顺序功能图

一、什么是顺序控制？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。二、什么是顺序功能图？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的顺序控制程序的有力工具。顺序控制顺序功能图PLC梯形图若一个控制任务可以分解成几个独立的控制动作，且这些动作严格地按照先后次序执行才能使生产过程正常实施，这种控制称为顺序控制或步进控制。在工业控制领域中，顺序控制应用广泛，尤其在机械制造行业，几乎都利用顺序控制来实现加工过程的自动循环。顺序控制设计法就是针对顺序控制系统的一种专门设计方法。该设计方法对初学者易于接受，对于有经验的工程师，也会提高编程效率，便于程序的调试、修改与阅读。PLC的设计者们为顺序控制系统的程序编制提供了大量通用和专用的编程元件，开发了专门供编制顺序控制程序的功能图，使这种先进的设计方法成为当前PLC应用程序设计的主要方法。•紧密结合生产工艺各种控制逻辑、运算都是由生产工艺决定的，必须严格按生产工艺及流程来设计应用程序，不能随心所欲。•熟悉控制系统的硬件结构软件系统是由硬件系统决定的，不同系列的硬件不可能采用相同的语言形式进行程序设计，即使语言相同，所采用的指令也不尽相同。•具备计算机和自动化方面的知识PLC的核心是计算机技术，控制依据是自动化理论。掌握这些知识，才能更好设计。应用程序设计基本要求•项目分析——控制对象类型•控制方案制定——控制系统、控制策略•参数表——I/O地址分配表、内存分配表•程序框图——顺序功能图•程序清单——梯形图•程序说明书应用程序设计步骤制定实施方案画顺序功能图制定抗干扰措施编制I/O表设计梯形图初步调试程序初调通过？固化程序修改程序否是开始流程正确？是否运行正常？否是方案正确？否是编写说明书结束功能图的绘制顺序功能图又称状态转移图，它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顺序控制程序的重要工具。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，可以用于进一步设计和不同专业人员之间的技术交流。下图所示为功能图的一般形式，它主要由步、有向连线、转换、转换条件和动作（命令）组成。n-1nn+1abc第n-1步执行的动作第n步执行的动作第n+1步执行的动作n+2第n+2步执行的动作de有向连线动作（输出）转换和转换条件步顺序功能图的基本元素步的划分顺序控制设计法的基本思想是将被控对象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，并且用编程元件（内部中间继电器）来代表。步是根据PLC输出状态的变化来划分，在任何一步之内，各输出状态不变，但是相邻步之间输出状态是不同的。步的这种划分方法使代表各步的编程元件与PLC各输出状态之间有着极为简单的逻辑关系。•步的画法在功能图中用矩形框表示步，方框内是该步的编号。如S上图所示各步的编号为ｎ-1、n、n+1。编程时一般用PLC内部元件来代表各步，例如步n可用内部元件的编号M0.0来表示等，这样在根据功能图设计梯形图时较为方便。•初始步的画法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。初始步用双线方框表示，每一个功能图至少应该有一个初始步。M0.0M0.1活动步当系统正处于某一步时，该步处于活动（有效）状态，称该步为“活动步”（有效步）。步处于活动状态时，相应的动作被执行。若属于保持型的动作，则该步不活动时也会继续执行该动作；若为非保持型动作，在该步不活动时动作就停止执行。一般在功能图中保持型的动作应该用文字或助记符标注，而非保持型动作不要标注。编程时用中间继电器来代表步。某一步为活动步时，对应的中间继电器为“1”状态，转换实现时，被转换的后续步变为活动步。由于转换条件大都是短信号，即它存在的时间比它激活的后续步为活动步的时间短，因此应使用有记忆（保持）功能的电路来控制代表步的中间继电器。属于这类的电路有“启保停电路”，具有相同功能的可使用SET、RSET指令的电路。转换条件使系统由当前步转入下一步的信号称为转换条件。转换条件可能是外部输入信号，如按钮、指令开关、限位开关的通/断等，也可能是PLC内部产生的信号，如定时器、计数器触点的通/断等；转换条件也可能是若干个信号的与、或、非逻辑组合。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各输出继电器。有向连线和转换•有向连线的画法在画功能图时，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。活动状态的进展方向习惯上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。•转换转换是用有向连线上与其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来实现的，并与控制过程的进展相对应。