PLC基礎(chǔ)培訓(xùn)課程自制課件02-SFC編程

1、PLC基礎(chǔ)培訓(xùn)課程 順序功能圖順序功能圖(SFC) 步進(jìn)梯形圖步進(jìn)梯形圖(STL) SFC及及STL的編程規(guī)則的編程規(guī)則 多流程順序控制多流程順序控制 SFC及及STL的應(yīng)用舉例的應(yīng)用舉例 狀態(tài)編程法也叫功能表圖法，是狀態(tài)編程法也叫功能表圖法，是PLCPLC程序編制的程序編制的重要方法及工具。重要方法及工具。 FXFX2N2N系列系列PLCPLC的步進(jìn)順控指令及大量的狀態(tài)軟元的步進(jìn)順控指令及大量的狀態(tài)軟元件就是為狀態(tài)編程法安排的。件就是為狀態(tài)編程法安排的。 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖也叫順序功能圖（狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖也叫順序功能圖（Sequential Sequential Function Chart SFCFun

2、ction Chart SFC）是狀態(tài)編程的重要工具是狀態(tài)編程的重要工具，包含了狀態(tài)編程的全部要素。，包含了狀態(tài)編程的全部要素。 狀態(tài)編程時，一般先繪出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，再轉(zhuǎn)換狀態(tài)編程時，一般先繪出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，再轉(zhuǎn)換成狀態(tài)梯形圖（成狀態(tài)梯形圖（STLSTL）或指令表?；蛑噶畋?。 在實(shí)際應(yīng)用中許多控制過程是順序控制，在實(shí)際應(yīng)用中許多控制過程是順序控制，這類順序控制系統(tǒng)采用繼電器梯形圖編制這類順序控制系統(tǒng)采用繼電器梯形圖編制則比較繁瑣，而且編出來的程序復(fù)雜難于則比較繁瑣，而且編出來的程序復(fù)雜難于讀懂。讀懂。 一個順序控制過程可以分為：一個順序控制過程可以分為：若干個狀態(tài)若干個狀態(tài), ,每個狀態(tài)具有不同的

3、動作每個狀態(tài)具有不同的動作, ,相鄰狀態(tài)之間由相鄰狀態(tài)之間由轉(zhuǎn)換條件得到滿足后進(jìn)行轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換條件得到滿足后進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 描述上述過程的方框圖稱為狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖（描述上述過程的方框圖稱為狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖（SFCSFC圖）。圖）。狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖（Sequential Function Chart，簡稱SFC）：是 用狀態(tài)繼電器來描述工步轉(zhuǎn)移的圖形。 狀態(tài)Sn 狀態(tài)Sm轉(zhuǎn)移條件以電動機(jī)星三角降壓啟動為例舉例舉例下表所示為基本元件及功能下圖給出了星三角降壓啟動的順序控制過程SFC圖圖的組成的組成主要由步、有向連線、轉(zhuǎn)換條件、轉(zhuǎn)換方向、和動作（命令）組成。步與動作步與動作步步：也稱為狀態(tài)，一個步就

4、是一個工作狀態(tài)，用矩形框表示步，方框內(nèi)是該步的編號。編程時一般用PLC內(nèi)部編程元件來代表各步。初始初始步步：與系統(tǒng)的初始狀態(tài)相對應(yīng)的步稱為初始步。初始狀態(tài)可以有命令與動作，也可以沒有命令和動作。初始步用雙線方框表示，每一個SFC圖至少應(yīng)該有一個初始步。步與動作步與動作 命令和動作命令和動作：“命令”是指控制要求，而“動作”是指完成控制要求的程序。與狀態(tài)對應(yīng)則是指每一個狀態(tài)中所發(fā)生的命令和動作。動作的動作的表示表示：矩形框中的文：矩形框中的文字或符號表示，該矩形框字或符號表示，該矩形框應(yīng)與相應(yīng)的步應(yīng)與相應(yīng)的步的符的符號相連。號相連。步與動作步與動作活動步活動步：當(dāng)系統(tǒng)正處于某一當(dāng)系統(tǒng)正處于某一步

