西門子CPU416F-2

時間：2023-06-13作者：潯之漫智控技術(shù)（上海）有限公司瀏覽：14

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大部分的工業(yè)控制系統(tǒng)都是順序控制系統(tǒng)，所謂順序控制系統(tǒng)，通俗來講，就是在整個控制過程中，確定系統(tǒng)應(yīng)該先做什么，再做什么，最后做什么，即將整個生產(chǎn)過程按順序進行步驟化，每個步驟對應(yīng)一個控制任務(wù)，各個步驟之間都有轉(zhuǎn)移方向與轉(zhuǎn)移條件。

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基于順序控制系統(tǒng)的任務(wù)可以步驟化的特點，各種品牌PLC都開發(fā)了與順控程序有關(guān)的指令。而順序功能圖(SFC)亦是順控程序設(shè)計的一種圖形語言，用于描述控制流程功能和特性，如下圖18-1為一簡單的SFC示例圖。




圖18-1

啥?圖18-1看不懂?看不懂就對了，因為這篇文章就是要讓大家如何看懂它的!

相信大家已經(jīng)開始摩拳擦掌，迫不及待了吧，那么，廢話不多說，我們開始這次的學(xué)習分享吧!

一、順序功能圖(SFC)與其組成

順序功能圖，即SFC，又稱狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖或功能表圖。它是用狀態(tài)繼電器(S)來描述工步狀態(tài)的工藝流程圖，由狀態(tài)步、有向連線(轉(zhuǎn)移方向)、轉(zhuǎn)移條件、以及命令和動作組成。

(1)狀態(tài)步

狀態(tài)步，又稱步或狀態(tài)，指控制系統(tǒng)的一個工作狀態(tài)，可分為初始狀態(tài)步和一般狀態(tài)步，如圖18-2所示。




圖18-2

狀態(tài)步用狀態(tài)框表示，框內(nèi)為狀態(tài)繼電器編號，這些編號可連續(xù)，也可不連續(xù)。

其中初始狀態(tài)步用雙線矩形框表示，是SFC的**個狀態(tài)步，即系統(tǒng)等待啟動命令的狀態(tài)。一般狀態(tài)步用單線矩形框表示，除初始狀態(tài)步之外，其他均為一般狀態(tài)步。

這些狀態(tài)步一旦被，就處于活動狀態(tài)，其中的動作和命令均得到執(zhí)行。

顯然，未被的狀態(tài)步，其命令與動作不能被執(zhí)行。在SFC中，下一個狀態(tài)被時，**個狀態(tài)必須要關(guān)閉。例如下圖18-3所示，當S20狀態(tài)步被，里面的指令均得到執(zhí)行，此時初始步S0已被關(guān)閉。







圖18-3

這里要注意是，雖然狀態(tài)繼電器編號可連續(xù)，也可不連續(xù)，但還是有相關(guān)的規(guī)定，如下圖18-4所示。S0～S9為初始狀態(tài)**，S10～S19為IST指令**，S20～S899為一般狀態(tài)通用，所以一般狀態(tài)使用的狀態(tài)繼電器較小編號為20。







圖18-4

(2)有向連線(轉(zhuǎn)移方向)

有向連線是指兩個狀態(tài)之間的連線，表示了狀態(tài)的轉(zhuǎn)移方向，其方向一般默認為從上到下，所以表示從上到下的有向連線的頭可省略。除此之外，其他的有向連線一般需帶頭，如下圖18-5所示。




圖18-5

圖18-5所示，左邊為順序功能圖，右邊為軟件中的SFC圖，狀態(tài)S0與S20之間有向連線的頭已省略，狀態(tài)S20跳轉(zhuǎn)到狀態(tài)S0的有向連線帶有頭。

(3)轉(zhuǎn)移條件

轉(zhuǎn)移條件，在SFC中用短劃線表示，如下圖18-6所示。狀態(tài)與狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移，必須在條件滿足的情況下才可以進行。例如圖18-5中的狀態(tài)S20要轉(zhuǎn)移到狀態(tài)S21，X2就必須接通。轉(zhuǎn)移條件不一定是單個觸點，也可以是一段程序。




圖18-6

(4)命令和動作

這里的命令與動作，是指每一個狀態(tài)中的命令與動作，即每一個狀態(tài)的控制要求以及完成該要求對應(yīng)的程序。命令與動作用相應(yīng)的文字符號寫在狀態(tài)框的旁邊，并用直線與狀態(tài)框連接，如下圖18-7所示。




圖18-7

綜上，狀態(tài)步、有向連線(轉(zhuǎn)移方向)、轉(zhuǎn)移條件以及命令與動作是SFC的基本要素，其總的示例如下圖18-8所示。至此，能否看懂圖18-1，我想，大家應(yīng)該心里有數(shù)了吧。




圖18-8

但，知道了SFC有哪些組成部分，顯然還不足夠讓大家能完全看懂SFC，例如圖18-1中的分支是怎么回事。所以，接下來我們再一起看看，SFC的基本結(jié)構(gòu)有哪些吧!