有向连线和转换M0.2M0.1M0.0电机M2起动电机M1起动等待T37延时时间到按下停止按钮I0.1按下起动按钮I0.01.转换实现的条件在功能图中，步的活动状态的进展是由转换实现完成的。而转换实现必须同时满足以下两个条件：①该转换所有的前级步都是活动步（有效状态）。②相应的转换条件得到满足。如果转换的前级步或后续步不止一个，转换的实现就称为同步实现转换实现应完成的操作①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；②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。转换实现的基本规则动作•一个步表示控制过程中的稳定状态，它可以对应一个或多个动作。•可以在步右边加一个矩形框，在框中用简明的文字说明该步对应的动作，如下图所示。•一个步对应多个动作时有两种画法，可任选一种，一步中的动作是同时进行的，动作之间没有顺序关系。•可以有存储型、非存储型等，如“打开阀们并保持”。动作的表示绘制顺序功能图的注意事项•两个步绝对不能直接相连，必须用一个转换将它们隔开。•两个转换也不能直接相连，必须用一个步将它们隔开。•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，初始步可能没有输出处于ON状态，但初始步是必不可少的。•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。•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。因此在进入RUN工作方式时，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。指出顺序功能图中的错误（1）初始步应为双线框；（2）最上面的转换没有转换条件；（3）步M0.2和M0.0间没有转换条件；（4）输入I0.5不能为动作；（5）不采用Q作转换条件；（6）步M0.3后面没有转换和步；（7）最上面水平有向连线应在转换之下1234567顺序功能图结构•1单序列结构•2选择序列•3并行序列•4循环结构•5复合结构单列结构M0.0M0.1M0.2I0.0单列结构由一系列相继激活的步组成，每一步的后面仅接有一个转换，每一个转换的后面只有一个步。I0.1I0.2选择结构M0.0a1M0.1M0.2M0.3b1c1M0.4M0.5M0.6选择序列开始选择序列的开始称为分支。转换符号标在水平连线下方。若步M0.0是活动步，且转换条件a1=1（满足），则由步M0.0转向步M0.1；若步M0.0是活动步，且b1=1，则由步M0.0转向步M0.2。在任一时刻只允许执行一个序列。M1.3a4M1.0M1.1M1.2b5c6M1.4选择序列结束选择序列的结束称为合并。若步M1.0是活动步，且转换条件a4=1，则由步M1.0转向步M1.3；若步M1.1是活动步，且b5=1，则由步M1.1转向步M1.3。并行结构并行序列开始M0.0M0.1M0.2M0.3M0.4M0.5M0.5并行序列的开始称为分支，当转换条件实现几个序列同时激活，这些序列称为并行序列。为了强调转换的同步实现，水平连线用双线表示。在水平双线上方只有一个转换符号。当步M0.0是活动步，且转换条件I0.0=1，同时转向步M0.1、步M0.2和步M0.3，三分支同时独立运行，且复位步M0.0。I0.0M1.3M1.0M1.1M1.2cM1.4并行序列结束并行序列的结束称为合并。当三条分支都必须分别运行到最后一个步M1.0、M1.1、M1.2，且转换条件c=1时，则转入到步M1.3，同时将步M1.0、M1.1、M1.2复位。子步结构•在绘制复杂控制系统顺序功能图时，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，可避免一开始就陷入某些细节中。•所谓子步的结构是指在顺序功能图中，某一步包含着一系列子步和转换。跳步、重复和循环序列结构跳步、重复和循环序列结构实际上都是选择序列结构的特殊形式。循环结构（单循环、条件循环、多重循环等）1.单循环结构在单循环结构中，转换条件a相当于启动信号，只要条件成立，立即转入步M0.0。此后根据转换条件，依次进入各步。在步M0.2时，若条件d成立，则返回到步M0.0，周而复始，依次循环。aM0.0bM0.1cM0.2d单循环条件循环结构当步M0.3有效时，若转换条件d成立，则如单循环一样，返回到步M0.0，继续循环；当步M0.3有效时，若转换条件f成立，则跳出循环，转到步M0.4。aM0.0bM0.2cM0.3fM0.4d3333333333333333333Q0.0Q0.0Q0.0Q0.0Q0.0Q0.0Q0.0复合结构M0.6M0.1M0.3M0.4M0.5M0.2M0.0M0.7M1.0M1.1Q0.0Q0.7Q0.5Q0.6Q0.4Q0.2Q0.0Q0.1Q0.2Q0.1Q0.5Q0.0Q1.0Q0.7Q0.3Q0.2I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6I0.7I1.0I1.1