New顺序功能图的PLC程序设计
顺序功能图的PLC程序设计
顺序功能图的PLC程序设计简介顺序功能图（Sequential Function Chart，简称SFC）是控制系统中常用的一种图形化表达方式。
它是一种将时序控制方案表达为图形化模型的编程方式，具有直观性、简洁性、易维护性等优点。
PLC程序设计中，SFC也是最常用的编程方式之一。
本文将介绍如何使用SFC进行PLC程序的设计。
SFC原理SFC可以理解为PLC程序的另一种表达方式，它将PLC程序的执行过程分成了若干个步骤，从而使得程序的结构更加清晰，易于编写和维护。
SFC通常由以下几个部分组成：•起始步骤（Initial Step），标识SFC的开始。
•条件（Condition），用于描述在什么条件下执行该步骤。
常见的条件有：电机启动、传感器检测到信号等。
•过渡（Transition），用于描述当某个条件被满足时，进行步骤跳转。
常见的过渡有：满足条件跳转到下一个步骤、条件不满足跳转到上一个步骤等。
•动作（Action），用于描述当某个条件被满足时，需要执行的操作。
常见的动作有：下发指令、设置参数、控制设备等。
•结束步骤（Final Step），标识SFC的结束。
SFC设计步骤步骤一：确定程序流程在进行SFC程序设计之前，需要先确定程序的流程。
这个步骤需要结合实际情况，根据实际控制需求来决定程序的步骤和跳转条件。
例如，我们需要设计一个PLC程序实现螺杆机的自动化控制。
程序需要完成以下几个操作：1.检测到螺杆材料，启动送料机构，将螺杆送入加工区域。
2.启动加工机构，进行加工操作。
3.加工完成后，关闭加工机构。
4.将加工好的螺杆送出。
根据以上过程，我们可以分解成四个步骤，并确定它们的执行顺序。
步骤二：绘制程序SFC图绘制程序SFC图是进行SFC程序设计的关键一环。
在绘图时，需要将程序流程表达为一张有机结构的图。
以下是一个SFC图的示例。
START -> [检测信号] -> [启动送料机构] -> [启动加工机构] -> [检测信号] -> [关闭加工机构] -> [送出螺杆] -> END上图表示了一个PLC程序实现的过程。
PLC系统设计-顺序功能图的结构
【一步一步
哪个】
激活】
合并 往下走，体 一个后续步对应 一个后续步对应
现：独立行
多个前级步
多个前级步
动、单向联 【谁先完成谁报 【多步集合一起
系】
到，体现：独立 走，体现：合作
性（英雄主义）】 性（团队精神）】
几种特殊的功能图
跳步序列：在生产过程中，有时 要求在一定条件下停止执行某些 原定动作，可用跳步序列。
跳步序列示例
几种特殊的功能图
重复序列：在一定条件 下，生产过程需重复执 行某几个工步动作，可 用重复序列。
重复序列示例
几种特殊的功能图 循环序列：在序列结束后直接返 回到初始步或前边的某步，就形 成了循环。
循环序列示例
思考： 包含了哪些序列？
单序列 选择序列 循环序列
M1.0
M2.0
I0.0 M2.1
顺序功能图的结构
项目四 多级传送带PLC控制
顺序功能图（SFC）结构 01 02 03
单序列 选择序列 并行序列
单序列
如果顺序功能图中一个序 列的各步依次变为活动步，则 此序列称为单序列。
单序列示例
选择序列
顺序功能图中某一步的后面有若干个单 序列等待选择，一次只能选择一个序列进入。
并行序列
在顺序功能图中某一转换实 现时，有若干个序列被同时激活， 也就是同步实现。
系】
到，体现：独立 走，体现：合作
性（英雄主义）】 性（团队精神）】
三种结构对比
单序列
选择序列
并行序列
分支
一个前级步对应 一个前级步对应
一个前级步， 多个后续步
多个后续步
对应一个后 【多个条件进多 【一个条件进多
第五章顺序功能图及编程方法
5.2 单流程顺序功能图的编程
第四步：编制语句表
由步进梯形图可用步进指令编制出语句表程序。步进指令由 STL/RET指令组成。STL指令称为步进触点指令，用于步进触 点的编程；RET指令称为步进返回指令，用于步进结束时返回 原母线。
由步进梯形图编制语句表的要点是：
(1) 对STL触点要用STL指令，而不能用LD指令。不相邻的状 态转移用OUT指令，例如从S24转移到S25。
状态的转移条件可以是单一的，也可以是多个元件的串、 并联组合，如图所示。
5.1 顺序功能图及状态功能
X0 转移条件：X0 S20
X0 X1
转移条件：X1与T0 并联再与X0串联 T0
S20
(a)
(b)
5.1 顺序功能图及状态功能
在使用状态时还需要说明以下问题： (1) 状态的置位要用SET指令，这时状态才具有步进功能。
1）该转换所有的前级步都是活动步； 2）相应的转换条件得到满足。 转换实现应完成的操作：转换的实现应完成两个操作： 1）使所有的后续步都变为活动步；
2）使所有的前级步都变为不活动步。
5.1 顺序功能图及状态功能
某生产过程的控制工艺要求如下：
(1) 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M反转，台车后退。
