任務3自動門控制系統任務2液體混合控制系統任務1送料小車自動往返循環控制任務4十字路口交通燈控制任務5機械手物料傳送和分揀裝置控制系統知識目標：掌握步進邏輯公式的含義，同時學會利用步進邏輯公式法進行步進順序控制的設計。能力目標：1.能根據控制要求，畫出程序分步圖，并能靈活地運用步進邏輯公式法，實現小車三地自動往返循環控制的梯形圖程序設計。2.掌握送料小車三地自動往返循環控制PLC控制系統的線路安裝與調試。送料小車三地自動往返循環控制工作過程如動畫所示。通過步進邏輯公式設計法，采用PLC控制系統實現對送料小車的三地自動往返循環控制。其控制要求如下：（1）小車在初始位置時停止在原料庫，當按下啟動按鈕SB2時，5s后送料小車載著加工原料前往加工車間，途中經過成品庫撞壓行程開關SQ3，但送料小車沒有停下，直到加工車間撞壓行程開關SQ2后，送料小車停下自動卸料并裝上成品，5s后送料小車返回。（2）當送料小車返回成品庫時，撞壓行程開關SQ3，小車停下5s后，將產品卸下，然后空車返回加工車間，到達加工車間撞壓行程開關SQ2后，送料小車停下將廢品裝車，5s后裝上廢品的送料小車返回原料庫；在返回途中經過成品庫，撞壓行程開關SQ3，但送料小車沒有停下，直到到達原料庫撞壓行程開關SQ1后，送料小車停下自動卸下廢品，并裝上原料，5s后送料小車繼續下一個循環進行送料，如此自動循環下去。（3）如需小車停下，只要按下停止按鈕SB1即可實現。一、步進順序控制設計法步進順序控制設計法實際上是用輸入信號X控制代表各步的編程元件（例如輔助繼電器M和狀態繼電器S），再用它們控制輸出信號Y。步是根據輸出信號Y的狀態來劃分的。步進順序控制設計法又稱為步進控制設計法，它是一種先進的設計方法，很容易被初學者接受，程序的調試、修改和閱讀也很容易，并且大大縮短了設計周期，提供了設計效率。一、步進順序控制設計法步進控制設計法主要分為步進邏輯公式設計法、順序功能圖設計法兩大類，其中順序功能圖設計法又有三種不同的基本結構形式的編程設計方法即單序列結構編程設計法、選擇序列結構編程設計法和并行序列結構編程設計法。本任務主要介紹步進邏輯公式設計法。二、步進邏輯公式設計法步進邏輯公式設計法就是通過步進邏輯公式，列出每個程序步的邏輯代數式后，再利用“啟—保—停”電路，通過PLC的基本指令，畫出每個程序步的梯形圖的方法。1.程序步全部有關輸出狀態保持不變的一段時間區域稱為一個程序步，只要有一個輸出狀態發生變化就轉入下一步。在本任務中的送料小車自動往復運行的循環控制線路中，控制系統的輸出信號為KM1和KM2，輸入信號由兩個啟動按鈕和一個停止按鈕發出，反饋信號由行程開關控制發出。注意：每個程序步都是前一步壓動行程開關或按下按鈕（轉換條件）產生的，而每一步的消失又都是因后一步的出現而消失的。2.步進邏輯公式（1）假設i表示第i程序步（本步），i-1表示第i-1程序步（前一步），i+1表示第i+1程序步（后一步），M表示輔助繼電器的線圈或觸點，X表示按鈕或行程開關。用邏輯代數書寫時，Mi在等號的左端出現表示輔助繼電器線圈的符號，Mi在等號的右端出現表示輔助繼電器觸點符號。（2）第i程序步用邏輯代數書寫的過程為每一步Mi的產生都是由前一步壓動行程開關或按下按鈕（轉換條件）Xi產生，則產生后應該有一段時間區域保持不變，故應該有自保（自鎖），則：每一步的消失都是隨后一步的出現而消失：3.邏輯代數方程式轉換成梯形圖將邏輯代數方程式轉換成梯形圖的方法是根據邏輯代數方程式，利用“啟—保—停”電路，通過PLC的基本指令，畫出對應的梯形圖。上述步進邏輯公式對應的梯形圖見表。邏輯代數方程式對應的梯形圖一、分配輸入點和輸出點，寫出I/O通道地址分配表輸入輸出代號作用輸入繼電器代號作用輸出繼電器SB1停止按鈕X000KM1正轉向右控制Y000SB2正轉按鈕X001KM2反轉向左控制Y001SB3反轉按鈕X002SQ1A點（原料庫）限位X003SQ2B點（加工車間）限位X004SQ3C點（成品庫）限位X005二、畫出PLC接線圖（I/O接線圖）三、程序設計1.程序步的劃分小車運行軌跡可分為M1、M2、M3、M4四步，每步的轉步信號分別設為SQ1、SQ2、SQ3，如圖所示。2.列出本任務控制的邏輯代數方程式3.將邏輯代數方程式轉換成梯形圖程序四、程序輸入及仿真運行1.