顺序功能图三种编程方式
Rockwell
Rockwell A-B的PLC由于支持多种编程方式，具有丰富的编程指令，加上各系列的PLC都有相应的编程软件，调试仿真软件，因此在自动化领域中已越来越受到广泛的应用。
一、编程方式所有的A-B PLC（Micrologix1000, SLC500, PLC-5和Controllogix）都支持梯形图的编程方式，而大多数PLC-5系列处理器（增强型以上系列）还支持结构文本及顺序功能图两种编程方式。
1、梯形图梯形图是一种最典型，也是最基本的编程方式，它采用图形语言，沿用了继电器的触点、线圈、串并联等术语和图形符号，并增加了一些继电接触控制没有的符号。
梯形图形象、直观，对于熟悉继电器表示方式的人来说，非常容易接受，而不需要学习更深的计算机知识。
这是一种最为广泛的编程方式，适用于顺序逻辑控制、离散量控制、定时/计数控制等操作。
梯形图一般由多个不同的阶梯组成，每一个阶梯又可以由一个或几个输入指令及一个输出指令组成。
输出指令应出现在阶梯的最右边，而输入指令则出现在输出指令的左边，如图1所示。
图12、结构文本结构文本类似于BASIC编程，利用它可以很方便地建立、编辑和实现复杂的算法，特别在数据处理、计算存储、决策判断、优化算法等涉及描述多种数据类型的变量应用中非常有效。
对于PLC-5处理器结构文本可以支持以下结构。
赋值：赋一个整数或浮点数值给一个数据单元非保持型位赋值：赋一个二进制数给一个位单元，当处理器工作模式从编程方式到运行方式时或当顺序功能图（SFC）的步被扫描后，这些位被清零。
保持型位赋值：赋一个二进制数给一个位单元，当处理器工作模式从编程方式到运行方式时或SFC的步被扫描后，这些位并不被清零。
IF-THEN-ELSE：有条件的执行一段程序FOR-NEXT：重复执行一段程序WHILE：只要输入表达式为真就重复执行一段程序REPEAT：重复执行一段程序直至某输入表达式为真EXIT：在处理器到达正常结束条件之前退出循环结构（REPEAT，FOR 或WHILE）CASE：根据一个数学表达式或操作数据的值有条件地执行一段程序；；：相当于一个无操作指令NOP梯形图功能：可调用任一梯形图程序或指令。
顺序功能图SFC
使用步进指令需要说明的问题
12. 状态转移瞬间（一个扫描周期），由于相邻两个 状态同时接通，对有互锁要求的输出，除在程序中 应采取互锁措施外，在硬件上也应采取互锁措施， 其实现方法如图所示 。
4. 仿STL指令的编程方式
M4 X0
Y11 Y12 快进
Y10 Y11 工进1
Y11
工进2
Y12 Y13 快退
M1
X1
M2
X2
M3
X3
M4
X0
M1 M2 M3 M1 M4 M2
M4
SET M0 SET M1 RST M0 SET M2 RST M1 SET M3 RST M2 SET M4 RST M3 SET M0 RST M4
状态转移图
状态转移图简称SFC）：是 用状态继电器 来描述工步转移的图形。
状态Sn
转移条件
状态Sm
满足转移条件时，实现状态转移，即上一状态（转 移源）复位，下一状态（转移目标）置位。
指令表
对步进接点用步进指令STL编程； 当步进控制范围结束时，用步进返回
指令RET； 与步进接点相连的触点用LD/LDI指
M1
X3
M2
X4
M3
X2
M4
X0
M6
X1
M5
M7
M8
C0
M8
C0
M8
SET M0 SET M1 RST M0 SET M2 RST M1 SET M3 RST M2
SET M4 SET M6 RST M3 SET M5 RST M4 SET M7 RST M6 SET M8 RST M5 RST M7 SET M1 RST M8
