当前课程知识点：电工技术 > 第16讲 可编程控制器之二 > 16.2 顺序功能图 > 16.2 Video
大家好 下面介绍知识点16.2
顺序功能图
首先给大家介绍顺序功能图的概念
任何复杂的机器它的运行过程其实都可以分成
若干个步或者这个步也叫状态
它整个的运行过程其实就是若干个状态的循环
在某个步内当然要执行一定的操作
在某个时间段就会有一个或者若干个步是活动的
满足一定的转移条件的时候
步之间是可以转移的
很容易根据机器的运行工艺我们可以定义步
并画出各步之间的转换图
这叫顺序功能图
也就是说我们根据机器的控制要求
我们可以定义这个步
就是每一步做什么 每一步做什么
然后我们根据我们的定义
就可以画出机器控制工艺的顺序功能图
顺序功能图就是Sequential Function Chart
缩写叫做SFC
比如说电动机的一个起动停车控制过程
我们看我们把这个过程分成两个状态
或者说分成两个步
首先是上电停止转态
也就是说一上电
PLC运行
这是一个状态
当然在这个状态
电动机是不运行的
我们假设用Q0.0去控制这个电动机
在上电停止这个状态
就要求使Q0.0是0
这个时候电动机是不运行的
当按下起动按钮的时候
电动机就进入运行状态
在这个运行状态
它要使Q0.0等于1
使这个电动机转起来
如果要停车
那么你就要按下停车按钮
按下停车按钮以后
电动机就从运行状态又回到了上电停止状态
也就是说又使Q0.0等于0了
电动机就停止了
所以电动机的起动停车控制
整个的工艺过程是比较简单的
它就两个状态
一个是停止状态
一个是运行状态
我们可以通过按起动按钮
或者停车按钮让电动机在这两个状态之间转换
我们稍微再复杂一点
这是电动机的起动延时停车这么一个控制要求
首先它有一个上电停止状态
也就是说运行以后它是停止的
电动机是不转的
当然在这个状态里边你要使Q0.0等于0
电动机要停止
这个时候如果你按起动按钮
电动机就起动了
它进入到运行状态
在运行转态里边
当然就是Q0.0等于1电动机转
同时在运行状态里边要起动延时
比如这得有一个定时器要起动延时
延时一到或者是延时没到
你按了停车按钮了
电动机应该能从运行转态回到停止状态
所以这也是两个状态的一个控制工艺
我们再复杂一点
这是一个电动机的一个正反转控制过程
电动机的正反转控制这个过程分成了3个状态
一个状态是停止 第一个状态
还有一个正转状态
一个反转状态
这三个状态
一开始这个电动机处于停止状态
停止的话当然就是PLC的输出
就是控制电动机的输出是0
当按下正转按钮的时候
电动机就从停止状态进入了正转状态
当然这个正转状态就要保证这个电动机能够正转
使它正转输出是1
反转输出是0
如果说在正转状态按下了反转按钮
电动机就进入了反转状态
在这个反转状态里边
正转输出是0
反转输出是1
如果是在反转状态你又按下了正转按钮
它就从反转状态又回到了正转状态
各个状态之间的转换是有条件的
当然这个转换的关系都是按照控制要求进行设计的
我们下边介绍一下顺序功能图的画法
顺序功能图由步 转移 转移条件和动作组成
这是组成顺序功能图的四个元素
第一是要根据控制系统输出量的变化
首先是把系统的工作循环分解成若干顺序相连的阶段
这个阶段就是我们说的步
转移就是用线段去表示
从一个步转移到另外一个步
就是把两个步相连
但是没有箭头
比如说这是第一个步
这是第二个步
那么这个就是转移
当满足一定的条件的时候
就从第一个步转移到了第二个步
转移条件用于转移线段垂直的短线段来表示
每个转移线段上必须有一个或一个以上的转移条件的短线段
在短线段旁边用文字或者图形注明转移条件
当满足条件的时候
它就实现了转移
比如说这个就是转移条件
就是这个短的横杠
旁边I0.1就是转移条件的一个文字的表示
它就表示当I0.1等于1的时候
它就从步1转换到了步2
动作是在这个步内所要完成的一些指令 一些动作
比如说在步1里边
要完成Q0.1等于1
就是使Q0.1等于1
这就是步1里的动作
动作是用步右边的一个线段来表示
它指向描述这个动作的文字
这个是在步2里边要完成的动作
比如说Q0.4等于1