程序輸入啟動MELSOFT系列GXDeveloper編程軟件，創建新文件，并命名為“送料小車三地自動往返循環控制”，選擇PLC的類型為“FX2N”，運用前面任務所學的梯形圖輸入法，輸入梯形圖。2.仿真運行應用前面任務所述的位元件邏輯測試方式進行仿真運行。3.程序下載（1）PLC與計算機連接。使用專用通信電纜RS-232/RS422轉換器將PLC的編程接口與計算機的COM1串口連接。（2）程序寫入。先接通系統電源，將PLC的RUN/STOP開關撥到“STOP”的位置，然后通過MELSOFT系列GXDeveloper軟件中的“PLC”菜單的“在線”欄的“PLC寫入”，就可以把仿真成功的程序寫入PLC中。五、線路安裝與調試1.安裝接線（1）檢查元器件。配齊元器件，檢查元器件的規格是否符合要求，并用萬用表檢測元器件是否完好。（2）固定元器件。固定好本任務所需元器件。（3）配線安裝。根據配線原則和工藝要求，進行配線安裝。（4）自檢。對照接線圖檢查接線是否無誤，再使用萬用表檢測電路的阻值是否與設計相符。2.通電調試（1）經自檢無誤后，在指導教師的指導下，方可通電調試。（2）先接通斷路器QF1和QF2，將PLC的RUN/STOP開關撥到“RUN”的位置，然后通過計算機上的MELSOFT系列GXDeveloper軟件中的“監控/測試”監視程序的運行情況，再按照下表所列操作步驟進行操作，觀察系統運行情況并做好記錄。注意：如出現故障，應立即切斷電源，分析原因、檢查電路或梯形圖，排除故障后，方可進行重新調試，直到系統功能調試成功為止。操作步驟操作內容觀察內容觀察結果思考內容第一步原位壓下SQ1，然后按下SB2KM1和KM2的動作分析、理解PLC的工作過程第二步5s后，松開SQ1后，經過一段時間，再壓下SQ3第三步松開SQ3后，經過一段時間，再壓下SQ2第四步5s后松開SQ2，經過一段時間，再壓下SQ3第五步5s后松開SQ3，經過一段時間，再壓下SQ2第六步5s后松開SQ2，再壓下SQ3第七步經過一段時間，壓下SQ1第八步5s后松開SQ1，再按下SB1第九步按下SB31.傳感器傳感器是一種檢測裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成，它酷似人類的“五官”（視覺、嗅覺、味覺、聽覺和觸覺），能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信號，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。2.常用傳感器光電式接近開關電感式接近開關電容式接近開關3.傳感器的符號傳感器的文字符號是SQ，圖形符號如圖所示。4.傳感器的接線雙出線傳感器的接線見表。接線方法接線示意圖（BN：棕，BU：藍）接線情況說明雙出線負載與傳感器串聯接在電源兩端，負載接在藍線上。當沒有感應信號時傳感器的觸點不動作，負載兩端無信號。當有感應信號時傳感器的觸點動作，負載兩端得到信號知識目標：1.掌握狀態繼電器的功能及步進順控指令的功能及應用。2.掌握單序列結構狀態轉移圖（SFC）的畫法，并會通過狀態轉移圖進行步進順序控制的設計。能力目標：1.能根據控制要求，畫出狀態轉移圖，并能靈活地運用以轉換為中心的狀態轉移圖轉換成梯形圖，實現液體混合控制系統的程序設計。2.能通過三菱GXDeveloper編程軟件，采用狀態轉移圖輸入法進行編程，并通過仿真軟件采用軟元件測試的方法，進行仿真。液體自動混合裝置的動作過程，如動畫所示。其控制要求如下：（1）初始狀態。液體自動混合裝置投入運行時，液體A、B閥門關閉，容器為放空關閉狀態。（2）周期操作。按下啟動按鈕SB1，液體自動混合裝置開始按如下順序工作：1）液體A閥門打開，液體A流入容器，液位上升。2）當液位上升到SL2時，SL2導通，關閉液體A閥門；同時打開液體B閥門，液體B開始流入容器。3）當液位上升到SL1時，關閉液體B閥門，攪拌電動機開始攪拌。4）攪拌電動機工作20s后停止攪拌，混合液閥門打開，放出混合液體。5）當液位下降到SL3時，開始計時，且裝置繼續放液，將容器放空，計時滿20s后，混合液閥門關閉，自動開始下一個周期。（3）停止操作。當按下停止按鈕SB2，液體混合裝置在完成當前的工作循環后才停止操作。一、編程元件——狀態繼電器（S）狀態繼電器S用來記錄系統運行的狀態，是編制順序控制程序的重要編程元件。狀態繼電器應與步進順控指令STL配合使用。其編號為十進制。