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。
顺序功能图(sfc)
目录
• SFC基本概念 • SFC的组成元素 • SFC的绘制方法 • SFC的编程实现 • SFC的优化与改进 • SFC的未来发展与展望
01
SFC基本概念
SFC定义
顺序功能图是一种用于描述控制系统或工业过程的流程 图，它以图形化的方式展示系统或过程的顺序行为。
顺序功能图使用一系列的矩形、圆圈和箭头来表示系统 或过程中的不同状态、条件和转换。
01 工业自动化
顺序功能图广泛应用于工业自动化领域，用于描 述和控制生产线的流程和逻辑。
02 控制系统设计
在控制系统设计中，顺序功能图常被用于描述控 制系统的行为和逻辑，帮助工程师进行系统设计 和优化。
03 过程控制
在过程控制领域，顺序功能图可以用于描述化工、 制药等行业的生产过程，帮助企业实现高效的过 程控制和管理。
总结词
优化动作序列可以提高SFC的效率和可维护性。
详细描述
动作序列是SFC中控制流程执行的步骤，优化这些序列可以减少不必要的步骤和 冗余操作。具体方法包括合并相似的动作，简化复杂的动作流程，以及使用标 准的、易于理解的符号和语言描述动作。
优化状态管理
总结词
优化状态管理是提高SFC可维护性和可扩 展性的重要手段。
05
SFC的优化与改进
优化转换条件
总结词
优化转换条件是提高顺序功能图(SFC)可读性和可靠性的关键 步骤。
详细描述
转换条件是SFC中控制流程顺序的关键因素，优化这些条件 可以减少冗余和潜在的错误。具体方法包括简化复杂的条件 表达式，使用更具体的条件描述，以及确保所有转换条件都 是清晰和准确的。
优化动作序列
04
SFC的编程实现
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。
顺序功能图及步进指令编程举例
动作。
（5）汽缸A向左动作到位，汽缸B向下
SQ4
动作。
汽缸B
SQ3
SQ2
（6）汽缸B向下动作到位，汽缸C松开
SQ5
汽缸A
抓手，将物块放置到传送带上。
（7）汽缸C松开抓手到位，汽缸B向上
动作。 （8）汽缸B向上到位，传送带转动，送
出物块。同时汽缸A向右移动。
汽缸C
SQ6
SQ7
（9）汽缸A向右移动到位，进行下次循
南北绿 东西红
南北黄 东西红
机械手臂控制系统
SQ3
SQ2
SQ4 汽缸B
SQ5
汽缸A
汽缸C
SQ6
SQ7
物块
SQ8
SQ1
电机
M1
机械手抓取物块的结构工作过程如下：
（1）如果人工放置物块到工作台上，汽
缸B向下动作。
（2）汽缸B向下动作到位，汽缸C动作，
抓紧物块。
（3）汽缸C抓紧物块，汽缸B向上动作。
（4）汽缸B向上动作到位，汽缸A向左
环。
物块
SQ8
SQ1
电机
M1
M8002 原位状态 S0
SQ1 汽缸B向下 S20
Y0-汽缸B下降
SQ5 汽缸C抓紧 S21
Y1-汽缸C抓紧
SQ7 汽缸B向上 S22
Y2-汽缸B上升
SQ4 汽缸A向左 S23
Y3-汽缸A左移
SQ3 汽缸B向下 S24
Y0-汽缸B下降
SQ5 汽缸C松开 S25
Y4-汽缸C松开
南北红、东西
JMP
黄、T1定时50
S0
T1
X1
状态3 S22
南北绿、东西
序列顺序功能图的3种编程方法
液压油缸
Y1 Y0
X0
X1
X2
OFF
OFF
NO
X3
液压进给装置运动示意图
左行示意
左 输出点y0有效，活塞杆向
运行
液压油缸
X0
X1
X2
OFF
ON
OFF
Y0 X3
