 每个定时器可提供无数对常开和常闭触点供编程使用。其设定时间通常由程序设置。 S7-200 PLC提供了三种定时器：TON－通电延时;TONR－有记忆通电延时;TOF－断电延时。S7-200 PLC提供了三种定时精度：1ms、10ms、100ms 4)计数器（C），计数器用于累计计数输入端接收到的脉冲电平由低到高的脉冲个数。计数 器可提供无数对常开和常闭触点供编程使用，其设定值通常由程序赋予。地址格式：C[计数器号]如C5，S7-200 PLC提供了三种计数器：CTU－增计数器、CTD－减计数器、CTUD －增减计数器 5)变量存储器（V）变量存储器主要用于存储全局变量，或者存放数据运算的中间运算结 果或设置参数。 6)累加器AC累加器是用来暂存数据的寄存器，它可以用来存放运算数据、中间数据和结 果。CPU提供了4个32位的累加器，其地址编号为AC0~AC3。累加器的可用长度为32位，可采用字节、字、双字的存取方式，按字节、字只能存取累加器的低8位或低16位，双字可以存取累加器全部的32 位。 7)高速计数器HC一般计数器:计数频率受扫描周期的影响，不能太高。高速计数器: 可用 来累计比CPU 的扫描速度更快的事件。注: 高速计数器的当前值是一个双字长（32位）的整数，且为只读值。 三、程序分区 用户程序可分为三个程序分区： 主程序、子程序、中断程序 主程序（OB1）:用户程序的主体，每一个扫描周期都要执行一次。
S7-200系列的基本逻辑指令 S7-200系列的基本逻辑指令与FX系列和CPM1A系列基本逻辑指令大体相似，编程和梯形图表达方式也相差不多，这里列表表示S7-200系列的基本逻辑指令 S7-200系列PLC的比较指令 在SIEMENS S7-200的编程软件STEP-7中，有专门的比较指令：IN1与IN2比较，比较的数据类型可以是B（字节）、I（W）（字整数）、D（双字整数）、R（实数），即字节、字整数、双字整数和实数；还可以有其他的比较式：>、<、≥、≤、<>等等。当满足比较等式，则该触点闭合。 【Byte 字节,8位元组；Integer 整数,Word 字；Double 双，两倍的；Real 实数编者注tuo】 与LMODSOFT指令对照：在LMODSOFT中，没有直接的数的比较指令，但SUB指令可以通过其执行减法功能后的三个输出端的状态实现整数的比较功能。 若与LMODSOFT 中的SUB指令对应，则在STEP-7中应有三个比较指令： >、=、< 来分别对应SUB 指令的三个输出；若还要对应≥、≤、或<>，则根据SUB指令三个输出端的不同组合，均可找到对应的比较指令。 比如：①（30007）＞（40030） ②（30007）=（40030） ③ （30007）＜（40030）
①＋②（30007）≥ ②＋③（30007）≤（40030） ①＋③（30007）＜＞（40030） S7-200系列PLC的定时器指令 类型、编号及分辨率 TON——接通延时 TONR——有记忆接通延时 TOF——断开延时 3种分辨率（时基）：1ms、10ms、100ms——分别对应不同的定时器号 定时器6个要素： 指令格式（时基、编号等）预置值——PT 使能——IN 复位——3种定时器不同 当前值——Txxx 定时器状态（位）——可由触点显示 定时值=时基×预置值PT。由于定时器的计时间隔与程序的扫描周期并不同步，定时器可能在其时基（1ms、10ms、100ms）内任何时间启动，所以，未避免计时时间丢失，一般要求设置PT预置值必须大于最小需要的时间间隔。例如：使用10ms时基定时器实现140ms延时（时间间隔），则PT应设置为15 （10ms×15=150ms）。 2）功能 （1）接通延时定时器TON——一般用于单一时间间隔的定时 指令格式：见图，编号与分辨率及定时器类型有关。（见教材P221：Fig8-3-3a）使能：——IN：I2.0 =“1” 当前值——T33，当在线（Online）时，此处显示当前值 预置值——PT=3，即定时时间=10ms×3=30ms 复位——IN：I2.0 = “0”
