第8章(3)顺序功能图设计法基础

顺序功能图“顺序功能图语言”是近年来发展起来的一种编程语言。

它采用顺序功能图的描述程序结构，把程序分成若干“步”（Step，S），每个步可执行若干动作。

而“步”间的转换靠其间的“转移”（Tran，T）的条件实现。

至于在“步”中要作什么，在转移中有那些逻辑条件，则可使用其它任何一种语言，如梯形图语言，编程实现。

功能图来源于佩特利（Petri）网，由于它具有图形表达方式，能较简单和清楚地描述并发系统和复杂系统的所有现象，并能对系统中存有的象死锁、不安全等反常现象进行分析和建模，在模型的基础上能直接编程，所以，得到了广泛的应用。

近几年推出的可编程控制器和小型集散控制系统中也已提供了顺序功能图编程的软件。

可知，“顺序功能图语言”不仅仅是一种语言，而且，也是一种组织控制程序的图形化方式。

图4-6 示的是一段“顺序功能图语言”编写的程序。

图4-6 顺序功能图程序图中S0（起始步）、S1、s2、s3 为步，t1、t2、t3、t4、t5为“转移”。

“转移”的条件是位逻辑值。

为1转换，进入下一步。

为0不转换，停留在所在步，执行所在步的程序。

图中t1条件为梯形图编程，t2为逻辑图编程。

图中S0步转换到S1、S2是分支结构，到底转换到那个步，要依逻辑条件t1（转换到步s1条件）、t4（转换到步s2条件）那个先满足确定。

而S1、S2转换S3是逻辑或，执行S1步及t2为1，则从S1转换到S3，执行S2步及t5为1，则从S2转换到S3。

S3往下转换，则由逻辑条件t3确定。

至于在各个“步”中，PLC要做什麽，还可用不同语言编程。

总之，功能表图编程语言的特点是：（１）以功能为主线，条理清楚，便于对程序操作的理解和沟通；（２）对大型的程序，可分工设计，采用较为灵活的程序结构，可节省编程时间和调试时间；（３）常用于系统的规模校大、程序关系较复杂的场合；（４）只有在已“击活”的步中指令才被扫描，而在未“击活”的步中的指令的则不予扫描，因此，整个程序的扫描时间较其他程序编制的程序扫描时间要大大缩短。

第8章：顺序控制- SFC目录：第8章顺序控制- SFC .................................................................................................................................................................. 8-3 1.SFC的原理.................................................................................................................................................................................. 8-31.1工作状态............................................................................................................................................................................. 8-31.2SFC图的顺序路径............................................................................................................................................................. 8-61.3步的阶段............................................................................................................................................................................. 8-81.4执行顺序的步和转移条件 ................................................................................................................................................. 8-91.5并行（同时）顺序的执行 ............................................................................................................................................... 8-111.6选择顺序的执行............................................................................................................................................................... 8-121.7循环的执行....................................................................................................................................................................... 8-121.8跳转的执行....................................................................................................................................................................... 8-132.SFC 图....................................................................................................................................................................................... 8-142.1SFC 的基本操作.............................................................................................................................................................. 8-142.1.1确切地表达一个步 ............................................................................................................................................. 8-142.1.2语句的OS注释.................................................................................................................................................. 8-152.1.3转移条件............................................................................................................................................................. 8-152.1.4测试模式............................................................................................................................................................. 8-162.1.5选择目标步......................................................................................................................................................... 8-162.1.6运行时刻顺序中的SFC ..................................................................................................................................... 8-162.1.7工作模式............................................................................................................................................................. 8-172.1.8SFC图的外部视图 ............................................................................................................................................. 8-172.1.9步控制模式表 ..................................................................................................................................................... 8-182.1.10一致性检查......................................................................................................................................................... 8-202.1.11在SFC编辑器中进行编译和下载 .................................................................................................................... 8-202.2SFC图面板....................................................................................................................................................................... 8-213.SFC类型.................................................................................................................................................................................... 8-243.1SFC类型的操作............................................................................................................................................................... 8-243.1.1SFC类型和路径................................................................................................................................................. 8-243.1.2SFC类型的I/O ................................................................................................................................................... 8-253.1.3连接SFC类型的接口 ........................................................................................................................................ 8-273.2SFC类型的特性............................................................................................................................................................... 8-283.2.1给定值................................................................................................................................................................. 8-283.2.2控制策略............................................................................................................................................................. 8-313.2.3过程值................................................................................................................................................................. 8-323.2.4控制值................................................................................................................................................................. 8-333.2.5参数..................................................................................................................................................................... 8-343.2.6位存储................................................................................................................................................................. 8-343.2.7计时器................................................................................................................................................................. 8-343.2.8备注文本............................................................................................................................................................. 8-353.2.9功能块触点......................................................................................................................................................... 8-363.2.10定位文本............................................................................................................................................................. 8-383.3SFC类型面板................................................................................................................................................................... 8-383.3.1SFC 类型图标.................................................................................................................................................... 8-383.3.2SFC类型面板..................................................................................................................................................... 8-39实验室项目RMT1（第二部分）：- RMT1单元的自动控制功能 ............................................................................................. 8-421. 任务说明...................................................................................................................................................................................... 8-422. 指南.............................................................................................................................................................................................. 8-422.1设计NK112、NK113 和NK114 .................................................................................................................................. 8-422.2选择反应器....................................................................................................................................................................... 8-432.3使用SFC图来控制RMT1单元顺序.............................................................................................................................. 8-442.4使用SFC类型来控制RMT1单元.................................................................................................................................. 8-48第8章顺序控制- SFC顺序控制系统通常应用于非连续的过程和对象，但也能应用于连续过程和对象，例如，对于往复运动，操作点变化以及由故障造成的状态变化。