5、時，該步處于活動狀態(tài)，步時，該步處于活動狀態(tài)，稱該步為稱該步為“活活動步動步”。步處于活動。步處于活動時，相應(yīng)的動作被執(zhí)行。時，相應(yīng)的動作被執(zhí)行。SFC中，被激活的狀態(tài)有一個或幾個，當(dāng)下一個狀態(tài)被激中，被激活的狀態(tài)有一個或幾個，當(dāng)下一個狀態(tài)被激活時，前一個激活狀態(tài)一定要關(guān)閉。活時，前一個激活狀態(tài)一定要關(guān)閉。有向連有向連線、轉(zhuǎn)換線、轉(zhuǎn)換與轉(zhuǎn)換條件與轉(zhuǎn)換條件有向連有向連線線：功能表圖中步的活動狀態(tài)的順序進(jìn)展按有向連線規(guī)定的路線和方向進(jìn)行?；顒訝顟B(tài)的進(jìn)展方向習(xí)慣上是從上到下或從左至右，在這兩個方向有向連線上的箭頭可以省略。如果不是上述的方向，應(yīng)在有向連線上用箭頭注明進(jìn)展方向。轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換：轉(zhuǎn)換是用有向連

6、線上與有向連線垂直的短劃線來表示，轉(zhuǎn)換將相鄰兩步分隔開。步的活動狀態(tài)的進(jìn)展是由轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)來完成的，并與控制過程的發(fā)展相對應(yīng)。轉(zhuǎn)換條轉(zhuǎn)換條件件：轉(zhuǎn)換條件可以用文字語言、布爾代數(shù)表達(dá)式或圖形符號標(biāo)注在表示轉(zhuǎn)換的短線的旁邊。轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的基本規(guī)則轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的基本規(guī)則轉(zhuǎn)換實(shí)轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的條件現(xiàn)的條件：在功能表圖中步的活動狀態(tài)的進(jìn)展是由轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)來完成。轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)必須同時滿足兩個條件：1）該轉(zhuǎn)換所有的前級步都是活動步；2）相應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件得到滿足。轉(zhuǎn)換實(shí)轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)應(yīng)完成的操作現(xiàn)應(yīng)完成的操作：轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)應(yīng)完成兩個操作：1）使所有的后續(xù)步都變?yōu)榛顒硬剑?）使所有的前級步都變?yōu)椴换顒硬?。SFC編寫注意事項(xiàng)編寫注意事項(xiàng)狀態(tài)與狀

7、態(tài)之間不能直接相連，必須有轉(zhuǎn)移將它們隔開；轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)移之間不能直接相連，必須用狀態(tài)將它們隔開，這種情況多發(fā)生在一個狀態(tài)向多個狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)移（也稱為分支）或多個狀態(tài)向一個狀態(tài)轉(zhuǎn)移（也稱為匯合）時；分支情況如下圖所示：匯合情況如下圖所示：在SFC中，必須有初始狀態(tài)，而且至少應(yīng)有一個初始狀態(tài)，它必須位于SFC的最前面。初始狀態(tài)是SFC程序在PLC啟動后能夠立即生效的基本狀態(tài)，也是系統(tǒng)返回停止位置的狀態(tài)。SFC的基本結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)SFC按其流程可分為單流程SFC和分支SFC兩大類結(jié)構(gòu)。分支SFC又有選擇性分支、并行性分支和流程跳轉(zhuǎn)、循環(huán)等。1、單流程結(jié)構(gòu)當(dāng)SFC僅有一個通道時，稱為單流程結(jié)構(gòu)。特點(diǎn)：從初始