第四章 S7-200的基本指令 4.1位操作指令 位操作类指令，主要是位操作及运算指令，同时也包含与位操作密切相关的定时器和计数器指令等。位操作指令是PLC常用的基本指令，梯形图指令有触点和线圈两大类，触点又分常开触点和常闭触点两种形式；语句表指令有与、或及输出等逻辑关系，位操作指令能够实现基本的位逻辑运算和控制。 一、位操作指令介绍 1. 逻辑取（装载）及线圈驱动指令LD/LDN （1）指令功能 LD（load）：常开触点逻辑运算的开始。对应梯形图则为在左侧母线或线路分支点处初始装载一个常开触点。 LDN（load not）：常闭触点逻辑运算的开始（即对操作数的状态取反），对应梯形图则为在左侧母线或线路分支点处初始装载一个常闭触点。 =（OUT）：输出指令，对应梯形图则为线圈驱动。 （2）指令格式如图4-1所示。 梯形图 语句表 网络1 LD I0.0 //装载常开触点 = Q0.0 //输出线圈 网络2 LDN I0.0 //装载常闭触点 = M0.0 //输出线圈 图4-1 LD/LDN、OUT指令的使用 2. 触点串联指令A(And)、AN(And not) （1）指令功能 A(And)：与操作，在梯形图中表示串联连接单个常开触点。
AN(And not)：与非操作，在梯形图中表示串联连接单个常闭触点。 （2）指令格式如图4-2所示 梯形图 语句表 网络1 LD I0.0 //装载常开触点 A M0.0 //与常开触点 = Q0.0 //输出线圈 网络2 LD Q0.0 //装载常开触点 AN I0.1 //与常闭触点 = M0.0 //输出线圈 A T37 //与常开触点 = Q0.1 //输出线圈 图4-2 A/AN 指令的使用 3. 触点并联指令：O（Or）/ON（Or not） （1）指令功能 O：或操作，在梯形图中表示并联连接一个常开触点。 ON：或非操作，在梯形图中表示并联连接一个常闭触点。 （2）指令格式如图4-3所示 梯形图 语句表 图 4-3 O/ON 指令的使用 网络1 LD I0.0 O I0.1 ON M0.0= Q0.0 网络2 LDN Q0.0 A I0.2 O M0.1 AN I0.3 O M0.2 = M0.14. 电路块的串联指令ALD （1）指令功能 ALD：块“与”操作，用于串联连接多个并联电路组成的电路块。 （2）指令格式如图4-4所示
PLC顺控指令SFC的编程方法 顺序功能图（Sequeential Function Chart）是一种新颖的、按照工艺流程图进行编程的图形编程语言。这是一种IEC标准推荐的首选编程语言，近年来在PLC编程中已经得到了普及和推广， SFC编程的优点： 1、在程序中可以很直观地看到设备的动作顺序。比较容易读懂程序，因为程序按照设备的动作顺序进行编写，规律性较强。 2、在设备故障时能够很容易的查找出故障所处在的位置。 3、不需要复杂的互锁电路，更容易设计和维护系统。 SFC的结构： 步＋转换条件＋有向连接+机器工序的各个运行动作＝SFC。 SFC程序的运行从初始步开始，每次转换条件成立时执行下一步、在遇到END步时结束向下运行。 第一章单流程结构的编程方法 本教程主要介绍在三菱PLC编程软件GX Developer中怎编制SFC顺序功能图。下面以例题1介绍SFC程序的编制法。 例题1：自动闪烁信号生成，PLC上电后Y0、Y1以一秒钟为周期交替闪烁。本例的梯形图和指令表（如图1－1）。 (A) (B) (C) 图1－1 闪烁信号（A梯形图B指令表 C SFC程序） 下面我们开始对图1－1(c)所示的SFC程序进行一下总体认识一个完整的SFC程序包括初始状态、方向线、转移条件和转移方向组成（如图1－1（c））。在SFC程序中初始状态必须是有效的，所以要有启动初始状态的条件，本例中梯形图的第一行表示启动初始步，在SFC 程序中启动初始步要用梯形图，现在开始具体的程序输入。 