每个步与转出条件构成了一段PLC程序
这个转出条件就是从这个步转出来的这个条件
也就是说是这个步下边的转移条件
这就是这个步的转出条件
那么这个步与它的转出条件就构成了一段PLC程序
当满足转出条件的时候
那么就这步就转出来了
于是这个步就被冻结了
冻结以后这叫死步
同时它又激活了下一步
也就是说如果这个条件满足
这个步就变成了死步
这个步就变成了活动步
其实PLC执行程序的时候是从上到下顺序扫描每步
在某个时间段
有的步是活动步
活动步它内部的动作就被执行
而有的步是死步被冻结
被冻结的步它的动作就不能执行
比如说在某个时间段步1是活动步
当执行程序的时候是从上往下这么扫描
扫描的步1一看这个步是活动步
于是它内部的动作都被执行了
但是扫描到步2和步3的时候
因为这两个步都是死步
于是这两个步内的动作就不被执行
如果在另外一个时间段
步1和步3是死步
步2是活动步
PLC在执行程序的时候是从上到下这么扫描
当它扫描到步1的时候
因为这是个死步
所以步1内的动作就不执行
扫描到步2的时候
因为它是活动步
所以步2内部的动作就被执行
再往下又扫描到步3
因为它是死步
所以它内部的动作就不执行
所以在这个时间段之内
只有步2内的动作是被执行的
下边介绍一下顺序功能图的几种形式
像这种没有分支叫做单一流程
像这种是有分支的这叫选择分支
如果说步1是活动步的话
那么当满足条件1的时候
这个步就转移到了步2
当满足条件2的时候
它就转移到了步5
这两个分支是不能够同时被执行的
也就是说条件1和条件2不能够同时满足
这叫做选择分支
这叫做并行分支
并行分支是用开始的两个平行线和结束的两个平行线去表示
如果说步1是活动步
当满足条件1的时候
这3个分支都被执行
同时被执行
如果它们都执行完了
那么就进入到步10
这个有关条件是它们都执行完以后才进入到步10
你不能够一个执行完就进入到步10那是不对的
要保证3个分支都执行完
我们现在是能够根据系统的控制要求去画出来顺序功能图
这个过程并不是特别的难
那么怎么去把这个顺序功能图去转换成PLC程序呢
下边就介绍利用顺序功能图编程的一般的方法
我们可以利用存储器M就是位存储器去代表步
步内的动作由代表步的存储器是否为1来决定
如果这个步它所对应的位寄存器是1
那么它这个步就被执行
它就是活动步
如果是0它就是死步
这个转移是怎么转移的
这个转移利用RS指令就是清零和置位指令
来实现步之间的转移
大家看这是一个顺序功能图
我们用M0.1来代表一个步
M0.2代表一个步
M0.3代表一个步
这个I0.1这是转移条件
是从M0.1转移到M0.2两个步之间的一个转移条件
如果说M0.1是一个活动步
当I0.1等于1的时候
它就从M0.1转移到了M0.2
这个就是在每个步里边要执行的动作
比如说在M0.1这一步
它要执行的动作就是让Q0.0等于0 Q0.2等于0
在M0.2这一步里边要执行的动作就是
要Q0.0等于1 Q0.2等于0
我们可以用这么一个程序来表示这一个步以及转出条件
这是M0.2的一个常开触点
这是在M0.2这一步里边要做的动作
它是让Q0.0等于1
让Q0.2等于0
所以这是置位这是清零
只要M0.2等于1
那么这个动作都做
然后这个是代表如果M0.2是活动步同时又满足I2.1等于1这个条件
那么就会发生转移
它转移到哪呢
它转移到M0.3这个步
所以就是Set这是置位
把这个M0.3把它置成1
那么这一步就成活动的
当然首先得把M0.2清零
所以底下是转移
上边是动作
那么前边两个常开触点就是这个状态的常开触点
这样的话我们可以上边这步也可以转成这么一段程序
底下这步也可以转成这一段程序
于是这个程序就可以写出来了
那么它对应的语句表是
装载M0.2
然后是Q0.0置位
然后底下是Q0.2清零
然后再载入M0.2
再与I2.1
然后M0.2这一位清零
然后M0.3这一位置位
所以说根据刚才这一段程序
我们可以给出来一个一般的程序结构
就是实现步及转移的程序结构
假如说这一步是Mm.n
这是用位寄存器表示的这么一步
底下是转移条件
然后再往下是Mx.y