第一章1、简答PLC有那些优点？答：1）编程简单2）可靠性高3）通用性好4）功能强5）易于远程监控6）设计、施工和调试周期短2、简述PLC的应用领域有那些？答：（1）逻辑控制（2）位置控制和运动控制（3）过程控制（4）监控系统（5）集散控制3、为什么PLC的内部继电器称为“软继电器”？答：PLC控制梯形图中的继电器是虚拟的，是由软件构成的，每个继电器是PLC 内部存储单元中的一位，故称为软继电器。

4、当存储单元的某位状态为1时，表示某个继电器线圈；当该位状态为0时，表示该继电器线圈。

得电、失电5、按组成结构不同，PLC可分为和两类。

整体式、模块式6、PLC的基本单元由部分组成？答：1）中央处理器2）总线3）存储器4）I/O单元5）通信口6）电源7、从传送的信息看，总线可分为、和三类。

地址总线、控制总线和数据总线8系统程序是指控制和完成PLC各种功能的程序，它侧重于管理PLC的各种资源、控制各硬件的正常动作，协调各硬件组成间的关系，以便充分发挥整个可编程序控制器的使用效率，方便广大用户的直接使用。

用户程序是指使用者根据生产工艺要求编写的控制程序，它侧重于输入、输出之间的关系。

9、PLC的主要工作方式是循环扫描工作方式。

10、PLC的循环扫描过程分为哪几个阶段？答：（1）公共处理（2）运算处理（3）扫描周期计算处理（4）I/O刷新（5）外设端口服务公共处理阶段的主要任务有、、。

复位监视定时器、进行硬件检查、用户内存检查。

运算处理阶段，CPU按自上而下的顺序逐条执行每条指令，从输入映像寄存器和元件映像寄存器中读出各继电器的状态，根据用户程序的逻辑关系进行逻辑运算，并将运算结果再写入元件映像寄存器中。

I/O刷新阶段，输入刷新时，CPU从输入电路中读出各输入点状态，并将此状态写入；输出刷新时，将的状态传送到输出锁存电路，再经输出电路隔离和功率放大，驱动外部负载。

输入映像寄存器、元件映像寄存器11、PLC的输入输出产生I/O滞后现象的原因有哪些？答：1）输入滤波器有时间常数2）输出电路存在滞后3）循环扫描工作方式12、某PLC的输入ON延时为8ms、公共处理＋I/O刷新时间为3ms、程序执行时间为20ms、输出ON延时为16ms。

