第5章基于顺序功能图的控制程序设计
PLC的程序设计方法有许多，有些设计者喜欢采用经验编程，通过对逻辑关系的直接翻译来实现，有些设计者则会采用较为严谨的组合逻辑分析方法完成，前者较为直观，后者较为缜密。但是，对于这些设计方法并无统一的设计规范，而且当控制系统工艺较为复杂时，程序的逻辑交织将十分复杂，结构也晦涩难懂，一旦需要改动，都将导致程序的大变动，牵一发而动全身。
多数系统的控制常可以流程形式体现，即便是复杂的大型系统，也有细分的空间，对于这些流程及划分，都需要建立在系统工艺基础上的，而控制系统设计的第一个步骤，也就是对系统的控制任务进行分析，建立工艺流程图。PLC在程序设计时，存在这么一种方法——基于顺序功能图的程序设计，它为设计者提供了一种设计规范，通过对系统工艺流程图的转换，采用顺序功能图来替代，再以顺序功能图所对应的编程方式完成编程，方法简单，结构清晰，同时也能大幅度提高编程效率。下面章节将首先介绍顺序功能图的画法，接着通过几个例子阐述不同结构顺序功能图的程序设计。
5.1用顺序功能图实现控制程序设计概述
5.1.1 顺序功能图的基本元素
图顺序功能图例
对于生产工艺为顺序执行的控制任务，采用顺序功能图来表征其控制过程十分合适，如图所示为一典型的顺序功能图例，它与系统的工艺流程图较为相似，所不同的是它由一系列标准的元素和机构组成，更为直观明确。下面将介绍顺序功能图中所包含的元素。
1.步
图中以矩形框表示，其中标示有“S*”的即为一个步，顺序功能图中用一个步来表征控制任务中的一步工序，也用来记录当前系统所处的状态。例如第四章中果汁调配例子中，加入果汁粉、加入牛奶粉、加热搅拌都可以用一个步来表示，控制任务中的一道工序，一种状态，能被独立划分并且有进入和结束条件的，都可以被定义为一个步。在程序编写过程中常以一个全局存储位来标识这个步，最为常用的是M存储区，例如M10.0，表示格式如图所示，当进入该步时将其置位，结束该步时将其复位，该状态下的动作，也便可用M10.0条件来驱动。
图步的表示格式
2.初始步
初始步以双矩形框表示，一般采用“S0”标示，用来表示系统的初始状态，作为进入系统控制流程的第一步。该步通常处于等待系统启动的一种静止状态，在该步中可完成一些初始化操作。初始步的表示格式如图所示，将初始步激活后即可进入系统控制任务。
图初始步的表示格式
3.方向线
方向线用来指明工序的流程方向，一方面作为各步关系的连接，另一方面也指明各步的动作方向。一般对于至上而下的方向线可以省略箭头，对于分支、循环之类的方向线，要求用箭头来标明流程方向。
图方向线的表示格式
4.转换条件
步与步连接的方向线上都要求有转换条件，可以是来自外部输入的信号变化，也可以来至PLC内部变化，如定时器、计数器。转换条件是区分不同工序步的关键，在定义步时就应当明确这些转换条件内容，一般转换条件采用布尔代数来表示，当然也可以有“↑”或“↓”表示边沿检测信号，除此之外还有“>”、“<”等，如图所示，最重要的是让设计者能够清晰的辨识。
I0.2·I0.3
图转换条件的表示格式
5.动作内容
区分不同步的目的，就是要在不同步中完成不同的操作，这些操作可以用动作内容表示。动作内容在矩形框中表示，它与对应的步相关联，动作内容可以是输出一些信号，也可以是操作定时器、计数器等等，根据具体要求由设计者标明，其表示格式可如图所示。需要注意的是，这里所标明的动作一般都仅限于该步有效，如果希望动作在后续工序步中仍有效，需采用置位指令，如图中的“S Q0.3”，或在后续步的动作中继续标明该操作。动作的内容当
然还会包括其他复杂的内容，表示的格式也没有特定规范，只要清晰明了即可。
6.选择分支与选择合并
选择分支用来表示存在着选择条件，可以通过不同条件转换至不同步中，分支产生于步
后，转换条件前，可以为双分支也可以为多分支，要注意的是每个选择分支上都应该有步或
者转换条件，选择分支处只允许其中一路的执行，也就是说哪一路的转换条件优先满足，则
优先执行该路，其他支路不允许执行，这是选择分支最大的特点。选择分支最终需要汇合的，
选择合并指的就是各选择分支的汇合，从汇合处开始，选择分支又回到了统一的工序步中。
图选择分支与选择合并的表示格式
7.同步分支与同步合并
当任务中有几个步需要同时执行，就需要用到同步，其中同步分支是指在满足同一个转
换条件后，同时执行不同的步，同步合并是指当几个步同时执行时，在满足同一个转换条件
后，同时结束，同步分支与同步合并的表示格式如图所示。这里要注意的是，与选择分支和
选择合并不同，同步分支各支路是同时被执行的，转换条件满足后，图中M1.0和M2.0将
同时被激活，然后独立执行，直至M1.7和M2.6同时激活且满足转换条件后，才会产生同步合并。
……
图同步的表示格式
5.1.2顺序功能图的基本结构
顺序功能图的组成元素如上一节所述，设计者采用顺序功能图设计前，首先就需要根据生产工艺，将流程用顺序功能图来表示。由于生产工艺往往是复杂的，设计者所绘出的顺序功能图结构也是多种多样。但是再复杂的顺序功能图，其基本结构也不外乎四类：单序列、选择序列、并行序列及循环序列，下面将分别对这四种序列进行介绍。
1.单序列
单序列是指仅由一个方向有向线构成的序列，它的特点是没有分支与合并，步是由前往后相继执行，步与步之间仅有一个转换条件，也称为顺序序列，其结构如图所示，运行遵循S0->S1->S2->S3->S4的顺序。
图单序列结构
2.选择序列
存在选择分支与选择合并的顺序功能图称之为选择序列，其结构如图所示，选择序列可以是双分支或多分支，图中所示为3分支，选择分支产生于步后，到达S1步后才被选择执行，每个分支序列的进入都需要有转换条件，分支序列中的步则可有可无。选择序列的最大特点是在分支处只允许执行一条分支序列，图中C2、C5、C7哪个条件先满足则执行哪路，其余支路不被执行。