启动GX Develop编程软件，单击“工程”菜单，点击创建新工程菜单项或点击新建工程按钮（如图1－2）。 图1－2 GX Develop编程软件窗口 弹出创建新工程对话框（如图1－3）。我们主要是讲述三菱系列PLC，所以在PLC系列下拉列表框中选择FXCPU，PLC类型下拉列表框中选择FX2N（C），在程序类型项中选择SFC，在工程设置项中设置好工程名和保存路径之后点击确定按钮。 图1－3 新工程创建 弹出块列表窗口（图1－4）。 图1－4 块列表窗口 双击第零块或其它块，弹出块信息设置对话框（如图1－5）。 图1－5 块信息设置对话框 在块标题文本框中可以填入相应的块标题（也可以不填），在块类型中选择梯形图块，为什
《可编程控制器与变频器》教案编号：09 课程名称可编程控制 器与变频器教研组长 意见 签名 任课教师日期编写日期授课日期 2014年8月 12日 授课班级13机电2班13机电高班 题目第2章PLC基本逻辑指令及其应用 实训一基本逻辑指令的复杂应用实训 目的要求巩固本章所学的基本指令 结合实例将PLC应用到具体应用中 重点、难点如何结合实例应用PLC 组 织教学同学们结合上学期学习的电气控制知识画出电机控制图，分析控制过 程，应用PLC知识画出梯形图，调试90分钟 教具及电化 教学手段等 教材，教案，黑板，多媒体，教学用电脑作业布置课后习题 课后 记事
教案续页 教学内容及实施过程（注明：* 重点# 难点？疑点）： 一、明确实训任务 设计一个三相电动机正反转能耗制动的控制系统，并在实训室完成模拟调试。 1、控制要求 若按SB1，KM1合，电动机正转；若按SB2，KM2合，电动机反转；按SB，KM1或KM2断开，KM3合，能耗制动，；只需必要的电气互锁，不需按钮互锁；若FR动作时，KM1或KM2或KM3释放，电动机自由停车。 2、实训目的 （1）进一步掌握编程工具的使用 （2）掌握PLC外围电路的设计 （3）掌握程序设计的方法 二、实训步骤 1.I/O 分配 根据控制要求，起I/O分配为X0-停止按钮，X1——正转起动按钮，X2-反转起动按钮，X3-热继电器动合触点，Y0-正转接触器，Y1-反转接触器，Y2—制动接触器 2、梯形图设计 根据控制要求，可以用3各起保停电路来实现，然后分别列出3个起保停电路的起动条件和停止条件，即可画出如图所示梯形图 3、系统接线图 根据系统控制要求，其系统接线图如课本45页图2-42所示 4、实训器材 根据系统控制要求，I/O分配及系统接线图，完成本实训需要配备如下器材； （1）可编程控制器实训装置1台 （2）PLC主机模块1个 （3）交流接触器模块1个 （4）交流接触器、热继电器模块1个 （5）开关、按钮板模块1个， （6）三相电动机1台 （7）手持式编程器1个（或计算机1台） （8）电工常用工具1套
1．试分析图1中选择序列和并行序列是如何用步进顺控指令来进行编程的？ 图1
2．如图2所示，人靠近自动门时，红外感应器X000为ON，Y000驱动电动机高速开门，碰到开门减速开关X001时，变为低速开门。碰到开门极限开关X002时电动机停止转动，开始延时。若在0.5s内红外感应器检测到无人，Y002驱动电动机高速关门。碰到关门减速开关X003时，改为低速关门，碰到关门极限开关X004时电动机停止转动。在关门期间若感应器检测到有人，停止关门，T1延时0.5s后自动转换为高速开门。用步进顺控指令来实现本章第2节的自动门控制系统，画出顺序功能图并转换成梯形图和指令表。 图2 自动门控制示意图 3．用步进顺控指令来实现多台电动机顺序起停控制。控制要求如下：现有四台电动机，起动顺序为：M1起动后2s起动M2，M2起动后3s起动M3，M3起动后4s起动M4；停止顺序为：M4首先停止，M4停止4s后M3停止，M3停止3s后M2停止，M2停止2s后M1停止。 4．抢答器控制。抢答器系统可实现四组抢答，每组两人。