搜索
可编程控制器应用技术ApplicationTechnologyofProgrammableLogicController张希川高级工程师沈阳工业大学材料科学与工程学院第6章顺序功能图语言的编程原理6.1顺序功能图的概念6.2顺序功能图的基本图标和指令6.3步进梯形的动作说明6.4步进梯形图的流程分类6.5步进梯形图的应用第6章顺序功能图语言的编程原理6.1顺序功能图的概念对于经常的状态步进动作不须做顺序设计，PLC会自动执行各状态间的互锁及双重输出等处理。只要针对各状态做简单的顺序设计即可使机械正常动作。动作易了解，可轻易作试运行调整，检查错误及维护保养的工作。SFC的编辑原理属于图形编辑模式，整个架构看起来像流程图，它是利用PLC内部的步进继电器装置S，每一个步进继电器装置S的编号就当做一个步进点，也相当于流程图的各个处理步骤，当前步骤处理完毕后，再依据所设定的条件转移到所要求的下一步骤，即下一个步进点S，如此可以一直重复循环达到所要的结果。图6.1给出了SFC的编程原理图。程序开始执行后，状态转移条件1满足时，程序进入第1步，完成动作1；状态转移条件2满足时，程序进入第2步，完成动作2和动作3；以此类推，当程序进入第4步，完成动作5后，若状态转移条件5满足，则程序回到初始点，这样就完成了一次完整的流程，可以一直重复达到循环的控制。第6章顺序功能图语言的编程原理6.2顺序功能图的基本图标和指令6.2.1顺序功能图的基本图标顺序功能图因为是按先后步序执行的，也是图形编程语言，还与一般梯形图密不可分，所以有时也叫步进梯形图。表6.1给出了顺序功能图的基本图标。第6章顺序功能图语言的编程原理6.2顺序功能图的基本图标和指令6.2.1顺序功能图的基本图标第6章顺序功能图语言的编程原理6.2顺序功能图的基本图标和指令6.2.2步进梯形开始指令STL步进梯形开始指令STLSn构成一个步进点，当STL指令出现在程序中，代表程序进入以步进流程控制的步进梯形图状态。用STL指令做顺序功能图设计语法的指令，可以让程序设计人员在程序规划时，能够像平时画流程图一样，对于程序的步序更为清楚，更具可读性。第6章顺序功能图语言的编程原理6.2顺序功能图的基本图标和指令6.2.3步进梯形结束指令RET第6章顺序功能图语言的编程原理6.2顺序功能图的基本图标和指令6.2.3步进梯形结束指令RET步进梯形结束指令RET代表一个步进流程的结束，所以一连串步进点的最后一定要有RET指令。一个程序可带有多个步进流程，每一个步进流程结束时，一定要写入RET指令，RET指令的使用次数没有限制，搭配初始步进点(S0~S9)使用。若步进流程结束而没有写入RET指令，则WPL编译器会检查出错误。在PLC程序中，步进梯形的初始状态必须由S0~S9开始，最多可写入S0~S9共10个步进流程，而每一个步进流程都要通过STL指令进入，结束时要使用RET指令。SFC图就是利用STL指令和RET指令组成的步进梯形图完成控制动作，其中步进点S编号不能重复。图6.2给出了STL和RET指令的应用。在图6.2中，PLC开始运行后，内部辅助继电器M1002会产生1个上升沿触发脉冲，执行ZRST指令，将S0至S127复位清零，然后再执行SET指令，将S0置位，进入初始步进点；当X0=On时，执行SET指令将S20置位，进入步进点S20，Y0线圈接通；然后，当X1=On时，执行SET指令将S30置位，进入步进点S30，Y1线圈接通，Y0线圈断开；而后，当X2=On时，执行SET指令将S40置位，进入步进点S40，Y2线圈接通，Y1线圈断开；再后，然后，当X3=On时，由OUT指令将S0置位，由RET指令返回初始步进点S0，Y2线圈断开；这样就完成了一次循环。第6章顺序功能图语言的编程原理6.3步进梯形的动作说明6.3.1步进梯形动作步进梯形是由很多个步进点组成，每一个步进点代表控制流程的一个动作，一个步进点必须执行三个任务：a)驱动输出线圈；b)指定转移条件；c)指定控制权转移的下一步进点。