单序列结构液压进给装置运动示意图
右行示意
输出点y1有效，活塞杆向右运
行
液压油缸
Y1
X0
X1
X2
OFF
OFF
ON
X3
单序列结构液压进给装置运动示意图
FX系列PLC的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。
步进梯形指令STL只有与状态继电器S配合才具 有步进功能。S0~S9用于初始步，S10~S19用于自动返 回原点。使用STL指令的状态继电器的常开触点称为 STL触点，用符号表示，没有常闭的STL触点。
M2
X3 X1 X2 X0
Y0 Y1
M1 M0
M2 M1 M3 M2 M4 M3 M0 M4 左行 右行
初始
左行 右行 左行 右行
图4.20(c) 单序列结构梯形图
使用以转换为中心的编程方法
M1 X1
M2 X2
M3
使用以转换为中心控制步
单序列结构梯形图
使用步进梯形指令的编程方法
许多PLC都有专门用于编制顺序控制程序的步 进梯形指令及编程元件。
步进梯形指令的单序列结构的编程方法
感谢下 载
X2
图4.20(b) 单序列结构顺序功能图
单序列结构梯形图绘制
PLC顺序功能图编程
导读
RFID关键技术之一——RFID防碰撞技术
问题：如何不让boggers与其他地下车辆相撞呢？
在读写器的数米之外放置一个MasterRangeProgrammingTag(MRPT)并按下自动 调节按钮，读写器会一次跳出1米的距离去搜寻MRBT标签。一旦发现RFID标签，读写 器将自动调整读距。标签的金属周围还有些低电量指示器，尽管电子标签里的电池能 使用5年，但是在电池用完之前电池指示器会帮助管理者更换电池。
导读
RFID关键技术之一——RFID防碰撞技术
问题：如何不让boggers与其他地下车辆相撞呢？
该碰撞预警系统实际上是RFIDInc.公司“Extenda-Read”的一个延伸的生产线。这些 产品包括RFID标签和读写器，有源的和半有源的，频率为433.92MHz。这些产品应用于 如卡车和车辆的ID识别、门禁控制、员工考勤和跟踪、停车场管理等等。
这些地下的车辆在配备了RFID公司的新型碰撞预警系统之后，可以安全地运 行，即在通过矿井隧道的时候不用担心在这样混乱的周围环境里碰撞到其他的移 动设备。
所有这些车辆都是重要的投资资本，如果boggers碰撞后，资金上损失的不仅 是车辆，而且还有闲置资产，更不用说人身安全方面了。TELFER金矿在前两年有 三辆巡视车辆被boggers压碎，每辆车损失了8万美元。
RFIDInc.公司的前身为Telsor公司，是世界上历史最悠久的有源RFID公司，其主体 市场是工厂自动化和工业识别。FRIDInc.公司经理兼CEOJamesHeurich补充说：“我们 一直致力于让公司拥有各种各样的RFID技术产品，其产品的多元化使之在许多市场得 到应用，从而不仅在不同的经济时代可以生存，而且能适应自1984年以来技术上的不 断更新。公司正为很多领域提供各种各样的解决方案，包括Kellogg谷物食品和汽车制 造商、医药行业以及诸如Blockbuster或HollywoodVideo这样的零售巨头。”
三菱PLC顺序功能图(SFC)
4. 使用STL指令时允许双线圈输出。
5. STL指令只能用于状态寄存器，在没有并行序列时， 一个状态寄存器的STL触点在梯形图中只能出现一次。
6. 在STL触点驱动的电路块中不能使用MC和MCR指令，可 以使用CJP/EJP指令，当执行CJP指令跳入某一个STL 触 点的电路块时，不管该STL触点是否接通，均执行对应的 EJP指令之后的电路.
