第八章功能表图法设计PLC程序

顺序功能图的PLC程序设计简介顺序功能图（Sequential Function Chart，简称SFC）是控制系统中常用的一种图形化表达方式。

它是一种将时序控制方案表达为图形化模型的编程方式，具有直观性、简洁性、易维护性等优点。

PLC程序设计中，SFC也是最常用的编程方式之一。

本文将介绍如何使用SFC进行PLC程序的设计。

SFC原理SFC可以理解为PLC程序的另一种表达方式，它将PLC程序的执行过程分成了若干个步骤，从而使得程序的结构更加清晰，易于编写和维护。

SFC通常由以下几个部分组成：•起始步骤（Initial Step），标识SFC的开始。

•条件（Condition），用于描述在什么条件下执行该步骤。

常见的条件有：电机启动、传感器检测到信号等。

•过渡（Transition），用于描述当某个条件被满足时，进行步骤跳转。

常见的过渡有：满足条件跳转到下一个步骤、条件不满足跳转到上一个步骤等。

•动作（Action），用于描述当某个条件被满足时，需要执行的操作。

常见的动作有：下发指令、设置参数、控制设备等。

•结束步骤（Final Step），标识SFC的结束。

SFC设计步骤步骤一：确定程序流程在进行SFC程序设计之前，需要先确定程序的流程。

这个步骤需要结合实际情况，根据实际控制需求来决定程序的步骤和跳转条件。

例如，我们需要设计一个PLC程序实现螺杆机的自动化控制。

程序需要完成以下几个操作：1.检测到螺杆材料，启动送料机构，将螺杆送入加工区域。

2.启动加工机构，进行加工操作。

3.加工完成后，关闭加工机构。

4.将加工好的螺杆送出。

根据以上过程，我们可以分解成四个步骤，并确定它们的执行顺序。

步骤二：绘制程序SFC图绘制程序SFC图是进行SFC程序设计的关键一环。

在绘图时，需要将程序流程表达为一张有机结构的图。

以下是一个SFC图的示例。

START -> [检测信号] -> [启动送料机构] -> [启动加工机构] -> [检测信号] -> [关闭加工机构] -> [送出螺杆] -> END上图表示了一个PLC程序实现的过程。

顺序控制设计方法PLC除了梯形图以外，还采用了SFC(Sequential Function Chart)顺序功能图语言，用于编制复杂的顺序控制程序。

利用这种编程方法能够较容易地编写出复杂的顺序控制程序，从而提高了工作效率，对于程序调试也极为方便。

顺序控制是指按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输入信号的作用下，根据内部状态和时间的顺序，使各个执行机构自动有序的进行操作。

一、顺序功能图指描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，主要由步、有向连线、转换、转换条件和动作（或命令）组成。

它具有简单、直观等特点，是设计PLC 顺序控制程序的一种有力工具。

顺序控制功能图设计法是指用转换条件控制代表各步的编程元件，让它们的状态按一定的顺序变化，然后用代表各步的编程元件去控制PLC的各输出继电器。

1、步将系统的一个周期划分为若干个顺序相连的阶段，这些阶段称为步。

“步”是控制过程中的一个特定状态。

步又分为初始步和工作步，在每一步中要完成一个或多个特定的动作。

初始步表示一个控制系统的初始状态，所以，一个控制系统必须有一个初始步，初始步可以没有具体要完成的动作。

2、转换条件步与步之间用“有向连线”连接，在有向连线上用一个或多个小短线表示一个或多个转换条件。

当条件得到满足时，转换得以实现。

即上一步的动作结束而下一步的动作开始，因此不会出现步的动作重叠。

当系统正处于某一步时，把该步称为“活动步”。

为了确保控制严格地按照顺序执行，步与步之间必须要有转换条件分隔。

状态继电器是构成功能图的重要元件。

三菱系列PLC的状态继电器元件有900点(S0～S899)。

其中S0～S9为初始状态继电器，用于功能图的初始步。

以图8--65为例说明功能图。

步用方框表示，方框内是步的元件号或步的名称，步与步之间要用有向线段连接。

其中从上到下和从左到右的箭头可以省去不画，有向线段上的垂直短线和它旁边的圆圈或方框是该步期间的输出信号，如需要也可以对输出元件进行置位或复位。

PLC顺序控制中编制梯形图的四种方式可（编程）控制器（PLC）外部接线简单方便，它的控制主要是程序的设计，编制梯形图是最常用的编程方式，使用中一般有经验设计法，逻辑设计法，继电器（控制电路）移植法和顺序控制设计法，其中顺序控制设计法也叫功能表图设计法，功能表图是一种用来描述（控制系统）的控制过程功能、特性的图形，它主要是由步、转换、转换条件、箭头线和动作组成。

