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第四章S7-200PLC顺序控制指令及应用4.1功能图的产生及基本概念4.1.1功能图的产生4.1.2功能图的基本概念4.1.3功能图的构成规则4.2顺序控制指令4.2.1顺序控制指令介绍4.2.2举例说明4.2.3使用说明4.3功能图的主要类型4.3.1单流程4.3.2可选择的分支和联接4.3.3并行分支和联接4.3.4跳转和循环4.4顺序控制指令应用举例4.4.1选择和循环电路举例6.4.2并行分支和联接电路举例4.4.3选择和跳转电路举例4.1.1功能图的产生原因:基本指令和方法不能解决具有并发顺序和选择顺序的问题针对于此:法国国家标准Grafacet法(NFC03190)IEC”控制系统功能图准备”标准(IEC848)功能图法流程:控制要求功能流程图梯形图程序设计转化4.1.2功能图的基本概念功能图(功能流程图/状态转移图):描述顺序控制系统的图解表示方法,专用于工业顺序控制程序设计的功能性说明语言。它能完整的描述控制系统的工作过程、功能和特性,是分析、设计电气控制系统控制程序的重要工具。功能图主要由“状态”、“转移”及有向线段等元素组成。状态转移有向线段静态控制系统转移触发规则系统动态过程1.状态★状态是控制系统中一个相对不变的性质，对应于一个稳定的情形。状态的图形符号编号/代码⑴初始状态初始状态是功能图运行的起点，一个控制系统至少要有一个初始状态。初始状态的图形符号为双线的矩形框编号初始状态的图形符号编号动作状态下动作的表示⑵工作状态工作状态是控制系统正常运行时的状态。系统运行则为动状态，没有运行为静状态。⑶与状态对应的动作2.转移★转移是为了说明从一个状态到另一个状态的变化。用有向线段加一段横线表示某个转移。线段方向即为转移方。★转移是一种条件，条件成立称为转移使能。若该转移能使状态发生转移称为触发。一个转移能够触发必须满足：状态为动状态及转移使能。转移条件是系统状态转移的必要条件，通常用文字、逻辑方程及符号表示。状态A状态B转移条件转移条件转移条件4.1.3功能图的构成规则⑴状态与状态不能相连，必须用转移分开；⑵转移与转移不能相连，必须用状态分开；⑶状态与转移、转移与状态之间的连接采用有向线段，从上到下画时，可以省略箭头；当有向线段从下向上画时，必须画上箭头，以表示方向；⑷一个功能图至少要有一个初始状态。举例：冲压机功能流程图123等待下冲返回启动信号及高位行程开关低位行程开关高位行程开关冲压机的工作顺序可分为三个状态：初始、下冲和返回状态。从初始状态到下冲状态的转移须满足启动信号和高位行程开关信号同时为ON时才能发生；从下冲状态到返回状态，须满足低位行程开关为ON时才能发生。返回到停止，须高位行程开关信号为ON才能发生。功能图就是由多个状态及连线组成的图形，他可以清晰的描述系统的工序要求，使复杂问题简单化，并且使PLC编程成为可能，而且编程的质量和效率也会大大提高。4.2.1顺序控制指令介绍顺序控制指令是PLC厂家为用户提供的可使功能图编程简单化和规范化的指令无条件顺序状态结束CSCRE(ConditionalSequenceControlRelayEnd)无顺序状态结束─(SCRE)SCRE(SequentialControlRelayEnd)S(位)顺序状态转移bit─(SCRT)SCRTbit(SequentialControlRelayTransition)S(位)顺序状态开始bitLSCRbit(LoadSequentialControl)操作对象功能LADSTLSCR顺序控制指令的形式及功能从表中可知，顺序控制指令的操作对象为顺序继电器S，S也称为状态器，每一个S位都表示功能图中的一种状态。S的范围：S0.0～S31.7。注意：我们使用的是S的位信息。顺序控制继电器(SCR）段：从LSCR指令开始到SCR指令结束的所有指令。LSCR指令标记一个SCR段的开始，当该段的状态器置位时，允许该SCR段工作。