8、狀態(tài)開始，每一個狀態(tài)后面只有一個轉(zhuǎn)移，每一個轉(zhuǎn)移后面只有一個狀態(tài)。如下圖所示：單流程SFC中，由初始狀態(tài)S0開始，按上下順序依次將各個狀態(tài)激活。在整個控制周期內(nèi)，除轉(zhuǎn)移瞬間外，只能有一個狀態(tài)處于激活狀態(tài)，也就是只有一個狀態(tài)是工作狀態(tài)，其中的命令和動作正在被執(zhí)行，不允許出現(xiàn)兩個或兩個以上狀態(tài)同時被激活。單流程SFC只能有一個初始狀態(tài)。2、選擇性分支與匯合當(dāng)SFC有兩個或兩個以上的流程通道時，便稱為分支，根據(jù)分支的性質(zhì)不同，有選擇性分支和并行性分支的區(qū)別。選擇性分支含義:當(dāng)由單流程向分支轉(zhuǎn)移時，根據(jù)轉(zhuǎn)移條件成立與否只能向其中一個流程進(jìn)行轉(zhuǎn)移。選擇性分支是一種多選一的過程。如圖所示：S20只能向S2

9、1、S50、S40三個狀態(tài)中的一個進(jìn)行轉(zhuǎn)移。當(dāng)多個流程向單流程進(jìn)行合并的結(jié)構(gòu)稱為匯合，也有選擇性匯合和并行性匯合之分。選擇性匯合含義:當(dāng)分支流程向單一流程合并時，只有一個符合條件的分支轉(zhuǎn)換到單流程的狀態(tài)。S20、S50、S40三個狀態(tài)只能有一個向S21進(jìn)行轉(zhuǎn)移。3、并行性分支與匯合并行性分支為單流程向多個分支流程轉(zhuǎn)移時，多個分支的轉(zhuǎn)移條件均相同，一旦轉(zhuǎn)移條件成立，則同時激活各個分支流程。在編制SFC時，為了區(qū)別選擇性分支與并行性分支，規(guī)定了選擇性分支用單線表示，且各分支均有其轉(zhuǎn)移條件，而并行性分支用雙線表示，只允許有一個條件。當(dāng)X1為ON時，狀態(tài)S20同時向S21，S50，S40轉(zhuǎn)移，S21，

10、S50，S40同時被激活，同時執(zhí)行其命令和動作。并行性分支的各個分支流程向單流程合并稱為并行性匯合。當(dāng)每個流程都完成后并轉(zhuǎn)移條件成立時，單流程狀態(tài)被激活。如圖所示，當(dāng)S20，S50，S40三個狀態(tài)動作均結(jié)束，轉(zhuǎn)移條件X2成立時，激活狀態(tài)S21。4、跳轉(zhuǎn)、重復(fù)和循環(huán)1.)跳轉(zhuǎn)與分離SFC除了上述幾種類型外,還存在一些非連續(xù)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移類型。跳轉(zhuǎn)：當(dāng)SFC中某一狀態(tài)，在轉(zhuǎn)移條件成立時，跳過本流程下面的若干狀態(tài)而進(jìn)行的轉(zhuǎn)移。如圖所示，如果轉(zhuǎn)移條件X1=OFF，X2=ON，則狀態(tài)S20直接跳轉(zhuǎn)到狀態(tài)S40去激活執(zhí)行，而S21，S50則不再被順序激活。分離：如果跳轉(zhuǎn)發(fā)生在兩個SFC程序流程之間，則稱為分離