（MPS/MRD/MPP），须在LD或LDI指令后使用栈指令，图a所示。
4. 状态的转移方法。对于STL指令后的状态（S），OUT指令和SET 指令具有同样的功能，都将自动复位转移源和置位转移目标。 但OUT指令用于向分离状态转移，而SET指令用于向下一个状态 转移。如图b所示。
(a)
(b)
使用步进指令需要说明的问
Y10 0 1 0 0
使用步进指令需要说明的问题
1. 状态S作为辅助继电器使用时，不能提供步进 接点（步进接点是可以产生一定步进动作的接 点）。
2. 输出的驱动方法。STL内的母线一旦写入LD或 LDI指令后，对不需要触点的线圈就不能再编程， 如图（a）所示。若要编程，需变换成图（b） 所示。
1. 使用STL指令的编程方式 步进梯形指令 简称STL指令。
X1 高限位
X0 中限位
X2 下限位
电机 Y2
M8002
液体B Y1
M0 X3
M1
Y0 液体A
X0
M2
Y1 液体B
X1
M3 T0
M4
Y2 T0 搅拌
Y3 放液体
X2
M5
Y3 T1
顺序功能图
应用：工作过程按照一定的顺序动作或动 作的重复较多即可使用步进指令。 编程方法：1、首先画功能图 2、用步进指令画梯图
1
顺序控制设计法
一、顺序功能图 顺序功能图是一种用来描述顺序控制的一 种图形，也叫状态转移图。 定义：它是把一个运动系统分成若干个顺序相 连的工序，各阶段按照一定的顺序进行自动 控制的方式。
步 转换 X0 启动 S20 T0 S21 X1 S22 T1 Y3 T1
9
动作 T0
Y2 Y0
转换条件
S23
X2
Y1
例题1：三个小彩灯间隔1s循环点亮。 例题2：三盏灯间隔1s依次点亮。 例题3：电动机工作10s停10s，循环进行 。
绘制顺序功能图注意的问题 (1) 两个步不能直接相连，必须用一个转换隔开。 (2) 顺序功能图中必须有初始步。 (3)顺序功能图全部操作过程结束后应能返回初始步。 (4)初始步可由初始化脉冲M8002激活。 （5）注意：程序只执行本活动步的任务， 前面步的任务自动停止。
1.步 步： 将控制系统的工作周期划分为顺序相连的 工序， 这些阶段称为步。 分类： （1）初始步（初始状态） 用双线框 表示； 是一个状态继电器，用S0表示; 可以没有具体任务。 2）工作步： 用单线框 表示； 是一个状态继电器，用S20—S499表示； 完成一个或几个任务。 2. 有向连线 各步之间用有向连线连接。 从上到下、从左到右可省去箭头，其余方向 应加上箭头表明步的进展方向。
5
M8002 S0 步 有 向 连 线 转换 初始步 动作 X0 启动 Y2 T0 T0 S21 X1 转换条件 Y0
3. 转换 在有向连线上用垂直短划线表示。 4. 转换条件 转换条件即实现活动步（当前工作步） 转移的条件，用符号表示。
选择性序列顺序功能图的编程
S26 Y6
X7
(b)
图5-24 选择性顺序功能图及其对应的梯形图、语句表
2. 选择性序列顺序功能图的编程
S21
X1 S22
X2 S23
X3
S26 X7
Y1
X4
Y2
S24
X5
Y3
S25
X6
Y6
(a)
S21 Y1
X1 SET S22
X4 SET S24
S22
Y2
X2 SET S23
S23
Y4
Y3
X3
解：输入/输出分配 （1）I/O分配：
X0：启动按钮SB1 X1：启动按钮SB2 X2：行程开关SQ1 X3: 行程开关SQ2 X4: 行程开关SQ3
注意
Y0：控制小车前进接触器KM1 Y1：控制小车返回接触器KM2
（2）小车控制系统 PLC外部接线图
注意
解：输入/输出分配 （1）I/O分配：
X0：启动按钮SB1 X1：启动按钮SB2 X2：行程开关SQ1 X3: 行程开关SQ2 X4: 行程开关SQ3
X3
X6
状态器S26由S23或
S26
