西门子S7-300/400 PLC顺序功能图语言的应用

在顺序控制系统中，对于复杂顺序控制程序仅靠基本指令系统编程会感到很不方便，其梯形图复杂且不直观。西门子S7-300/400系列PLC为用户提供了顺序功能图语言（Sequen-tial Function Chart，以下简称SFC），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，从而提高工作效率。

所谓顺序控制，就是按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输入信号作用下，根据内部状态和时间的顺序，在生产过程中各个执行机构自动并有序地进行操作。使用顺序控制设计法时首先根据系统的工艺过程画出顺序功能图，然后根据顺序功能图画出梯形图。

顺序控制设计法是一种先进的设计方法，很容易被初学者接受；对于有经验的工程师，也会提高设计效率，节约大量的设计时间。其设计思想是将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段，这些阶段称为“步”（Step），并明确每一“步”所要执行的输出，“步”与“步”之间通过指定的条件进行转换。在程序中只需要通过正确连接进行“步”与“步”之间的转换，便可以完成系统的全部工作。

顺序控制程序与其他PLC程序在执行过程中的最大区别是：SFC程序在执行程序过程中始终只有处于工作状态的“步”（称为“有效状态”或“活动步”）才能进行逻辑处理与状态输出，而其他状态的“步”（称为“无效状态”或“非活动步”）的全部逻辑指令与输出状态均无效。因此，使用顺序控制进行程序设计时，设计者只需要分别考虑每一“步”所需要确定的输出，以及“步”与“步”之间的转换条件，并通过简单的逻辑运算指令就可完成程序的设计。

顺序功能图主要由步、有向连线、转换、转换条件和动作（或命令）组成，如图6-1所示。

图6-1 顺序功能图

1.步

在顺序控制中步又称为状态，它是指控制对象的某一特定的工作情况。为了区分不同的状态，同时使得PLC能够控制这些状态，需要对每一状态赋予一定的标记，这一标记称为状态元件。在西门子S7系列PLC中，状态元件通常用编程元件（例如存储器位M）来表示。步主要分为初始步、活动步和非活动步。

初始状态一般是系统等待启动命令的相对静止的状态。系统在开始进行自动控制之前，首先应进入规定的初始状态。与系统的初始状态相对应的步称为初始步，初始步用双线框表示，每一个顺序控制功能图至少应该有一个初始步。

当系统处于某一步所在的阶段时，该步处于活动状态，称为活动步。步处于活动状态时，相应的动作被执行。处于不活动状态的步称为非活动步，其相应的非存储型动作被停止执行。(www.xing528.com)

2.有向连线

有向连线就是状态间的连接线，它决定了状态的转换方向与转换途径。在顺序控制功能图程序中的状态一般需要两条以上的有向连线进行连接，其中一条为输入线，表示转换到本状态的上一级“源状态”；另一条为输出线，表示本状态执行转换时的下一级“目标状态”。在顺序功能图程序设计中，对于自上而下的正常转换方向，其连接线一般不需标记箭头，但是对于自下而上的转换或是向其他方向的转换，必须以箭头标明转换方向。

3.转换

步的活动状态的进展是由转换的实现来完成的，并与控制过程的发展相对应。转换用有向连线上与有向连线垂直的短线来表示，转换将相邻两步分隔开。

4.转换条件

所谓转换条件是指用于改变PLC状态的控制信号。不同状态间的换转条件可以不同，也可以相同。当转换条件各不相同时，顺序功能图程序每次只能选择其中的一种工作状态（称为选择分支）。当若干个状态的转换条件完全相同时，顺序功能图程序一次可以选择多个状态同时工作（称为并行分支）。只有满足条件的状态，才能进行逻辑处理与输出，因此，转换条件是顺序功能图程序选择工作状态的开关。

在顺序功能图程序中，转换条件通过与有向连线垂直的短横线进行标记，并在短横线旁边标上相应的控制信号地址。

5.动作

可以将一个控制系统划分为施控系统和被控系统。对于被控系统，动作是某一步所要完成的操作；对于施控系统，在某一步中要向被控系统发出某些“命令”，这些命令也可称为动作。在顺序功能图语言S7-GRAPH中，将动作的修饰词称为动作中的命令。