Mx.y是下一个状态
那么如果这个顺序功能图已经画出来了
我们可以按照这种程序结构
把这个Mm.n这个步及其转移条件
给它转化成PLC的程序
这是一个程序的一个一般的结构
首先这个是这个状态的一个常开的触点Mm.n
这一位它所对应的一个常开触点
然后后边就是这一步内要执行的动作
然后在下边这一行是这是Mm.n
然后再后边是转移条件
然后再往后分别是两个动作
一个是冻结本步
就是把这个Mm.n这个位清零这一步就成死步了
然后下一个是激活下一步
就是把Mx.y这个位把它置1
那么下边这个步就激活了
所以把这个步及其转出
把它转换成一段PLC程序
这个程序的结构是比较简洁的
就两行
所以说呢这样的话就是一个比较完整的编程思路
首先根据控制工艺画出顺序功能图
然后再根据程序的结构再把顺序功能图把它转成PLC程序
于是程序就写出来了
下边我们举一个例子
对两台电机有这么一个控制要求
上电以后电动机都不运转
按下起动按钮以后
电动机1运转
电动机2不运转
当电动机1运转1分钟以后
电动机1它自动停止运转
同时电动机2自动起动运转
直至手动停车
我们根据这个控制要求
我们做了一个I/O分配
停止用SB1用的是常闭
这是停止按钮
PLC元件用的是I0.0
也就是SB1给了I0.0
起动用的是SB2
这是用的是常开了
它给了I0.1
定时器用的是T37
它的分辨率是100ms
然后根据这个控制要求以及I/O分配表
我们画出了这个控制要求的一个顺序功能图
一般的情况下都有一个初始步
那么这个M0.0表示这个初始步
然后底下这个是第一个状态
就是电动机1运转
电动机2不运转
所以是Q0.0是等于1
Q0.1是等于0
同时在这一步里边还要起动T37的延时
延时一到T37就成了1
于是它就从M0.1这一个步就转移到了M0.2这个步
在这个步里边是Q0.0等于0
Q0.1等于1
如果不按停车的话
那个这个状态是不会转出来的
再看上边这是个初始步
初始步要做一些初始化的动作
再往上边看这个比较长的这个横杠
表示PLC上电运行
PLC运行它就要进行扫描
在第一个扫描周期之内
这个SM0.1是标志位寄存器
它只在第一个扫描周期之内为1
过了第一个扫描周期它就是0了
所以在这实际上是PLC开始运行的这么一个过程
PLC一开始运行
那么就进行第一个扫描周期
在第一个扫描周期之内
SM0.1是1
于是就进入到了M0.0这个初始化步
在这个初始化步里边进行一些初始化的操作
因为在这个状态里边实际上电机是不运行的
你可以在这里边让Q0.0和Q0.1都等于0
我们再根据顺序功能图画出来PLC的控制程序
这个是起动上电运行这么一块程序
这块程序SM0.1是在PLC运行的第一个扫描周期它是1
所以说在这一个扫描周期之内
它就把这个M0.0就置1了
也就是进入到这个初始化状态
同时也待把这俩清零
保证不在这俩状态
所以是把这个M0.1和M0.2都清零了
然后这个我们待会再说这是一个停车的按钮
底下这个对于的就是初始化步以及它的转出条件
这块是在这一步里要做的动作
就是电动机停止
所以让Q0.0和Q0.1都是0置0了
这一行是转移的
所以第一行是动作
第二行是转移
如果它是在这一步之内
同时它又不在0.1和0.2这两步
那么如果这个时候满足转移条件
就是I0.1如果等于1的话
它就把这个M0.0就清零了
就是让这个本步成为死步
同时激活下一步
就是让M0.1让它等于1
就是激活下一步了
所以这一块对应的就是这个虚线的内部状态以及转出条件
它对应的语句表就是
LD装载SM0.1
然后再或I0.0的反
这个是为M0.0把它置1
然后M0.1清零
下边是再载入M0.0
然后再把这个Q0.0和Q0.1清零
后边是载入M0.0
然后后边是这个
然后这两行对应的是这两个
然后这个是M0.0清零
然后激活M0.1
这个状态以及转出条件
它对应的程序是这样的
如果要是在这个状态
那么它就让这个Q0.0把它置1了
就是电动机1转起来了
同时把Q0.1清零
就是电动机2它不转
然后同时一进入到这个状态
就要起动定时
然后底下是这个M0.1这是转出条件
就是当这个定时时间到