这是一种先进的设计方法，对于复杂系统，可以节约60%~90%的设计时间.我国1986年颁布了功能表图的国家标准(GB6988.6-86)。

有了功能表图后，可以用四种方式编制梯形图，它们分别是:起保停编程方式、步进梯形指令编程方式、移位（寄存器）编程方式和置位复位编程方式。

本文以三菱公司F1系列PLC为例，说明实现顺序控制的四种编程方式。

例如:某PLC控制的回转工作台控制钻孔的过程是:当回转工作台不转且钻头回转时，若（传感器）X400（检测）到工件到位，钻头向下工进Y430当钻到一定深度钻头套筒压到下接近开关X401时，计时器T450计时，4s后快退Y431到上接近开关X402，就回到了原位。

功能表图见图1:图1功能表图2使用起保停电路的编程方式起保停电路仅仅使用与触点和线圈有关的指令，无需编程元件做中间环节，各种型号PLC的指令系统都有相关指令，加上该电路利用自保持，从而具有记忆功能，且与传统继电器控制电路基本相类似，因此得到了广泛的应用。

这种编程方法通用性强，编程容易掌握，一般在原继电器控制系统的PLC改造过程中应用较多。

如图2为使用起保停电路编程方式编制的与图1顺序功能图所对应的梯形图，图2中只有常开触点、常闭触点及输出线圈组成。

图2起保停电路实现顺序控制3使用步进梯形指令的编程方式步进梯形指令是专门为顺序控制设计提供的指令，它的步只能用状态寄存器S来表示，状态寄存器有断电保持功能，在编制顺序控制程序时应与步进指令一起使用，而且状态寄存器必须用置位指令SET置位，这样才具有控制功能，状态寄存器S才能提供STL触点，否则状态寄存器S与一般的中间继电器M相同。

编写简单PLC程序示例•PLC基本概念与原理•编写简单PLC程序步骤•示例一：电机启停控制程序•示例二：灯光闪烁控制程序目录•示例三：温度控制程序•总结与展望PLC基本概念与原理PLC （Programmable Logic Cont…可编程逻辑控制器，一种专为工业环境应用而设计的数字运算操作电子系统。

要点一要点二发展历程从最初的替代继电器控制系统，到现如今的复杂自动化控制系统，PLC 经历了多个发展阶段，功能不断扩展，性能不断提升。

PLC 定义及发展历程PLC工作原理及组成部分工作原理PLC采用循环扫描的工作方式，即按照用户程序存储器的顺序，逐条执行用户程序，直到程序结束，然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。

组成部分主要包括中央处理单元（CPU）、存储器、输入/输出模块、电源模块、通信接口等部分。

PLC编程语言与规范编程语言PLC的编程语言主要有梯形图（LD）、指令表（IL）、功能块图（FBD）、顺序功能图（SFC）和结构化文本（ST）五种。

编程规范在编写PLC程序时，需要遵循一定的编程规范，如合理命名变量和程序段、使用注释说明程序功能、避免使用未经初始化的变量等。

同时，还需要注意程序的可读性和可维护性，以便后续的调试和修改。

02编写简单PLC程序步骤明确控制需求与功能确定被控对象及其工艺流程了解被控对象的类型、工作原理和工艺流程，明确需要实现的控制功能。

分析控制要求根据工艺流程，分析被控对象的输入、输出信号，以及它们之间的逻辑关系和时间顺序等控制要求。

选择合适PLC型号及硬件配置选择PLC型号根据控制需求和功能，选择合适的PLC型号，包括CPU类型、I/O点数、存储容量等。

配置硬件根据选定的PLC型号，配置相应的电源、输入/输出模块、通信模块等硬件设备。

03分配内部资源根据需要，为PLC 内部寄存器、定时器、计数器等资源进行合理分配。

01设计输入信号确定PLC 需要接收的输入信号类型、数量和来源，为每个输入信号分配一个唯一的地址。

plc课程设计加顺序功能图一、教学目标本章节的教学目标分为三个部分：知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。

