順序設(shè)計法或步進梯形圖設(shè)計的概念是在繼電器控制系統(tǒng)中形成的，步進梯形圖是用有觸點的步進式選線器(或鼓形控制器)來實現(xiàn)的。但是由于觸點的磨損和接觸不良，工作很不可靠。上世紀(jì)70年代出現(xiàn)的控制器主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成。因為其功能有限，可靠性不高，已經(jīng)基本上被PC替代?？删幊绦蚩刂破鞯脑O(shè)計者們繼承了前者的思想，為控制程序的編制提供了大量通用和專用的編程元件和指令，開發(fā)了供編制步進控制程序用的功能表圖語言，使這種先進的設(shè)計方法成為當(dāng)前PC梯形圖設(shè)計的主要方法。

這種設(shè)計方法很容易被初學(xué)者接受。對于有經(jīng)驗的工程師，也會提高設(shè)計的效率。程序的調(diào)試、修改和閱讀也很容易。

1、順序功能圖的設(shè)計步驟

(1)首先根據(jù)系統(tǒng)的工作過程中狀態(tài)的變化，將控制過程劃分為若干個階段。這些階段稱為步(Step)。步是根據(jù)PC輸出量的狀態(tài)劃分的。只要系統(tǒng)的輸出量的通/斷狀態(tài)發(fā)生了變化，系統(tǒng)就從原來的步進入新的步。在各步內(nèi)，各輸出量的狀態(tài)應(yīng)保持不變，如圖1所示。

圖1 狀態(tài)步的劃分

(2)各相鄰步之間的轉(zhuǎn)換條件。轉(zhuǎn)換條件使系統(tǒng)從當(dāng)前步進入下一步。常見的轉(zhuǎn)換條件有限位開關(guān)的通/斷，定時器、計數(shù)器常開觸點的接通等。轉(zhuǎn)換條件也可能是若干個信號的與、或邏輯組合。

(3)畫出順序功能圖或列出狀態(tài)表。

(4)根據(jù)順序功能圖或狀態(tài)表，采用某種編程方式，設(shè)計出系統(tǒng)的梯形圖程序。

順序功能圖又稱為功能表圖，它是一種描述順序控制系統(tǒng)的圖解表示方法，是專用于工業(yè)順序控制程序設(shè)計的一種功能說明性語言。它能形象、直觀、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(dāng)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。

2、步(狀態(tài))

步也就是狀態(tài)，是控制系統(tǒng)中一個相對不變的性質(zhì)，對應(yīng)于一個穩(wěn)定的情形?？梢詫⒁粋€控制系統(tǒng)劃分為被控系統(tǒng)和施控系統(tǒng)。例如在數(shù)控車床系統(tǒng)中，數(shù)控裝置是施控系統(tǒng)，而車床是被控系統(tǒng)。對于被控系統(tǒng)，在某一步中要完成某些“動作”(action)，對于施控系統(tǒng)，在某一步中則要向被控系統(tǒng)發(fā)出某些“命令”(command)。步的符號如圖2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2(a)所示。在實際使用時，有時也是畫單線矩形框，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)，如圖2(b)所示。根據(jù)系統(tǒng)是否運行，狀態(tài)可分為動態(tài)和靜態(tài)兩種。動狀態(tài)是指當(dāng)前正在運行的狀態(tài)，靜狀態(tài)是沒有運行的狀態(tài)。不管控制程序中包括多少個工作狀態(tài)，在一個狀態(tài)序列中同一時刻最多只有一個工作狀態(tài)在運行中，即該狀態(tài)被激活。

(3)與狀態(tài)對應(yīng)的動作。在每個穩(wěn)定的狀態(tài)下，可能會有相應(yīng)的動作。動作的表示方法如圖2(b)所示。

圖2 順序功能圖基本符號

3、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，即用一個有向線段來表示轉(zhuǎn)移的方向，連接前后兩個狀態(tài)。如果轉(zhuǎn)移是從上向下的(或順向的)，則有向線段上的方向箭頭可省略。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2(c)所示。

轉(zhuǎn)移是一種條件，當(dāng)此條件成立，稱為轉(zhuǎn)移使能。該轉(zhuǎn)移如果能夠使?fàn)顟B(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)移，則稱為觸發(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。

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