Y6
S25 置位，同时，前一状 X7
态器S23或S25自动复位。
1. 选择性序列顺序功能图特点 选择性序列顺序功能图的特点是某一时刻， 只能有一个分支被选择。
2. 选择性序列顺序功能图的编程
S21
X1 S22
X2 S23
X3
S26 X7
Y1
X4
Y2
S24
X5
Y3
S25
X6
Y6
(a)
S21 Y1
X1 SET S22
顺序功能流程图及顺控步进梯形图自动编程方法
顺序功能流程图及顺控步进梯形图自动编程方法1．顺控流程图基本结构根据步与步之间转换的不同情况，顺控流程图有单序列结构、选择性分支、汇合结构、并行分支、汇合结构、跳步，重复、循环、复位等结构。
(1)单序列结构编程如图1由一系列按顺序排列相继激活步组成。
每一步后有一到几个转换条件，转换条件后面只有一步。
应用如图4-40运料小车左右行驶顺序控制.单序列结构b3C4d5e6图1 单序列结构(2)选择序列结构编程如图2有选择开始分和结束选择并选择分：若4为活动步，如转换条件a、b、C成立，则分别转向5、7、8步。
选择合：若6、8、10步分别为活动步，其对应转换争件d、e、f分别成立，则它们分别转向步11，即步6、8、10合并为步11。
cf图2 选择序列结构(3)并列序列结构编程并行序列也有开始并分与结束并合。
如图3。
并行分（图3左）：当转换条件e 满足时，活动步3，同时转换为步4、6、8。
并行合（图3右）：当转换条件d 满足时，同为活动步的5、7、9可合并为步10。
并行分并行合346810579ed图3(4)子步结构编程子步结构是指在流程图中，某一步包含一系列子步和转换。
这在工程总体方案设计中，经常被采用。
如图4，先用几步和转换简洁表示整体系统功能，然后每步再细化为若干子步和转换。
单一流程的编程选择性分支、汇合的编程并行分支、汇合的编程5X1X65.2X2X35.3X4X55.1X15.4X6子步结构4（5）跳步，重复、循环、复位等结构编程跳步、重复和循环等序列结构，实际上是选择序列结构的特殊形式，如图5。
图5（a）为跳步结构，当步3为活动步时，如转换条件e成立，则跳过步4、5，直接进入步6。
图5（b）为重复结构，当步6为活动步时，如转换条件e成立而条件d不成立，则重新返回步5，重复执行步5、6。
直到条件d成立，重复结束，转入步7。
图5（C）是循环结构，即在序列步结束后，用重复办法直接返回始步，形成系统循环，实现自动运行。
顺序功能图（SFC）在西门子S7-200SMART 上的编程实现方法及比较
科技与创新┃Science and Technology&Innovation ·172·2021年第14期文章编号：2095－6835（2021）14－0172－02顺序功能图（SFC）在西门子S7-200SMART上的编程实现方法及比较＊刘海洋，王峰（江苏省宿迁学院机电工程学院，江苏宿迁223800）摘要：采用顺序功能图法可以实现复杂顺序控制PLC程序的编制，具有简单、直观、高效等优点。
对于S7-200SMARTPLC，还要使用其编程指令对顺序功能图进行转换。
转换有三种方法，分别是基于起保停的转换方法、基于置位复位指令的转换方法、基于SCR指令的转换方法。
以一个实例，介绍这三种转换方法，并对这三种方法进行比较。
关键词：顺序功能图；S7-200SMART；编程；实现方法中图分类号：TH39；TM571.61文献标志码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2021.14.070顺序功能图是PLC中一种解决复杂顺序控制的语言，它的出现使顺序控制类编程变得简单明了。
国际电工委员会（IEC）于1988年公布了“控制系统功能图准备”标准（IEC848），中国在1986年颁布了功能图的国家标准（GB6988-6-86）。
