教学材料《低压电器》-项目六

任务一SFC图程序设计—运料小车自动往返控制6.1.1顺序功能图(SFC)程序设计

1.SFC图的绘制顺序功能图主要按照被控对象的工作流程来设计程序。它的具体编程方法是将复杂的控制过程分成多个工作步骤(简称步)，每个步对应着工艺动作，把这些步按照一定的顺序要求进行排列组合，就构成整体的控制程序。SFC图的绘制可以按照以下步骤进行。

1)划分工作步，并用带编号的矩形框表示—任务分解根据控制系统输出状态的变化将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段，这些阶段称为步(Step，可以用编程器件(如辅助继电器M或状态继电器S)来代表各步。步是根据PLC输出量的状态变化来划分的。在同一步内，各输出量的ON/OFF状态保持不变，但是相邻两步输出量总的状态是不同的。下一页返回任务一SFC图程序设计—运料小车自动往返控制当系统正处于某一步所在的阶段时，该步处于活动状态，被称为“当前步”或“活动步”。根据图6-1所示的运料小车运行示意图，分析运料小车的工作过程，可得出它的一个工作周期可以划分为:装料(M1)、左行(M2)、卸料(M3)和右行(M4)4个主要工作步，另外还应设置等待启动(也可代表停止)的初始步(可用MO表示)，我们把每一步用一个矩形框表示，矩形框中的元件号代表步的编号，初始步用双线框表示。其对应的工作步如图6-2(a)所示2)与状态步对应的动作或命令，用圆形框或矩形框画在对应步矩形框的右边—负载驱动上一页下一页返回任务一SFC图程序设计—运料小车自动往返控制

动作用矩形框中的文字或符号表示，该矩形框与相应步的矩形框相连接。如果某一步有几个动作，可以用如图6-3所示的两种画法来表示，但是并不隐含这些动作之间的任何顺序。3)状态步之间加上转换条件和有向连线，以便转换—状态转移

2.单序列结构形式的SFC图根据步与步之间转换的不同情况，SFC图有三种不同的基本结构形式:单序列结构、选择序列结构和并行序列结构。本任务应用的SFC图为单序列结构形式。单序列SFC图的结构特点:状态转换只有一种情况，它由一系列按序排列、相继激活的步组成。每一步的后面只有一个转换，每一个转换后面只有一步。上一页下一页返回任务一SFC图程序设计—运料小车自动往返控制3.使用基本指令梯形图转换SFC图根据系统的顺序功能图设计出梯形图的方法，称为顺序功能图的编程方法。用户可以自行选择编程方法将SFC图改画为梯形图。在此先介绍用基本指令的“启-保一停”电路来转换SFC图用基本指令转换SFC图，可借助图6-6所示的“模板”，直接采用“套公式”的方法，得到用户程序。具体转换方法如图6-7所示。6.1.2SFC图中转换实现的基本规则分析

1.转换实现的条件在顺序功能图中，步的活动状态的进展是由转换来实现的。上一页下一页返回任务一SFC图程序设计—运料小车自动往返控制

如果转换的前级步或后续步不止一个，转换的实现称为同步实现。为了强调同步实现，有向连线的水平部分用双线表示，如图6-8所示

2.转换实现应完成的操作转换实现时应完成以下两个操作:(1)使所有与活动步相连的后续步变为活动步

(2)使所有与之相连的前级步变为非活动步。3.绘制SFC图时的注意事项6.1.3运料小车自动往返控制SFC图程序设计与调试1.分析系统控制要求见“任务描述”部分。上一页下一页返回任务一SFC图程序设计—运料小车自动往返控制2.列出vo输入/输出)分配表由小车运行控制要求确定PLC需要3个输入点，4个输出点，其I/O分配表见表6-1。3.硬件接线PLC的外部硬件接线如图6-9所示。4.SFC图编程根据使用基本指令梯形图转换SFC图的基本方法，画出对应的基本指令梯形图如图6-11所示

5.运行调试上一页返回任务二单序列SFC图编程—液体自动混合装置控制6.2.1步进指令及单序列SFC图编程

1.状态元件状态元件(又称状态继电器)，用来记录系统运行中的状态，是编制SFC图的重要编程器件FX2N系列PLC状态元件的类别、编号、数量及功能如表6-2所示。

2.步进指令

1)指令功能

2)SFC图程序转换为步进梯形图和步进指令使用STL指令的状态继电器的常开触点称为STL触点。如图6-13所示为SFC图程序羚换为步进梯形图和步进指令表实例。3)指令使用说明下一页返回任务二单序列SFC图编程—液体自动混合装置控制3.步进指令编程注意事项

4.单序列结构SFC图的编程方法单序列SFC图只有一个分支，并按顺序执行整个流程。图6-14(a)为带跳转与重复形式的单序列SFC图，编程时，跳转与重复要用OUT指令。6.2.2SFC图程序设计注意事项1.用于SFC图的特殊功能继电器在SFC图中，经常会使用一些特殊辅助继电器，其名称和功能见表6-3。

2.找操作指令在步进梯形图中的使用在STL触点后不可以直接使用MPS栈操作指令，只有在LD指令或LDI指令后才可以使用，如图6-15(a)所示。上一页下一页返回任务二单序列SFC图编程—液体自动混合装置控制3.OUT指令在STL区内的使用

