PLC基础培训课程自制课件02-SFC编程

1、PLC基础培训课程 顺序功能图顺序功能图(SFC) 步进梯形图步进梯形图(STL) SFC及及STL的编程规则的编程规则 多流程顺序控制多流程顺序控制 SFC及及STL的应用举例的应用举例 状态编程法也叫功能表图法，是状态编程法也叫功能表图法，是PLCPLC程序编制的程序编制的重要方法及工具。重要方法及工具。 FXFX2N2N系列系列PLCPLC的步进顺控指令及大量的状态软元的步进顺控指令及大量的状态软元件就是为状态编程法安排的。件就是为状态编程法安排的。 状态转移图也叫顺序功能图（状态转移图也叫顺序功能图（Sequential Sequential Function Chart SFCFun

2、ction Chart SFC）是状态编程的重要工具是状态编程的重要工具，包含了状态编程的全部要素。，包含了状态编程的全部要素。 状态编程时，一般先绘出状态转移图，再转换状态编程时，一般先绘出状态转移图，再转换成状态梯形图（成状态梯形图（STLSTL）或指令表。或指令表。 在实际应用中许多控制过程是顺序控制，在实际应用中许多控制过程是顺序控制，这类顺序控制系统采用继电器梯形图编制这类顺序控制系统采用继电器梯形图编制则比较繁琐，而且编出来的程序复杂难于则比较繁琐，而且编出来的程序复杂难于读懂。读懂。 一个顺序控制过程可以分为：一个顺序控制过程可以分为：若干个状态若干个状态, ,每个状态具有不同的

3、动作每个状态具有不同的动作, ,相邻状态之间由相邻状态之间由转换条件得到满足后进行转换。转换条件得到满足后进行转换。 描述上述过程的方框图称为状态转移图（描述上述过程的方框图称为状态转移图（SFCSFC图）。图）。状态转移图状态转移图 状态转移图（Sequential Function Chart，简称SFC）：是 用状态继电器来描述工步转移的图形。 状态Sn 状态Sm转移条件以电动机星三角降压启动为例举例举例下表所示为基本元件及功能下图给出了星三角降压启动的顺序控制过程SFC图图的组成的组成主要由步、有向连线、转换条件、转换方向、和动作（命令）组成。步与动作步与动作步步：也称为状态，一个步就

4、是一个工作状态，用矩形框表示步，方框内是该步的编号。编程时一般用PLC内部编程元件来代表各步。初始初始步步：与系统的初始状态相对应的步称为初始步。初始状态可以有命令与动作，也可以没有命令和动作。初始步用双线方框表示，每一个SFC图至少应该有一个初始步。步与动作步与动作 命令和动作命令和动作：“命令”是指控制要求，而“动作”是指完成控制要求的程序。与状态对应则是指每一个状态中所发生的命令和动作。动作的动作的表示表示：矩形框中的文：矩形框中的文字或符号表示，该矩形框字或符号表示，该矩形框应与相应的步应与相应的步的符的符号相连。号相连。步与动作步与动作活动步活动步：当系统正处于某一当系统正处于某一步

5、时，该步处于活动状态，步时，该步处于活动状态，称该步为称该步为“活活动步动步”。步处于活动。步处于活动时，相应的动作被执行。时，相应的动作被执行。SFC中，被激活的状态有一个或几个，当下一个状态被激中，被激活的状态有一个或几个，当下一个状态被激活时，前一个激活状态一定要关闭。活时，前一个激活状态一定要关闭。有向连有向连线、转换线、转换与转换条件与转换条件有向连有向连线线：功能表图中步的活动状态的顺序进展按有向连线规定的路线和方向进行。活动状态的进展方向习惯上是从上到下或从左至右，在这两个方向有向连线上的箭头可以省略。如果不是上述的方向，应在有向连线上用箭头注明进展方向。转换转换：转换是用有向连