FX2N系列PLC內部的狀態繼電器共有1000個，其類型和編號見下表。類別元件編號點數用途及特點初始狀態繼電器S0～S910用于狀態轉移圖（SFC）的初始狀態回零狀態繼電器S10～S1910多運行模式控制當中，用作返回原點的狀態通用狀態繼電器S20～S499480用作狀態轉移圖（SFC）的中間狀態斷電保持狀態繼電器S500～S899400具有停電保持功能，斷電再起動后，可繼續執行報警用狀態繼電器S900～S999100用于故障診斷和報警在使用狀態繼電器時，需要注意以下幾方面：1.狀態繼電器的編號必須在指定的類別范圍內使用。2.狀態繼電器與輔助繼電器一樣有無數的常開和常閉觸點，在PLC內部可自由使用。3.不使用步進順控指令時，狀態繼電器可與輔助繼電器一樣使用。4.供報警用的狀態繼電器可用于外部故障診斷的輸出。5.通用狀態繼電器和斷電保持狀態繼電器的地址編號分配可通過改變參數來設置。二、步進順控指令（STL、RET）步進順控指令只有兩條，即步進階梯（步進開始）指令（STL）和步進返回指令（RET）。1.指令的助記符及功能步進順控指令的助記符及功能見下表。指令助記符名稱功能梯形圖符號程序步STL（步進開始指令）與母線直接連接，表示步進順控開始1步RET（步進返回指令）步進順控結束，用于狀態流程圖結束返回主程序1步2.關于指令功能說明（1）STL是利用軟元件對步進順控問題進行工序步進式控制的指令。RET是指狀態（S元件）流程結束，返回主程序。（2）STL觸點通過置位指令（SET）激活。當STL觸點激活，則與其相連的電路接通；如果STL觸點未激活，則與其相連的電路斷開。（3）STL觸點與其他元件觸點意義不盡相同。STL無常閉觸點，而且與其他觸點無AND、OR的關系。三、編程的基本知識1.順序功能圖（狀態轉移圖）的組成要素所謂順序功能圖，就是描述順序控制的框圖。順序功能圖主要由步、有向連線、轉換、轉換條件和動作（或命令）五大要素組成。（1）步及其劃分。步是根據PLC輸出量的狀態變化來劃分的，在每一步內，各輸出量的ON/OFF狀態均保持不變。只要系統的輸出量狀態發生變化，系統就從原來的步進入新的步。總之，步的劃分應以PLC輸出量狀態的變化來劃分。如果PLC輸出狀態沒有變化，就不存在程序的變化，步的這種劃分方法使代表各步的編程元件的狀態與各輸出量的狀態之間有著極為簡單的邏輯關系。1）初始步。與系統的初始狀態相對應的步稱為初始步，初始狀態一般是系統等待啟動命令的相對靜止的狀態。初始步用雙線框表示；每一個順序功能圖至少應該有一個初始步。2）活動步。當系統處于某一步所在的階段時，該步處于活動狀態，稱該步為活動步。步處于活動狀態時，相應的動作被執行。（2）與步對應的動作（或命令）。在某一步中要完成某些“動作”，“動作”是指某步活動時，PLC向被控系統發出的命令，或被控系統應執行的動作。動作用矩形框中的文字或符號表示，該矩形框應與相應步的矩形框相連接。如果某一步有幾個動作，可以用如圖所示的兩種畫法來表示，但是并不隱含這些動作之間的任何順序。畫法一畫法二（3）有向連線、轉換和轉換條件。步與步之間用有向連線連接，并且用轉換將步分隔開。步的活動狀態進展是按有向連線規定的路線進行的。有向連線上無箭頭標注時，其進展方向是從上而下、從左到右。如果不是上述方向，應在有向連線上用箭頭注明方向。注意：在順序功能圖中，步的活動狀態的進展是由轉換來實現的。轉換的實現必須同時滿足以下兩個條件：1）該轉換所有的前級步都是活動步。2）相應的轉換條件得到滿足。2.單序列結構形式的順序功能圖根據步與步之間轉換的不同情況，順序功能圖有3種不同的基本結構形式：單序列結構、選擇序列結構和并行序列結構。本任務所應用的順序功能圖為單序列結構形式。順序功能圖的單序列結構形式沒有分支，它由一系列按順序排列、相繼激活的步組成。每一步的后面只有一個轉換，每一個轉換后面只有一步，如圖所示。3.步進順控指令的單序列結構的編程方法使用STL指令的狀態繼電器的常開觸點稱為STL觸點。從下頁圖所示可以看出順序功能圖、步進梯形圖和指令表的對應關系。順序功能圖步進梯形圖