就1分钟到了
它就从M0.1这个状态就转到了M0.2这个状态
所以M0.1清零
M0.2置1
这是它对应的语句表程序
我就不一一介绍了
然后这一步它所对应的程序是这样
这是动作
因为它这没有一个明显的转出
就是个动作
这个动作是Q0.0清零
就是电动机1停止运转
Q0.1置1
电动机2开始运转
这个状态没有一个明显的转出条件
所以它这个语句里边就没有转出那一行
在什么条件下M0.2这个状态要转出去呢
当然就是停车
当停车的时候它要转出到初始化步里边
就是全部停止就是M0.0这一步
但是一般情况下每个状态只要按停车它都要转到初始化状态
就是即使在M0.1这个状态只要停车
它也要转到这一步
在这个状态也要转到这一步
这个时候如果说你把停车的这个转移条件都画出来的话
那么就会比较复杂
所以我们一般是不画这个的
所以这个停车的转出条件一般都被忽略了
但是在这
在上电运行这个程序里边我们加了I0.0这个常闭触点
因为我们I0.0对应的按钮是一个常闭按钮
它是一个停车按钮
所以说在任何一步里边
I0.0只要它等于1
那么它就会让M0.0这一步活动
其他的步都清零
所以在任何一步
只要按下停车按钮
它都会进入到M0.0这个初始化步里边去
那么这样的话这就是一个完整的PLC语句表的程序
其实还不是很长还是比较简单的
下边我们总结一下
利用顺序功能图编程
首先要按照工艺流程和IO分配表画出顺序功能图
这一点很重要但是并不是特别困难
第二是按照实现步及转移的程序框架
很容易将顺序功能图转换成梯形图或者是语句表
利用顺序功能图这种思路去设计程序的架构
它是一种模块化的结构
程序比较容易维护和修改
你修改你去修改那个模块就行了
不会影响到其它的程序
实现步与转移的方法有多种
我们在这只介绍上边这一种
-1.1 电路变量及方向
--作业
-1.2 基尔霍夫定律
--作业
-1.3 电路元件
--作业
-1.4 两种电源的等效互换
--作业
-1.5 支路电流法
--作业
-1.6 节点电位法
--作业
-2.1 叠加定理
--作业
-2.2 等效电源定理之戴维宁定理
--作业
-2.3 等效电源定理之诺顿定理
--作业
-2.4 含受控源电路的分析方法
--作业
-3.1 SPICE电路文件
-第3讲 电路仿真软件SPICE--3.1 SPICE电路文件
-3.2 元件语句
-第3讲 电路仿真软件SPICE--3.2 元件语句
-3.3 直流分析与输出语句
-第3讲 电路仿真软件SPICE--3.3 直流分析与输出语句
-3.4 子电路与模型语句
-3.5 Aim-spice使用方法
-4.1 正弦交流电路的概念
-第4讲 正弦交流电路基础--4.1 正弦交流电路的概念
-4.2 正弦量的相量表示法
-第4讲 正弦交流电路基础--4.2 正弦量的相量表示法
-4.3 纯电阻交流电路
-第4讲 正弦交流电路基础--4.3 纯电阻交流电路
-4.4 纯电感交流电路
-第4讲 正弦交流电路基础--4.4 纯电感交流电路
-4.5 纯电容交流电路
-第4讲 正弦交流电路基础--4.5 纯电容交流电路
-5.1 RLC串联的交流电路
-第5讲 正弦交流电路的分析方法--5.1RLC串联的交流电路
-5.2 交流电路的一般分析方法
-第5讲正弦交流电路的分析方法--5.2交流电路的一般分析方法
-5.3 功率因数的提高
-第5讲 正弦交流电路的分析方法--5.3 功率因数的提高
-5.4正弦信号源与.tran分析语句
-第5讲--5.4正弦信号源与.tran分析语句
-6.1 串联谐振
--作业
-6.2 并联谐振
--作业
-6.3 电路的频率特性
--作业
-6.4 ac交流扫描分析语句及其应用
--作业
-6.5 RLC电路的串联谐振实验
--6.5Video
-7.1 三相交流电源
-第7讲 三相交流电路--7.1 三相交流电源
-7.2 负载星形连接的三相电路分析
-第7讲 三相交流电路--7.2 负载星形连接的三相电路分析
-7.3 负载三角形连接的三相电路分析
-第7讲 三相交流电路--7.3 负载三角形连接的三相电路分析