它除了提供步进触点外，还提供一般的触点。步进触点 (STL触点)只有动合触点，一般触点有动合触点和动断触 点。当状态被置位时，其STL触点闭合，用它去驱动负载。
(2) 用状态驱动的M、Y若要在状态转移后继续保持接 通，则需用SET指令。当需要复位时，则需用RST指令。
5.2 单流程顺序功能图的编程
再前进(工序四) S23 再后退(工序五) S24
PLC教程-顺序功能图
测试和调试
完成编程后，需要对程序进行测试和调试，以确 保其正常工作并满足要求。
03
顺序功能图的实例分析
实例一：简单的顺序控制流程
总结词 通过一个简单的实例，介绍顺序 功能图的基本概念和绘制方法。
详细描述 通过这个实例，可以学习到如何 将实际设备的动作流程转化为顺 序功能图，并理解顺序功能图在 控制流程中的作用。
系统仿真和调试
通过顺序功能图，可以对控制系统进行仿真 和调试，检查系统是否按照预期的逻辑关系 运行。
顺序功能图的组成
步
表示控制系统中一个相对静止的状态或动作， 是顺序功能图的基本元素。
转换条件
表示从一个步到另一个步的切换条件，是控 制系统中动作切换的关键因素。
动作
表示在某个步中需要执行的具体操作或行为。
详细描述 介绍一个简单的机械臂动作控制 流程，通过顺序功能图展示机械 臂的启动、执行和停止等动作的 逻辑关系。
总结词 顺序功能图在简单控制流程中能 够清晰地表达设备的动作顺序和 逻辑关系。
实例二：复杂的顺序控制流程
总结词
通过一个复杂的实例，展示如何运用顺序功能图处理复杂的控制逻辑。
详细描述
介绍一个自动化生产线控制流程，包括物料检测、分拣、包装等环节， 通过顺序功能图展示各个环节的相互关系和执行顺序。
路径
表示控制系统中动作的执行顺序和逻辑关系， 由一系列的步和转换条件组成。
02
plc编程中的顺序功能图
plc编程的基本概念
PLC（可编程逻辑控制器）
一种专为工业环境设计的数字电子设备，用于控制各种类型的机器 和过程。
编程语言
PLC使用类似于计算机编程语言的编程语言，如Ladder Logic、 Structured Text等，进行逻辑控制编程。
PLC顺序控制梯形图的编程方式经典实用
T0
T0
M202
Y1
T1
T1
Y1 M203
Y2
Tቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ T2
•PLC顺序控制梯形图的编程方式
例3 用传送带传送长物体的控制系统
GK1
GK2
用传送带传送长物体的控制
图如图所示。为了减少传送
带的运行时间，采用分段传
A
B
送方式。A、B为两条传送带， GK1、GK2为两个光电开关，
工作过程如下：按一下起动
1）I/O分配 2）画出功能表图 3）设计梯形图
•PLC顺序控制梯形图的编程方式
设计起保停电路的关键是：找出它的起动条件和停 止条件
Mi=(Mi-1 Xi+Mi) Mi+1
Mi-1 Xi
Mi Xi+1
Mi+1
Mi-1
Xi
Mi+1
Mi
Mi
•PLC顺序控制梯形图的编程方式
•PLC顺序控制梯形图的编程方式
5-10根据图示信号灯控制系统的时序图设计出梯形图
功能表图
GK1
GK2
M 8002
A
B
输入 GK1 X0 GK2 X1 启动按钮 X2
输出 A线圈 Y0 B线圈 Y1
M 20 X2
M 21 X0
M 22 X0
M 23 X1
•PLC顺序控制梯形图的编程方式
Y0 A运 行 Y0 Y1 A、 B都 运 行 Y1 B运 行
梯形图
M23
X1
M21
M8002
•PLC顺序控制梯形图的编程方式
3 PLC只执行活动步对应的电路块，不同的 STL触点可以分别驱动同一编程元件的1个 线圈。但是同一元件的线圈不能在可能同时 为活动步的STL区内出现，在有并行序列的 顺序功能图中，应特别注意
顺序功能图,三种编程方式
3.1PLC梯形图的三种顺序控制设计法PLC以其独特的优点,已经在当今各个领域中得到了广泛的应用,尤其是在组合机床的自动化改造中。
在改造的过程中,主要涉及到PLC硬件的设计和软件的设计,其中软件的设计主要是编程语言的设计。
PLC常用的编程语言有梯形图语言、助记符(指令表)语言、功能块图语言、顺序功能图语言、高级编程语言等。
但使用最广泛的是梯形图语言。
梯形图语言的设计方法很多,主要有经验设计法、翻译法和顺序控制设计法。
用经验设计法和翻译法设计梯形图时,没有一套固定的方法和步骤可以遵循,特别是在设计机床复杂控制系统的梯形图时,常要用大量的中间单元来完成记忆、连锁和互锁的功能,需要考虑的因素很多。
另外,用此方法设计的梯形图很难阅读,给系统的维修和改进带来很大困难。
而用顺序控制设计法设计梯形图,却有一定的规律可循,程序的阅读和改进也比较容易,可以大大提高设计的效率。
本文主要以西门子公司S7 - 200 PLC为例来介绍PLC梯形图的三种顺序控制设计法,并对其进行比较分析,总结其特点。