指令表步進順控指令在順序功能圖中的使用說明：（1）每一個狀態繼電器具有三種功能，即對負載的驅動處理、指定轉換條件和指定轉換目標。（2）STL觸點與左母線連接，與STL相連的起始觸點要使用LD或LDI指令。使用STL指令后，相當于母線右移至STL觸點的右側，形成子母線，一直到出現下一條STL指令或者出現RET指令為止。RET指令使右移后的子母線返回原來的母線，表示順控結束。使用STL指令使新的狀態置位，前一狀態自動復位。步進觸點指令只有常開觸點。（3）STL觸點可以直接驅動或通過別的觸點驅動Y、M、S、T等元件的線圈和應用指令。（4）由于CPU只執行活動步對應的電路塊，所以使用STL指令時允許雙線圈輸出，即不同的STL觸點可以分別驅動同一編程元件的一個線圈。但是，同一元件的線圈不能在同時為活動步的STL區內出現，在有并行序列的順序功能圖中，應特別注意這一問題。（5）在步進順控程序中使用定時器時，不同狀態內可以重復使用同一編號的定時器，但相鄰狀態不可以使用。一、分配輸入點和輸出點，寫出I/O通道地址分配表輸入輸出元件代號作用輸入繼電器元件代號作用輸出繼電器SL2液面傳感器X000YV1A液電磁閥Y000SL3液面傳感器X001YV2B液電磁閥Y001SL1液面傳感器X002KM攪拌電機控制Y002SB1啟動按鈕X003YV3混合液電磁閥Y003SB2停止按鈕X004SA連續/單周X005二、畫出PLC接線圖（I/O接線圖）三、程序設計1.順序功能圖的建立順序功能圖（sequentialfunctionchart，SFC）也稱狀態轉移圖。在本任務內容中的順序功能圖中的步使用的是狀態繼電器（S）。通過對本任務內容控制要求的分析，液體混合控制系統的工作過程可劃分為原位（SB1）、進A液體（SL2）、進B液體（SL1）、攪拌和放液5步；各步電磁閥YV1、YV2、YV3和接觸器KM的狀態見表。工作過程YV1YV2YV3KM轉換主令原位（停止）----SB1進A液體+---SL2進B液體-+--SL1攪拌---+T0放液--+-SL3、T1（1）液體自動混合裝置初始狀態：液體排空。（2）按下SB1：進A液體。（3）當液位達到傳感器SL2的高度:進B液體。（4）當液位達到傳感器SL1的高度:攪拌機開始攪拌。（5）攪拌電動機工作20s后：放液。（6）當液面下降到SL3的高度：SL3由接通變成斷開，再過20s后，容器放空，混合液閥門關閉，返回初始狀態開始下一個周期。（7）狀態轉移圖中步的確定與繪制1）步序的確定。原位（初始狀態）、進A液體、進B液體、攪拌、放液。初始步激活：特殊繼電器M8002。S0～S13：原位（初始狀態）、進A液體、進B液體、攪拌、放液。2）狀態轉移圖中步的繪制。根據上述步驟的步序確定，進行步的繪制，如圖所示。3）轉換條件和動作的繪制。根據控制要求分析，將各步的轉換條件和輸出繼電器的動作在狀態轉移圖中進行繪制，如上圖所示。4）初始條件的確定。當PLC剛進入程序運行狀態時，由于S0的前步S13還未曾得電，雖然SL3已滿足，但S0無法得電，其所有的后續步均無法工作。因此，剛開始時應該給初始步一個激活信號，初始激活信號可以用M8002或其他滿足要求的脈沖信號，如下圖所示。2.通過狀態轉移圖（SFC）以轉換為中心的編程方法，將狀態轉移圖轉換成梯形圖在進行步進順序控制編程設計時，一般都是采用狀態轉移圖輸入法，即通過編程軟件采用狀態轉移圖輸入法，將所設計出的狀態轉移圖輸入，然后轉換成梯形圖，得出控制程序，并由此可轉換成指令語句表。其過程可概括為狀態轉移圖→梯形圖→指令表。采用狀態轉移圖輸入法，可以將復雜的程序化整為零，即將復雜的梯形圖程序化簡為每個狀態里的簡單的動作程序，當所有狀態的動作程序都輸入完畢后，再通過編程軟件的轉換功能，將其轉換成用步進指令（STL）設計的完整梯形圖程序，然后再由梯形圖程序轉換成指令語句表。這種通過狀態轉移圖采用STL指令設計復雜系統梯形圖時具有其他編程方法無法可比的優越性。四、程序輸入及仿真運行1.程序輸入（1）工程名的建立。啟動MELSOFT系列GXDeveloper編程軟件，創建新文件，并命名為“液體混合控制系統”，先選擇PLC的類型為“FX2N”，在程序類型框內選擇“SFC”，如圖所示。（2）初始化狀態的建立1）初始化梯形圖的輸入。在梯形圖編程界面中，輸入初始化脈沖指令M8002及置位指令SETS0，如圖所示。2）啟動、停止和連續/單周控制梯形圖的輸入。利用“啟—保—停”編程方法，輸入本任務控制系統的啟動、停止和連續/單周控制的梯形圖，如圖所示。（3）狀態轉移圖（SFC塊）的輸入1）狀態轉移圖（SFC塊）的命名2）狀態轉移圖（SFC塊）的步（STEP）符號的輸入3）狀態轉移圖（SFC塊）的轉移（TR）符號的輸入4）運用上述輸入法將本任務所需的各步和轉移符號輸入完畢，如圖所示。