「学PLC」顺序控制指令及应用实例
一个复杂的任务往往可以分成若干个小任务，当按一定的顺序完成这些小任务后，整个大任务也就完成了。在生产实践中，顺序控制是指按照一定的顺序逐步控制来完成各个工序的控制方式。在采用顺序控制时，为了直观表示出控制过程，可以绘制顺序控制图。
图1是一个3台电动机顺序控制图，由于每一个步骤称作一个工艺，所以又称工序图。在PLC编程时，绘制的顺序控制图称为状态转移图或功能图，简称SFC图，图1b为图1a对应的状态转移图。
图1 一种3台电动机顺序控制图
顺序控制有3个要素：转移条件、转移目标和工作任务。在图1a中，当上一个工序需要转到下一个工序时必须满足一定的转移条件，如工序1要转到下一个工序2时，需按下启动按钮SB2，若不按下SB2，就无法进行下一个工序2，按下SB2即为转移条件。当转移条件满足后，需要确定转移目标，如工序1转移目标是工序2。每个工序都有具体的工作任务，如工序1的工作任务是“起动第一台电动机”。
PLC编程时绘制的状态转移图与顺序控制图相似，图1b中的状态元件（状态继电器）S0.1相当于工序1，“S Q0.0，1”相当于工作任务，S0.1的转移目标是S0.2，S0.6的转移目标是S0.0， SM0.1和S0.0用来完成准备工作，其中SM0.1为初始脉冲继电器，PLC启动时触点会自动接通一个扫描周期，S0.0为初始状态继电器，每个SFC图必须要有一个初始状态，绘制SFC图时要加双线矩形框。
★顺序控制指令用来编写顺序控制程序，S7-200 PLC有3条常用的顺序控制指令。
顺序控制指令使用及说明如图2所示，图2a为梯形图，图2b为状态转移图。从图中可以看出，顺序控制程序由多个SCR程序段组成，每个SCR程序段以LSCR指令开始、以SCRE指令结束，程序段之间的转移使用SCRT指令，当执行SCRT指令时，会将指定程序段的状态器激活（即置1），使之成为活动步程序，该程序段被执行，同时自动将前程序段的状态器和元件复位（即置0）。
图2 顺序控制指令使用举例
使用顺序控制指令时，要注意以下事项：
1）顺序控制指令仅对状态继电器S有效，S也具有一般继电器的功能，对它还可以使用其它继电器一样的指令。
2）SCR段程序（LSCR至SCRE之间的程序）能否执行，取决于该段程序对应的状态器S是否被置位。另外，当前程序SCRE（结束）与下一个程序LSCR（开始）之间的程序不影响下一个SCR程序的执行。
3）同一个状态器S不能用在不同的程序中，如主程序中用了S0.2，在子程序中就不能再使用它。
4）SCR段程序中不能使用跳转指令JMP和LBL，即不允许使用跳转指令跳入、跳出SCR程序或在SCR程序内部跳转。
5）SCR段程序中不能使用FOR、NEXT和END指令。
6）在使用SCRT指令实现程序转移后，前SCR段程序变为非活动步程序，该程序段的元件会自动复位，如果希望转移后某元件能继续输出，可对该元件使用置位或复位指令。
顺序控制主要方式有：单分支方式、选择性分支方式和并行分支方式。图2b所示的状态转移图为单分支方式，程序由前往后依次执行，中间没有分支，简单的顺序控制常采用这种单分支方式。较复杂的顺序控制可采用选择性分支方式或并行分支方式。
选择性分支方式
a）状态转移图
b）梯形图
图3 选择性分支方式
选择性分支状态转移图如图3a所示，在状态继电器S0.0后面有两个可选择的分支，当I0.0闭合时执行S0.1分支，当I0.3闭合时执行S0.3分支，如果I0.0较I0.3先闭合，则只执行I0.0所在的分支，I0.3所在的分支不执行，即两条分支不能同时进行。图3b是依据图3a画出的梯形图，梯形图工作原理见标注说明。