11、。這時，跳轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)移已不在本流程內(nèi)，跳轉(zhuǎn)到另外一個流程的某個狀態(tài)。如下圖所示：2.)重復(fù)與復(fù)位重復(fù)：就是反復(fù)執(zhí)行流程中的某幾個狀態(tài)動作，實(shí)際上是一種向前的跳轉(zhuǎn)。重復(fù)的次數(shù)由轉(zhuǎn)換條件確定。如果只是向本狀態(tài)重復(fù)，則稱為復(fù)位。3.)循環(huán)循環(huán)：在SFC流程結(jié)束后，又回到了流程的初始狀態(tài)，則為系統(tǒng)的循環(huán)?；氐匠跏紶顟B(tài)有兩種可能，一種是又自動地開始一個新工作周期；另一種可能是進(jìn)入等待狀態(tài)，等待指令才開始新的工作周期。SFC的梯形圖編程方法的梯形圖編程方法1、編程原則如圖所示是一個順序相連的三個狀態(tài)的SFC，用輔助繼電器M表示狀態(tài)的編號，當(dāng)某個狀態(tài)被激活時，其輔助繼電器為ON，取Mi狀態(tài)來說明其控制要求。1）

12、 Mi被激活的條件是它的前步Mi-1為激活狀態(tài)（活動步）且轉(zhuǎn)移條件Xi在。當(dāng)Mi激活后，前步Mi-1變?yōu)榉羌せ顮顟B(tài)。2）一般來講，轉(zhuǎn)移條件Xi大都為短信號，因此Mi被激活后，能夠自保持一段時間以保證狀態(tài)內(nèi)命令和動作的完成。3）當(dāng)轉(zhuǎn)移條件Xi+1成立，Mi+1狀態(tài)被激活， Mi 應(yīng)馬上變?yōu)榉羌せ顮顟B(tài)（非活動步）。常用的SFC編程方法有三種：應(yīng)用啟保停電路進(jìn)行編程；應(yīng)用置位/復(fù)位指令進(jìn)行編程； 應(yīng)用步進(jìn)順控指令進(jìn)行編程2、應(yīng)用啟保停電路的SFC編程方法這種編程方法是通用的編程方法,可用于任一品牌、任一型號的PLC。初始狀態(tài)的處理：對初始狀態(tài)來說，如果仍按照一般狀態(tài)編程，則當(dāng)PLC開始運(yùn)行后，由于全

13、部狀態(tài)都處于非激活狀態(tài)，初始狀態(tài)不能激活，這樣整個系統(tǒng)將無法工作。因此對初始狀態(tài)M0來說，應(yīng)在其轉(zhuǎn)移激活條件電路上并聯(lián)啟動脈沖M8002，如下圖所示，這樣一開機(jī)初始狀態(tài)M0就被激活，系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)。利用啟保停電路編制如圖所示的SFC梯形圖程序。示例示例3、應(yīng)用置位/復(fù)位指令的SFC編程方法用置位指令SET在激活條件成立時，激活本狀態(tài)并維持其狀態(tài)內(nèi)控制命令和動作的完成，用復(fù)位指令RST將前步狀態(tài)變?yōu)榉羌せ顮顟B(tài)。利用置位/復(fù)位指令編制如圖所示的SFC梯形圖程序。示例示例步進(jìn)指令和步進(jìn)梯形圖步進(jìn)指令和步進(jìn)梯形圖1、步進(jìn)指令與狀態(tài)元件為方便順控系統(tǒng)的梯形圖程序設(shè)計(jì)，各種品牌的PLC都開發(fā)了與順控程序

14、有關(guān)的指令。uSTL：步進(jìn)梯形指令(Step Ladder Instruction)，簡稱為STL指令 ，表示步進(jìn)梯形圖開始。STL S20STL指令必須和狀態(tài)繼電器S一起組成一個常開觸點(diǎn)，為與一般繼電器觸點(diǎn)相區(qū)別，這個觸點(diǎn)稱為STL觸點(diǎn)。在梯形圖中，STL觸點(diǎn)用空心的常開觸點(diǎn)表示，如右圖所示：一個STL觸點(diǎn)就表示了SFC控制流程中的一個狀態(tài)(或一步)。整個順序控制就是由許多STL觸點(diǎn)組成的，控制流程就是在這些STL觸點(diǎn)所表示的狀態(tài)中一步一步地完成的。STL指令執(zhí)行過程：如果STL觸點(diǎn)閉合（也就是狀態(tài)被激活），其狀態(tài)母線上梯形圖處于工作狀態(tài)，輸出驅(qū)動得到執(zhí)行。當(dāng)轉(zhuǎn)移條件成立時，使下一個STL觸

