功能圖的產(chǎn)生

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

  20世紀(jì)80年代初，法國(guó)科技人員根據(jù)PETRINET理論，提出了可編程序控制器設(shè)計(jì)的Grafacet法。Grafacet 法是專(zhuān)用于工業(yè)順序控制程序設(shè)計(jì)的一種功能性說(shuō)明語(yǔ)言，即順序功能圖(SFC，Sequential Function Chart)語(yǔ)言，現(xiàn)在已成為法國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(NFC03190)。IEC(國(guó)際電工委員會(huì))也于1988年公布了類(lèi)似的“控制系統(tǒng)功能圖準(zhǔn)備”標(biāo)準(zhǔn)(IEC848)。

  順序功能圖(SFC)是一種真正的圖形化的編程語(yǔ)言，對(duì)一個(gè)順序控制問(wèn)題，不管有多復(fù)雜，都可以用圖形的方式把問(wèn)題表達(dá)或敘述清楚。可想而知，這要比使用其他任何編程語(yǔ)言設(shè)計(jì)程序簡(jiǎn)單很多，而且設(shè)計(jì)出來(lái)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(zhuān)為使用功能圖編程所設(shè)計(jì)的指令，使用功能圖語(yǔ)言設(shè)計(jì)程序時(shí)，首先要根據(jù)控制要求設(shè)計(jì)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(rèn)可。即使這樣，使用功能圖也要比其他編程語(yǔ)言好很多。

  本章重點(diǎn)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(chēng)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(zhuān)用于工業(yè)順序控制程序設(shè)計(jì)的一種功能性說(shuō)明語(yǔ)言。它能完整地描述控制系統(tǒng)的工作過(guò)程、功能和特性，是分析、設(shè)計(jì)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(yùn)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(yùn)行，就可以得到控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程。

  1. 狀 態(tài)

  狀態(tài)是控制系統(tǒng)中一個(gè)相對(duì)不變的性質(zhì)，對(duì)應(yīng)于一個(gè)穩(wěn)定的情形。狀態(tài)的符號(hào)如圖6-1(a)所示。矩形框中可寫(xiě)上該狀態(tài)的編號(hào)或代碼。

  (1)初始狀態(tài) 初始狀態(tài)是功能圖運(yùn)行的起點(diǎn)，一個(gè)控制系統(tǒng)至少要有一個(gè)初始狀態(tài)。初始狀態(tài)的圖形符號(hào)為雙線的矩形框，如圖6-1(b)所示。在實(shí)際使用時(shí)，有時(shí)也有畫(huà)單線矩形框的，有時(shí)畫(huà)一條橫線表示功能圖的開(kāi)始。

  (2)工作狀態(tài) 工作狀態(tài)是控制系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)。根據(jù)控制系統(tǒng)是否運(yùn)行，狀態(tài)可分為動(dòng)狀態(tài)和靜狀態(tài)兩種。動(dòng)狀態(tài)是指當(dāng)前正在運(yùn)行的狀態(tài)，靜狀態(tài)是當(dāng)前沒(méi)有運(yùn)行的狀態(tài)。動(dòng)狀態(tài)和靜狀態(tài)的概念不在此深入討論。

  (3)與狀態(tài)對(duì)應(yīng)的動(dòng)作 在每個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)下，一般會(huì)有相應(yīng)的動(dòng)作。動(dòng)作的表示方法如圖6-2所示。

  2. 轉(zhuǎn) 移

  為了說(shuō)明從一個(gè)狀態(tài)到另一個(gè)狀態(tài)的變化，要用轉(zhuǎn)移概念。轉(zhuǎn)移的方向用一個(gè)有向線段來(lái)表示，兩個(gè)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(hào)如圖6-3所示。

  轉(zhuǎn)移是一種條件，當(dāng)此條件成立時(shí)，稱(chēng)做轉(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(chēng)做觸發(fā)。一個(gè)轉(zhuǎn)移能夠觸發(fā)必須滿足狀態(tài)為動(dòng)狀態(tài)及轉(zhuǎn)移使能。轉(zhuǎn)移條件是指使系統(tǒng)從一個(gè)狀態(tài)向另一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)移的必要條件，通常用文字、邏輯方程及符號(hào)來(lái)表示。