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三、课堂练习
十字路口交通灯控制
时序图
控制要求：
1.信号灯受一个控制开关控制，当开关合上时，交通信号灯系统开始工作，且先南北红灯亮，东西绿灯亮。
当控制开关断开时，所有信号灯灭。
2．南北红灯亮25s，同时东西绿灯亮20s，20s后，东西绿灯闪亮3s（亮0.5s。
熄0.5s），然后熄灭，东西黄灯亮2s，2s后，东西红灯亮，南北绿灯亮。
3.东西红灯亮30s，南北绿灯亮25s，到25s时南北绿灯闪亮3s后熄灭，南北黄灯亮2s，到2s时，南北黄灯熄，南北红灯亮，同时东西红灯熄，东西绿灯亮，开始第二个周期的动作。
4.以后周而复始地循环，直到控制开关断开时，所有信号灯灭。
5.东南西北四个方向的绿灯不能同时亮，如果同时亮表明控制系统出了故障，这时报警灯亮，并关闭信号灯系统。
I/O地址分配：
输入信号输出信号
元件名称输入点编号元件名称输出点编号
控制开关SA X0 南北绿灯Y0
南北黄灯Y1
南北红灯Y2
东西绿灯Y3
东西黄灯Y4
东西红灯Y5
报警灯Y6
统PLC外部接线图采用单序列结构的程序设计方案
十字路口交通信号灯系统的步进梯形图。
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。
SFC顺序功能图编程教案第一章：SFC顺序功能图概述1.1 SFC简介1.2 SFC与PLC编程1.3 SFC编程的基本概念1.4 SFC编程的应用范围第二章：SFC顺序功能图的基本元素2.1 状态(State)2.2 转换(Transition)2.3 活动(Activity)2.4 决策(Decision)2.5 并行与顺序执行第三章：SFC顺序功能图的绘制3.1 SFC图的符号表示3.2 状态的表示方法3.3 转换的表示方法3.4 活动的表示方法3.5 决策的表示方法第四章：SFC顺序功能图的编程实现4.1 SFC编程软件的选择与使用4.2 SFC编程的基本步骤4.3 状态编程4.4 转换编程4.5 活动编程4.6 决策编程第五章：SFC顺序功能图编程实例解析5.1 实例一：简单的机器控制系统5.2 实例二：复杂的生产线控制系统5.3 实例三：电梯控制系统5.4 实例四：自动化仓库控制系统5.5 实例五：智能交通控制系统第六章：SFC高级状态编码技术6.1 状态编码的基本概念6.2 高级状态编码技术6.3 状态编码的优化6.4 状态编码在SFC编程中的应用第七章：SFC中的数据处理与变量管理7.1 SFC中的数据类型与结构7.2 变量管理7.3 数据处理与运算7.4 数据在SFC编程中的应用实例第八章：SFC顺序功能图的调试与优化8.1 SFC编程的调试方法8.2 调试工具的使用8.3 SFC程序的性能分析8.4 SFC程序的优化技巧第九章：SFC在工业自动化中的应用案例分析9.1 工业自动化背景介绍9.2 SFC在典型工业自动化设备中的应用9.3 SFC在工业生产线上的应用案例9.4 SFC在其他工业领域中的应用案例第十章：SFC顺序功能图编程的未来发展趋势10.1 SFC编程技术的发展历程10.2 SFC编程技术的现状10.3 SFC编程技术的未来发展趋势10.4 行业对SFC编程技术的最新需求重点和难点解析一、SFC顺序功能图的基本概念和元素难点解析：理解SFC图中不同元素之间的逻辑关系和执行顺序。
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。
交通信号灯控制--顺序功能图.交通信号灯控制⼀、任务⽬标⼆、任务分析城市交通道路⼗字路⼝是靠交通指挥信号来维持交通秩序的。
在每个⽅向都有红、黄、绿三种指挥灯，信号灯的动作受开关总体控制，当按下启动按钮，信号灯系统开始⼯作，并周⽽复始地循环动作；按下停⽌按钮开关，系统停⽌⼯作。
图4—16是某城市⼀交通信号灯⽰意图。
图4-16 交通信号灯⽰意图在系统⼯作时，控制要求如表4-8所⽰：表4-8 ⼗字路⼝交通信号灯控制要求南北信号红灯亮绿灯亮绿灯闪亮黄灯亮时间30 25 32东西信号绿灯亮绿灯闪亮黄灯亮红灯亮时间2532301．⽤PLC 构成交通信号灯控制系统。
2．掌握PLC 的编程技巧和程序调试⽅法。
3．掌握步进指令的应⽤。
具体控制要求如下：1．南北⽅向绿灯和东西⽅向绿灯不能同时亮，如果同时亮则应⽤⾃动⽴即关闭信号灯系统，并⽴即发出报警信号。
2．南北红灯亮维持30s，在此同时东西绿灯也亮，并维持25s时间，到25s时，东西绿灯闪亮，闪亮3s后熄⽕，在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮并维持2s。
到2s时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时南北红灯熄灭，南北绿灯亮。
3．东西红灯亮维持30s，在此同时南北绿灯亮维持25s，然后闪亮3s熄灭，接着南北黄灯亮维持2s后熄灭．同时南北红灯亮，东西绿灯亮。
4．两个⽅向的信号灯，按上⾯的要求周⽽复始地进⾏⼯作。
三、相关知识步进指令STL／RET及编程⽅法1．FX2的状态元件状态元件是构成状态转移图的基本元素，是可编程控制器的软元件之⼀。
FX2共有1000个状态元件，如表4-9所⽰。
表4-9 FX2的状态元件类别元件编号个数⽤途及特点初始状态S0～S910⽤作SFC的初始状态返回状态S10～S1910多运⾏模式控制当中，⽤作返回原点的状态⼀般状态S20～S499480⽤作SFC的中间状态掉电保持状态S500～S899400具有停电保持功能，停电恢复后需继续执⾏的场合，可⽤这些状态元件信号报警状态S900～S999100⽤作报警元件使⽤2．步进指令、状态转换图及步进梯形图步进指令是利⽤状态转换图来设计梯形图的⼀种指令，状态转换图可以直观地表达⼯艺流程。
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SFC
2、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SFC
3、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SFC
4、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。
（2）在同一流程中，分支或并行汇合总计不能超过16个回路。
（3）在移动条件的回路中不可以使用ANB、ORB、MPS、MRD、MPP等指令，遇到上述情况，必须进行改动，改动的方法是加一个辅助继电器，如图5-9所示。
图5-9 用添加辅助继电器M10的方法来简化流程图
（4）当顺序功能图中的跳跃分支较多时，容易使SFC显得复杂凌乱，这时，宜多采用“”，使SFC变得清晰明了。
如图5-10所示。
图5-10 跳跃分支较多时的处理方法
符号“”与“”的区别：在FXGP/WIN-C编程软件，功能键F6的功能符号是“”，作用是跳跃到指定的步进点。
功能键F7的功能符号是“”，作用是步进点的
自我复位，即回到自己的步进点上，结束步进点的动作。
（5）在编写SFC时，防止出现禁止用的分支线或移动条件。
如图5-11所示。
图5-11 错误画法举例。