15、點(diǎn)閉合（激活下個狀態(tài)）。同時，自動地?cái)嚅_自身的STL觸點(diǎn)（變?yōu)榉羌せ顮顟B(tài)）。STL觸點(diǎn)的操作只有三個操作內(nèi)容：輸出驅(qū)動、轉(zhuǎn)移條件和轉(zhuǎn)移方向，這三個操作被稱為STL指令三要素。在某些情況下，輸出驅(qū)動操作可以沒有（空操作），但是轉(zhuǎn)移條件和轉(zhuǎn)移方向則不可缺少。狀態(tài)繼電器（狀態(tài)繼電器（S S）狀態(tài)繼電器是構(gòu)成狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的基本元素，是可編程控制狀態(tài)繼電器是構(gòu)成狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的基本元素，是可編程控制器的軟元件之一。器的軟元件之一。 FX2 FX2 共有共有10001000個狀態(tài)元件，其分類、個狀態(tài)元件，其分類、編號、數(shù)量及用途如下表示。編號、數(shù)量及用途如下表示。 類別類別 元件編號元件編號 個數(shù)個數(shù) 用途及特

16、點(diǎn)用途及特點(diǎn) 初始狀態(tài)用初始狀態(tài)用S0S0S9 S9 10 10 用作用作 SFCSFC的初始狀態(tài)的初始狀態(tài) 回零狀態(tài)器回零狀態(tài)器（ISTIST指令用）指令用） S10S10S19 S19 10 10 多運(yùn)行模式控制當(dāng)中，用作返多運(yùn)行模式控制當(dāng)中，用作返回原點(diǎn)的狀態(tài)回原點(diǎn)的狀態(tài) 通用狀態(tài)器通用狀態(tài)器 S20S20S499 S499 480 480 用作用作 SFCSFC的中間狀態(tài)的中間狀態(tài) 掉電保持狀態(tài)器掉電保持狀態(tài)器 S500S500S899 S899 400 400 具有停電保持功能，停電恢復(fù)具有停電保持功能，停電恢復(fù)后需繼續(xù)執(zhí)行的場合，可用這后需繼續(xù)執(zhí)行的場合，可用這些狀態(tài)元件些狀態(tài)元件

17、 信號報警狀態(tài)器信號報警狀態(tài)器 S900S900S999 S999 100 100 用作報警元件使用用作報警元件使用(ANS(ANS、ANR) ANR) 狀態(tài)的編號必須在指定范圍選擇。 各狀態(tài)元件的觸點(diǎn)，在PLC內(nèi)部可自由使用，次數(shù)不限。 在不用步進(jìn)指令時，狀態(tài)元件可作為輔助繼電器在程序中使用。特點(diǎn)：特點(diǎn)：使用STL指令應(yīng)注意的問題 STL觸點(diǎn)是與左母線相連的常開觸點(diǎn)，某步為活動步，STL觸點(diǎn)接通； 與STL觸點(diǎn)相連的觸點(diǎn)應(yīng)用LD或LDI指令，只有執(zhí)行完RET后才返回左側(cè)母線； STL觸點(diǎn)可直接驅(qū)動或通過觸點(diǎn)驅(qū)動Y、M、C、T等元件的線圈和應(yīng)用指令； STL指令只用于狀態(tài)器，一個狀態(tài)器的STL