目前国际电工委员会正在实施并发展这种语言的编程标准，1994-05公布的IEC可编程序控制器标准（IEC1131）中，顺序功能图被确定为PLC位居首位的编程语言。
S7-200SMARTPLC是西门子近年来主推的小型PLC，是S7-200的升级换代产品。
对于S7-200SMART，顺序功能图还要使用其编程指令进行转换，转换有三种方法，分别是基于起保停的转换方法、基于置位复位指令的转换方法、基于SCR指令的转换方法。
下面通过一个实例介绍这三种转换方法，并对三种方法进行比较。
1顺序功能图顺序功能图是一种图形化编程语言，它是用流程图来表达一个顺序控制过程，由步、转换条件及有向连线组成。
S7_200SMARTPLC应用技术模块三 顺序功能图编程及应用
三、顺序功能图与步进梯形图之间的转换
2021年4月8日星期四
顺序功能图与步进梯形图的转换
四、认识气动元件
1．气源装置 气源装置的主体部分是空气压缩机。它将原动机供给的机械能转 变为气体的压力能，为各类气动设备提供动力。
2021年4月8日星期四
空压机
2．气动执行元件 气缸是气动系统的主要执行元件，它把压缩空气的压力能转化
模块三 顺序功能图编程及应用
3.1 气动夹具控制系统设计
目录 Contents
3.2 自动门控制系统设计 3.3 按钮式人行横道交通灯控制系统设计
3.4 气动机械手控制系统设计
2021/4/8
【能力目标】
1．能熟练运用顺序控制继电器指令编写PLC程序。 2．能熟练运用启保停电路以及置位复位指令编写顺序控制程 序。 3．能根据控制系统的控制要求，构建PLC控制系统的硬件系 统以及程序设计。
2021年4月8日星期四
二、顺序控制指令
顺序控制指令的使用说明如下。 （1）顺序控制指令只对顺序控制继电器S有效。
2021年4月8日星期四
（2）SCR标记SCR程序段的开始， SCRE标记 SCR 程序段的结束 。SCR和SCRE指令之间的所有逻辑是否执行取决于S堆栈的值。
（3）当输出动作需要保持时，可使用S/R指令。 （4）SCRT转移指令有能流时，执行该指令，将复位当前激活的 SCR段的S位，并会置位引用段的S位 （5）在SCR段中不能使用JMP和LBL指令。即不允许跳入或跳出 SCR段，也不允许在SCR段内跳转。
（1）单作用气缸。单作用气缸的工作特点是：气缸活塞的一个运 动方向靠空气压力驱动，另一个运动方向靠弹簧力或其他外部的方 法使活塞复位，如图所示。
几种基于顺序功能图的编程方法的比较
难 。 文 介 绍 的 几种 基 于 顺序 功 能 图 （ Ｆ 编 程 思 路 的 编程 方法 ， 本 Ｓ Ｃ） 对 ３— ３所 示 。 于 缺 乏 继 电器 控制 线路 设计 基 础 的 Ｐ Ｃ 初 学 者 来 说 更 容 易 上 手 ， Ｌ 能 ２１ 移 位 指 令 法 ： 用 ．． ３ 使 大 大 提 高 编 程 效 率 及 正确 率 。 移 位 指令 实现 状 态 转移 。 如 １顺 序 功 能 图 法 图 ３ ４ 使 用 若 干 个 连续 的软 —。
几种基 于顺序功能 图的编程方法 的比较
徐黎 （ 苏州工业职业 技术学 院）
摘 要 ： 文 主 要 针 对 三菱 Ｆ ２ 系 列 Ｐ Ｃ， 过 具 体 的 实例 对 几 种 基 于 法 ： 活动 步 与 转 换 条件 作 为 本 ＸＮ Ｌ 通 将 顺序 功 能 图（ Ｆ 的 编 程 方 法进 行 比较 ， 做 分 析 总 结 。 Ｓ Ｃ） 并 关键词 ： 三菱 顺序 功 能 图 ＰＣ ＳＣ Ｌ Ｆ
一
般不同。
态 的启 动 。