6、线上与有向连线垂直的短划线来表示，转换将相邻两步分隔开。步的活动状态的进展是由转换的实现来完成的，并与控制过程的发展相对应。转换条转换条件件：转换条件可以用文字语言、布尔代数表达式或图形符号标注在表示转换的短线的旁边。转换实现的基本规则转换实现的基本规则转换实转换实现的条件现的条件：在功能表图中步的活动状态的进展是由转换的实现来完成。转换实现必须同时满足两个条件：1）该转换所有的前级步都是活动步；2）相应的转换条件得到满足。转换实转换实现应完成的操作现应完成的操作：转换的实现应完成两个操作：1）使所有的后续步都变为活动步；2）使所有的前级步都变为不活动步。SFC编写注意事项编写注意事项状态与状

7、态之间不能直接相连，必须有转移将它们隔开；转移与转移之间不能直接相连，必须用状态将它们隔开，这种情况多发生在一个状态向多个状态发生转移（也称为分支）或多个状态向一个状态转移（也称为汇合）时；分支情况如下图所示：汇合情况如下图所示：在SFC中，必须有初始状态，而且至少应有一个初始状态，它必须位于SFC的最前面。初始状态是SFC程序在PLC启动后能够立即生效的基本状态，也是系统返回停止位置的状态。SFC的基本结构的基本结构SFC按其流程可分为单流程SFC和分支SFC两大类结构。分支SFC又有选择性分支、并行性分支和流程跳转、循环等。1、单流程结构当SFC仅有一个通道时，称为单流程结构。特点：从初始

8、状态开始，每一个状态后面只有一个转移，每一个转移后面只有一个状态。如下图所示：单流程SFC中，由初始状态S0开始，按上下顺序依次将各个状态激活。在整个控制周期内，除转移瞬间外，只能有一个状态处于激活状态，也就是只有一个状态是工作状态，其中的命令和动作正在被执行，不允许出现两个或两个以上状态同时被激活。单流程SFC只能有一个初始状态。2、选择性分支与汇合当SFC有两个或两个以上的流程通道时，便称为分支，根据分支的性质不同，有选择性分支和并行性分支的区别。选择性分支含义:当由单流程向分支转移时，根据转移条件成立与否只能向其中一个流程进行转移。选择性分支是一种多选一的过程。如图所示：S20只能向S2

9、1、S50、S40三个状态中的一个进行转移。当多个流程向单流程进行合并的结构称为汇合，也有选择性汇合和并行性汇合之分。选择性汇合含义:当分支流程向单一流程合并时，只有一个符合条件的分支转换到单流程的状态。S20、S50、S40三个状态只能有一个向S21进行转移。3、并行性分支与汇合并行性分支为单流程向多个分支流程转移时，多个分支的转移条件均相同，一旦转移条件成立，则同时激活各个分支流程。在编制SFC时，为了区别选择性分支与并行性分支，规定了选择性分支用单线表示，且各分支均有其转移条件，而并行性分支用双线表示，只允许有一个条件。当X1为ON时，状态S20同时向S21，S50，S40转移，S21，

10、S50，S40同时被激活，同时执行其命令和动作。并行性分支的各个分支流程向单流程合并称为并行性汇合。当每个流程都完成后并转移条件成立时，单流程状态被激活。如图所示，当S20，S50，S40三个状态动作均结束，转移条件X2成立时，激活状态S21。4、跳转、重复和循环1.)跳转与分离SFC除了上述几种类型外,还存在一些非连续的状态转移类型。跳转：当SFC中某一状态，在转移条件成立时，跳过本流程下面的若干状态而进行的转移。如图所示，如果转移条件X1=OFF，X2=ON，则状态S20直接跳转到状态S40去激活执行，而S21，S50则不再被顺序激活。分离：如果跳转发生在两个SFC程序流程之间，则称为分离

