顺序控制设计法

快进
练习3 工进
快退
I0.1
I0.2
I0.3
设动力头初始状态停在左边，按下启动按钮I0.0后， Q0.0和Q0.2为1，动力头向右快速进给，碰到I0.2 后，变为工作进给Q0.0为1，碰到限位I0.3后，暂 停5s；5s后Q0.2和Q0.1为1，工作台快速退回，返 回初始位置停止运动。画出顺序功能图。
顺序控制的典型事例：电镀自动生产线
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电镀流程概述
在上主产线前要求毛坯无严重缺陷，并经过滚磨或 磨光前处理。经吹尘后，上线用弱碱性溶液，采用 阴极电解除油。时间控制在 10 ～ 15S ，电流密度为 3 ～ 5A ／ dm2 ，清洗后，用氢氟酸溶液浸蚀 5s ，提高 镀层附着力。预镀是关键一环，采用预镀氰化铜的 方法，在零件表面形成一层完全覆盖，致密区附着 良好的镀层。水洗后，镀镍 5min 。其中，除油，预 镀铜，镀镍的槽温控制在 50 ～ 60℃，镀铜和镀镍要 求初始用高密度电流冲击 2min ，之后镀镍再用涓流 镀 3min ，同时阴极移动，用于搅拌电镀溶液，以保 证镀层均匀，致密，不起皮。为了节能，必须是镀 件进入镀槽后，才能接通电流排。
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电镀线上的输入输出设备
输出设备： 上升/下降继电器。前进/后退继电器。抓紧继电器。 喷淋，加热，吹尘继电器。阴极移动继电器。电流 排通断接触器及原点指示灯和声光报警器。
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对于此类顺序控制的PLC实例，可以采用顺 序控制设计法来进行PLC程序的设计。 有的可编程序控制器则提供了顺序功能图编程 语言，用户在编程软件中生成顺序功能图后便完成 了编程工作，如西门子S7-300/400 PLC中的S7 Graph编程语言。
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SM0.1
M0.0 I0.0 M0.1 I0.2 Q0.0 Q0.2
M0.2
I0.3 M0.3 T37 M0.4
Q0.0
T37(5s)
Q0.1
Q0.2
I0.1
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顺序功能图（SFC）的其他形式
例
2
1、单序列
规则 转换与步骤交互连 接。每一步的后面 仅有一个转换，每 一个转换后面仅有 一步。
（4）步间的短横线旁边的逻辑条件表示转换条件
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，如按钮、指 令开关、限位开关的接通 ／断开等；也可以是可编 程序控制器内部产生的信 号，如定时器、计数器常 开触点的接通等。转换条 件还可能是若干个信号的 与、或、非逻辑组合。
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练习1
I0.2 I0.0 I0.1 I0.3
Q0.0
Q0.1
Q0.2
画出图示波形对应的顺序功能图。
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练习2
I0.0
Q0.0
红灯
Q0.1
Q0.2 6s
绿灯
黄灯 5s 4s
画出图示交通灯波形对应的顺序功能图。
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SM0.1 M0.0 I0.0 M0.1 I0.1 M0.2 I0.2 M0.3 I0.3 Q0.2 Q0.1 Q0.0 Q0.1
转换条件是与转 换相关的逻辑命题， 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 表示转换的短线的旁 边，使用得最多的是 布尔代数表达式。
SM0.1 M0.0 I0.0 M0.1 I0.1 M0.2 I0.2 M0.3 I0.3
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Q0.0
Q0.1
Q0.1
Q0.2
转换用有向 连线上与有向连线 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。
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Q0.0 OF Q0.1 ON Q0.2 OF Q0.0 OF Q0.1 OF Q0.2 ON
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 待起动命令的相对静止 的状态。
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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。
1. 步序：一个连贯的过程分解成若干顺序相连的 不同阶段，这些不同的阶段称步。 2. 转换条件：上步转入下步所依赖的系统状态的 变化 3. 操作动作：相连两步间的基本差别是执行不同 的操作。即系统输出状态发生了变化。
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顺序功能图中转换实现的基本规则
1．转换实现的条件
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规则 • 二重水平线上有唯一 一个转换，表示并列 顺序的最初步骤同步 开始，称同步。 • 以下步骤独立进行。 • 二重水平线上的并列 顺序的最后步骤全部 激活后，二重水平线 下的唯一的转换条件 满足时，并行步骤结 束，称汇合。
3、并列序列
5
A
7 E 8 K 10 9 F
顺序控制设计法是一种先进的设计方法，
很容易被初学者接受，对于有经验的工程师，也会 提高设计的效率，程序的调试、修改和阅读也很方 便。
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什么是顺序功能图？
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，是设计PLC顺序控制程序的有 力工具。 顺序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，可以供进一步设 计和不同专业的人员之间进行技术交流之用。
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M0.0 I0.0 M0.1 I0.1 M0.2 I0.2 M0.3 I0.3 Q0.2 Q0.1 Q0.0 Q0.1
绘制顺序功能图时的注意事项
1. 两个步绝对不能直接相连必须用一个转换将它们 隔开； 2. 两个转换也不能直接相连必须用一个步将它们隔 开； 3. 顺序功能图中的初始步一般对应于系统等待起动 的初始状态，这一步可能没有什么输出处于ON状 态，因此有的初学者在画顺序功能图时很容易遗 漏这一步。初始步是必不可少的，一方面因为该 步与它的相邻步相比，从总体上说输出变量的状 态各不相同；另一方面如果没有该步，无法表示 初始状态，系统也无法返回停止状态。