３ 几 种 方 法 的特 点及 比较 ３１ “ Ｅ Ｓ ” ． Ｓ Ｔ Ｒ Ｔ 法和 “ 、 、 ” 比较 类 似 ， 起 保 停 法 是编 程 语 言 规 律 步 为 活 动 步 。 即使 程 序 从 一 步 走 到 另 一步 。 性 比较 强 ， 它较 好 提 现 了 Ｓ Ｃ 转换 原 则 ， Ｆ 由于 涉 及 的 指 令 较 少 ， 所 且 顺 序 功 能 图法 编 程 就 是 用 转 换 条 件 控 制 代 表 各 步 的 软 元 件 ， 让 有 Ｐ Ｃ都 有 置 复 位 指令 以及 编 制 起 保 停 电路 ， 以 此 种 方 法具 有 一 Ｌ 所 它 们 的 状 态 按 一 定 的 顺 序 变 化 ，然 后 用 代 表 各 步 的软 元 件 去 控 制 定 的通 用 性 。 且 由 于 涉及 指 令 较 少 ， 程 简 单 ， 路 清 晰 ， 于 阅 读 。 编 思 便 Ｐ Ｃ 的 各输 出继 电器 。 Ｌ 但 用 这种 方法 编 程 会 使 得梯 形 图 中 的程 序 比较 长 ，从 而 造 成较 长 的 １２ 顺序 功 能 图编 程 的注 意 事 项 ＿ 执行 时 间 以及 间 接 造 成 程序 阅读 修 改 的 不 方便 。 所 以此 种 编 程 方 法 （＝ ＿两个步绝对不能直接相连 ， ｌ ＝ ＝ ） 必须 用一个转换隔开。 仅推 荐 用于 小 程 序 的 编 制 。 ② 两 个 转 换 不 能 直 接相 连 ， 须用 一 个 步 将 它们 隔 开 。 必 ３２ 移 位 指 令 法 使 用 到特 殊 的移 位 指 令 ，这 就 需 要 使 用 者 对 该 ＿ ⑧ 初 始 步 是 必 不 可 少 的 ， 初 始 步 ， 统 无 法 进 入步 状 态 。 无 系 条 指 令 的 应 用较 为熟 悉 。 时 由于 其 移位 的特 性 ， 成单 次 只能 编 制 同 造 ④ 只 有 当某 步 的所 有 前 级 步 都是 活动 步 时 ，该 步 才 有 可 能 变 成 单 流 程 的 顺序 控 制 。 需 要 设计 条件 分 支 、 合 等 需 要 分 别 使用 多段 如 汇
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
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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。
（1）步与动作
步的基本概念：顺序控制设计法最基本的思想是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）,并用编程元件来代表各步。
步是根据输出量的状态变化来划分的，在任何一步之内，各输出量的ON/OFF 状态不变，但是相邻两步输出量总的状态是不同的。
步的这种划分方法使代表各步的编程元件的状态与各输出量的状态之间有着极为简单的逻辑关系。
顺序控制设计法用转换条件控制代表各步的编程元件，让它们的状态按一定的顺序变化，然后用代表各步的编程元件去控制PLC的各输出位。
起始步，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的状态。
初始步用双线方框表示，每一个顺序功能图至少应该有一个初始步。
步对应的动作，可以将一个控制系统划分为被控制系统和施控系统。
对于被控系统，在某一步中要完成某些“动作”；对于施控系统，在某一步中则要向被控系统发出某些“命令”。
为了叙述方便，下面将命令和动作统称为动作，并用矩形框中的文字或符号表示，该矩形孔应与相应的步的符号相连。
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，相应的动作被执行；处于不活动状态时，相应的非存储型动作被停止执行。
（2）有向连线与转换条件
有向连线。
在顺序功能图中，随着时间的推移和转换条件的实现，将会发生步的活动状态的进展，这种进展按有向连线的路线和方向进行。
