各级子网的通信过程是由通信协议决定的。从根本上讲，要搞清楚某级可编程控制器子网的通信就必须彻底剖析它所采用的通信协议，这个工作量很大，更何况大多数又都是各公司的专用协议。繁琐的协议规定常会掩盖问题的本质，通常会遇到这样的情况：两个公司的专用协议，从协议的规定，帧格式等表面现象看可能有明显的不同，然而它们关于如何实现通信的思路却极为相似，如出一辙。抓住它们的同一性，就会把表面上孤立无关的事情串联起来。正是基于这样一种思想，我们引入了“通信方法”这一概念。

PLC网络的各级子网无论采用总线结构，还是环形结构，它的通信介质是共享资源。挂在共享介质上的各站要想通信，首先要解决共享通信介质使用权的分配问题，这就是常说的存取控制或访问控制。

一个站取得了通信介质使用权，并不等于完成了通信过程，还有怎样传送数据的问题，这就是常说的数据传送方式。比如说采用的数据传送方式是否要先建立一种逻辑连接，然后再传送？所采用的数据传送方式发给对方的数据是否要对方应答？发出去的数据是由一个站收，或者多个站收，还是全体接收？诸如此类就是所谓的数据传送方式。

这里所谓的通信方法 = 存取控制方式 + 数据传送方式。本来存取控制方式与数据传送方式都是通信协议有关层次的内容，这里专门把它们抽出来加以介绍，是因为用它们来描述一种通信过程与人们意念上有关通信的概念非常接近。对于局域网来说，存取控制方式与数据传送方式是其通信协议核心的内容

一、问题的提出

十字路口车辆穿梳，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。那么靠什么来实现这井然秩序呢？靠的是交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制方式很多，本子模块介绍利用步进梯形指令单流程编程实现的控制系统。

交通灯的控制要求如下：

（一）、控制开关

信号灯受启动及停止按钮的控制，当按动启动按钮时，信号灯系统开始工作，并周而复始地循环工作，当按动停止按钮时，系统将停止在初始壮态，即南北红灯亮，禁止通行；东西绿灯亮，允许通行。

（二）、控制要求

1 、北红灯亮维持 30 秒，在南北红灯亮的同时，东西绿灯也亮，并维持 25 秒，到 25 秒时，东西方向绿灯闪，闪亮 3 秒后，绿灯灭。在东西绿灯熄灭的同时，东西黄灯亮，并维持 2 秒，到 2 秒时，东西黄灯灭，东西红灯亮。同时，南北红灯熄灭，南北绿灯亮。

2 、西红灯亮维持 30 秒。南北绿灯亮维持 25 秒，然后闪亮 3 秒，再熄灭。同时南北方向黄灯亮，并维持 2 秒后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮。

接下去周而复始，直到停止按钮被按下为止。

信号灯动作系统可用图 1 状态图表示。

图 1 交通指挥信号灯状态图

二、硬件及接线

根据上述要求可见，系统所需红、绿、黄各 4 只信号灯，本案由两个信号灯箱实现；系统需要启动和停止两个按钮，由按钮箱实现。

可编程控制器的输入 / 输出端子分配及硬件连接分别由表 1 及图 2 所示。其中 SA 开关代表可编程控制器自身的运行开关。

在本子模块中，我们采用步进梯形指令单流程编程实现，其状态转移图如图 3所示。由图可知，我们把东西和南北方向信号灯的动作视为一个顺序动作，每一个时序同时有两个输出，一个输出控制东西方向的信号灯，另一个输出控制南北方向的信号灯。

三、交通信号灯的软件设计

状态转移图对应的步进梯形图如图 4所示，现简单分析一下工作原理。当启动按钮SB1按下时，X0接通，S0置1，系统进入S0状态，驱动Y6、Y0，使南北红灯及东西绿灯同时亮，Y0接通，状态转移条件满足，系统将转移到S20状态，在S20状态下，Y6、Y0仍被驱动，即南北方向的红灯及东西方向的绿灯继续亮，同时驱动定时器T0，定时器的设定时间为25秒，25秒后，状态转移到S21，在S21状态下，Y6继续保持，但Y0受控于M1，而M1是由两个定时器T6和T7控制，T6、T7组成一个1秒的震荡器，即东西方向的绿灯闪亮。在本状态下，同时也驱动定时器T1，定时时间为3秒，3秒时间到，状态转移到S22，在S22状态下，Y6仍然被驱动，南北方向红灯继续亮，同时驱动T2、Y1，东西方向的绿灯灭，Y1口驱动的是东西方向的黄灯，故东西方向的黄灯亮，绿灯停。T2的定时时间为2秒，2秒时间到，状态转移到S23，在S23状态下，同时驱动Y2、Y4及T3，东西方向的红蛋亮，南北方向的绿灯亮，T3的定时时间为25秒，25秒时间到，状态转移到S24。在S24状态下，驱动Y2、T4，东西方向的红灯继续亮，而南北方向的绿灯驱动口Y4受控于M1，M1是震荡周期为1秒的震荡器，故南北方向的绿灯闪亮。T4的定时时间是3秒，3秒后，状态转移到S25。在S25状态下，同时驱动Y2、Y5及T5，即东西方向的红灯、南北的黄灯亮，T5定时器的定时时间为2秒，2秒时间到，定时器的定时时间到，T5的触点接通，状态又重新转移到S0。即南北方向的红灯、东西方向的绿灯亮，系统将重复上述的动作顺序，周而复始的继续工作。当停止按钮SB2被按下时，软继电器M0接通，其常闭触点M0断开，系统执行一周后，将停留在S0状态，及保持南北方向的红灯、东西方向的绿灯亮。