5）狀態轉移圖（SFC塊）的跳（JUMP）符號的輸入（4）啟動轉移條件梯形圖的輸入。在第一個轉移條件中輸入輔助繼電器M的常開觸點的梯形圖。（5）狀態轉移圖（SFC塊）各步及轉移條件對應的梯形圖的輸入。根據狀態轉移圖，將液體混合控制系統各狀態步和轉移條件流程圖以及所對應的梯形圖歸納見下表。通過上述梯形圖的輸入方法，對應輸入各狀態步和轉移條件的梯形圖，梯形圖輸入完畢后再進行狀態轉移圖（SFC塊）向梯形圖的轉換。（6）狀態轉移圖（SFC塊）向梯形圖的轉換1）當狀態轉移圖（SFC塊）對應的梯形圖輸入完畢后，單擊快捷工具欄中的“程序批量變換/編譯”圖標。2）在界面左側的管理窗口中選擇“程序”下的“MAIN”，然后右擊，出現如左圖所示的畫面。在彈出的快捷菜單中選擇“改變程序類型”選項并單擊，出現如右圖所示的對話框。3）單擊“確定”按鈕，即出現利用狀態轉移圖（SFC塊）編程方法轉換成的梯形圖畫面。通過由狀態轉移圖（SFC塊）向梯形圖的轉換，可以得到本任務PLC系統控制的完整梯形圖。2.仿真運行（1）啟動仿真軟件，進入初始狀態（S0）（2）按下啟動按鈕SB1，A液體電磁閥打開，流入A液體的仿真（3）當流入的A液體到達A液面傳感器SL2時，驅動B液體電磁閥打開，流入B液體的仿真（4）當流入的B液體到達B液面傳感器SL3時，驅動攪拌機開始攪拌，并計時20s的仿真（5）攪拌20s后，攪拌機停止攪拌，混合液閥門打開，混合液排出的仿真（6）當液面降至SL1時，計時滿20s，回到S10狀態進行下一步循環的仿真3.程序下載（1）PLC與計算機連接。使用專用通信電纜RS-232/RS422轉換器將PLC的編程接口與計算機的COM1串口連接。（2）程序寫入。先接通系統電源，將PLC的RUN/STOP開關撥到“STOP”的位置，然后通過MELSOFT系列GXDeveloper軟件中的“PLC”菜單的“在線”欄的“PLC寫入”，就可以把仿真成功的程序寫入PLC中。五、線路安裝與調試1.安裝、接線（1）檢查元器件。配齊元器件，檢查元器件的規格是否符合要求，并用萬用表檢測元器件是否完好。（2）固定元器件。固定好本任務所需元器件。（3）配線安裝。根據配線原則和工藝要求，進行配線安裝。（4）自檢。對照接線圖檢查接線是否無誤，再使用萬用表檢測電路的阻值是否與設計相符。2.通電調試（1）經自檢無誤后，在指導教師的指導下，方可通電調試。（2）先接通斷路器QS1和QS2，將PLC的RUN/STOP開關撥到“RUN”的位置，然后通過計算機上的MELSOFT系列GXDeveloper軟件中的“監控/測試”監視程序的運行情況，再按照下頁表所列操作步驟進行操作，觀察系統運行情況并做好記錄。如出現故障，應立即切斷電源，分析原因、檢查電路或梯形圖，排除故障后，方可進行重新調試，直到系統功能調試成功為止。操作步驟操作內容觀察內容觀察結果思考內容第一步將SA撥到連續位置電磁閥YV1、YV2、YV3和接觸器KM分析、理解PLC的工作過程第二步按下SB1第三步按下SL2第四步按下SL1第五步按下SL3第六步將SA撥到單周位置第七步按下SB1第八步按下SL2第九步按下SL1第十步按下SL31.棧操作指令在STL圖中的使用在STL觸點后不可以直接使用MPS棧操作指令，只有在LD或LDI指令后才可以使用，如圖所示。2.OUT指令在STL圖中的使用OUT指令和SET指令對STL指令后的狀態繼電器具有相同的功能，都會將原來的活動步對應的狀態繼電器自動復位。但在STL中分離狀態（非相連狀態）的轉移必須使用OUT指令，如圖所示。梯形圖指令表在STL區內的OUT指令還用于順序功能圖中的閉環和跳步，如果想跳回已經處理過的步，或向前跳過若干步，可對狀態繼電器使用OUT指令，如下頁圖所示。OUT指令還可以用于遠程跳步，即從順序功能圖中的一個序列跳到另外一個序列。以上情況雖然可以使用SET指令，但最好使用OUT指令。往前跳步

往后跳步