顺序控制与顺序功能图概述:顺序控制是按照生产工艺预先规定的顺序,在不同的输入信号作用下,根据内部状态和时间的顺序,使生产过程中的每个执行机构自动有步骤地进行操作。
在使用顺序控制设计法设计梯形图时,首先要根据系统的工艺过程,设计出顺序功能图,然后根据顺序功能图编写出梯形图。
顺序功能图( Sequential Function Chart简称SFC)是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形,是设计PLC的顺序控制程序的主要工具。
它主要由步、动作、转换、转换条件、有向连线组成(如图1所示)。
在顺序功能图中,步表示将一个工作周期划分的不同连续阶段,当转换实现时,步便变为活动步,同时该步对应的动作被执行。
转换实现的条件是前级步为活动步和转换条件得到满足,两者缺一不可。
我们在进行顺序功能图的具体设计时,必须要注意:顺序功能图中必须有初始步,如没有它系统将无法开始和返回;两个相邻步不能直接相连,必须用一个转换条件将它们分开;应根据不同的控制要求,合理选择功能图的单行序列、选择序列、并行序列三种不同结构(如图2所示) ;设计的顺序功能图必须要由步和有向连线组成闭合回路,使系统能够多次重复执行同一工艺过程,不出现中断的现象。
7.2PLC顺序功能图
SM0.1
M0.0
I0.0 M0.1
I0.3
I0.1
M0.2
I0.2 M0.3
循环序列功能图
功能表图的基本形式
1.单一序列：单一序列由一系列前后相继激活的步组成， 每步的后面紧接一个转移，每个转移后面只有一个步
SM0.1 0
I0.1 1
I0.2 2
T37
2.选择序列*：
选择序列的开始称为分支，见图(b)，转移符号只能标在 水平连线之下。如果步5是活动的，并且转移条件 e＝ 1，则发生由步5→步6的进展。选择序列的结束称为 合并，见图(c)。
设计步骤： （1）首先将系统的工作过程划分为若干步 （2）各相邻步之间的转换条件 （3）画出顺序控制功能图或列出状态表 （4）根据功能表或状态表，采用各种 编程方法设计出系统的程序
（二）顺序控制功能图的绘制
顺序控制功能图又称流程
图。它是描述控制系统的控制过 程、功能和特性的一种图形，顺 序控制功能图并不涉及所描述的 控制功能的具体技术，它是一种 通用的技术语言。
顺序功能图法：具有简单、规范和通用的特点。
（五）顺序控制梯形图的设计方法
1.直接根据功能表图的原理研制PLC，即将功能 表图作为一种编程语言直接使用，目前已有 此类产品，多数应用在大、中型PLC上，其 编程主要通过CRT终端，直接使用功能表图 输入控制要求。
2.用功能表图说明PLC所要完成的控制功能， 然后再据此找出逻辑关系并画出梯形图。 这种应用法较多，本节主要讨论这种方法。
开关SA后停止。
根据以上要求，做： (1)设计绘出电机控制主回路； (2)分配I/O通道，设计绘出PLC输入输出接 口控制接线； (3)画出功能流图梯形图。
顺序逻辑控制的PLC程序设计
菱形结构编码方案的优点是： ⑴ 一个状态变量在一个控制过程中只ON一次，OFF一次，使编程简化， 也满足即时输出指令对于给定的输出继电器在程序中只出现一次的要求。 ⑵ 便于按逻辑段编程且规律性很强。 ⑶ 最后一个状态，所有的状态变量都取0值，这满足了一般控制电路停 机断电的要求。
27
m 的最小整数。 2
3
8.2 用基本逻辑操作指令实现顺序逻辑控制
•
•
PLC程序设计常用的方法
主要有经验设计法、继电器控制电路转换为梯形图法、 顺序控制设计法等。
逻辑设计法、
•
1.经验设计法：经验设计法即在一些典型的控制电路程序的基础上，根据被 控制对象的具体要求，进行选择组合，并多次反复调试和修改梯形图，有时 需增加一些辅助触点和中间编程环节，才能达到控制要求。这种方法没有规
25
8.2.3 状态和状态变量的确定
• 主要讨论状态和状态变量的确定 和状态方程、输出方程的列写
• 1．什么是“状态”
• 在一个时间段上系统维持不变的行为，就称为“状态”，也 可以称一个行为维持不变的时间段为一个“状态”。
• 2．状态的表示方法（状态编码）
• 我们设计开关电路和PLC程序，一般应根据控制要求，首先 确定状态数m，然后确定状态变量数n。
使用以转换为中心控制步
12
例:
13
14
案 例功能图顺序控制设计法
液压进给装置运动控制
液压油缸
Y1 Y0
X0
OFF
X1
OFF
X2
NO X3
液压进给装置运动示意图
15
左行示意
输出点y0有效，活塞杆向 运行
左
液压油缸
Y0 X0 OFF X1 ON X2 OFF X3 单序列结构液压进给装置运动示意图
PLC程序设计步骤及编程技巧
设计控制程序并做模拟调试
编写控制程序
根据控制任务的要求，使用PLC编程语言编写控制程序，实现所需的逻辑控制和数据处 理功能。
模拟调试程序
在模拟环境中对程序进行调试，检查程序的逻辑是否正确，并修正程序中的错误和缺陷。
程序的下载和联机调试
程序的下载
将编写好的程序下载到PLC中，准备进行联机调试。
联机调试
了解输入输出设备的数量、类型和规格， 有助于确定PLC的选型和配置，以满足系 统控制需求。