1.知识目标：通过学习，学生能够理解顺序功能图的基本概念，掌握顺序功能图的绘制方法和步骤，了解顺序功能图在PLC编程中的应用。

2.技能目标：学生能够运用所学的知识，独立完成简单的顺序功能图的绘制，并能够根据顺序功能图进行PLC编程。

3.情感态度价值观目标：培养学生对PLC技术的兴趣和热情，提高学生解决实际问题的能力，培养学生的创新精神和团队合作意识。

二、教学内容本章节的教学内容主要包括顺序功能图的基本概念、绘制方法和步骤，以及顺序功能图在PLC编程中的应用。

1.顺序功能图的基本概念：介绍顺序功能图的定义、特点和作用。

2.顺序功能图的绘制方法：讲解顺序功能图的绘制步骤，包括主程序、子程序和程序段的划分，以及各种符号的使用。

3.顺序功能图的应用：介绍顺序功能图在PLC编程中的应用，通过实例分析，让学生了解如何根据顺序功能图进行PLC编程。

三、教学方法为了提高教学效果，本章节将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。

1.讲授法：通过讲解顺序功能图的基本概念、绘制方法和应用，使学生掌握相关知识。

2.案例分析法：通过分析实际案例，让学生了解顺序功能图在PLC编程中的应用。

3.实验法：安排实验室实践环节，让学生亲自操作，巩固所学知识，提高实际操作能力。

四、教学资源为了支持教学内容的实施和教学方法的应用，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统的理论知识。

2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识体系。

3.多媒体资料：制作PPT、教学视频等多媒体资料，直观展示顺序功能图的绘制和应用。

4.实验设备：准备充足的实验设备，确保每个学生都能亲自操作，提高实际操作能力。

五、教学评估为了全面、客观地评估学生在学习PLC课程中的表现和进步，我们将采用多种评估方式相结合的方法。

1.平时表现：通过观察学生在课堂上的参与度、提问回答和小组讨论等情况，评估学生的学习态度和积极性。

可编程控制器原理及应用PLC习题解答（S7-200系列PLC）第一章可编程控制器概述1-1、简述可编程的定义答：可编程控制器是取代继电器控制线路，采用存储器程序指令完成控制而设计的装置，具有逻辑运算、定时、计数等功能，用于开关量控制、实际能进行逻辑运算，故称为可编程逻辑控制器，简称PLC。

87年新定义：可编程逻辑控制器是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作的电子装置，是带有存储器、可以编制程序的控制器。

它能够存储和执行命令，进行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算操作。

并通过数字式和模拟式的输入、输出、控制各种类型的机械或生产过程。

1-2、可编程控制器的主要特点有哪些？答：可靠性高，PLC平均无故障时间达10万小时；控制功能强，具有数值运算、PID调节；数据通信、中断处理，对步进电机、数控机床、工业机器人实施控制；组建灵活：随时可扩展各种功能；操作方便：三种语言（LAD、STL、FBD）编程。

1-3、可编程控制器有哪几种分类方法?答：按I/O点数分类：小型机I/O＜256点；中型机I/O在256~1024之间；大型机I/O＞1024点；按结构分类：整体结构和模块结构；按用途分类：有通用型和专用型。

1-4、小型ＰＬＣ发展方向有哪些？答：小型PLC向微型化和专业化方向发展：集成度更高、体积更小、质量更高更可靠、功能更强、应用更广泛。

第二章可编程控制器构成原理２-１PLC由哪几部分组成？答：PLC由五大部分组成：①、中央处理器CPU；②存储器；③基本I/O接口电路；④接口电路，即I/O扩展和通讯部分；⑤电源（+24V）。

2-2 PLC的I/O接口电路有哪几种形式?答：PLC的输入部分，有三种接口电路：①干结点式；②直流输入式；③交流输入式。

PLC的输出部分，有三种接口电路：①继电器式；②晶体管式；③晶闸管式输入、输出电路均采用光电隔离形式，以便保护PLC内部电路不受伤害。

2-3 PLC的主要技术指标有哪些？答：PLC的主要技术指标如下：①Ｉ／Ｏ点数、一般以输入、输出端子总和给出；②存储容量，有系统、用户、数据三种存储器，即用户可用资源；③扫描速度，即扫描周期，表示ＰＬＣ运算精度和运行速度；④可扩展性：可扩展Ｉ／Ｏ接口、模数处理、温度处理、通讯、高速处理。

顺序功能图与顺序控制设计法如果一个控制系统可以分解成几个独立的控制动作或工序，且这些动作或工序必须严格按照一定的先后次序执行才能保证生产的正常进行，这样的控制系统称为顺序控制系统。