并行分支方式
a）状态转移图
b）梯形图
图4 并行分支方式
并行分支方式状态转移图如图4a所示，在状态器S0.0后面有两个并行的分支，并行分支用双线表示，当I0.0闭合时S0.1和S0.3两个分支同时执行，当两个分支都执行完成并且I0.3闭合时才能往下执行，若S0.1或S0.4任一条分支未执行完，即使I0.3闭合，也不会执行到S0.5。
图4b是依据图4a画出的梯形图。由于S0.2、S0.4两程序段都未使用SCRT指令进行转移，故S0.2、S0.4状态器均未复位（即状态都为1），S0.2、S0.4两个常开触点均处于闭合，如果I0.3触点闭合，则马上将S0.2、S0.4状态器复位，同时将S0.5状态器置1，转移至S0.5程序段。
1.系统控制要求
简易机械手结构如图5所示。M1为控制机械手左右移动的电动机，M2为控制机械手上下升降的电动机，YV线圈用来控制机械手夹紧放松，SQ1为左到位检测开关，SQ2为右到位检测开关，SQ3为上到位检测开关，SQ4为下到位检测开关，SQ5为工件检测开关。
图5 简易机械手的结构
简易机械手控制要求如下：
1）机械手要将工件从工位A移到工位B处。
2）机械手的初始状态（原点条件）是机械手应停在工位A的上方，SQ1、SQ3均闭合。
3）若原点条件满足且SQ5闭合（工件A处有工件），按下起动按钮，机械按“原点→下降→夹紧→上升→右移→下降→放松→上升→左移→原点”的步骤工作。
2.确定输入/输出设备，并为其分配合适的I/O端子
简易机械手控制需用到的输入/输出设备和对应的PLC端子见表1。
表1 简易机械手控制采用的输入/输出设备和对应的PLC端子
3.绘制控制线路图
图6为简易机械手的PLC控制线路图。
图6 简易机械手的PLC控制线路图
4.编写PLC控制程序
（1）绘制状态转移图
图7为简易机械手控制的状态转移图。
图7 简易机械手控制状态转移图
（2）绘制梯形图
启动STEP 7-Micro/WIN编程软件，按照图7所示的状态转移图编写梯形图，编写完成的梯形图如图8所示。
图8 简易机械手控制梯形图
下面对照图6控制线路图来说明图8梯形图的工作原理。
武术运动员在表演武术时，通常会在表演场地某位置站立好，然后开始进行各种武术套路表演，表演结束后会收势成表演前的站立状态。同样地，大多数机电设备在工作前先要处于初始位置（相当于运动员的表演前的站立位置），然后在程序的控制下，机电设备开始各种操作，操作结束又会回到初始位置，机电设备的初始位置也称原点。
1）工作控制。当PLC启动时，[2]SM0.1会接通一个扫描周期，将状态继电器S0.0被置位，S0.0程序段被激活，成为活动步程序。
①原点条件检测。机械手的原点条件是左到位（左限位开关SQ1闭合）、上到位（上限位开关SQ3闭合），即机械手的初始位置应在左上角。若不满足原点条件，原点检测程序会使机械手返回到原点，然后才开始工作。
[4]为原点检测程序，当按下起动按钮SB1→[1]I0.0常开触点闭合，辅助继电器M0线圈得电，M0.0自锁触点闭合，锁定供电，同时[4]M0.0常开触点闭合，因S0.0状态器被置位，故S0.0常开触点闭合，Q0.4线圈复位，接触器KM5线圈失电，机械手夹紧线圈失电而放松，[4]中的其它M0.0常开触点也均闭合。若机械手未左到位，开关SQ1断开，[4]I0.2常闭触点闭合，Q0.1线圈得电，接触器KM1线圈得电，通过电动机M1驱动机械手左移，左移到位后SQ1闭合，[4]I0.2常闭触点断开；若机械手未上到位，开关SQ3断开，[4]I0.4常闭触点闭合，Q0.3线圈得电，接触器KM4线圈得电，通过电动机M2驱动机械手上升，上升到位后SQ3闭合，[4] I0.4常闭触点断开。如果机械手左到位、上到位且工位A有工件（开关SQ5闭合），则[4]I0.2、I0.4、I0.6常开触点均闭合，执行“SCRTS0.1”指令，使S0.1程序段成为活动步程序，程序转移至S0.1程序段，开始控制机械手搬运工件。