18、觸點(diǎn)在梯形圖中只能出現(xiàn)一次。 由于PLC只執(zhí)行活動步對應(yīng)的電路塊，所以使用STL指令時允許雙線圈輸出（順控程序在不同的步可多次驅(qū)動同一線圈）； STL指令不能與MC-MCR指令一起使用。STL不能出現(xiàn)在FEND指令后。 在轉(zhuǎn)換條件對應(yīng)的電路中，不能使用ANB、ORB、MPS、MRD、MPP指令。u步進(jìn)返回指令：表示SFC流程的結(jié)束。一個SFC控制流程僅需一條RET指令，安排在最后一個STL觸點(diǎn)的狀態(tài)母線的最后一行，如圖所示：RET指令用于返回主母線。使步進(jìn)順控程序執(zhí)行完畢時，非狀態(tài)程序的操作在主母線上完成，防止出現(xiàn)邏輯錯誤。狀態(tài)轉(zhuǎn)移程序的結(jié)尾必須使用RET指令。狀態(tài)的三要素 ： 驅(qū)動負(fù)載、指定

19、轉(zhuǎn)移目標(biāo)和指定轉(zhuǎn)移條件。u指定轉(zhuǎn)移目標(biāo)和指定轉(zhuǎn)移條件是必不可少，而驅(qū)動負(fù)載則視具體情況，也可能不進(jìn)行實(shí)際的負(fù)載驅(qū)動。uY5為S20驅(qū)動的負(fù)載，S21為轉(zhuǎn)移目標(biāo)，X3為轉(zhuǎn)移條件。 步進(jìn)梯形圖的狀態(tài)編程法 狀態(tài)圖狀態(tài)圖步進(jìn)梯形圖步進(jìn)梯形圖STL S20使用STL指令OUT Y5進(jìn)行負(fù)載驅(qū)動處理LD X3轉(zhuǎn)移條件SET S21進(jìn)行轉(zhuǎn)移處理STL S21OUT Y6狀態(tài)的開啟、關(guān)閉及狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖執(zhí)行的特點(diǎn)狀態(tài)的開啟、關(guān)閉及狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖執(zhí)行的特點(diǎn) 狀態(tài)的三個要素均在步進(jìn)接點(diǎn)之后的子母線上實(shí)現(xiàn)； 若狀態(tài)是開啟的（“激活”），則狀態(tài)的負(fù)載驅(qū)動和轉(zhuǎn)移才有可能。若狀態(tài)是關(guān)閉的，則負(fù)載驅(qū)動和狀態(tài)轉(zhuǎn)移不可能發(fā)生。 除初

20、始狀態(tài)外，其他所有狀態(tài)只有在其前一個狀態(tài)處于激活且轉(zhuǎn)移條件成立時才能開啟。同時一旦一個狀態(tài)被“激活”，上一個狀態(tài)被系統(tǒng)自動關(guān)閉。編程要點(diǎn)及注意事項(xiàng)編程要點(diǎn)及注意事項(xiàng) 狀態(tài)編程順序?yàn)椋?，不能顛倒?對狀態(tài)處理，必須使用STL。 程序的最后必須使用RET，返回主母線。 初始狀態(tài)必須預(yù)先作好驅(qū)動，否則狀態(tài)流程不可能向下進(jìn)行。一般用系統(tǒng)的初始條件，若無初始條件，可用M8002進(jìn)行驅(qū)動?？墒褂脜^(qū)間復(fù)位指令（ZRST）將初始步以外的其余各步狀態(tài)器復(fù)位。練習(xí)練習(xí) 三只燈分別為HL1、HL2、HL3。 HL1亮1s后HL2亮1s （ HL1滅）， HL2亮1s后HL3亮 1s （ HL2滅）；滅1s之后3燈一齊亮1s，滅1s，再一齊亮1s，回到初始狀態(tài)。 用一只點(diǎn)動按鈕SB控制。1、選擇性分支與匯合及其編程 選擇性分支狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的特點(diǎn)：從多個流程順序中選擇執(zhí)行哪一個流程，稱為選擇性分支。S2