其控制总是一步一步按顺序进行。

顺序功能图SFC(Sequential Function Chart)就是描述控制系统的控制过程、功能及特性的一种图形。

顺序功能图的三要素是步、转换条件与动作。

初始步用双线框表示，一般步用矩形框表示，矩形框中用数字表示步的编号。

转换条件用短划线表示，在旁边可用文字标注。

动作用矩形框表示，矩形框可用文字或符号表示,如图9-9（a）所示。

一个顺序控制过程可分为若干个阶段，这些阶段称为步（Step）或状态，可用辅助继电器M和状态继电器S表示。

每个步都有不同的动作（但初始步有可能没有动作）。

当相邻两步之间的转换条件满足时，就将实现步与步之间的转换，即上一个步的动作结束而下一个步的动作开始。

步与步之间实现转换应该同时满足两个条件：前级步必须是活动步，对应的转换条件成立。

我们常用顺序功能图来描述这种顺序控制过程。

在图9-9（a）所示。

在图中，M0为初始步，M0、M1为两个不同的步，M8002、X0、X1的动合触点分别为它们的转换条件。

当PLC运行时，M8002瞬间接通，M0成为活动步，Y0接通。

X0闭合时，步由M0转换到M1，即Y1接通，M0成为不活动步，M1成为活动步。

X1闭合时，步由M1转换到M0，M1成为不活动步，M0成为活动步。

顺序控制设计法就是根据系统的工艺过程绘出顺序功能图，再根据顺序功能图设计出梯形图的方法。

它是一种先进的设计方法，很容易被用户所接受，程序的调试修改及阅读都很容易，设计周期短，设计效率高。

根据系统的顺序功能图设计出梯形图的方法，称为顺序控制梯形图的编程方法，目前常用的编程方法有三种，即使用起保停电路、以转换为中心、使用STL 指令进行编程。

项目十将介绍使用STL指令进行编程的方法，项目十一将介绍使用起保停电路进行编程的方法，本项目介绍以转换为中心的编程方法。

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。

一、课程设计目的和任务1.1 设计目的PLC课程设计A教学的主要任务是在学生修完《可编程序控制器 A》理论课程后，进行的实践教学。

通过课程设计既能验证所学的基本理论知识，同时也可以培养学生的基本操作技能与设计能力，使课堂上所学理论知识得以在实践中运用，做到“学以致用”的教学目标。

主要做到以下几点：1）掌握可编程序控制器在本专业上具体应用的设计过程和实现方法；2）加深对可编程序控制器原理、应用、编程的进一步理解；3）结合对有关顺序控制系统和保护控制系统的可编程序控制器的实现过程加深对 PLC控制系统的理解与掌握；4）拓展可编程序控制器及其在相关行业中应用的相关知识。

1.2 设计任务本次设计的主要任务是在研究喷雾干燥塔系统的工艺流程的基础上，基于M340 PLC 对喷雾干燥塔控制系统硬件设计，编写喷雾干燥塔控制系统下位机软件，并对控制系统进行调试。

本课程设计为后续实践课程《计算机控制系统课程设计》的下位机部分，并与《计算机控制系统课程设计》的上位机程序设计组成一套完整的计算机控制系统实践环节体系。

二、控制对象喷雾干燥塔的分析2.1喷雾干燥塔背景描述喷雾干燥塔将液态的料浆经喷枪雾化后喷入干燥塔内，干燥塔利用燃料燃烧的能量将鼓风机送入的空气进行加热;热空气在干燥塔内将雾化的料浆干燥为超细颗粒粉态成品。

粉状成品在塔内利用旋风分离原理从热空气中分离出来，有塔的底部翻版阀定期排入收集袋中的合格原料。

热空气则通过布袋除尘器除尘后排除。

喷雾干燥塔控制系统主要由燃烧、干燥、投料、除尘等几个主要部分组成。

主要用于把液态原料制备成固体粉末原料的设备。

它被广泛得使用于化工、食品、陶瓷等诸多行业，作为原料或成品加工的设备，该设备一般都作为一套相对独立的系统进行成套供应。

2.2 喷雾干燥塔工艺流程简介喷雾干燥塔P&ID图如图1-1所示。

按工艺流程，喷雾干燥塔控制系统可以分为燃烧系统、干燥系统、投料系统、布袋系统等。

1-1 喷雾干燥塔P&ID图2.3 燃烧系统燃烧系统的主要设备有供油泵、增压泵、溢油阀、油包、截止阀、调节阀、点火变压器、火检探头、助燃风机等。

plc的程序设计方法和技巧PLC（可编程逻辑控制器）是一种广泛应用于自动化控制领域的设备，它通过编写程序来控制工业过程中的各种机械和电气设备。

PLC程序设计是将控制要求转化为计算机可执行的指令集，以实现自动化控制系统的运行。

本文将探讨PLC程序设计的方法和技巧。

一、程序设计方法PLC程序设计的方法有很多种，常见的有梯形图（Ladder Diagram）、指令表（Instruction List）、功能块图（Function Block Diagram）、结构化文本（Structured Text）等。