2023年电气控制与PLC应用技术(黄永红著)课后答案电气控制与PLC应用技术(黄永红著)内容简介前言第1章常用低压电器1.1低压电器的定义、分类1.2电磁式电器的组成与工作原理1.2.1电磁机构1.2.2触点系统1.2.3灭弧系统1.3接触器1.3.1接触器的组成及工作原理1.3.2接触器的分类1.3.3接触器的主要技术参数1.3.4接触器的选择与使用1.3.5接触器的图形符号与文字符号1.4继电器1.4.1继电器的分类和特性1.4.3时间继电器1.4.4热继电器1.4.5速度继电器1.4.6固态继电器1.5主令电器1.5.1控制按钮1.5.2行程开关1.5.3接近开关1.5.4万能转换开关1.6信号电器1.7开关电器1.7.1刀开关1.7.2低压断路器1.8熔断器1.8.1熔断器的结构和工作原理 1.8.2熔断器的类型1.8.3熔断器的主要技术参数 1.8.4熔断器的选择与使用1.9.1电磁铁1.9.2电磁阀1.9.3电磁制动器习题与思考题第2章基本电气控制电路2.1电气控制电路的绘制原则及标准2.1.1电气图中的图形符号及文字符号2.1.2电气原理图的绘制原则2.1.3电气安装接线图2.1.4电气元件布置图2.2交流电动机的基本控制电路2.2.1三相笼型异步电动机直接起动控制电路 2.2.2三相笼型异步电动机减压起动控制电路 2.2.3三相绕线转子异步电动机起动控制电路 2.2.4三相笼型异步电动机制动控制电路2.2.5三相笼型异步电动机调速控制电路2.2.6组成电气控制电路的基本规律2.2.7电气控制电路中的保护环节2.3典型生产机械电气控制电路的分析2.3.1电气控制电路分析的基础2.3.2电气原理图阅读分析的方法与步骤 2.3.3c650型卧式车床电气控制电路的分析 2.4电气控制电路的一般设计法2.4.1一般设计法的主要原则2.4.2一般设计法中应注意的问题2.4.3一般设计法控制电路举例习题与思考题第3章可编程序控制器概述3.1plc的产生及定义3.1.1plc的产生3.1.2plc的定义3.2plc的发展与应用3.2.1plc的发展历程3.2.2plc的发展趋势3.2.3plc的应用领域3.3plc的特点3.4plc的分类3.4.1按结构形式分类3.4.2按功能分类3.4.3按i/o点数分类3.5plc的硬件结构和各部分的作用3.6plc的工作原理3.6.1plc控制系统的组成3.6.2plc循环扫描的工作过程3.6.3plc用户程序的工作过程3.6.4plc工作过程举例说明3.6.5输入、输出延迟响应3.6.6plc对输入、输出的处理规则习题与思考题第4章 s7-200 plc的系统配置与接口模块 4.1s7-200 plc控制系统的基本构成4.2s7-200 plc的输入/输出接口模块4.2.1数字量模块4.2.2模拟量模块4.2.3s7-200 plc的智能模块4.3s7-200 plc的系统配置4.3.1主机加扩展模块的最大i/o配置4.3.2i/o点数的扩展与编址4.3.3内部电源的负载能力4.3.4plc外部接线与电源要求习题与思考题第5章 s7-200 plc的基本指令及程序设计 5.1s7-200 plc的编程语言5.2s7-200 plc的数据类型与存储区域5.2.1位、字节、字、双字和常数5.2.2数据类型及范围5.2.3数据的存储区5.3s7-200 plc的编程元件5.3.1编程元件5.3.2编程元件及操作数的寻址范围5.4寻址方式5.5程序结构和编程规约5.5.1程序结构5.5.2编程的一般规约5.6s7-200 plc的基本指令5.6.1位逻辑指令5.6.2立即i/o指令5.6.3逻辑堆栈指令5.6.4取反指令和空操作指令5.6.5正/负跳变触点指令5.6.6定时器指令5.6.7计数器指令5.6.8比较指令5.6.9移位寄存器指令5.6.10顺序控制继电器指令5.7典型控制环节的plc程序设计5.7.1单向运转电动机起动、停止控制程序5.7.2单按钮起动、停止控制程序5.7.3具有点动调整功能的电动机起动、停止控制程序 