确定编程语言
总结词
根据PLC品牌和型号，选择适合的编程语言进行程序设计。
详细描述
常见的PLC编程语言包括Ladder Diagram（梯形图）、Sequential Function Chart（顺序功能图）、 Structured Text（结构化文本）等，选择合适的编程语言可以提高编程效率和可维护性。
详细描述
小型化和低成本化有助于提高PLC的 普及率和市场竞争力，使其更容易被 应用到各种规模的自动化系统中。
向智能化、网络化发展
总结词
现代PLC技术正逐渐融入更多的智能化和 网络化元素，以提升系统的性能和灵活 性。
VS
详细描述
智能化的发展主要体现在算法优化、故障 诊断和预测性维护等方面，而网络化则有 助于实现远程监控和数据共享，提高生产 效率。
电机正反转控制
要点一
总结词
通过改变电机输入电源的相序实现电机的正反转控制。
要点二
详细描述
利用PLC的输出信号控制电机接触器的通断，通过改变电 机输入电源的相序，实现电机的正反转控制。
电机调速控制
总结词
通过改变电机输入电源的频率实现电机的调速控制。
详细描述
PLC教程-顺序功能图
第六章 顺序功能图设计法
T T
10s
15
第六章 顺序功能图设计法
二．选择序列顺序控制系统 （一）控制系统的要求 某给水系统，由两台电机分别驱动两台水泵工作， 两台水泵采用双机或单机供水。两台三相异步电机 M1、M2采用全压启动，两台电机的工作过程如下： （1）给水方式选择开关SA1置双机供水方式，按 启动按钮SB2：电机M1、M2间隔10秒启动并运行， 驱动两台水泵工作；按停止按钮SB1两台电机同时 停止，水泵停止工作。 （2）给水方式选择开关置SA1单机供水方式：电 机选择开关SA2选择电机M1或电机M2工作，按启 动按钮SB2：电机启动并带动水泵运行；按停止按 钮SB1电机停止，水泵停止工作。
b
此 处 不 设 转 换 条 件
3 c
4 d
5
6 e
7
f
8
0220.2111/.1200/2130
5
第六章 顺序功能图设计法
2．转换实现的基本规则 （1）在顺序功能图中，步的活动状态的进展是由 转换的实现来完成的。转换实现必须同时满足两个 条件：
1）该转换所有的前级步都是活动步； 2）相应的转换条件得到满足。 （2）转换的实现应完成两个操作： 1）使所有由有向连线与相应转换条件相连的后续 步都变为活动步；
2）使所有由有向连线与相应转换条件相连的前级 步都变为不活动步。
0220.2111/.1200/2130
6
第六章 顺序功能图设计法
二．顺序功能图到梯形图的转换
（一）顺序功能图指令
1．步开始指令LSCR（Load Sequence Control Relay）
步开始指令的功能是标记某一个步的开始，当该状态继电 器（S）为1时，该步变为活动步。
PLC顺序功能图
某三速异步电动机起动和自动加速的继电 器控制电路图
PLC外部接线图
梯形图
组合型逻辑设计步骤
分析工 艺要求
根据工艺 要求列写 动作表
根据动作 表列写逻
辑式
化简 逻辑式
根据逻辑 式绘制梯
形图
修改 补充
2、设计举例
例：设计一联锁保护环节，要求三个检测开关中只 要有两个或两个以上动作，则相应的电磁阀打开 。检测开关为常开型，电磁阀为带电打开。
2 转换实现时完成的操作
– 使所有由有向连线与相应转换符号相连的后续步都 变为活动步。
– 使所有由有向连线与相应转换符号相连的前级步都 变为不活动步。
3 并列序列与选择序列转换的实现
– 并列序列分支处，转换有几个后续步，转换实现时 应同时将他们变为活动步
– 并列序列合并处，转换有几个前级步，它们均为活 动时才有可能实现转换，在转换实现时应将它们全 部变为非活动步
Step0 SQ2
OUT1
Step2
3 并列序列的分支编程
为强调转换的同步实现，并列分支 用双水平线表示
在并列分支的入口处只有一个转换， 转换符号必须画在双水平线的上面， 当转换条件满足时，双线下面连接的 所有步变为活动步。
并列序列的结束称为合并，合并处 也仅有一个转换条件，必须画在双线 的下面，当连接在双线上面的所有前 级步都为活动步且转换条件满足时， 才转移到双线下面的步
2.“经验”编程法的编程步骤 (1) 合理分配输入输出端。选择必要的定时器、计数器、辅助继电器。 (2)对于一些控制要求较简单的输出，直接写出它们的工作条件 (3)对于较复杂的控制要求，确定组成总的控制要求的关键点。 (4)将关键点用梯形图表达出来。 (5) 针对系统最终的输出进行梯形图的编绘。 (6)审查草绘图纸，补充遗漏的功能，更正错误，进行最后的完善。
PLC原理与实验第四章梯形图与顺序功能图设计简介方案
3、定时器应用程序
（1）周期可调的脉冲信号发生器
占空比－－指脉冲信号的接通时间与断开时间之比。
（2）占空比可调的脉冲信号发生器
X0常开闭合后，定时器T0线圈得电，延时2s后T0常开触点闭合，于是定时器T1线圈得电，同时Y0线圈得电；3s后T1定时时间到，T1常闭触点断开，于是T0断电复位。