SCRT指令置位下一个SCR段的状态器，以便下一个SCR段开始工作；同时时该段的状态器复位，该段停止工作。SCRE指令表示SCR段结束SCR程序段的三种功能：查看循序控制举例⑴驱动处理：即在该段状态器有效时，要做什么工作，或不作工作。⑵指定转移条件和目标：即满足什么条件后状态转移到何处。⑶转移源自动复位功能：状态转移后，置位下一个状态同时自动复位原状态。4.2.2顺序控制指令举例说明设计转化写出使用功能图编程时应按照一下步骤：初始脉冲SM0.1用来置位S0.1，即把S0.1（状态1）状态激活；在状态1的SCR段要做的工作是置位Q0.4、复位Q0.5和Q0.6、T37同时计时。1s计时到后状态发生转移，T37即为状态转移条件，T37的常开触点将S0.2（状态2）置位（激活）的同时，自动使原状态S0.1复位。在状态2的SCR段，要做的工作是输出Q0.2，同时T38计时，20s计时到后，状态从状态2（S0.2）转移到状态3（S0.3），同时状态2复位。功能流程图梯形图程序语句控制要求SCRSCRINTONPTINTONPTSSRSCRTSCRESCRTSCRE网络9网络8T38网络7SM0.0Q0.2网络6S0.2网络5网络4T37T37T38+10S0.2S0.3+200网络3SM0.0Q0.4Q0.521网络2S0.1网络1SM0.11S0.2S0.1梯形图S0.1S0.2S0.3置位Q0.4复位Q0.5,Q0.6启动定时器T37输出Q0.2启动定时器T38T37T38LDSLSCRLDSRTONLDSCRTSCRELSCRLD=TONLDSCRTSCRESM0.1S0.1,1S0.1SM0.0Q0.4,1Q0.5,2T37,+10T37S0.2S0.2SM0.0Q0.2T38,+200T38S0.3SM0.1功能图语句表4.2.3使用说明⑴顺序指令仅对元件S有效，顺控继电器S也具有一般继电器的功能，所以对它能够使用其他指令。⑵SCR段程序能否执行取决于该状态器（S）是否被置位，SCRE与下一个LSCR之间的指令逻辑不影响下一个SCR段程序的执行。⑶不能把同一个S位用于不同程序中，例如：如果在主程序中用了S0.1，则在子程序中就不能再使用它。⑷在SCR段中不能使用JMP和LBL指令，就是说不允许跳入、跳出或在内部跳转，但可以在SCR段附近使用跳转和标号指令。⑸在SCR段中不能使用FOR、NEXT和END指令。⑹在状态发生转移后，所有的SCR段的元器件一般也要复位，如果希望继续输出，可使用置位/复位指令。⑺在使用功能图时状态器的编号可以不按顺序编排。4.3功能图的主要类型单流程可选择的分支和联接并行分支和联接跳转和循环功能图类型最简单的功能图，特点：动作一个接一个完成，每个状态仅连接一个状态。SCRSCRSSCRTSCRESCRTSCRE网络9网络8网络7Q0.1网络6网络5网络4S0.2SM0.0Q0.0网络21S0.1S0.0网络1SM0.1网络3S0.0S0.1SM0.0Ⅰ0.1Ⅰ0.2S0.0S0.1S0.2Q0.0Q0.1SM0.1Ⅰ0.2Ⅰ0.1LDSLSCRLD=LDSCRTSCRELSCRLD=LDSCRTSCRESM0.1S0.0,1S0.0SM0.0Q0.0Ⅰ0.1S0.1S0.1SM0.0Q0.1Ⅰ0.2S0.2功能图梯形图语句表4.3.2可选择的分支和联接•在生产实际中，对具有多流程的工作要进行流程选择或着分支选择。即一个控制流可能转入多个可能的控制流中的某一个，但不允许多路分支同时执行。到底进入哪一个分支，取决于控制流前面的转移条件哪一个为真。