5.1 状态转移图与步进指令

5.1.1 顺序控制与状态转移图

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5-1所示是一种三台电动机顺序控制图。由于每一个步骤称作一个工序，所以顺序控制图又称工序图，如图5-1（a）所示；在PLC编程时，绘制的顺序控制图称为状态转移图，简称SFC图，如图5-1（b）所示，它是图5-1（a）对应的状态转移图。

顺序控制有三个要素：转移条件、转移目标和工作任务。在图5-1（a）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，须按下启动按钮SB2，若不按下SB2，即不满足转移条件，就无法进行下一个工序2。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“启动第一台电动机”。

PLC编程时绘制的状态转移图与顺序控制图相似，图5-1（b）中的状态元件（状态继电器）S20相当于工序1,“SET Y1”相当于工作任务，S20的转移目标是S21, S25的转移目标是S0, M8002和S0用来完成准备工作，其中M8002为触点利用型辅助继电器，它只有触点，没有线圈，PLC运行时触点会自动接通一个扫描周期，S0为初始状态继电器，要在S0～S9中选择，其他的状态继电器通常在S20～S499中选择（三菱FX2N系列）。

5.1.2 步进指令说明

PLC顺序控制需要用到步进指令，三菱FX2N系列PLC有2条步进指令：STL和RET。

1．指令名称与功能

指令名称及功能如下：

2．使用举例

（1）STL指令使用

STL指令使用举例如图5-2所示。状态继电器S只有常开触点，没有常闭触点，在绘制梯形图时，输入指令“[STL S20]”即能生成S20常开触点，S常开触点闭合后，其右端相当于子母线，子母线可以直接连接线圈。

梯形图说明如下：

当X000常开触点闭合时→[SET S20]指令执行→状态继电器S20被置1（置位）→S20常开触点闭合→Y000线圈得电；若X001常开触点闭合，Y001线圈也得电；若X002常开触点闭合，[SET S21]指令执行，状态继电器S21被置1→S21常开触点闭合。

（2）RET指令使用

RET指令使用举例如图5-3所示。RET指令通常用在一系列步进指令的最后，表示状态流程的结束并返回主母线。

5.1.3 步进指令在两种编程软件中的编写形式

在三菱FXGP_WIN-C和GX Developer编程软件中都可以使用步进指令编写顺序控制程序，但两者的编写方式有所不同。

图5-4为FXGP_WIN-C和GX Developer软件编写的功能完全相同梯形图，虽然两者的指令语句表程序完全相同，但梯形图却有区别，FXGP_WIN-C软件编写的步程序段开始有一个STL触点（编程时输入“[STL S0]”即能生成STL触点），而GX Developer软件编写的步程序段无STL触点，取而代之的程序段开始是一个独占一行的“[STL S0]”指令。

5.1.4 状态转移图分支方式

状态转移图的分支方式主要有：单分支方式、选择性分支方式和并行分支方式。图5-1（b）的状态转移图为单分支，程序由前往后依次执行，中间没有分支，不复杂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。

1．选择性分支方式

选择性分支状态转移图如图5-5（a）所示，在状态器S21后有两个可选择的分支，当X1闭合时执行S22分支，当X4闭合时执行S24分支，如果X1较X4先闭合，则只执行X1所在的分支，X4所在的分支不执行。图5-5（b）是依据图5-5（a）画出的梯形图。

三菱FX系列PLC最多允许有8个可选择的分支。

2．并行分支方式

并行分支方式状态转移图如图5-6（a）所示，在状态器S21后有两个并行的分支，并行分支用双线表示，当X1闭合时S22和S24两个分支同时执行，当两个分支都执行完成并且X4闭合时才能往下执行，若S23或S25任意一条分支未执行完，即使X4闭合，也不会执行到S26。图5-6（b）是依据图（a）画出的梯形图。

三菱FX系列PLC最多允许有8个并行的分支。

5.1.5 用步进指令编程时的注意事项

在使用步进指令编写顺序控制程序时，要注意以下事项：

①初始状态（S0）应预先驱动，否则程序不能向下执行，驱动初始状态通常用控制系统的初始条件，若无初始条件，可用M8002或M8000触点进行驱动。

②不同步程序的状态继电器编号不要重复。

③当上一个步程序结束，转移到下一个步程序时，上一个步程序中的元件会自动复位（SET、RST指令作用的元件除外）。

④在步进顺序控制梯形图中可使用双线圈功能，即在不同步程序中可以使用同一个输出线圈，这是因为CPU只执行当前处于活动步的步程序。

⑤同一编号的定时器不要在相邻的步程序中使用，不是相邻的步程序中则可以使用。

⑥不能同时动作的输出线圈尽量不要设在相邻的步程序中，因为可能出现下一步程序开始执行时上一步程序未完全复位，这样会出现不能同时动作的两个输出线圈同时动作，如果必须要这样做，可以在相邻的步程序中采用软连锁保护，即给一个线圈串联另一个线圈的常闭触点。

⑦在步程序中可以使用跳转指令。在中断程序和子程序中也不能存在步程序。在步程序中最多可以有4级FOR/NEXT指令嵌套。

⑧在选择分支和并行分支程序中，分支数最多不能超过8条，总的支路数不能超过16条。

⑨如果希望在停电恢复后继续维持停电前的运行状态时，可使用S500～S899停电保持型状态继电器。