二、順序功能圖(SFC)基本結(jié)構(gòu)

(1)單流程結(jié)構(gòu)

順序功能圖中，較簡單的結(jié)構(gòu)是單流程結(jié)構(gòu)，即有向連線沒有分支線，為單*段，如下圖18-9所示。在單流程SFC中，狀態(tài)的由初始狀態(tài)開始，從上到下依次進行，在整個控制過程中，除轉(zhuǎn)移瞬間(在此過渡期間，兩個狀態(tài)同時處于活動狀態(tài))，只能有一個狀態(tài)步處于狀態(tài)，其命令和動作正在被執(zhí)行。




圖18-9

SFC中除了比較簡單的單流程SFC外，還有分支SFC，即有向連線出現(xiàn)兩個或兩個以上的分支。那么，我們一起來看看分支SFC有哪些吧。

(2)選擇性分支與匯合結(jié)構(gòu)

所謂選擇性，是指在各個分支中，只能有一條分支流程被選擇，即多選一。如下圖18-10所示，左邊為有選擇性分支與匯合的順序功能圖，右邊為軟件中的SFC示例圖。

在單流程向選擇性分支轉(zhuǎn)移時，根據(jù)轉(zhuǎn)移條件是否成立，只能向其中一個分支進行轉(zhuǎn)移。若此時X2接通，S20向S22轉(zhuǎn)移，S22被，同時S21、S23保持非活動狀態(tài)。




圖18-10

同理，選擇性匯合是指多個選擇性分支流程匯合成單流程時，只能有一個分支被轉(zhuǎn)移，如圖18-10中的S21、S22、S23只能有一個被轉(zhuǎn)移到S30。

(3)并行性分支與匯合結(jié)構(gòu)

所謂并行性，是指在各個分支中，它們的轉(zhuǎn)移條件相同，全部分支流程均被選擇。如下圖18-11所示，左邊為有并行性分支與匯合的順序功能圖，右邊為軟件中的SFC示例圖。

在單流程向并行性分支轉(zhuǎn)移時，根據(jù)轉(zhuǎn)移條件是否成立，向所有分支進行轉(zhuǎn)移。若此時X0接通，S21、S22、S23同時被，先后被掃描。




圖18-11

同理，并行性匯合是指多個并行性分支流程都已完成且轉(zhuǎn)移條件成立后，同時匯合成單流程，如圖18-11中的S21、S22、S23全部完成，X1接通，流程轉(zhuǎn)移到S30，S30被。

SFC除了單流程結(jié)構(gòu)和分支結(jié)構(gòu)外，還有幾個特殊結(jié)構(gòu)，即跳轉(zhuǎn)、重復(fù)以及循環(huán)。

(3)跳轉(zhuǎn)、重復(fù)以及循環(huán)

SFC中跳轉(zhuǎn)，類似于功能指令中的CJ，即跳過中間的部分狀態(tài)，直接向其他狀態(tài)轉(zhuǎn)移，可分為轉(zhuǎn)移和分離兩種情況，如下圖18-12所示。




圖18-12




當跳轉(zhuǎn)可以在流程自身中進行，即圖18-12中左圖所示，若X10接通，流程轉(zhuǎn)移到S31，跳過S21、S30。




另外，跳轉(zhuǎn)也可以在兩個SFC流程之間進行，稱為分離。如圖18-12中右圖所示，若X10接通，本流程停止執(zhí)行，轉(zhuǎn)移到另一個流程中的狀態(tài)S52。

重復(fù)是指流程中的某幾個狀態(tài)被重復(fù)執(zhí)行，即向前跳轉(zhuǎn)，當被重復(fù)執(zhí)行的狀態(tài)只有一個，即向本狀態(tài)重復(fù)，則稱為復(fù)位。




如下圖18-13的左圖所示，若轉(zhuǎn)移條件成立，S21、S30、S31被重復(fù)執(zhí)行，重復(fù)的次數(shù)由轉(zhuǎn)移條件確定，或如下圖18-13的中圖所示，若轉(zhuǎn)移條件成立，S30被重復(fù)執(zhí)行。而所謂循環(huán)，是指流程結(jié)束，又跳轉(zhuǎn)后初始狀態(tài)重復(fù)執(zhí)行，如下圖18-13的右圖所示。




圖18-13

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