学习目标

（1）掌握顺序控制指令中状态继电器（S）和STL 指令的应用。

（2）掌握顺序控制指令中状态继电器（S）和STL 指令的编程规则和编程技巧。

技能目标

（1）能根据三菱PLC 顺序控制指令控制凸轮实现旋转工作台项目要求，设计出PLC 的硬件接线图，进一步熟练掌握PLC 的接线方法。

（2）能熟练应用三菱FX2N 系列PLC 基本逻辑指令编写控制系统的梯形图和指令序。

（3）能熟练使用三菱公司的GX Developer 编程软件设计PLC 控制系统的梯形图和指令程序，并写入PLC 进行调试运行。

一、项目任务

在机械加工时，很多场合会用到旋转工作台，在图4-78 中，旋转工作台用凸轮和限位开关来实现运动控制。在初始状态时，左限位开关X3 为ON，按下启动按钮，电动机驱动工作台沿顺时针正转，转到右限位开关X4 所在位置时暂停5 s，之后工作台反转，回到限位开关X3 所在的初始位置时停止转动，系统回到初始状态。本任务利用PLC 来控制旋转工作台运动。

图4-78　旋转工作台示意图

二、项目分析

旋转工作台的工作周期划分为4 步，除了初始步之外，还包括正转步、暂停步和反转步。下面用S0 表示初始步，用S20、S21、S22 分别表示正转步、暂停步和反转步，仍然用各限位开关、按钮和定时器提供的信号表示各步之间的转换条件。由此画出顺序功能如图4-79 所示。

图4-79　顺序功能图

三、相关知识

1. 编程元件—— 状态继电器（S）

状态继电器有5 种类型：初始状态继电器S0～S9 共10 点；回零状态继电器S10～S19 共10 点；通用状态继电器S20～S499 共480 点；具有状态断电保持的状态继电器S500～S899共400 点；供报警用的状态继电器（可用作外部故障诊断输出）S900～S999 共100 点。

在使用状态继电器时应注意：

（1）状态继电器与辅助继电器一样有无数的常开和常闭触点。

（2）状态继电器不与步进顺控指令STL 配合使用时，可像辅助继电器M 一样使用。

（3）FX2N 系列PLC 可通过程序设定将S0～S499 设置为有断电保持功能的状态器。

2. 步进顺控指令—— STL 指令

步进顺控指令也称步进梯形指令，简称为STL 指令，FX 系列PLC 还有一条使STL 指令复位的RET 指令。利用这两条指令，可以很方便地编制顺序控制梯形图程序。从图4-80 可以看出顺序功能图与梯形图之间的对应关系，STL 触点驱动的电路块具有3 个功能，即对负载的驱动处理、指定转换条件和指定转换目标。

图4-80　顺序功能图和梯形图的关系

3. 使用STL 指令应注意的问题

（1）与STL 触点相连的触点应使用LD 或LDI 指令，即LD 点移到STL 触点的右侧，该点成为临时母线。下一条STL 指令的出现意味着当前STL 的结束和新的STL 的开始。RET指令意味着整个STL 程序区的结束，LD 点返回左侧母线。各STL 触点驱动的电路一般放在一起，最后一个STL 电路结束时一定要使用RET 指令。

（2）STL 触点可以直接驱动或通过别的触点驱动Y、M、S、T 等元件的线圈和应用指令。

（3）由于CPU 只执行活动步对应的电路块，使用STL 指令时允许双线圈输出，即不同的STL 触点可以分别驱动同一编程元件的一个线圈。但是同一元件的线圈不能同时在活动步的STL 区内出现。(www.daowen.com)

（4）在步的活动状态的转换过程中，相邻两步的状态继电器会同时“ON”一个扫描周期，可能会引发瞬时的双线圈问题。为了避免不能同时接通的两个输出（如控制异步电动机正反转的交流接触器线圈）同时动作，除了在梯形图中设置软件互锁电路外，还应在PLC 外部设置由常闭触点组成的硬件互锁电路。

同一定时器的线圈不可以在相邻的步中使用。

（5）OUT 指令与SET 指令均可用于步的活动状态的转换，将原来的活动步对应的状态寄存器复位，此外还有自保持功能。SET 指令用于将STL 状态继电器置位为ON 并保持，以激活对应的步。SET 指令一般用于驱动状态继电器的元件号比当前步的状态继电器元件号大的STL 步。在STL 区内的OUT 指令用于顺序功能图中的闭环和跳步，如果想跳回已经处理过的步，或向前跳过若干步，可对状态继电器使用OUT 指令。

（6）STL 指令不能与MC-MCR 指令一起使用。在FOR-NEXT 结构、子程序和中断程序中，不能有STL 程序块，STL 程序块不能出现在FEND 指令之后。

（7）并行序列或选择序列中分支处的支路数不能超过8 条，总的支路数不能超过16 条。

（8）在转换条件对应的电路中，不能使用ANB，ORB，MPS，MRD 和MPP 指令。可用转换条件对应的复杂电路来驱动辅助继电器，再用后者的常开触点作为转换条件。

（9）与条件跳步指令（CJ）类似，CPU 不执行处于断开状态的STL 触点驱动的电路块中的指令，在没有并行序列时，同时只有一个STL 触点接通，因此使用STL 指令可以显著缩短用户程序的执行时间，提高PLC 的输入、输出响应速度。

四、项目实施

（1）为了用PLC 控制器来实现任务，PLC 需要1 个输入点，12 个输出点，输入、输出点分配如表4-31 所示。

表4-31　输入/输出点分配

（2）根据控制要求，画出时序图（见图4-81）。

图4-81　时序图

（3）设计PLC 外部接线图（见图4-82）。

图4-82　PLC 外部接线图

（4）设计程序控制梯形图（见图4-83）。

图4-83　梯形图

将三个模拟按钮开关的常开触点分别接到PLC 的X0、X3、X4，并连接PLC 电源。检查电路正确性，确保无误。

输入梯形图或指令表，进行程序调试，调试时要注意动作顺序，运行后先按下X0（模拟启动），再依次按下X4、X3，每次操作都要注意观察各输出（Y0～Y1）和相关定时器（T0）的变化，检查是否完成了旋转工作台所要求的功能。

五、拓展项目

要求：用STL 指令设计电动机自动往返控制系统。

六、总结与评价

（1）以小组为单位，选择PPT、录像等形式，向全班展示、汇报学习成果。

（2）根据表4-32 所示内容完成对学习过程的综合评价。

表4-32　评分表