-7.4 三相电路功率
-第7讲 三相交流电路--7.4 三相电路功率
-7.5 安全用电常识
-7.6 用SPICE分析三相电路
-第7讲 三相交流电路--7.6 用SPICE分析三相电路
-7.7 三相电路实验
--Video
-8.1 非正弦周期交流信号的分解
--作业
-8.2 非正弦周期交流电路的分析计算
--作业
-8.3 有效值和平均功率
--作业
-8.4 用Spice分析非正弦交流电路
--作业
-9.1 换路定理与初始值的确定
--作业
-9.2 过渡过程的经典分析方法
-第9讲 电路的过渡过程之一--9.2 过渡过程的经典分析方法
-9.3过渡过程的三要素分析法
-第9讲 电路的过渡过程之一--9.3过渡过程的三要素分析法
-9.4 过渡过程的叠加分析方法
-第9讲 电路的过渡过程之一--9.4 过渡过程的叠加分析方法
-10.1 微分电路、积分电路与脉冲激励下的RC电路
-第10讲--10.1微分电路、积分电路与脉冲激励下的RC电路
-10.2 含有多个储能元件的一阶电路
-第10讲--10.2含有多个储能元件的一阶电路
-10.4 用Spice分析电路的过渡过程
-第10讲 --10.4 用Spice分析电路的过渡过程
-10.5 RC电路的过渡过程
--Video
-11.1 磁场的物理量与磁性材料
-第11讲 磁路与变压器--11.1 磁场的物理量与磁性材料
-11.2 安培环路定律和磁路的欧姆定律
-第11讲磁路与变压器--11.2安培环路定律和磁路的欧姆定律
-11.3 交流铁芯线圈
-第11讲 磁路与变压器--11.3 交流铁芯线圈
-11.4 变压器的结果与工作原理
-第11讲 磁路与变压器--11.4 变压器的结果与工作原理
-11.5 变压器的额定值及特殊变压器
-第11讲 磁路与变压器--11.5变压器的额定值及特殊变压器
-11.6 用SPICE分析变压器电路
-第11讲 磁路与变压器--11.6用SPICE分析变压器电路
-12.1 Multisim主要窗口组件
-第12讲--12.1 Multisim主要窗口组件
-12.2 电路图的编辑与测试
-第12讲 --12.2电路图的编辑与测试
-12.3 元件库
--12.3
-第12讲 电路仿真软件Multisim--12.3 元件库
-12.4 测试仪表
-第12讲 电路仿真软件Multisim--12.4 测试仪表
-12.5 Multisim的分析功能
-第12讲 --12.5 Multisim的分析功能
-12.6 用Multisim分析电路举例
-13.1 预备知识
-第13讲 电动机--13.1 预备知识
-13.2 异步电动机的转动原理
-第13讲 电动机--13.2 异步电动机的转动原理
-13.3 三相异步电动机的结构和工作原理
--作业
-13.4 三相异步电动机的机械特性
-第13讲 电动机--13.4 三相异步电动机的机械特性
-13.5 三相异步电动机的使用
-第13讲 电动机--13.5 三相异步电动机的使用
-13.6 单相异步电动机简介
-14.1 常用低压电器
-14.2 电动机的启-保-停控制及电机的保护
--作业
-14.3 基本控制环节
--作业
-14.4 综合举例
--Video
-14.5 继电器-接触器控制系统实验
--Video
-15.1 可编程控制器的组成与工作原理
--作业
-15.2 S7-200 PLC程序设计基础
--作业
-15.3 位逻辑指令
--作业
-15.4 定时器指令与计数器指令
--作业
--第十五讲讲义
-16.1 小型PLC控制系统的设计方法
-第16讲--16.1小型PLC控制系统的设计方法
-16.2 顺序功能图
-第16讲 可编程控制器之二--16.2 顺序功能图
-16.3 利用顺序控制继电器（SCR）编写程序
-第16讲--16.3 利用顺序控制继电器（SCR）编写程序
-16.4 Step7-Microwin的窗口组成
-16.5 Step7-Microwin使用举例
-期末考试--电工技术期末考试
