顺序功能图及顺序控制指令

  功能图及顺序控制指令简介

  顺序控制指令是PLC 生产厂家为用户提供的可使功能图编程简单化和规范化的指令。顺序控制指令可以将顺序功能流程图转换成梯形图程序，顺序功能流程图是设计梯形图程序的基础。

  顺序功能图简介

  顺序功能图(SequentialFunction Chart，SFC)又称功能流程图或功能图，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的顺序控制程序的有力工具。

  1)功能图的产生

  20世纪80年代初，法国科技人员根据PETRINET理论，提出了PLC设计的Grafacet法。Grafacet法是专用于工业顺序控制程序设计的一种功能说明语言，现已成为法国国家标准(NFC03190)。1988年，国际电工委员会(IEC)公布了类似的“控制系统功能图准备”标准(IEC848)。1986 年，我国颁布了 顺序功能图的国家标准(GB6988.6一86)，1994年5月公布的IECPLC标准(IEC1131)中，顺序功能图被确定为PLC位居首位的编程语言。

  2)顺序功能图的基本概念

  顺序功能图主要由步、转移及有向线段等元素组成。如果适当运用组成元素，就可得到控制系统的静态表示方法，再根据转移触发规则模拟系统的运行，就可以得到控制系统的动态过程。

  (1)步将控制系统的一个周期划分为若干个顺序相连的阶段，这些阶段称为步，并用编程元件来代表各步。步的图形符号如图3-23所示。矩形框中可写上该步的编号或代码。

  ①初始步:与系统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，一个控制系统至少要有一个初始步。初始步的图形符号为双线的矩形框，如图3-24所示。在实际使用时，有时也画成单线矩形框，有时画一条横线表示功能图的开始。

  ②活动步:当控制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，相应的非存储型的动作被停止执行。与步对应的动作或命令:在每个稳定的步下，可能会有相应的动作，动作的表示方法如图3-25所示。

  (2)转移为了说明从一个步到另一个步的变化，要用转移概念，即用一个有向线段来表示转移的方向。两个步之间的有向线段上再用一段横线表示这一转移。转移符号如图3-26所示。转移是一种条件，当此条件成立，称为转移使能。该转移如果能够使步发生转移，则称为触发。一个转移能够触发必须满足:步为活动步及转移使能。转移条件是指使系统从一个步向另一个步转移的必要条件，通常用文字、逻辑方程及符号来表示。

  3)功能图的构成规则

  控制系统功能图的绘制必须满足以下规则:

  (1)步与步不能相连，必须用转移分开。

  (2)转移与转移不能相连，必须用步分开。

  (3)步与转移、转移与步之间的连接采用有向线段，从上向下画时，可以省略箭头；当有向线段从下向上画时，必须画上箭头，以表示方向。

  (4)一个功能图至少要有一个初始步。

  下面用一个例子来说明功能图的绘制。某一冲压机的初始位置是冲头抬起，处于高位；当操作者按“启动”按钮时，冲头向工件冲击；到最低位置时，触动低位行程开关；然后冲头抬起，回到高位，触动高位行程开关，停止运行。冲压机运行过程功能图如图3-27所示，冲压机的工作顺序可分为3步:初始步、下冲步和返回步。从初始步到下冲步的转移必须满足启动信号和高位行程开关信号同时为ON才能发生；从下冲步到返回步，必须满足低位行程开关为ON才能发生。

  顺序控制指令

  S7-200PLC提供了3条顺序控制指令，它们的STL形式、顺序控制指令见表3-19。从表中可以看出，顺序控制指令的操作对象为状态继电器S，每一个继电器S的位都表示功能图中的一步。S的范围为 S0.0~S31.7。

  顺序控制序号被顺序控制继电器指令(LSCR)划分为LSCR与 SCRE指令之间的若千个SCR段。从LSCR指令开始到 SCRE指令结束的所有指令组成一个顺序控制(SCR)

  段，对应功能图中的一步。每个SCR段都有 SCRT、SCR、SCRE，LSCR指令标记一个SCR步的开始，当该步的状态继电器置位时，允许该SCR步工作。SCR步必须用 SCRE指令结束。当SCRT 指令的输入端有效时:一方面置位下一个SCR步的状态继电器S，以便使下一个SCR步工作；另一方面又同时使该步的状态继电器复位，使该步停止工作。由此可以总结出每一个SCR程序步一般有三种功能:

  (1)驱动处理在该步状态继电器有效时，根据程序完成相应工作。

  (2)指定转移条件和目标在满足转移条件后活动步移到目标所指的下一个步。

  (3)转移源自动复位功能步发生转移后，使下一个步变为活动步的同时，自动复位原步。

  SCR指令仅仅对于顺序控制继电器S有效，但是对于顺序控制继电器能够使用LD、LDN、A、AN、O、ON、=、S、R等指令且具有一般辅助继电器的功能。