（3）顺序脉冲发生器
4、梯形图的逻辑解算
1、梯形图中各编程元件按自上而下、从左到右的顺序排列。每个继电器线圈即对应一个逻辑行（或一层阶梯），每一个逻辑行起于左母线，然后是触点元件的连接，最后终止于线圈或右母线。
二、梯形图的编程规则
注意：左母线和线圈之间一定要有触点，而线圈和右母线之间不能有任何触点。
2、梯形图中的触点可以任意串联或并联，但继电器线圈只能并联不能串联。
2、有向连线、转换与转换条件
③ 转换条件：是与转换相关的逻辑条件。 转换条件可以用文字语言、布尔代数表达式或图形符号标注在表示转换的短划线的旁边。 符号X和X分别表示逻辑信号X为“1”和“0”态时，转换实现。 符号X↓和X↑分别表示信号X从0→1和从1→0状态时，转换实现。 布尔代数表达式（X0+X3）·C0表示该表达式逻辑运算结果为“1”态时，转换实现
2、互锁程序
思考：电动机正反转的PLC控制电路采用了哪些互锁？ －－硬件互锁和软件互锁。
当X0常开触点闭合后，第一次扫描到常闭触点T0时，T0线圈得电延时1s后T0常闭触点断开，定时器复位，同时T0常闭触点闭合。当第二次扫描时，又重复上述过程，因此每隔1s产生一个脉冲信号。
1、步的概念及步的划分
将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段，这些阶段称为步（Step）。
第一步：所有灯灭 第二步：红灯亮，其余灯灭，持续时间5s 第三步：红灯灭，绿灯亮，黄灯灭，持续时间10s 第四步：红灯灭，绿灯亮，黄灯亮，持续时间5s
三菱plc顺序功能图
三菱plc顺序功能图三菱PLC（可编程逻辑控制器）是一种用于自动化控制系统的工控设备，它可以通过编程来实现各种各样的控制功能。
顺序功能图是一种用于描述PLC控制过程的图形化编程语言，通过连接不同的函数块来实现控制逻辑的设计。
三菱PLC可以通过顺序功能图来实现复杂的控制功能。
下面我们以一个简单的自动化装配线的控制系统为例来介绍三菱PLC顺序功能图的设计步骤。
首先，我们需要确定自动化装配线的控制要求和功能。
在这个例子中，我们需要控制一个由传送带、机械手和移动平台组成的装配线。
通过顺序功能图，我们可以编写PLC程序来实现自动运行、零件检测、装配和故障处理等功能。
第二步，我们需要将自动化装配线的控制逻辑分解成不同的功能块。
在这个例子中，我们可以将控制逻辑分为输入处理、输出控制、运行控制和故障处理四个功能块。
第三步，我们开始编写PLC程序。
首先，我们需要定义输入和输出信号。
在这个例子中，输入信号可以是传感器的信号，输出信号可以是控制执行器的信号。
然后，我们可以通过连接不同的函数块来实现控制逻辑的设计。
在这个例子中，我们可以使用接触器、计时器、移位寄存器等函数块来实现输入处理、输出控制、运行控制和故障处理功能。
在输入处理功能块中，我们可以使用接触器函数块来检测传感器信号，并将其连接到相应的输出控制功能块。
在输出控制功能块中，我们可以使用接触器和计时器函数块来控制执行器的开关状态。
比如，当传感器信号为真时，我们可以通过接触器函数块将输出信号设置为高电平，从而控制执行器启动。
在运行控制功能块中，我们可以使用移位寄存器函数块来实现自动运行功能。
通过设置移位寄存器的位数和移位方向，我们可以控制装配线的运行顺序和速度。
在故障处理功能块中，我们可以使用接触器和计时器函数块来检测装配线的故障信号，并通过控制输出信号来进行相应的故障处理。
最后，我们需要进行调试和测试。
在调试过程中，我们可以通过监视PLC的输入和输出信号，以及查看操作面板上的状态指示灯来判断程序是否正常运行。
PLC程序控制流程图范例
目前，可编程序控制器〔简称PLC〕由于具有功能强、可编程、智能化等特点，已成为工业控制领域中最主要的自动化装置之一，它是当前电气程控技术的主要实现手段。
用PLC 控制系统取代传统的继电器控制方式，可简化接线，方便调试，提高系统可靠性。
触摸屏是专为PLC 应用而设计的一种高科技人机界面产品，由于操作简便、界面美观、节省控制面板空间、性价比高和人机交互性好等优点，近年来已越来越多地被应用于工业控制等领域。
本文利用PLC 和触摸屏技术研制了水位传感器测试系统，该系统主要用于进行洗衣机用水位传感器的质量检测，整个系统实现简单、稳定性好、自动化程度高，代替了以前的纯手动操作，较好地满足实际生产的要求，提高了生产效率。
洗衣机用水位传感器的工作原理是将水位高度的变化转换成传感器内部膜片上压力的变化，从而导致传感器输出电感L 的变化，将水位传感器输出电感与外部电路组成LC 振荡电路，就可将电感的变化转换成振荡频率的变化，不同的水位高度通过水位传感器可以产生不同的振荡频率，最后通过检测振荡频率与水位高度的对应关系，就可实现水位传感器的质量检测。
图 1 控制系统原理框图图 1 为控制系统原理框图。
测试系统要求能在不同的水位高度时，准确测量出由水位传感器组成的振荡电路的振荡频率，水位高度和振荡频率的测量精度要求较高，因此，对测试系统的要求较高。
