PLC的状态转移图设计步骤及特点

    1．状态转移图

    状态转移图又称状态流程图，它是一种用状态继电器来表示的顺序功能图，是FX2N系列PLC专门用于编制顺序控制程序的一种编程方式。那么，如何将流程图转化为状态转移图呢？其实很简单，只要进行如下的变换：一是将流程图中的每一个工序（或阶段）用PLC的一个状态继电器来替代；二是将流程图中的每个阶段要完成的工作（或动作）用PLC的线圈指令或功能指令来替代；三是将流程图中各个阶段之间的转移条件用PLC的触点或电路块来替代；四是流程图中的箭头方向就是PLC状态转移图中的转移方向。

    2．设计状态转移图的方法和步骤

    下面仍以电动机计数循环正反转控制为例（PLC的I/O分配如图2-53所示），说明设计PLC状态转移图的方法和步骤。

    ①将整个控制过程按任务要求分解，其中的每一个工序都对应一个状态（即步），并分配状态继电器。

    电动机循环正反转控制的状态继电器的分配如下：

    复位→S0，正转→S20，暂停→S21，反转→S22，暂停→S23，计数→S24。

    注意：虽然S21和S23这两个状态的功能相同，但它们是状态转移图中的不同状态，其状态继电器不同。

    ②搞清楚每个状态的功能、作用。

    状态的功能是通过PLC驱动各种负载来完成的，负载可由状态元件直接驱动，也可由其他软触点的逻辑组合驱动。

    电动机计数循环正反转控制的各状态功能如下。

   S0:PLC初始复位、停止复位及热保护复位等功能；

   S20:正转、延时（驱动Y1、T0的线圈，使电动机正转3s）；

   S21:暂停、延时（驱动T1的线圈，使电动机暂停2s）；

   S22:反转、延时（驱动Y2、T2的线圈，使电动机反转3s）：

   S23:暂停、延时（驱动T3的线圈，使电动机暂停2s）；

   S24:计数（驱动C0的线圈，对循环进行计数）。

    ③找出每个状态的转移条件和方向，即在什么条件下将下一个状态“激活”。状态的转移条件可以是单一的触点，也可以是多个触点的串、并联电路的组合。

    电动机计数循环正反转控制的各状态转移条件如下。

   S0:初始脉冲M8002、停止按钮（常开触点）X0、热继电器（常开触点）X2，并且，这3个条件是或的关系，另外，还有一个是从S24来的计数器的常开触点C0；

   S20:一个是启动按钮X1，另一个是从S24来的计数器的常闭触点；

   S21:定时器的延时闭合触点T0；

   S22:定时器的延时闭合触点T1；

   S23:定时器的延时闭合触点T2；

   S24:定时器的延时闭合触点T3。

    ④根据控制要求或工艺要求，画出状态转移图。

    经过以上3步，可画出电动机计数循环正反转控制的状态转移图，如图3-2所示。

    图3-2    电动机计数循环正反转控制的状态转移图

    3．状态转移和驱动的过程

    在图3-2中，S0为初始状态，用双线框表示，其他状态用单线框表示，垂直线段中间的短横线表示转移的条件。例如：X1动合触点为S20的转移条件，T0动合触点为S21的转移条件。状态方框右侧连接的水平横线及线圈表示该状态驱动的负载。图3-2的状态转移和驱动的过程如下。

    当PLC开始运行时，M8002产生一初始脉冲使初始状态S0置1，进而使ZRST (ZRST是一条区间复位指令，将在项目四中学习)和RST指令有效，使S20至S24及C0复位。当启动按钮X1接通，状态转移到S20，使S20置1，同时S0在下一扫描周期自动复位，S20马上驱动Y1、T0（正转、延时）。当转移条件T0闭合，状态从S20转移到S21，使S21置1，同时驱动T1计时，而S20则在下一扫描周期自动复位，Y1、T0线圈也就断电。后面的状态S22、S23与此相似。当T3闭合，状态转移到S24，驱动计数器C0计数，若计数次数未到，C0的常闭触点接通，状态转移到S20，继续循环（共计5次）；若计数次数到了，C0的常开触点接通，状态转移到S0，使初始状态S0又置位，为下一次启动做准备。在上述过程中，若停止按钮X0或热继电器触点X2闭合，则随时可以使状态S20至S24及计数器C0复位，同时Y1、Y2、T0～T3的线圈也复位，电动机停止。

    4．状态转移图的特点

    由上可知，状态转移图就是由状态和状态转移条件及转移方向构成的流程图。步进顺序控制的编程过程就是设计状态转移图的过程，其设计思想为：将一个复杂的控制过程分解为若干个工作状态，搞清楚各状态的工作细节（即各状态的功能、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，就形成了状态转移图。状态转移图和流程图一样，具有如下特点。

    ①可以将复杂的控制任务或控制过程分解成若干个状态。无论多么复杂的过程都能分解为若干个状态，有利于程序的结构化设计。

    ②相对某一个具体的状态来说，控制任务简单了，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，只要搞清楚各状态需要完成的动作、状态转移的条件和转移的方向，就可以进行状态转移图的设计。

    ④这种图形很容易理解，可读性很强，能清楚地反映全部控制的工艺过程。