遠程跳步3.用于狀態轉移圖中的特殊輔助繼電器在狀態轉移圖中，經常會使用一些特殊輔助繼電器，其名稱和功能見表。4.單操作標志及應用M2800～M3071是單操作標志，當如圖所示的M2800的線圈得電時，只有它后面第一個M2800的邊沿檢測點（2號觸點）能工作，而M2800的1號和3號脈沖觸點不會動作。M2800的4號觸點是使用LD指令的普通觸點。M2800的線圈得電時，該觸點閉合。借助單操作標志可以用一個轉換條件實現多次轉換。知識目標：掌握選擇序列結構狀態轉移圖（SFC）的畫法，并會通過狀態轉移圖進行步進順序控制的設計。能力目標：能根據控制要求畫出狀態轉移圖，并能靈活地將以轉換為中心的狀態轉移圖轉換成梯形圖，實現自動門控制系統的程序設計。玻璃自動平移門的工作過程，如動畫所示。玻璃自動平移門示意圖，如圖所示。玻璃自動平移門的控制要求如下：（1）當有人靠近自動平移門時，紅外傳感器SQ1（X000）接收到信號為ON，Y000驅動電動機高速開門；當碰到開門減速開關SQ2（X001）時，Y001驅動電動機低速開門；當碰到開門極限開關SQ3（X002）時，驅動電動機停止轉動，完成開門控制。（2）在自動門打開后，若在0.5s內紅外傳感器SQ1（X000）檢測到無人，Y002驅動電動機高速關門；當碰到關門減速開關SQ4（X003）時，Y003驅動電動機低速關門；當碰到開門極限開關SQ5（X004）時，驅動電動機停止轉動，完成關門控制。（3）在關門期間，若紅外傳感器SQ1（X000）檢測到有人，玻璃自動平移門會自動停止關門，并且會在0.5s后自動轉換成高速開門。一、用步進指令實現的選擇序列結構的編程方法用步進指令實現的選擇序列結構的編程方法主要有選擇序列分支的編程方法和選擇序列合并的編程方法兩種。1.選擇序列分支的編程方法如圖所示的步S20之后有一個選擇序列分支，當步S20為活動步時，如果轉換條件X002滿足，將轉換到步S21；如果轉換條件X003滿足，將轉換到步S22；如果轉換條件X004滿足，將轉換到步S23。順序功能圖

梯形圖

指令表2.選擇序列合并的編程方法如下圖所示的步S24之前有一個由3條支路組成的選擇序列的合并，當步S21為活動步，轉換條件X001得到滿足；或者步S22為活動步，轉換條件X002得到滿足；或者步S23為活動步，轉換條件X003得到滿足時，都將使步S24變為活動步，同時將步S21、步S22和步S23變為不活動步。注意：在分支、合并的處理程序中，不能用MPS、MRD、MPP、ANB、ORB指令。a）順序功能圖b）梯形圖c）指令表二、選擇性序列結構狀態轉移圖的特點（1）選擇性分支流程的各分支狀態的轉移由各自條件選擇執行，不能進行兩個或兩個以上的分支狀態同時轉移。（2）選擇性分支流程在分支時是先分支后條件。（3）選擇性分支流程在匯合時是先條件后匯合。（4）FX系列的分支電路，可允許最多8列，每列允許最多250個狀態。一、分配輸入點和輸出點，寫出I/O通道地址分配表輸入輸出元件代號作用輸入繼電器元件代號作用輸出繼電器SQ1紅外感應器X000KM1高速開門控制Y000SQ2開門減速開關X001KM2低速開門控制Y001SQ3開門極限開關X002KM3高速關門控制Y002SQ4關門減速開關X003KM4低速關門控制Y003SQ5關門極限開關X004二、畫出PLC接線圖（I/O接線圖）三、程序設計通過對玻璃自動平移門的控制要求分析，可得出控制時序圖。a）關門期間無人進出的時序圖b）關門期間有人進出的時序圖1.根據控制要求畫出玻璃自動平移門控制的狀態轉移圖2.基本邏輯指令步進順序控制程序的編寫利用PLC基本邏輯指令按狀態轉移編寫程序，具體的步進順控程序的編寫過程詳見下述程序的輸入內容。四、程序輸入及仿真運行1.程序輸入（1）工程名的建立（2）初始化狀態的建立（3）狀態轉移圖（SFC塊）的輸入（4）狀態轉移圖（SFC塊）各步及轉移條件對應的梯形圖的輸入（5）狀態轉移圖向梯形圖的轉換（6）由梯形圖向指令表的轉換本任務完整梯形圖如圖所示。2.仿真運行仿真運行的方法可參照前面任務所述的方法，在此不再贅述。3.程序下載（1）PLC與計算機連接（2）程序寫入五、線路安裝與調試1.安裝、接線（1）檢查元器件。配齊元器件，檢查元器件的規格是否符合要求，并用萬用表檢測元器件是否完好。（2）固定元器件。固定好本任務所需的元器件。（3）配線安裝。據配線原則和工藝要求，進行配線安裝。（4）自檢。照接線圖檢查接線是否無誤，再使用萬用表檢測電路的阻值是否與設計相符。2.通電調試（1）經自檢無誤后，在指導教師的指導下，方可通電調試。（2）先接通斷路器QF1和QF2，將PLC的RUN/STOP開關撥到“RUN”的位置，然后通過計算機上的MELSOFT系列GXDeveloper軟件中的“監控/測試”監視程序的運行情況，再按照下頁表所列的操作步驟進行操作，觀察系統運行情況并做好記錄。