作为主电机的直流电动机由PLC 进行控制，电机实现PID 调速，电机的输出通过减速机构与执行机构相连，最后带动细钢管在水箱中上下移动来按检测要求控制管内水位高度的准确变化，通过编码器实现水位高度变化的实时检测，频率的实时检测由PLC 的高速计数器来完成。
控制命令的输入接PLC 的输入端，PLC 的输出端接执行继电器和工作状态指示灯等。
系统中采用触摸屏作为人机界面，显示操作画面，进行参数修改和指令输入。
通过触摸屏可实现水位上升、下降高度等参数的设定和修改，实现实际水位高度变化、输出振荡频率和总产量等的实时显示等，并可对工作进程进行实时监控。
顺序功能图法
第一SCR段结束 第二SCR段控制开始 小车右行 右行到位，程序转换到第三SCR程序段 第二SCR段结束 第三SCR段控制开始
Q0.1
S0.3 SCRT
SCRE S0.3 SCR SM0.0
小车卸料
小车右行
I0.3 S0.3 SCRT
◆ 第三SCR程序段
右行到位，程序转换到第三SCR程序 第二SCR段结束 第三SCR段控制开始
2.系统配置
（三）深孔钻控制I/O接线图
FR
KM1
KM2
KM2 1L 1M Q0.0
KM1 Q0.3 2M I0.4 I0.5 I0.6 I0.7
Q0.1 Q0.2
S7-200 CPU222 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3
SB4
SB1
SB2
SQ3
SQ4
SQ5
SQ1
SB3
(四) 画出顺序功能图
什么是顺序功能图法？
◆定义：顺序功能图法就是依据顺序功能图 设计PLC顺序控制程序的方法。 ◆基本思想：是将系统的一个工作周期分解 成若干个顺序相连的阶段，即“步”。
顺序功能图法的优势
◆顺序功能图中的各“步”实现转换时，使 前级步的活动结束而使后续步的活动开始， 步之间没有重叠。这使系统中大量复杂的 联锁关系在“步”的转换中得以解决。 ◆对于每一步的程序段，只需处理极其简单 的逻辑关系。编程方法简单、易学，规律 性强。 ◆程序结构清晰、可读性好，调试方便。工 作效率。
SQ1压合
根据深孔钻组合机床工作示意
0
初始状态
图，可画出顺序功能图。
按下起动按钮SB2
1
压合SQ3
电机正向起动，O→A
2 压合SQ1 3
PLC顺序功能图教案
步与步之间用有向连线连接，并且用转换将步分隔开。步的活动状态进展是按有向连线规定的路线进行。有向连线上无箭头标注时，其进展方向是从上到下、从左到右。
3)转换的实现
步与步之间实现转换应同时具备两个条件：①前级步必须是“活动步”；②对应的转换条件成立。
2.功能图的基本结构形式
教学难点
教学方法
项目式教学
教学程序
教学内容
教师活动
学生活动
引入
以数控加工工件为例子，引出解决问题的流程
新授课
一、顺序控制设计法的概念
二、功能图的概念
它的组成要素有：步、转换、转换条件、有向连线和动作等组成。
1.功能图的概念－1)步与动作
步的划分：分析被控对象的工作过程及控制要求，将系统的工作过程划分成若干阶段，这些阶段称为“步”。
根据步与步之间转换的不同情况，功能图有3种不同的基本结构形式：单序列、选择序列和并行序列。
功能图除以上三种基本结构外，在绘制复杂控制系统功能图时，为了使总体设计时容易抓住系统的主要矛盾，能更简洁地表示系统的整体功能和全貌，通常采用“子步”的结构形式，可避免一开始就陷人某些细节中。此外在实际使用中还经常碰到一些特殊序列，如跳步、重复和循环序列等。
注意：步的划分应以PLC输出量状态的变化来划分，因为我们是为了设计PLC控制的程序，所以PLC输出状态没有变化时，就不存在程序的变化。
步分为初始步、工作步两种形式。
①初始步：顺序过程的初始状态用初始步说明。初始步用双线框表示，每个功能图至少应该有一个初始步。
②工作步：工作步说明控制系统的正常工作状态。
江苏省溧阳中等专业学校教师授课教案
教师
周涛静
学科
顺序功能图的基本要素
顺序功能图的基本要素顺序功能图是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，也是设计PLC顺序控制程序的有力工具。
它不涉及所描述的控制功能的具体技术，是一种通用的技术语言。
图1所示为某控制系统的顺序功能图，M1.0为初始化脉冲，M0.0为初始步，M0.1～M0.3为一般步，Q0.0～Q0.2以及"T0 1s"为动作，I0.0～I0.2以及"T0".Q为转换条件，以上所有元素由有向连线连接起来，构成一个完整的顺序功能图，实现一定的顺序控制功能。
顺序功能图主要由步、动作（或命令）、有向连线、转换（短线）和转换条件5个基本要素组成，如图2所示。
图1 某控制系统的顺序功能图图2 顺序功能图的5个基本要素1.步的基本概念和划分步是系统所处的阶段（状态），根据输出量的状态变化划分。
任一步内，各个输出量状态保持不变，同时相邻两步输出量总的状态是不同的。
步用辅助继电器M表示。
图10-46展示了一个周期内如何根据输出量的状态来划分步。
步在顺序功能图中用矩形框表示。