5.7.4电动机的正、反转控制程序5.7.5大功率电动机的星-三角减压起动控制程序5.7.6闪烁控制程序5.7.7瞬时接通/延时断开程序5.7.8定时器、计数器的扩展5.7.9高精度时钟程序5.7.10多台电动机顺序起动、停止控制程序 5.7.11故障报警程序5.8梯形图编写规则习题与思考题第6章 s7-200 plc的功能指令及使用6.1s7-200 plc的基本功能指令6.1.1数据传送指令6.1.2数学运算指令6.1.3数据处理指令6.2程序控制指令6.2.1有条件结束指令6.2.2暂停指令6.2.3监视定时器复位指令6.2.4跳转与标号指令6.2.5循环指令6.2.6诊断led指令6.3局部变量表与子程序6.3.1局部变量表6.3.2子程序6.4中断程序与中断指令6.4.1中断程序6.4.2中断指令6.5pid算法与pid回路指令6.5.1pid算法6.5.2pid回路指令6.6高速处理类指令6.6.1高速计数器指令6.6.2高速脉冲输出指令习题与思考题第7章 plc控制系统设计与应用实例 7.1plc控制系统设计的内容和步骤 7.1.1plc控制系统设计的内容7.1.2plc控制系统设计的步骤7.2plc控制系统的硬件配置7.2.1plc机型的选择7.2.2开关量i/o模块的'选择7.2.3模拟量i/o模块的选择7.2.4智能模块的选择7.3plc控制系统梯形图程序的设计7.3.1经验设计法7.3.2顺序控制设计法与顺序功能图7.4顺序控制梯形图的设计方法7.4.1置位、复位指令编程7.4.2顺序控制继电器指令编程7.4.3具有多种工作方式的顺序控制梯形图设计方法7.5plc在工业控制系统中的典型应用实例7.5.1节日彩灯的plc控制7.5.2恒温控制7.5.3基于增量式旋转编码器和plc高速计数器的转速测量习题与思考题第8章 plc的通信及网络8.1siemens工业自动化控制网络8.1.1siemens plc网络的层次结构8.1.2网络通信设备8.1.3通信协议8.2s7-200串行通信网络及应用8.2.1s7系列plc产品组建的几种典型网络8.2.2在编程软件中设置通信参数8.3通信指令及应用8.3.1网络读、写指令及应用8.3.2自由口通信指令及应用习题与思考题第9章 step7-micro/win编程软件功能与使用 9.1软件安装及硬件连接9.1.1软件安装9.1.2硬件连接9.1.3通信参数的设置和修改9.2编程软件的主要功能9.2.1基本功能9.2.2主界面各部分功能9.2.3系统组态9.3编程软件的使用9.3.1项目生成9.3.2程序的编辑和传送9.3.3程序的预览与打印输出9.4程序的监控和调试9.4.1用状态表监控程序9.4.2在run方式下编辑程序9.4.3梯形图程序的状态监视9.4.4选择扫描次数9.4.5s7-200的出错处理附录附录a常用电器的图形符号及文字符号附录b特殊继电器(sm)含义附录c错误代码附录ds7-200可编程序控制器指令集附录e实验指导书附录f课程设计指导书附录g课程设计任务书附录h台达pws1711触摸屏画面编辑简介参考文献电气控制与PLC应用技术(黄永红著)目录《电气控制与plc应用技术》从实际工程应用和教学需要出发，介绍了常用低压电器和电气控制电路的基本知识;介绍了plc的基本组成和工作原理;以西门子s7-200 plc为教学机型，详细介绍了plc的系统配置、指令系统、程序设计方法与编程软件应用等内容;书中安排了大量工程应用实例，包括开关量控制、模拟量信号检测与控制、网络与通信等具体应用程序。