②机械手搬运工件控制。S0.1程序段成为活动步程序后，[7]SM0.0常ON触点闭合→Q0.2线圈得电，KM3线圈得电，通过电动机M2驱动机械手下移，当下移到位后，下到位开关SQ4闭合，[7]I0.5常开触点闭合,执行“SCRT S0.2”指令，程序转移至S0.2程序段→[10]SM0.0常ON触点闭合，Q0.4线圈被置位，接触器KM5线圈得电，夹紧线圈YV得电将工件夹紧，与此同时，定时器T50开始1s计时→1s后，[10]T50常开触点闭合，执行“SCRT S0.3”指令，程序转移至S0.3程序段→[13]SM0.0常ON触点闭合→Q0.3线圈得电，KM4线圈得电，通过电动机M2驱动机械手上移，当上移到位后，开关SQ3闭合，[13]I0.4常开触点闭合，执行“SCRT S0.4”指令，程序转移至S0.4程序段→[16] SM0.0常ON触点闭合→Q0.0线圈得电，KM1线圈得电，通过电动机M1驱动机械手右移，当右移到位后，开关SQ2闭合，[16]I0.3常开触点闭合，执行“SCRT S0.5”指令，程序转移至S0.5程序段→[19]SM0.0常ON触点闭合→Q0.2线圈得电，KM3线圈得电，通过电动机M2驱动机械手下降，当下降到位后，开关SQ4闭合，[19]I0.5常开触点闭合，执行“SCRT S0.6”指令，程序转移至S0.6程序段→[22]SM0.0常ON触点闭合→Q0.4线圈被复位，接触器KM5线圈失电，夹紧线圈YV失电将工件放下，与此同时，定时器T50开始1s计时→1s后，[22]T50常开触点闭合，执行“SCRT S0.7”指令，程序转移至S0.7程序段→[25]SM0.0常ON触点闭合→Q0.3线圈得电，KM4线圈得电，通过电动机M2驱动机械手上升，当上升到位后，开关SQ3闭合，[25]I0.4常开触点闭合，执行“SCRT S1.0”指令，程序转移至S1.0程序段→[28]SM0.0常ON触点闭合→Q0.1线圈得电，KM2线圈得电，通过电动机M1驱动机械手左移，当左移到位后，开关SQ1闭合，[28]I0.2常闭触点断开，Q0.1线圈失电，机械手停止左移，同时[28]I0.2常开触点闭合，如果上到位开关SQ3（I0.4）和工件检测开关SQ5（I0.6）均闭合，执行“SCRT S0.1”指令，程序转移至S0.1程序段→[7]SM0.0常ON触点闭合，Q0.2线圈得电，开始下一次工件搬运。若工位A无工件，SQ5断开，机械手会停在原点位置。
2）停止控制。当按下停止按钮SB2→[1] I0.1常闭触点断开→辅助继电器M0.0线圈失电→[1]、[4]、[28]中的M0.0常开触点均断开，其中[1]M0常开触点断开解除M0.0线圈供电，[4]、[28]M0.0常开触点断开均会使“SCRT S0.1”指令无法执行，也就无法转移至S0.1程序段，机械手不工作。
（-END-）
来源：《学PLC超简单》蔡杏山主编
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