2.初始步与系统的初始状态相对应的步称为初始步，初始状态一般是系统等待启动命令的相对静止状态。
初始步用双线矩形框表示，每一个顺序功能图至少应该有一个初始步。
图3中的M0.0所对应的步就是初始步。
图3 一个周期内步的划分3.活动步当系统正处于某一步所在的阶段时，该步处于活动状态，称该步为活动步。
步处于活动状态时，相应步的动作被执行；步处于不活动状态时，相应的非存储型动作被停止执行。
提示：非存储型动作是指用一般的线圈输出指令的动作，存储型动作是指用置位指令的动作。
4.与步对应的动作（或命令）与步对应的动作（或命令）用矩形框来表示，矩形框中的文字或变量表示动作（或命令），该矩形框应与它所在的步对应的框相连。
如果某一步有几个动作（或命令），可以用图4所示的两种画法来表示，但是并不隐含这些动作（或命令）之间的任何顺序。
图4 几个动作（或命令）的两种画法表示动作（或命令）时，应注意区分动作（或命令）是存储型还是非存储型。
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注意:此4点可以是检验顺序功能图是否绘制正 确的标准。
顺序功能图中的转换实现基本原则
顺序功能图中，步的活动状态的进展是
由转换实现的。转换实现必须同时满足: 该转换所有的前级步都是活动步。
相应的转换条件得到满足。
转换实现后应完成的动作
和转换相连的所有后续步都为活动步。 和转换相连的所有前级步都变成非活动步。
并 行 和 选 择 系 列
并 行 和 选 择 系 列 实 例
并 行 和 选 择 系 列 实 例
并 行 和 选 择 系 列
小车往返控制回路电路说明
正常时停在中间 按下左行(I0.0)或右行(I0.1)按钮后，小车向左(Q3.6) 或向右(Q3.7)移动。（控制小车的电机正反转） 当小车到最左(I3.7)或最右(I3.6)端时，相应的限位 开关闭合，小车停止5S(T37/T38)后向相反的方向 移动。 当小车向左或向右行驶时，10S钟(T39/T40)之内没 有碰到限位开关，任然要停止，5S后开始向相反的 方向移动。 按下停止按钮(I0.2)或来回10次(C1)后自动停止。
步：把顺序控制过程分成若干个顺序相连的阶 段，这些阶段称为步，一般用编程元件M或顺 序控制继电器S来代表各步。
可以理解为顺序控制目前所处的状态或阶段； 步是根据输出状态变化来划分的，输出状态不一样，
步的编号
就分成不同的步，在任何一步之内，输出状态不变。 顺序功能图中步用方框表示，方框中的数字表示步 的编号。
顺序控制设计法
顺序功能图及其应用
顺序控制
顺序控制:按照生产工艺预先设定的顺序，在各个输 入信号的作用下，根据内部状态和时间的顺序，在 生产的过程中各个执行机构自动地有秩序地进行操 作。
按照顺序进行控制操作，后面的操作依赖于前面的操作；
顺序控制设计法：根据顺序控制的工艺要求，把顺 序控制分成顺序相联的若干阶段并绘出顺序功能图， 根据顺序功能图设计梯形图。
顺序功能图基本概念
初始步：如系统的初始状态相对应的步
称之为初始步。 每个顺序功能图都必须有一个初始步。 顺序功能图中初始步用双线方框表示， 方框中的数字表示步的编号
初始步编号
顺序功能图基本概念
活动步：控制系统当前处在某一阶段时，
该步处于活动状态，称该步为“活动 步”，步处于活动状态时，相应的动作 被执行，其状态元件的值为1（ON）。 前级步和后级步：一个步前面的和自己 直接相连的步称为前级步，后面的和自 己直接相连的步称为后级步，自己本身 称之为当前步。(是相对的概念)
1、表示方向的线如果是从 左到右或从上到下箭头可 以省略。 2、加横线表示转换。 3、转换条件表示其值为 ON（1）才能够转换。
顺序控制示例
SM0.1 I0.0 1 I0.1 2 I0.4 3 I0.0 4 Q0.2 I0.2 Q0.4 5 Q0.1 Q0.4 6 I0.3 Q0.0 Q0.4 Q0.4 7 I0.4 Q0.0 8 I0.2 Q0.1 Q0.3
顺序功能图基本概念
控制系统可以分成两个部分：被制系统和施控 系统。 步对应的动作和命令：在施控系统中发出的 信号，称之为命令；对被控系统来讲，则是 动作。为描述方便，把两者都称之为动作。 每一步可以完成不同的动作。
顺序功能图基本概念
动作的表示：步的动作在步的后用方框注明，
和步之间用线连在一起。
顺序功能图绘制
M0.0 M0.1 M0.2 M0.3 M0.0
T37
T38
顺序功能图的基本绘制举例
M0.0
M0.1
M0.2
M0.3MBiblioteka .0交通控制灯的顺序功能图
交通控制灯的顺序功能图
M0.0
M0.1
M0.2
M0.3 M0.4 M0.5 M0.1
交 通 控 制 灯 的 顺 序 功 能 图
顺序功能图的基本绘制举例
顺序控制示例
SM0.1 I0.0 M0.0 I0.1 M0.1 I0.4 M0.2 I0.0 M0.3 Q0.2 I0.2 Q0.4 Q0.1 Q0.4 Q0.4 Q0.0 M0.7 I0.2 M0.6 I0.4 M0.5 I0.3 M0.4 Q0.0 Q0.4 Q0.1 Q0.3