OUT指令和SET指令对STL指令后的状态继电器具有相同的功能，都会将原来的活动步对应的状态继电器自动复位。但在STL中，分离状态(非相连状态)的转移必须用OUT指令，如图6-16所示在STL区内的OUT指令还用于SFC图的闭环和跳步，如果想跳回已经处理过的步，或向前跳过若干步，可对状态继电器使用OUT指令，如图6-17所示。6.2.3液体自动混合装置单序列SFC图编程与调试

I.分析系统控制要求见“任务描述”部分上一页下一页返回任务二单序列SFC图编程—液体自动混合装置控制2.列出vo输入/输出)分配表由液体混合装置控制要求确定PLC需要5个输入点，4个输出点，其I/0分配表见表6-43.硬件接线PLC的外部硬件接线如图6-18所示。4.SFC图编程上一页返回任务三选择序列SFC图编程—自动门PLC控制6.3.1选择序列SFC图步进指令编程

1.选择序列SFC图顺序过程进行到某步，若随着转移条件不同出现多个状态转移方向，而当该步结束后，只有一个转换条件被满足，即只能从中选择一个分支执行，这种顺序控制过程的结构就是选择序列的SFC图，如图6-21所示

2.选择序列SFC图编程方法选择序列编程时，先处理分支状态，再处理中间状态，最后处理汇合状态。在图6-21中，对分支状态S20，先进行分支状态的驱动处理(OUTYO)，再按S21->S31->S41的顺序(从左至右)进行转移处理，如图6-22(a)所示。下一页返回任务三选择序列SFC图编程—自动门PLC控制6.3.2仅有两步的闭环处理如果在顺序功能图中存在仅由两步组成的小闭环，如图6-23(a)所示，如果用基本指令编程，那么步M3的梯形图就如图6-23(b)所示，可以发现，由于M2的常开触点和常闭触点串联，它是不能正常工作的。6.3.3自动门控制选择序列SFC图编程与调试

I.分析系统控制要求见“任务描述”部分

2.列出vo愉入/愉出)分配表由自动门系统控制要求确定PLC需要5个输入点，4个输出点，其I/0分配表见表6-5。上一页下一页返回任务三选择序列SFC图编程—自动门PLC控制3.硬件接线PLC的外部硬件接线如图6-25所示。

4.SFC图编程提示:在关门期间，如果遇到有人要进门，则要停止关门，在延时0.55后快速开门;如果无人进门，则首先高速关门，后转为低速关门。此处程序根据条件不同，出现选择分支。自动门控制系统SFC图及其步进梯形图与指令表如图6-26(a),(b),(c)所示。上一页返回任务四并行序列SFC图编程—十字路口交通灯PLC控制6.4.1并行序列SFC图步进指令编程

1.并行序列SFC图如果某个状态的转移条件满足，将同时执行两个和两个以上分支，这样结构的SFC图称为并行序列，如图6-28(a)所示就是一个并行序列的SFC图。

2.并行序列SFC图编程方法并行序列SFC图的编程与其他结构的SFC图一样，先进行负载驱动，后进行转移处理，转移处理从左到右依次进行。无论是从分支状态向各个流程分支并行转移时，还是从各个分支状态向汇合状态同时汇合时，都要正确使用这些规则。下一页返回任务四并行序列SFC图编程—十字路口交通灯PLC控制3.分支与汇合组合编程在SFC图中已经介绍了三种基本结构:单序列、选择序列和并行序列。实际的PLC的SFC图中常常用到上述基本结构的组合，只要将其拆分成基本结构，就能对其编程了。但是也有不能拆分成基本结构的组合。在分支与汇合流程中，各种汇合的汇合线或汇合线前的状态都不能直接进行状态的跳转。但是，按实际需要而设计的SFC图中可能会碰到这种不能严格拆分成基本结构的情况，如图6-29(a)和图6-30(a)所示。6.4.2机械手多方式运行PLC控制1.控制要求机械手将工件从A工位送到B工位，如图6-31所示。上一页下一页返回任务四并行序列SFC图编程—十字路口交通灯PLC控制2.相关知识点当M8000=ON时，下列特殊辅助继电器和状态元件自动进人受控状态，其功能见表6-6。

3.I/0元件分配表根据控制要求，在机械手控制中，有19个输入控制元件，有5个输出元件。系统输入/输出元件地址分配见表6-7。

4.PLC外部硬件接线图根据控制要求，机械手系统控制操作面板示意图如图6-33所示。PLC外部接线图如图6-34所示。5.参考梯形图程序设计(1)初始化程序，如图6-35所示。上一页下一页返回任务四并行序列SFC图编程—十字路口交通灯PLC控制(2)手动方式程序，如图6-36所示(3)回原点方式程序，如图6-37所示(4)自动方式程序，如图6-38所示6.4.3十字路口交通灯控制并行SFC图编程与调试

I.分析系统控制要求见“任务描述”部分

2.列出vo输入/输出)分配表由十字路口交通灯系统控制要求确定PLC需要1个输入点，6个输出点，其I/0分配表见表6-8。3.硬件接线PLC的外部硬件接线如图6-39所示。4.SFC图编程上一页返回图6-1返回图6-2返回图6-3返回图6-6返回图6-7返回图6-8返回图6-9返回图6-11返回图6-12返回图6-13返回图6-14返回图6-15返回图6-16返回