不同的方法适用于不同的控制任务，选择合适的方法对于程序的编写和维护都非常重要。

1. 梯形图（Ladder Diagram）梯形图是一种图形化的PLC编程语言，它模拟了传统的继电器电路图。

梯形图程序由各种逻辑元件（如接触器、线圈等）和它们之间的连接线组成，通过逻辑元件之间的连接关系来表示控制逻辑。

梯形图简单直观，容易理解，适用于较小规模和简单的控制系统。

2. 指令表（Instruction List）指令表是一种类似于汇编语言的PLC编程语言，它使用指令和操作数的组合来描述控制逻辑。

指令表程序通常以文本的形式呈现，每一行表示一条指令。

指令表编程需要熟悉PLC的指令集和寄存器的使用，适用于对控制逻辑有较深理解的工程师。

3. 功能块图（Function Block Diagram）功能块图是一种图形化的PLC编程语言，它将控制逻辑表示为功能块之间的连接关系。

每个功能块代表一个特定的功能，如计算、比较、存储等。

功能块图程序由功能块、连接线和数据流组成，通过连接线将功能块连接在一起，实现控制逻辑的描述。

功能块图适用于较复杂的控制系统，可以方便地对程序进行模块化设计和重用。

4. 结构化文本（Structured Text）结构化文本是一种类似于高级编程语言的PLC编程语言，它使用类似于C语言的语法来描述控制逻辑。

PLC程序设计语言介绍在PLC中有多种程序设计语言,它们是梯形图语言、布尔助记符语言、功能表图语言、功能模块图语言及结构化语句描述语言等。

梯形图语言和布尔助记符语言是基本程序设计语言，它通常由一系列指令组成，用这些指令可以完成大多数简单的控制功能，例如，代替继电器、计数器、计时器完成顺序控制和逻辑控制等，通过扩展或增强指令集，它们也能执行其它的基本操作。

功能表图语言和语句描述语言是高级的程序设计语言，它可根据需要去执行更有效的操作，例如，模拟量的控制，数据的操纵，报表的报印和其他基本程序设计语言无法完成的功能。

功能模块图语言采用功能模块图的形式，通过软连接的方式完成所要求的控制功能，它不仅在PLC中得到了广泛的应用，在集散控制系统的编程和组态时也常常被采用，由于它具有连接方便、操作简单、易于掌握等特点，为广大工程设计和应用人员所喜爱。

根据PLC应用范围，程序设计语言可以组合使用，常用的程序设计语言是：梯形图程序设计语言；布尔助记符程序设计语言（语句表）；功能表图程序设计语言；功能模块图程序设计语言；结构化语句描述程序设计语言；梯形图与结构化语句描述程序设计语言；布尔助记符与功能表图程序设计语言；布尔助记符与结构化语句描述程序设计语言。

1、梯形图（Ladder Diagram）程序设计语言梯形图程序设计语言是用梯形图的图形符号来描述程序的一种程序设计语言。

采用梯形图程序设计语言，程序采用梯形图的形式描述。

这种程序设计语言采用因果关系来描述事件发生的条件和结果。

每个梯级是一个因果关系。

在梯级中，描述事件发生的条件表示在左面，事件发生的结果表示在后面。

梯形图程序设计语言是最常用的一种程序设计语言。

它来源于继电器逻辑控制系统的描述。

在工业过程控制领域，电气技术人员对继电器逻辑控制技术较为熟悉，因此，由这种逻辑控制技术发展而来的梯形图受到了欢迎，并得到了广泛的应用。

梯形图程序设计语言的特点是：（1）与电气操作原理图相对应，具有直观性和对应性；（2）与原有继电器逻辑控制技术相一致，对电气技术人员来说，易于撑握和学习；（3）与原有的继电器逻辑控制技术的不同点是，梯形图中的能流（Power FLow）不是实际意义的电流，内部的继电器也不是实际存在的继电器，因此，应用时，需与原有继电器逻辑控制技术的有关概念区别对待；（4）与布尔助记符程序设计语言有一一对应关系，便于相互的转换和程序的检查。