（一）、 FX 2 的状态元件三、知识点的扩展

状态元件是构成状态转移图的基本元素，是可编程控制器的软元件之一。 FX 2 共有 1000个状态元件，其分类、编号、数量及用途如表1所示。

表1 FX 2 的状态元件

注： 1状态的编号必须在指定范围选择。

2各状态元件的触点，在plc内部可自由使用，次数不限。

3在不用步进顺控指令时，状态元件可作为辅助继电器在程序中使用。

4通过参数设置，可改变一般状态元件和掉电保持状态元件的地址分配。

（二）、 FX2系列PLC的步进顺控指令

FX 2 系列 PLC的步进指令有两条：步进接点指令STL和步进返回指令RET。

1、STL：步进接点指令 梯形图符号为 

STL指令的意义为激活某个状态。在梯形图上体现为从母线上引出的状态接点。STL指令有建立子母线的功能，以使该状态的所有操作均在子母线上进行。步进接点指令在梯形图中的情况见图5所示。

图 5步进接点指令STL的符号及含义

2、步进返回指令 梯形图为 

RET指令用于返回主母线。使步进顺控程序执行完毕时，非状态程序的操作在主母线上完成，防止出现逻辑错误。状态转移程序的结尾必须使用RET指令。

（三）、运用状态编程思想解决顺控问题的方法步骤

为了说明状态编程思想，我们先看一个实例：某自动台车在启动前位于导轨的中部，如图 6所示。某一个工作周期的控制工艺要求如下：

a 按下启动按钮SB，台车电机M正转，台车前进，碰到限位开关SQ1后，台车电机反转，台车后退。

b 台车后退碰到限位开关SQ2后，台车电机M停转，台车停车，停5s，第二次前进，碰到限位开关SQ3，再次后退。

c 当后退再次碰到限位开关SQ2时，台车停止。

图 4-46自动台车示意图

为设计本控制系统的梯形图，先安排输入、输出口及机内器件。台车由电机 M驱动，正转（前进）由PLC的输出点Y1控制，反转（后退）由Y2控制。为了解决延时5s，选用定时器T0。将起动按钮SB及限位开关SQ1、SQ2、SQ3分别接于X0、X1、X2、X3。

下面我们以台车往返控制为例，说明运用状态编程思想设计状态转移图（ SFC）的方法和步骤。

1、将整个过程按任务要求分解，其中的每个工序均对应一个状态，并分配状态元件如下。

注意：虽然 S20与S23，S21与S24，功能相同，但它们是状态转移图中的不同工序，也就是不同状态，故编号也不同。

2、弄清每个状态的功能、作用。

S0 PLC上电作好工作准备

S20 前进（输出Y1，驱动电动机M正转）

S21 后退（输出Y2，驱动电动机M反转）

S22 延时5s（定时器T0，设定为5s，延时到T0动作）

S23 同S20

S24 同S21

各状态的功能是通过 PLC驱动其各种负载来完成的。负载可由状态元件直接驱动，也可由其他软元件触点的逻辑组合驱动，如图5-5。

图 6 负载的驱动

3、找出每个状态的转移条件 。即在什么条件将下个状态“激活”。状态转移图就是状态和状态转移条件及转移方向构成的流程图，弄清转移条件当然是必要的。

经分析可知，本例中各状态的转移条件如下。

S20 转移条件 SB

S21 转移条件 SQ1

S22 转移条件 SQ2

S23 转移条件 T0

S24 转移条件 SQ3

状态的转移条件可以是单一的，也可以有多个元件的串、并联组合。如图 7所示。

图 7 状态的转移条件

经过以上三步，可得到台车往返控制的顺序状态转移图如图 8所示。

图 8 台车自动往返系统状态转移流程图