如出現故障，應立即切斷電源，分析原因、檢查電路或梯形圖，排除故障后，方可進行重新調試，直到系統功能調試成功為止。操作步驟操作內容觀察內容觀察結果思考內容第一步SQ1檢測有人接觸器KM1、KM2、KM3、KM4分析、理解PLC的工作過程第二步按下SQ2第三步按下SQ3第四步按下SQ4第五步按下SQ5第六步當高速關門時按下SQ1第七步當低速關門時按下SQ11.普通停止普通停止是指約定在執行完當前運行周期后停止。2.緊急停止緊急停止是指約定立即結束當前系統的運行，所有狀態復位。緊急停止一般使用保持型輸入元器件，如開關、帶保持功能的按鈕等，并且一般使用常閉觸點。知識目標：掌握并行序列結構狀態轉移圖（SFC）的畫法，并會通過狀態轉移圖進行步進順序控制的設計。能力目標：能根據控制要求畫出狀態轉移圖，并能靈活地將以轉換為中心的狀態轉移圖轉換成梯形圖，實現十字路口交通燈控制系統的程序設計。十字路口交通燈的控制過程，如動畫所示。十字路口交通燈示意圖，如圖所示。任務控制要求如下：當PLC運行后，東西、南北方向的交通信號燈按照如圖所示的時序圖運行，東西方向的綠燈亮8s，閃動4s后熄滅，接著黃燈亮4s后熄滅，紅燈亮16s后熄滅；與此同時，南北方向的紅燈亮16s后熄滅，綠燈亮8s，閃動4s，接著黃燈亮4s后熄滅，如此循環下去。一、并行序列結構形式的順序功能圖順序過程進行到某步，該步后面有多個分支，而當該步結束后，若轉移條件滿足，則同時開始所有分支的順序動作；當全部分支的順序動作同時結束后，匯合到同一狀態，這種順序控制過程的結構就是并行序列結構。并行序列也有開始和結束之分。并行序列的開始稱為分支，并行序列的結束稱為合并。并行序列的分支并行序列的合并二、用“啟—保—停”電路實現的并行序列的編程方法1.并行序列分支的編程方法2.并行序列合并的編程方法a）順序功能圖b）并行序列分支的啟動梯形圖c）并行序列合并的啟動梯形圖三、以轉換為中心的電路編程方法1.并行序列分支的編程方法2.并行序列合并的編程方法a）順序功能圖b）并行序列分支的啟動梯形圖c）并行序列合并的啟動梯形圖四、并行序列編程法的基本編程原則從上述的并行序列分支的編程方法和并行序列合并的編程方法可知，在并行序列中，編程的原則與前面任務介紹的選擇序列編程的原則基本一樣，也是先進行狀態轉換處理，然后處理動作。在狀態轉換處理中，先集中處理分支，然后處理分支內部狀態轉換，最后集中處理合并。一、分配輸入點和輸出點，寫出I/O通道地址分配表輸入輸出元件代號作用輸入繼電器元件代號作用輸出繼電器HL1東西綠燈Y0HL2東西黃燈Y1HL3東西紅燈Y2HL4南北綠燈Y3HL5南北黃燈Y4HL6南北紅燈Y5二、畫出PLC接線圖（I/O接線圖）三、程序設計根據I/O通道地址分配表及任務控制要求分析，畫出本任務控制的狀態轉移圖，并寫出指令語句表，再轉換成對應的梯形圖。1.狀態轉移圖的編制（1）列出十字路口交通燈東西方向和南北方向控制狀態表（2）編制狀態轉移圖。采用單序列結構和并行序列分支的編程方法，繪制出系統的基于M的順序功能圖和基于S的順序功能圖。基于M的并行SFC圖

基于S的并行SFC圖注意：上述的SFC中只有并行分支，沒有合并，這在實踐中是可以的。如果嚴格按照并行序列SFC的結構進行設計，可以在兩個序列之后添加一個空狀態用來作為合并的目標狀態，合并后的轉換條件可以使用該狀態元件的普通常開觸點，或者使用“=1”無條件轉換。2.指令表根據狀態轉移圖，運用并行序列的指令編寫方法，不再贅述。3.梯形圖根據順序功能圖，將其轉換為梯形圖，不再贅述。四、程序輸入及仿真運行1.程序輸入本任務的程序輸入有3種方法，即梯形圖輸入法、指令表輸入法和狀態轉移圖輸入法。在進行步進順序控制編程設計時，一般都是采用狀態轉移圖輸入法，因為采用狀態轉移圖輸入法，用STL指令設計復雜系統梯形圖時更能體現其優越性。本任務的SFC程序輸入完畢后的畫面如圖所示。2.仿真運行仿真運行的方法可參照前面任務所述的方法，在此不再贅述。3.程序下載（1）PLC與計算機連接（2）程序寫入五、線路安裝與調試1.安裝、接線（1）檢查元器件。配齊元器件，檢查元器件的規格是否符合要求，并用萬用表檢測元器件是否完好。（2）固定元器件。固定好本任務所需元器件。（3）配線安裝。根據配線原則和工藝要求，進行配線安裝。