图6.3给出了步进梯形动作实例。当S10=On时，Y0直接为On，Y由SET指令置位On；之后当X0=On时，S20=On、Y10直接为On，而S10变为Off，Y0随之为Off、Y1使用SET指令仍未为On；X1=On时，S30=On，S20又为Off。此例中，S10、S20及S30为步进点，对于步进点S10而言，Y0和Y1为输出线圈，X0为转移条件，S20为控制权转移的下一步进点；对于步进点S20而言，Y10为输出线圈，X1为转移条件，S20为控制权转移的下一步进点。第6章顺序功能图语言的编程原理6.3步进梯形的动作说明6.3.2步进梯形动作时序图当状态接点Sn=On时，则电路动作，Sn=Off时，电路不动作。以上动作会延迟1个扫描时间执行。图6.4给出了步进梯形动作时序图实例。在状态转移的过程中，S10=Off与S12=On同时发生，但程序要延迟1个扫描时间执行Y10=Off、Y11=On，这样不会有重叠输出的现象。第6章顺序功能图语言的编程原理6.3步进梯形的动作说明6.3.3输出线圈的重复使用在步进梯形图不同的步进点中，可使用同号的输出线圈，而一般梯形图中应避免输出线圈的重复使用。在步进点所使用的输出线圈号码，最好在步进梯形图回到一般梯形图后，也避免使用。以图6.5为例，不同状态之间可以使用同一输出装置，即S10和S20中都用到了Y0，无论S10还是S20为On时，Y0都会为On。在状态步进点由S10转移至S20的转移过程中，会将Y0关闭，最终S20=On之后再将Y0输出。第6章顺序功能图语言的编程原理6.3步进梯形的动作说明6.3.4定时器的重复使用ES/EX/SS系列机型的定时器可在不同的步进点中重复使用，但与一般的输出点不同的是，仅可在不相邻的步进点中重复使用。这是步进梯形图的特点之一，但在一般梯形图当中最好避免这样的重复使用。图6.6给出了定时器的重复使用实例。第6章顺序功能图语言的编程原理6.3步进梯形的动作说明6.3.5步进点的转移指令SETSn及OUTSn都是用来启动（或称转移至）下一个步进点，当控制权移动到下一个步进点后，原步进点S的状态及其输出点的动作都会被清除。由于程序中可以同时存在有多个步进控制流程，分别以S0~S9为启始所引导的步进梯形图，步进的转移可以在同一步进流程，也可能转移至不同的步进流程，因此步进点转移指令SETSn及OUTSn在用法上有些许差异。SETSn指令是在同一流程中，用来驱动下一个状态步进点，状态转移后，前一个步进点的所有输出都会被清除。如图6.4中的SET12，当S10=On时，Y0为On，若X0由Off变为On，则程序由步进点S10进入S12，Y10变为Off，Y11变为On。OUTSn指令可以实现在同一流程中返回初始步进点，也可以实现在同一流程中的步进点向上或向下非相邻步进点跳转，还可以实现在不同流程用来驱动分离步进点。状态转移后，之前所有动作状态点的所有输出都会被清除。图6.7和图6.8给出了OUTSn指令的应用实例。第6章顺序功能图语言的编程原理6.3步进梯形的动作说明6.3.5步进点的转移图6.7中，只有S0一个步进流程，当程序执行到步进点S24时，触点X7可以通过OUTS0指令，使程序返回初始步进点S0。这样就实现了应用OUTSn指令在同一流程中返回初始步进点。此外，当程序执行到步进点S21时，触点X2可以通过OUTS23指令，使程序跳转到步进点S23。这样就实现了应用OUTSn指令在同一流程中向上或向下非相邻步进点的跳转。第6章顺序功能图语言的编程原理6.3步进梯形的动作说明6.3.5步进点的转移图6.8中，S0和S1是2个独立的步进流程，程序可以由S0中的触点X2，通过OUTS33指令转移到S1中的步进点S33，这样就实现了在不同流程中驱动分离步进点。