顺序控制设计法
刘华波
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Baidu Nhomakorabea.2 顺序功能图
所谓顺序控制，就是按照生产工艺预先规定 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，在生产过程中各个执行机构自 动地有秩序地进行操作。
例如电镀自动生产线就是一个典型的顺序控 制过程。
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顺序控制的实质是面对两类对象：步序标志和操作 动作。
这类似接力赛，参赛人一定要取得接力棒才能进入 比赛，任何时刻只能一人参赛，，交棒后，前一个 参赛人要及时退出比赛。交棒就是步序发生过程。 随之才是运动员的各自奔跑。
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顺序控制的三个要点
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4.自动控制系统应能多次重复执行同一工艺过程， 因此在顺序功能图中一般应有由步和有向连线 组成的闭环，即在完成一次工艺过程的全部操 作之后，应从最后一步返回初始步，系统停留 在初始状态。
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5.在顺序功能图中，只有当某一步的前级步是活动 步时，该步才有可能变成活动步。如果用没有断电 保持功能的编程元件代表各步，进入RUN工作方式 时，它们均处于OFF状态，必须用初始化脉冲 SM0．1的常开触点作为转换条件，将初始步预置 为活动步，否则因顺序功能图中没有活动步，系统 将无法工作。如果系统有自动、手动两种工作方式， 顺序功能图是用来描述自动工作过程的，这时还应 在系统由手动工作方式进入自动工作方式时，用一 个适当的信号将初始步置为活动步。
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电镀线上的输入输出设备
方式转换开关：设手动、单步、单周期、自动四个 方式。 对手动方式，还配有上／下，进／退，抓／放三种 运动选择开关，供操作人员控制天车的运动。 另设有起动，停止，急停和复位四个按钮。 位置检侧元件：有上限 ，下限，左限，右限及 2 位～8位限。分别用限位开关俭测。 控制检测元件有：除油，预镀，电镀槽位的温度检 测。
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步的活动状态习惯 的进展方向是从上到下或 从左至右，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 明进展方向。在可以省略 箭头的有向连线上，为了 更易于理解也可以加箭头。
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（3）步间的短横线表示转换
SM0.1 M0.0 I0.0 M0.1 I0.1 M0.2 I0.2 M0.3 I0.3 Q0.2 Q0.1 Q0.0 Q0.1
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（5）与步并排连接的方框表示该步执行的动作， 多个动作可并列。
SM0.1
根据需要，指令与 对象的动作响应之间可能 有多种情况。有的动作仅 在指令存续的时间内有响 应，指令结束动作终止 （如常见点动控制）。有 的一旦发出指令，动作就 将一直继续，除非再发出 停止或撤消指令（如开车、 急停、左转、右转等）。
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（2）步间的连接线称为有向连线 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 按有向连线规定的路线和 方向进行。在画顺序功能 图时，将代表各步的方框 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。
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顺序控制步的划分（动力头的进给过程为例） 步序节拍
阶段（步序） 转换条件 黑线→红线（初始段）SM0.1 ON 红线→蓝线（快进段） I0.0 ON OF 蓝线→绿线（工进段） I0.1 ON 绿线→粉红（快退段） I0.2 ON
输出状态变化 Q0.0 OF Q0.1 OF Q0.2 OF Q0.0 ON Q0.1 ON Q0.2
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顺序功能图主要由步、 有向连线、转换、转换条 件和动作（命令）组成。
下面我们以组合机床的 动力头进给运动为例来 绘制其顺序功能图。
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组合机床的动力头进给运动
I0.3
I0.1
I0.2
初始位置停在左边 （由限位开关I0.3指示) 按下启动按钮，向右快进（Q0.0和Q0.1控制） 到限位开关I0.1后，转入工作进给 （Q0.1控制） 到限位开关I0.2后，快速返回（Q0.2控制)至初始 位置（I0.3）停下
12
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顺序控制的基本思想
转 换 条 件 步序发生器 1类对象 步序
操作动作 2类对象
• 引入两类对象的概念使转换条件与操作动作在逻辑关 系上进行分离。 • 步序发生器根据转换条件发出步序标志，要求步序标 志不能重叠（当下步有效时，应同时撤消上步标志）。 • 步序标志直接相应控制操作动作；步序标志类似令牌， 只有取得令牌，才能操作相应的动作。 • 因果关系分层次表述，使因果传递清楚，避免含混模 糊
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组合机床的动力头进给运动的顺序功能图
步
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（1）矩形单线方框代表步（双线方框代表初始 步）
框内可用编号代表步序，也可用位存储单元作为 程序进入该步的标志。 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 邻两步输出量的状态是不同的。
3
4
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例
S5
2、选择序列
2
S10
1
S8
h
k
S9
j
S11 n
S6
规则 • 用水平线下连接多个转 换，表示步骤选择开始， 称分支。 • 转换上的数字1、2表示 转换同时成立时的优先 度，无数字左先。 • 多数个转换被连接在下 面的水平线上，表示选 择结束，称合并。