（4）自檢。對照接線圖檢查接線是否無誤，再使用萬用表檢測電路的阻值是否與設計相符。2.通電調試（1）經自檢無誤后，在指導教師的指導下，方可通電調試。（2）先接通系統電源開關QS，將PLC的RUN/STOP開關撥到“RUN”的位置，然后通過計算機上的MELSOFT系列GXDeveloper軟件中的“監控/測試”監視程序的運行情況，同時觀察指示燈HL1、HL2、HL3、HL4、HL5和HL6的亮燈情況并做好記錄。如出現故障，應立即切斷電源，分析原因、檢查電路或梯形圖，排除故障后，方可進行重新調試，直到系統功能調試成功為止。在道路交通管理上有許多按鈕式人行道交通燈，如圖所示。在正常情況下，汽車通行，即Y003綠燈亮，Y005紅燈亮；當行人想過馬路，就按按鈕。當按下按鈕X000（或X001）之后，主干道交通燈將從綠燈亮（5s）→綠燈閃（3s）→黃燈亮（3s）→紅燈亮（20s），行人通行；當主干道紅燈亮時，人行道從紅燈亮轉為綠燈亮，15s以后，人行道綠燈開始閃爍，閃爍5s后轉入主干道綠燈亮，人行道紅燈亮。要求利用PLC控制按鈕式人行道交通燈，并用并行序列的順序功能圖編程。知識目標：1.了解光機電一體化裝置的結構及各組成部分的用途和工作原理。2.掌握基本指令和步進順控指令的綜合應用。能力目標：能根據控制要求，靈活應用基本控制指令和步進順控指令，完成機械手物料傳送和分揀裝置控制系統的程序設計，并通過仿真軟件采用軟元件測試的方法，進行仿真。在生產過程中，有時需要對不同的材質或不同顏色、不同形狀的工件進行分揀，然后再將它們送到不同位置進行加工或包裝。能夠按照要求完全輸送、搬運和分揀的設備，稱為物料分揀設備。1.任務控制要求（1）設備啟動前狀態（2）設備各裝置正常的工作流程（3）設備的正常停止（4）緊急情況的處理2.需要完成的工作任務（1）畫出機械手物料傳送和分揀模擬裝置的電氣控制電路圖，并按照電氣控制電路圖連接電路。（2）編寫PLC控制機械手物料分揀模擬裝置工作程序，設置變頻器參數。（3）運行調試程序，到達機械手物料分揀模擬裝置的工作要求。一、供料裝置機械手物料分揀模擬裝置的供料裝置的結構示意圖如圖所示。1—放料轉盤2—圓盤驅動直流電機3—物料支架4—出料口傳感器5—出料口傳感器6—物料檢測支架二、機械手搬運裝置機械手搬運裝置的結構示意圖如下所示。1—旋轉氣缸2—非標螺絲3—氣動手爪4—手爪磁性開關Y59BLS5—提升氣缸6—磁性開關D-C737—節流閥8—伸縮氣缸9—磁性開關D-Z7310—左右限位傳感器11—緩沖閥12—裝支架

三、物料傳送和分揀裝置物料傳送和分揀裝置的結構示意圖如下圖所示。1—落料口傳感器2—落料孔3—料槽4—電感式傳感器5—光纖傳感器6—三相異步電機7—推料氣缸8—過濾調壓閥9—節流閥10—三相異步電機11—光纖放大器12—推料氣缸四、氣動原理氣動是“氣壓傳動與控制”或“氣動技術”的簡稱。氣動技術是以壓縮空氣為工作介質進行能量傳遞或信號傳遞的工程技術，是實現各種生產控制、自動控制的手段之一。1.氣動系統的構成用規定的圖形符號來表征系統中的元件、元件之間的連接、壓縮氣體的流動方向和系統實現的功能，這樣的圖形稱為氣動系統圖或氣動回路圖，如圖所示。2.氣動系統的特點（1）優點1）氣動介質是空氣，用量不受限制，壓縮空氣可進行遠距離輸送，在極端溫度下仍能保證可靠工作，不需要昂貴的防爆設施，系統中泄漏出的介質不會造成污染。2）氣動部件結構簡單，價格便宜。具有良好的可調節性。4）過載不會造成危險。（2）缺點1）壓縮空氣必須經過良好的過濾和干燥，不能含有灰塵和水分等雜質。2）氣動執行元件的工作速度穩定性能和定位性能差。3）不適用于需要高速傳遞信號的復雜電路。4）氣動元件在工作時噪聲較大，因此高速排氣時要加消聲器。5）輸出壓力小，通常不大于1～4MPa。6）使用空氣壓縮機將電能轉換為壓力能，執行元件將壓力能轉換為機械能，能量轉換環節多，能量損失大，整個氣動系統的效率低。五、汽缸電控閥的使用汽缸的正確運動使物料分到相應的位置，只要交換進、出氣的方向就能改變汽缸的伸出（縮回）運動，汽缸兩側的磁性開關可以控制汽缸是否已經運動到位。汽缸結構示意圖如圖所示。1.雙向電控閥雙向電控閥用來控制汽缸進氣和出氣，從而實現汽缸的伸出、縮回運動。雙向電磁閥結構示意圖如圖所示。2.單向電控閥單向電控閥用來控制汽缸單方向運動，實現汽缸的伸出、縮回運動。單向電磁閥結構示