第6章顺序功能图语言的编程原理6.3步进梯形的动作说明6.3.6输出点驱动的限制如图6.9(a)，在步进点之后，新母线开始第二行一旦写入LD或LDI指令(图中的LDX0)后，就不能再从新母线直接连接输出线圈(图中的Y2)，梯形图编译会产生错误。这时必须修改成如图6.9(b)才可正确编译。第6章顺序功能图语言的编程原理6.3步进梯形的动作说明6.3.7一些指令使用的限制每一步进点中程序与一般的梯形图相同，可使用各种串并联回路或应用指令，但有一些指令使用有限制，见表6.2。步进点内不可使用MC/MCR指令。STL指令不可使用于一般子程序内或中断服务子程序内，但可使用CJ指令，而这样会使动作更加复杂，应尽量避免。步进点后必须有LD或LDI指令，然后再接MPS/MRD/MPP指令，如图6.10所示。第6章顺序功能图语言的编程原理6.3步进梯形的动作说明6.3.8RET指令的正确使用在1个步进梯形程序完成之后，必须加上RET指令。而RET指令必须直接加在STL指令的后面。如图6.11(a)所示，这是错误的用法，必须改成图6.11(b)的情况。第6章顺序功能图语言的编程原理6.3步进梯形的动作说明6.3.9其他注意事项1SFC最前头的步进点称为初始步进点，标号必须为S0~S9之一。使用初始步进点做为流程的开始，以RET指令结束，才能构成一个完整的步进流程。2当程序中没有步进流成，即没有用到STL指令时，步进点S可当成一般辅助继电器来使用。3当STL指令使用时，步进点S的编号不可重复使用。4步进流程的分类：根据整个程序中的数量，步进流程可分为单流程和多流程。单流程：一个程序中只有一个流程。多流程：一个程序中有多个单流程，最多可有S0~S9共10个流程。其中单流程又可分为含选择分支、选择汇合、并行分支、并行汇合的单流程。5流程的分离：若程序中有S0、S1两个单流程，应按顺序先写入S0，再写入S1。流程中的某一步进点可指定跳转到其他流程的任一个步进点，如图6.8，S21下方的条件成立(X2=On)时，程序跳转至S1流程中的S33步进点，此动作称为分离步进点。第6章顺序功能图语言的编程原理6.3步进梯形的动作说明6.3.9其他注意事项6步进点的复归：可以利用ZRST指令可将一段步进点重置(Reset)为Off。7停电保持步进点：停电保持步进点在PLC断电时，On/Off状态会全部会被记忆，再通电时，会保持断电前状态继续往下执行。使用时，须注意停电保持步进点的区域。8特殊辅助继电器与特殊寄存器，详细说明请参考相关手册。第6章顺序功能图语言的编程原理6.4步进梯形图的流程分类6.4.1单流程与多流程单流程：一个程序中只有一个流程，如图6.12所示，此程序中只有S0一个流程。多流程：一个程序中有多个单流程，最多可有S0~S9共10个流程，如图6.13所示，此程序中有S0、S1及S2三个流程，流程中的某一步进点可指定跳转到其他流程的任一个步进点，如S0中的S21步进点可由触点X0跳转到S1中的S33步进点，S1中的S33步进点可由触点X1跳转到S2中的S41步进点。第6章顺序功能图语言的编程原理6.4步进梯形图的流程分类6.4.2选择分支与选择汇合结构1选择分支结构由当前步进状态在个别条件成立时，转移至个别状态时，属于选择分支结构。如图6.14所示，当前步进状态是S10，当X0=On时，转移到S20，当X1=On时，转移到S30，当X2=On时，转移到S34。第6章顺序功能图语言的编程原理6.4步进梯形图的流程分类6.4.2选择分支与选择汇合结构2选择汇合结构由几个步进状态在个别条件成立时，都能转移至同一个步进状态时，属于选择汇合结构。如图6.15所示，S40、S41及S42三个步进状态的输入信号X0、X1及X2只要有一个成立，程序就转移至S50。第6章顺序功能图语言的编程原理6.4步进梯形图的流程分类6.4.3并行分支与并行汇合结构1并行分支结构由当前步进状态在条件成立时，同时转移至多个步进状态时，属于并行分支结构，如图6.16所示，若当前状态是S20，当X0=On时，同时转移到S21，S22，S23，S