11、。这时，跳转的转移已不在本流程内，跳转到另外一个流程的某个状态。如下图所示：2.)重复与复位重复：就是反复执行流程中的某几个状态动作，实际上是一种向前的跳转。重复的次数由转换条件确定。如果只是向本状态重复，则称为复位。3.)循环循环：在SFC流程结束后，又回到了流程的初始状态，则为系统的循环。回到初始状态有两种可能，一种是又自动地开始一个新工作周期；另一种可能是进入等待状态，等待指令才开始新的工作周期。SFC的梯形图编程方法的梯形图编程方法1、编程原则如图所示是一个顺序相连的三个状态的SFC，用辅助继电器M表示状态的编号，当某个状态被激活时，其辅助继电器为ON，取Mi状态来说明其控制要求。1）

12、 Mi被激活的条件是它的前步Mi-1为激活状态（活动步）且转移条件Xi在。当Mi激活后，前步Mi-1变为非激活状态。2）一般来讲，转移条件Xi大都为短信号，因此Mi被激活后，能够自保持一段时间以保证状态内命令和动作的完成。3）当转移条件Xi+1成立，Mi+1状态被激活， Mi 应马上变为非激活状态（非活动步）。常用的SFC编程方法有三种：应用启保停电路进行编程；应用置位/复位指令进行编程； 应用步进顺控指令进行编程2、应用启保停电路的SFC编程方法这种编程方法是通用的编程方法,可用于任一品牌、任一型号的PLC。初始状态的处理：对初始状态来说，如果仍按照一般状态编程，则当PLC开始运行后，由于全

13、部状态都处于非激活状态，初始状态不能激活，这样整个系统将无法工作。因此对初始状态M0来说，应在其转移激活条件电路上并联启动脉冲M8002，如下图所示，这样一开机初始状态M0就被激活，系统进入工作状态。利用启保停电路编制如图所示的SFC梯形图程序。示例示例3、应用置位/复位指令的SFC编程方法用置位指令SET在激活条件成立时，激活本状态并维持其状态内控制命令和动作的完成，用复位指令RST将前步状态变为非激活状态。利用置位/复位指令编制如图所示的SFC梯形图程序。示例示例步进指令和步进梯形图步进指令和步进梯形图1、步进指令与状态元件为方便顺控系统的梯形图程序设计，各种品牌的PLC都开发了与顺控程序

14、有关的指令。uSTL：步进梯形指令(Step Ladder Instruction)，简称为STL指令 ，表示步进梯形图开始。STL S20STL指令必须和状态继电器S一起组成一个常开触点，为与一般继电器触点相区别，这个触点称为STL触点。在梯形图中，STL触点用空心的常开触点表示，如右图所示：一个STL触点就表示了SFC控制流程中的一个状态(或一步)。整个顺序控制就是由许多STL触点组成的，控制流程就是在这些STL触点所表示的状态中一步一步地完成的。STL指令执行过程：如果STL触点闭合（也就是状态被激活），其状态母线上梯形图处于工作状态，输出驱动得到执行。当转移条件成立时，使下一个STL触

15、点闭合（激活下个状态）。同时，自动地断开自身的STL触点（变为非激活状态）。STL触点的操作只有三个操作内容：输出驱动、转移条件和转移方向，这三个操作被称为STL指令三要素。在某些情况下，输出驱动操作可以没有（空操作），但是转移条件和转移方向则不可缺少。状态继电器（状态继电器（S S）状态继电器是构成状态转移图的基本元素，是可编程控制状态继电器是构成状态转移图的基本元素，是可编程控制器的软元件之一。器的软元件之一。 FX2 FX2 共有共有10001000个状态元件，其分类、个状态元件，其分类、编号、数量及用途如下表示。编号、数量及用途如下表示。 类别类别 元件编号元件编号 个数个数 用途及特