顺序功能图基本概念
顺序功能图的基本结构
A) 单系列 每一步后面只有一个转换，并 且每一步后面只有一个步 B）选择系列 选择系列的开始称为分支。 选择系列结束称为合并。 分支时转换必须标在分支线下面。 合并时转换必须标在合并线上面。 选择系列中同时只有一个活动步。 C） 并行系列 分支时转换必须标在分支线上面。 合并时转换必须标在合并线下面。 同时可以有多个活动步。
单系列编程方法 －风机控制程序
风 机 控 制 程 序
风 机 控 制 程 序
选择 和并 行系 列的 编程 方法
选择 和并 行系 列的 编程 方法
选择 和并 行系 列的 编程 方法
以转换为中心的顺序功能图的 PLC程序设计
启、保、停回路是以顺序功能图中的步为 中心来设计其程序，相应的还有以转换为 中心来设计程序，称之为以转换为中心的 程序设计方法。主要是利用R、S指令来实 现的。
两者方法表示的意思一样。 不表示动作的先后顺序，同一个步的动作应该是
同时完成。 不同的动作类型可以加不同的修饰词，表示不同 的含义。P54 表4－1
表示方法：
顺序功能图基本概念
有向连线：为表示各个步之间的连接关系和
先后关系，步和步之间用带箭头的线连在一 起。同时，有向连线确定步的转换方向。
小车往返控制回路
小车往返控制PLC接线图
顺序功能图
顺序功能图：（功能流程图或状态转移图）
是描述控制系统的控制过程、功能和特性的 一种图形。
顺序功能图是一种描述性的图形，而不是程序，
本身和程序无关。 由步（状态或过程）、转换、转换条件、有向线 段组成。
顺序控制示例SM0.1=1
向下 Q0.0 1 向上Q0.1 抓紧控制 Q0.4 抓紧 SB5 I0.4
转换条件直接标示在转换旁边。表示:信号为有效时才可
以转换。
组合转换条件的表示
上升沿
与的关系
或的关系并且下降沿
顺序功能图中的转换实现基本原则
绘制顺序功能图注意事项：
两个步之间不可直接相连，中间必须用转换分隔开。 两个转换之间不可直接相连，中间必须用转换分隔 开。 必须要有初始步；复位所有的输出和其他步。 顺序功能图必须是一个闭环系统，不能出现“到此 为止”的情况。
顺 序 功 能 图 的 绘 制
使用起保停电路的顺序功能图 设计方法
• 顺序功能图中，步的活动状态的进展是由 转换实现的。转换实现必须同时满足: • 该转换所有的前级步都是活动步。 • 相应的转换条件得到满足。 • 转换实现后应完成的动作 • 和转换相连的所有后续步都为活动步。 • 和转换相连的所有前级步都变成非活动 步。
使用起保停电路的顺序功能图 设计方法
•顺序功能图中可以把每一步当成一个输出，就可以 用启、保、停回路来设计程序。 •每步相应的有其启动、停止和保持的条件。
•启动的条件是什么？
使用起保停电路的顺序功能图 设计方法（以步为中心）
• 设计方法： –即先找出每一步的启动、停止、保持的条件。 – 按照启保停原则设计状态转换的PLC程序。 （不包括输出的处理） – 集中输出，把所有相同的输出集中到一个网 络中。 –每步都应有对应的启保停程序。
以转换为中心的顺序功能图的 PLC程序设计
方法：
找出所有的转换、转换条件、前级步和后级步； 用前级步的常开接点和转换条件串联后置为（S）
后级步，复位（R）前级步； 集中输出，相同的输出集中到一个网络中； 每步都应有对应的程序； 初试步复位所有其他的步
以转换为中心的顺序功能图的 PLC程序设计
3 5
4 向右Q0.2 7 2 抓起 6 放下
SB2 I0.1
8
SB1 I0.0
向左Q0.3
SB3 I0.2
1
I0.0=1
8
I0.1=1
2 7
I0.2=1
SB4 I0.3
I0.4=1
3 6
I0.4=1
I0.0=1
4 5
I0.3=1
I0.2=1
顺序控制示例
SM0.1 I0.0 1 I0.1 2 I0.4 3 I0.0 I0.2 4 5 6 I0.3 7 I0.4 8 I0.2
剪板机控制过程说明： 开始状态，压钳和剪刀在最上侧，限位开关I0.0和I0.1为ON 按下启动按钮I1.0后，工料向右行（Q0.0为ON）至限位开关I0.3 为ON 压钳下行（Q0.1为ON），压紧板料后，压力继电器I0.4为ON， 压钳保持压紧。 剪刀下行（Q0.2），工料剪完后I0.2为ON，压钳和剪刀同时上行 （Q0.3和Q0.4为ON 而Q0.1Q0.2为OFF）碰到I0.0和I0.1后停止， 等待下一次启动。
当步是从上到下或从左到右时，箭头可以不画。
如果不是从上倒下或从左到右，必须画出箭头， 以表明转换的方向。
顺序功能图基本概念
转换：步从一个步转到一下个步的动作，称之为转 换。转换用有线连线和于有向连线相垂直的线表示。 转换条件：使当前步进到下一个步的信号，称为转 换条件。转换条件可以是输入信号，如按钮的接通 和断开等；也可是PLC内部信号，如时间继电器的 信号，计数器的信号等。转换条件可以是多个信号 的与、或、非的组合，也可以是信号的上升沿或下 降沿。