在画顺序功能图，将代表各步的方向按它们成为活动步的先后次序顺序排列，并用有向连线将它们连接起来。
步的活动状态习惯的进展方向是从上到下或从左到右，在这两个方向有向连线上的箭头可以省略。
如果不是上述的方向，应在有向连线上用箭头注明方向。
在可以省略箭头的有向连线上，为了更便于理解也可以加箭头。
转换，转换用有向线段上与有向连线垂直的短划线来表示，转换将相邻两步分隔开。
步的活动状态的进展是由转换的实现来完成的，并与控制过程的发展相对应。
转换条件，使系统由当前步进入下一步的信号称为转换条件，转换条件可以是外部的输入信号，例如按钮、指令开关、限位开关的接通或断开等；也可以是PLC内部产生的信号，例如定时器、计数器常开触点的接通等，转换条件还可以是若干个信号的与、或、非逻辑组合。
3.1.1使用起保停电路的顺序控制设计法
起保停电路即起动保持停止电路,是在梯形图设计中应用比较广泛的一种电路其工作原理是,当输入信号的常开触点接通,输出信号的线圈得电,同时使输入信号进行“自锁”或“自保持”,即输入信号的常开触点失去作用。
当使用此电路设计满足上述要求的梯形图时,首先我们要根据工艺要求画出顺序功能图 ,功能图中的每一步用存储器M表示,每一步执行的动作用Q表示,然后根据功能图设计形图(在设计用此方法设计梯形图时,我们一定要准确地找出每一步的起动条件,停止条件和执行的动作,每一步的执行必须要包括“起动”、“自锁”和“停止”
三个部分。
3.1.2以转换为中心的顺序控制设计法
在以转换为中心的编程方法中,用该转换的所有前级步对应的存储器位的常开触点与转换对应的触点或电路串联,该串联电路作为梯形图中起保停电路的起动电路。
用它来控制对后续步存储器位的置位(使用置位指令S)和前级步存储器位的复位(使用复位指令R) 。
我们在使用这种方法设计梯形图时,注意不能将输出位的线圈与置位指令和复位指令并联,应根据顺序功能图,用代表步的存储器位的常开触点或它们的并联电路来驱动输出位的线圈。
这种设计法特别有规律可循,梯形图转换实现的基本规则之间有着严格的对应关系,在设计复杂控制系统的顺序功能图时,既容易掌握,又不容易出错,可使设计的效率得到大大提高。
3.1.3使用SCR指令的顺序控制设计法
为了方便编制复杂的顺序控制梯形图,各种型号的PLC都有顺序控制指令,如三菱FX系列PLC中的步进梯形指令和本文要介绍的西门子S7-200系列PLC中的顺序控制继电器指令等。
西门子S7-200PLC中的顺序控制继电器( SCR)指令如表1所示。
顺序控制程序被顺序控制继电器指令(LSCR)划分为LSCR与SCRE指令之间的若干个SCR段,一个SCR段对应与SFC中的一步,每一个SCR 段都应有SCRT、SCR、SCRE。
装载顺序控制继电器指令(LSCR)表示一个SCR 段的开始,顺序控制继电器结束指令( SCRE)用来表示SCR段的结束,而顺序控制继电器转换指令( SCRT)用来表示SCR 段之间的转换,即步的活动状态的转换。
在设计梯形图时, 用LSCR 和SCRE指令表示SCR段的开始和结束,用SM010的常开触点来驱动该步中输出点的线圈(Q) ,并用转换条件对应的触点或电路来驱动转换到后续步的SCRT指令。
编写流程:初始步首先被置位,即初始步的SCR段开始,然后转换条件对应触点或电路驱动SCRT指令, SCRE指令使初始步对应的SCR段结束,后续步对应的SCR段开始,使得SM010的常开触点去驱动该步的输出点线圈(Q) ,依照上面的步骤根据SFC的流程继续下去。
把SFC (图4)中的位存储器(M)改为顺序继电器( S) ,然后使用该方法编写上述实例的梯形图
使用起保停电路的梯形图顺序控制设计法,是一种通用的设计方法,它使用的仅是PLC中最基本的指令,对于任何顺序控制系统的梯形图都可以用此方法。
本设计也是采用起保停的方法进行的设计。