16、点用途及特点 初始状态用初始状态用S0S0S9 S9 10 10 用作用作 SFCSFC的初始状态的初始状态 回零状态器回零状态器（ISTIST指令用）指令用） S10S10S19 S19 10 10 多运行模式控制当中，用作返多运行模式控制当中，用作返回原点的状态回原点的状态 通用状态器通用状态器 S20S20S499 S499 480 480 用作用作 SFCSFC的中间状态的中间状态 掉电保持状态器掉电保持状态器 S500S500S899 S899 400 400 具有停电保持功能，停电恢复具有停电保持功能，停电恢复后需继续执行的场合，可用这后需继续执行的场合，可用这些状态元件些状态元件

17、 信号报警状态器信号报警状态器 S900S900S999 S999 100 100 用作报警元件使用用作报警元件使用(ANS(ANS、ANR) ANR) 状态的编号必须在指定范围选择。 各状态元件的触点，在PLC内部可自由使用，次数不限。 在不用步进指令时，状态元件可作为辅助继电器在程序中使用。特点：特点：使用STL指令应注意的问题 STL触点是与左母线相连的常开触点，某步为活动步，STL触点接通； 与STL触点相连的触点应用LD或LDI指令，只有执行完RET后才返回左侧母线； STL触点可直接驱动或通过触点驱动Y、M、C、T等元件的线圈和应用指令； STL指令只用于状态器，一个状态器的STL

18、触点在梯形图中只能出现一次。 由于PLC只执行活动步对应的电路块，所以使用STL指令时允许双线圈输出（顺控程序在不同的步可多次驱动同一线圈）； STL指令不能与MC-MCR指令一起使用。STL不能出现在FEND指令后。 在转换条件对应的电路中，不能使用ANB、ORB、MPS、MRD、MPP指令。u步进返回指令：表示SFC流程的结束。一个SFC控制流程仅需一条RET指令，安排在最后一个STL触点的状态母线的最后一行，如图所示：RET指令用于返回主母线。使步进顺控程序执行完毕时，非状态程序的操作在主母线上完成，防止出现逻辑错误。状态转移程序的结尾必须使用RET指令。状态的三要素 ： 驱动负载、指定

19、转移目标和指定转移条件。u指定转移目标和指定转移条件是必不可少，而驱动负载则视具体情况，也可能不进行实际的负载驱动。uY5为S20驱动的负载，S21为转移目标，X3为转移条件。 步进梯形图的状态编程法 状态图状态图步进梯形图步进梯形图STL S20使用STL指令OUT Y5进行负载驱动处理LD X3转移条件SET S21进行转移处理STL S21OUT Y6状态的开启、关闭及状态转移图执行的特点状态的开启、关闭及状态转移图执行的特点 状态的三个要素均在步进接点之后的子母线上实现； 若状态是开启的（“激活”），则状态的负载驱动和转移才有可能。若状态是关闭的，则负载驱动和状态转移不可能发生。 除初

20、始状态外，其他所有状态只有在其前一个状态处于激活且转移条件成立时才能开启。同时一旦一个状态被“激活”，上一个状态被系统自动关闭。编程要点及注意事项编程要点及注意事项 状态编程顺序为：，不能颠倒。 对状态处理，必须使用STL。 程序的最后必须使用RET，返回主母线。 初始状态必须预先作好驱动，否则状态流程不可能向下进行。一般用系统的初始条件，若无初始条件，可用M8002进行驱动。可使用区间复位指令（ZRST）将初始步以外的其余各步状态器复位。练习练习 三只灯分别为HL1、HL2、HL3。 HL1亮1s后HL2亮1s （ HL1灭）， HL2亮1s后HL3亮 1s （ HL2灭）；灭1s之后3灯一齐亮1s，灭1s，再一齐亮1s，回到初始状态。 用一只点动按钮SB控制。1、选择性分支与汇合及其编程 选择性分支状态转移图的特点：从多个流程顺序中选择执行哪一个流程，称为选择性分支。S2