共有8个抢答按钮，各按钮对应的输入信号为X000、X001、X002、X003、X004、X005、X006、X007；主持人的控制按钮的输入信号为X010；各组对应指示灯的输出控制信号分别为Y001、Y002、Y003、Y004。前三组中任意一人按下抢答按钮即获得答题权；最后一组必须同时按下抢答按钮才可以获得答题权；主持人可以对各输出信号复位。试用步进顺控指令设计抢答器控制系统的顺序功能图。 5．如图3所示，在正常情况下，汽车通行，即Y003绿灯亮，Y005红灯亮；当行人想过马路，就按按钮。当按下按钮X000（或X001）之后，主干道交通灯将从绿（5s）→绿闪（3s）→黄（3s）→红（20s），当主干道红灯亮时，人行道从红灯亮转为绿灯亮，15 s以后，人行道绿灯开始闪烁，闪烁5 s后转入主干道绿灯亮，人行道红灯亮。 用步进顺控指令来实现本章第3节的按钮式人行道交通灯控制系统，画出顺序功能图。 图3 按钮式人行道交通灯示意图
第3章 三菱FX 2N 系列可编程控制器的步进指令 3.1 顺序控制的概念及状态转移图 3.1.1 顺序控制简介 机械设备的动作过程大多数是按工艺要求预先设计的逻辑顺序或时间顺序的工作过程，即在现场开关信号的作用下，启动机械设备的某个机构动作后，该机构在执行任务中发出另一现场开关信号，继而启动另一机构动作，如此按步进行下去，直至全部工艺过程结束,这种由开关元件控制的按步控制方式，称为顺序控制。 我们先看一个例子：三台电动机顺序控制系统。要求：按下按钮SB1，电动机1启动；当电动机1启动后，按下按钮SB2，电动机2启动；当电动机2启动后，按下按钮SB3，电动机3启动；当三台电动机启动后，按下按钮SB4，电动机3停止；当电动机3停止后，按下按钮SB5，电动机2停止；当电动机2停止后，按下按钮SB6，电动机1停止。三台电动机的启动和停止分别由接触器KM1、KM2、KM3控制。 图3-1为电动机控制流程图、PLC 接线图及电气控制原理图。 PLC L N PE COM X0 X1X2X3X4X5X6 24V+COM1COM2Y1Y0Y2Y3Y4Y5Y6 Y7 ～220V ～220V SB1KM1SB2SB3SB4SB5SB6 KM2KM3 a ）控制流程图 b ）PLC 接线及电气控制原理图 图3-1 电动机控制流程图、PLC 接线图及电气控制原理图
使用基本指令编制的PLC 梯形图程序如图3-2 图3-2 三台电动机顺序控制梯形图 从图3-3中可以看出，为了达到本次的控制要求，图中又增加了三只辅助继电器，其功能读者可自行分析。用梯形图或指令表方式编程固然广为电气技术人员接受，但对于一个复杂的控制系统，尤其是顺序控制程序，由于内部的联锁、互动关系极其复杂，其梯形图往往长达数百行，通常要由熟练的电气工程师才能编制出这样的程序。另外，如果在梯形图上不加上注释，则这种梯形图的可读性也会大大降低。 3.1.2 状态转移图 基于经验法和基本指令编写复杂程序的缺点，人们一直寻求一种易于构思、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。为了说明状态转移图，现将三台电动机顺序控制的流程各个控制步骤用工序表示，并工作顺序将工序连接成如图3-3所示工序图，这就是状态转移图的雏形。 从图3—3可看到，该图有以下特点。 （1）将复杂的任务或过程分解成若干个工序（状态）。无论多么复杂的过程均能分化为小的工序，有利于程序的结构化设计。 （2）相对某一个具体的工序来说，控制任务实现了简化。给局部程序的编制带来了方便。 （3）整体程序是局部程序的综合，只要弄清楚工序成立的条件、工序转移的条件和方向，就可进行这类图形的设计。 （4）这种图很容易理解，可读性很强，能清晰地反映全部控制工艺过程。 其实将图中的“工序”更换为“状态”，就得到了状态转移图——状态编程法的重要工具。状态编程的一般思想为：将一个复杂的控制过程分解为若干个工作状态，弄清楚个状态的工作细节（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，进面编绘梯形图程序。