功能圖及順序控制指令簡介

  順序控制指令是PLC 生產(chǎn)廠家為用戶提供的可使功能圖編程簡單化和規(guī)范化的指令。順序控制指令可以將順序功能流程圖轉(zhuǎn)換成梯形圖程序，順序功能流程圖是設(shè)計梯形圖程序的基礎(chǔ)。

  順序功能圖簡介

  順序功能圖(SequentialFunction Chart，SFC)又稱功能流程圖或功能圖，它是描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特性的一種圖形，也是設(shè)計PLC的順序控制程序的有力工具。

  1)功能圖的產(chǎn)生

  20世紀(jì)80年代初，法國科技人員根據(jù)PETRINET理論，提出了PLC設(shè)計的Grafacet法。Grafacet法是專用于工業(yè)順序控制程序設(shè)計的一種功能說明語言，現(xiàn)已成為法國國家標(biāo)準(zhǔn)(NFC03190)。1988年，國際電工委員會(IEC)公布了類似的“控制系統(tǒng)功能圖準(zhǔn)備”標(biāo)準(zhǔn)(IEC848)。1986 年，我國頒布了順序功能圖的國家標(biāo)準(zhǔn)(GB6988.6一86)，1994年5月公布的IECPLC標(biāo)準(zhǔn)(IEC1131)中，順序功能圖被確定為PLC位居首位的編程語言。

  2)順序功能圖的基本概念

  順序功能圖主要由步、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)的動態(tài)過程。

  (1)步將控制系統(tǒng)的一個周期劃分為若干個順序相連的階段，這些階段稱為步，并用編程元件來代表各步。步的圖形符號如圖3-23所示。矩形框中可寫上該步的編號或代碼。

  ①初始步:與系統(tǒng)初始狀態(tài)相對應(yīng)的步稱為初始步，初始狀態(tài)一般是系統(tǒng)等待啟動命令的相對靜止的狀態(tài)，一個控制系統(tǒng)至少要有一個初始步。初始步的圖形符號為雙線的矩形框，如圖3-24所示。在實際使用時，有時也畫成單線矩形框，有時畫一條橫線表示功能圖的開始。

  ②活動步:當(dāng)控制系統(tǒng)正處于某一步所在的階段時，該步處于活動狀態(tài)，稱該步為活動步。步處于活動狀態(tài)時，相應(yīng)的動作被執(zhí)行；處于不活動狀態(tài)時，相應(yīng)的非存儲型的動作被停止執(zhí)行。與步對應(yīng)的動作或命令:在每個穩(wěn)定的步下，可能會有相應(yīng)的動作，動作的表示方法如圖3-25所示。

  (2)轉(zhuǎn)移為了說明從一個步到另一個步的變化，要用轉(zhuǎn)移概念，即用一個有向線段來表示轉(zhuǎn)移的方向。兩個步之間的有向線段上再用一段橫線表示這一轉(zhuǎn)移。轉(zhuǎn)移符號如圖3-26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)移如果能夠使步發(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:步為活動步及轉(zhuǎn)移使能。轉(zhuǎn)移條件是指使系統(tǒng)從一個步向另一個步轉(zhuǎn)移的必要條件，通常用文字、邏輯方程及符號來表示。

  3)功能圖的構(gòu)成規(guī)則

  控制系統(tǒng)功能圖的繪制必須滿足以下規(guī)則:

  (1)步與步不能相連，必須用轉(zhuǎn)移分開。

  (2)轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)移不能相連，必須用步分開。

  (3)步與轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)移與步之間的連接采用有向線段，從上向下畫時，可以省略箭頭；當(dāng)有向線段從下向上畫時，必須畫上箭頭，以表示方向。

  (4)一個功能圖至少要有一個初始步。

  下面用一個例子來說明功能圖的繪制。某一沖壓機(jī)的初始位置是沖頭抬起，處于高位；當(dāng)操作者按“啟動”按鈕時，沖頭向工件沖擊；到最低位置時，觸動低位行程開關(guān)；然后沖頭抬起，回到高位，觸動高位行程開關(guān)，停止運(yùn)行。沖壓機(jī)運(yùn)行過程功能圖如圖3-27所示，沖壓機(jī)的工作順序可分為3步:初始步、下沖步和返回步。從初始步到下沖步的轉(zhuǎn)移必須滿足啟動信號和高位行程開關(guān)信號同時為ON才能發(fā)生；從下沖步到返回步，必須滿足低位行程開關(guān)為ON才能發(fā)生。

  順序控制指令

  S7-200PLC提供了3條順序控制指令，它們的STL形式、順序控制指令見表3-19。從表中可以看出，順序控制指令的操作對象為狀態(tài)繼電器S，每一個繼電器S的位都表示功能圖中的一步。S的范圍為 S0.0~S31.7。

  順序控制序號被順序控制繼電器指令(LSCR)劃分為LSCR與 SCRE指令之間的若千個SCR段。從LSCR指令開始到 SCRE指令結(jié)束的所有指令組成一個順序控制(SCR)

  段，對應(yīng)功能圖中的一步。每個SCR段都有 SCRT、SCR、SCRE，LSCR指令標(biāo)記一個SCR步的開始，當(dāng)該步的狀態(tài)繼電器置位時，允許該SCR步工作。SCR步必須用 SCRE指令結(jié)束。當(dāng)SCRT 指令的輸入端有效時:一方面置位下一個SCR步的狀態(tài)繼電器S，以便使下一個SCR步工作；另一方面又同時使該步的狀態(tài)繼電器復(fù)位，使該步停止工作。由此可以總結(jié)出每一個SCR程序步一般有三種功能:

  (1)驅(qū)動處理在該步狀態(tài)繼電器有效時，根據(jù)程序完成相應(yīng)工作。

  (2)指定轉(zhuǎn)移條件和目標(biāo)在滿足轉(zhuǎn)移條件后活動步移到目標(biāo)所指的下一個步。

  (3)轉(zhuǎn)移源自動復(fù)位功能步發(fā)生轉(zhuǎn)移后，使下一個步變?yōu)榛顒硬降耐瑫r，自動復(fù)位原步。

  SCR指令僅僅對于順序控制繼電器S有效，但是對于順序控制繼電器能夠使用LD、LDN、A、AN、O、ON、=、S、R等指令且具有一般輔助繼電器的功能。