第二节顺序功能图（SFC）的种类与设计注意点1、单一流程的顺序功能图单一流程是指步与步之间单线相连，从起步到结束没有分支。

如上述的气动机械手搬运设备的顺序功能图就属于单一流程的SFC。

再如三个指示灯依序点亮的动作控制，其顺序功能图如图5-5所示。

它也属于单一流程的SFC。

图5-5 单一流程的SFC2、有条件分支的顺序功能图控制电路中会遇到按不同条件进行不同动作的要求，如装配流水线上根据正品与非正品进行不同的加工与包装；机械手根据抓取物品的类别移到相应的工作台，这些都属于有条件转移。

其顺序功能图会因此出现分支，如图5-6所示。

当步进点S20动作后，X1、X11哪一个移动条件存立，就执行那一个流程。

如果X1触点闭合，就执行S30、S31、S50步；如果X11触点闭合，就执行S40、S41、S50步。

图5-6 有条件分支的SFC3、有并行流程的顺序功能图在步进移动中，如果一个转移条件成立后，有两个或两个以上的步进回路同时被执行，这种方式称为并行流程。

如一台多钻头加工孔形的机械，工件到达台面后，不同钻头同时动作，这样的方式就是并行流程方式。

当每一个回路的功能都执行完成后，再汇合一点，执行下一个步进点。

其顺序功能图如图5-7所示。

在步进点S20被执行后，如果移动条件X1满足，则S30、S31回路与S40、S41回路同时执行，执行较快的回路须等待，必须每一个并行回路都执行完成后，同时条件X2满足，再执行S50步的动作。

图5-7 有并行流程的SFC4、流程之间跳跃转移顺序功能图允许流程之间相互跳跃，如图5-8所示。

当S20执行后，如果条件X1满足，就执行S21步；如果条件X4满足，就跳到另一个流程，执行S31步。

同理，当S32执行后，如果条件X13满足，就执行S33步；如果条件X5满足，就跳到另一个流程，执行S23步。

图5-8 流程之间跳跃转移5、顺序功能图在设计时的注意点：（1）一个分支流程最多只能使用8个分支步进点。

第八章顺序控制系统习题及答案一、填空1. 生产机械的一个工作循环总是由完成特定机械动作的步骤组成，在机械工程中，把这种进行特定机械动作的步骤称为________。

2. 功能表图主要由________、________、________、________和________组成。

二、选择1. 对PLC的初学者来说，哪种软件设计方法不适合？（）（A）经验设计法（B）逻辑设计法（C）顺序功能图法2. 在如图所示的闪烁电路中，Q0.0接报警灯，报警灯在一个闪烁周期内亮（）。

（A）10s （B）20s （C）1s （D）2s3. 已知停止按钮接I0.1，启动按钮接I0.2,梯形图如图所示。

下列选项中，可以实现启动控制优先的梯形图是（）。

4. 已知输入I0.0引入信号脉冲，脉冲的频率是100Hz,图中Q1.0的输出脉冲周期是（）。

（A）10ms （B）20ms （C）100ms （D）5ms5. 要使PLC既可直接控制交流负载又可直接控制直流负载,应该选用什么类型的输出模块。

（）（A）PNP晶体管型（B）NPN晶体管型（C）可控硅型（D）继电器型三、判断1. 在功能表图中正在执行的步称为活动步，一个顺序控制系统有可能同时存在两个以上的活动步。

（）2. 顺序功能图中，实现转换时前级步的活动结束而使后续步的活动开始，2. 设计一声光报警系统。

当报警信号变为有效时，警铃响、警灯闪（一秒周期，占空比50%），按下响应按钮后，警灯常亮，警铃静默。

报警信号消失后，警铃停、警灯灭。

试绘制出相应的功能表图，并设计出相应的梯形图程序。

3. 如图所示为一电机顺序启停系统的控制时序图，试设计其功能表图。

4. 如图为一送料小车控制示意图。

初始时刻小车处于A地，按下启动按钮后，小车在A地装料，1分钟后前往B地，卸料2分钟后返回A地重新装料，2分钟后前往C地卸料，4分钟后返回A地，并重复以上过程。

按下停机按钮后，小车必须在A地且未开始装料，系统才会停机。