系统功能图—进入梯形图—进入S0.0S0.1S0.2Q0.0Q0.1SM0.1Ⅰ0.1Ⅰ0.0S0.5Ⅰ0.2S0.6Ⅰ0.6Q0.2Q0.5S0.3S0.4Q0.3Q0.4Ⅰ0.3Ⅰ0.4Ⅰ0.5可选择的分支和联接功能图SCRSCRTSCRESCRTSCRE网络18网络17网络16Q0.3网络15网络14S0.4SM0.0Q0.2S0.5网络11网络12S0.3SM0.0Ⅰ0.2Ⅰ0.4SCRSCRSCRTSCRESCRTSCRE网络26网络25网络24Q0.5网络23网络22网络21S0.6SM0.0Q0.4网络19S0.5网络20S0.4S0.5SM0.0Ⅰ0.5Ⅰ0.6SCRSCRSSCRTSCRESCRTSCRE网络10网络9网络8Q0.1网络7网络6网络4S0.2SM0.0Q0.0网络21S0.1网络1SM0.1网络3S0.0S0.1SM0.0Ⅰ0.0Ⅰ0.1网络13S0.0SCRT网络5S0.3Ⅰ0.3SCRS0.2可选择的分支和联接梯形图4.3.3并行分支和联接•在许多实例中，一个顺序控制状态流必须分成两个或多个不同的分支控制状态，这就是并行分支或并发分支。当一个控制状态分成多个分支时，所有的分支控制状态流必须同时激活。当多个控制流产生的结果相同时，可以把这些控制流合并成一个控制流，即并行分支的连接。在合并控制流时，所有分支控制流必须都是完成了的。这样，在转移满足条件时才能转移到下一个状态。并发顺序一般用双水平线表示，同时结束若干个顺序也用双水平线表示。系统功能图—进入梯形图—进入•需要特别说明的是，并行分支连接时，要同时使状态转移到新的状态，完成新状态的启动。另外在状态S0.2和S0.4的SCR程序段中，由于没有使用SCRT指令，所以S0.2和S0.4的复位不能自动进行，最后要用复位指令对其进行复位。这种处理方法在并行分支的连接合并时会经常用到，而且在并行分支连接合并前的最后一个状态往往是“等待”过渡状态。它们要等待所有并行分支都为“真”后一起转移到新的状态。这时的转移条件永远为“真”，而这些“等待”状态不能自动复位，它们的复位要使用复位指令来完成。S0.0S0.1S0.2Q0.0Q0.1SM0.1Ⅰ0.1Ⅰ0.0S0.5Ⅰ0.3Ⅰ0.4Q0.2Q0.5S0.3S0.4Q0.3Q0.4Ⅰ0.2并行分支和联接功能图SCRSCRESCRTSCRE网络16网络15网络14Q0.3网络13网络12S0.4SM0.0Q0.2网络10网络11S0.3SM0.0Ⅰ0.2SCRSCRSCRESCRTSCRE网络24网络23网络22Q0.5网络21网络19S0.6SM0.0Q0.4网络17网络18S0.4S0.5SM0.0Ⅰ0.4SCRSCRSSCRTSCRESCRTSCRE网络9网络8网络7Q0.1网络6网络5网络4S0.2SM0.0Q0.0网络21S0.1网络1SM0.1网络3S0.0S0.1SM0.0Ⅰ0.0Ⅰ0.1S0.0SCRTS0.3SCRS0.2SS0.51RS0.21RS0.41S0.2S0.4Ⅰ0.3网络20并行分支和联接梯形图4.3.4跳转和循环•单一顺序、并发和选择是功能图的基本形式。多数情况下，这些基本形式是混合出现的，跳转和循环是其典型代表。•利用功能图语言可以很容易实现流程的循环重复操作。在程序设计过程中可以根据状态的转移条件，决定流程是单周期操作还是多周期循环，是跳转还是顺序向下执行。系统功能图—进入梯形图—进入语句表—进入S0.0S0.1S0.2S0.3S0.4S0.5S0.6Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Ⅰ0.0Ⅰ0.1Ⅰ0.2Ⅰ0.3Ⅰ1.0Ⅰ1.1Ⅰ0.4Ⅰ0.5Ⅰ0.6Ⅰ1.2Ⅰ1.2Ⅰ1.0Ⅰ1.1SM0.1跳转和循环功能图说明•I1.0为OFF时进行局部循环操作，I1.0为ON时则正常顺序执行；I1.1为ON时正向跳转，I1.1为OFF时则正常顺序执行；I1.2为OFF时，进行多周期循环操作，I1.2为ON时进行单周期循环操作。SCRSCRTSCRESCRE网络16Q0.3网络12S0.1S0.3SM0.0Ⅰ0.2SCRSCRTSCRESCRE网络28Q0.6网络24SM0.0Q0.4S0.6网络18S0.6SM0.0Ⅰ0.5SSCRSCRSCRTSCRTQ0.1S0.21S0.1网络1SM0.1S0.0S0.1Ⅰ0.0Ⅰ0.1S0.0SCRE网络4SM0.0S