功能圖的產(chǎn)生

  應用第5章所介紹的基本指令和方法設(shè)計簡單順序控制問題的程序是可行的，但對于具有并發(fā)順序和選擇順序的問題就顯得力不從心了。因此，有必要進一步深入探討解決更廣泛的順序控制問題的程序設(shè)計方法。

  20世紀80年代初，法國科技人員根據(jù)PETRINET理論，提出了可編程序控制器設(shè)計的Grafacet法。Grafacet 法是專用于工業(yè)順序控制程序設(shè)計的一種功能性說明語言，即順序功能圖(SFC，Sequential Function Chart)語言，現(xiàn)在已成為法國國家標準(NFC03190)。IEC(國際電工委員會)也于1988年公布了類似的“控制系統(tǒng)功能圖準備”標準(IEC848)。

  順序功能圖(SFC)是一種真正的圖形化的編程語言，對一個順序控制問題，不管有多復雜，都可以用圖形的方式把問題表達或敘述清楚。可想而知，這要比使用其他任何編程語言設(shè)計程序簡單很多，而且設(shè)計出來的程序也清晰許多?，F(xiàn)在大部分基于IEC61131-3編程的PLC都支持SFC，即可以使用SFC直接編程。但多數(shù)非IEC61131-3的PLC產(chǎn)品(包括S7-200系列PLC)都不接受SFC直接編制的程序。一般情況下，它們只是有專為使用功能圖編程所設(shè)計的指令，使用功能圖語言設(shè)計程序時，首先要根據(jù)控制要求設(shè)計功能流程圖，然后根據(jù)功能圖指令將其轉(zhuǎn)化為梯形圖程序，才能被PLC認可。即使這樣，使用功能圖也要比其他編程語言好很多。

  本章重點講解順序功能圖的基本概念，以及它在S7-200 PLC中的具體使用方法。

  功能圖的基本概念

  功能圖又稱做順序功能圖、功能流程圖或狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，它是一種描述順序控制系統(tǒng)的圖形表示方法，是專用于工業(yè)順序控制程序設(shè)計的一種功能性說明語言。它能完整地描述控制系統(tǒng)的工作過程、功能和特性，是分析、設(shè)計電氣控制系統(tǒng)控制程序的重要工具。

  功能圖主要由“狀態(tài)”、“轉(zhuǎn)移”及有向線段等元素組成。如果適當運用組成元素，就可得到控制系統(tǒng)的靜態(tài)表示方法，再根據(jù)轉(zhuǎn)移觸發(fā)規(guī)則模擬系統(tǒng)的運行，就可以得到控制系統(tǒng)的動態(tài)過程。

  1. 狀 態(tài)

  狀態(tài)是控制系統(tǒng)中一個相對不變的性質(zhì)，對應于一個穩(wěn)定的情形。狀態(tài)的符號如圖6-1(a)所示。矩形框中可寫上該狀態(tài)的編號或代碼。

  (1)初始狀態(tài) 初始狀態(tài)是功能圖運行的起點，一個控制系統(tǒng)至少要有一個初始狀態(tài)。初始狀態(tài)的圖形符號為雙線的矩形框，如圖6-1(b)所示。在實際使用時，有時也有畫單線矩形框的，有時畫一條橫線表示功能圖的開始。

  (2)工作狀態(tài) 工作狀態(tài)是控制系統(tǒng)正常運行時的狀態(tài)。根據(jù)控制系統(tǒng)是否運行，狀態(tài)可分為動狀態(tài)和靜狀態(tài)兩種。動狀態(tài)是指當前正在運行的狀態(tài)，靜狀態(tài)是當前沒有運行的狀態(tài)。動狀態(tài)和靜狀態(tài)的概念不在此深入討論。

  (3)與狀態(tài)對應的動作 在每個穩(wěn)定的狀態(tài)下，一般會有相應的動作。動作的表示方法如圖6-2所示。

  2. 轉(zhuǎn) 移

  為了說明從一個狀態(tài)到另一個狀態(tài)的變化，要用轉(zhuǎn)移概念。轉(zhuǎn)移的方向用一個有向線段來表示，兩個狀態(tài)之間的有向線段上再用一段橫線表示這一轉(zhuǎn)移。轉(zhuǎn)移的符號如圖6-3所示。

  轉(zhuǎn)移是一種條件，當此條件成立時，稱做轉(zhuǎn)移使能。該轉(zhuǎn)移如果能夠使狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)移，則稱做觸發(fā)。一個轉(zhuǎn)移能夠觸發(fā)必須滿足狀態(tài)為動狀態(tài)及轉(zhuǎn)移使能。轉(zhuǎn)移條件是指使系統(tǒng)從一個狀態(tài)向另一個狀態(tài)轉(zhuǎn)移的必要條件，通常用文字、邏輯方程及符號來表示。