如何绘制顺序功能图：原理与步骤

1.顺序控制设计法

继电器电路图和简单的梯形图程序一般采用经验设计法来设计，这种设计方法具有很大的试探性和随意性，很难掌握。设计的质量和速度与设计者的经验有很大的关系。

所谓顺序控制，就是按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输入信号的作用下，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地有秩序地进行操作。

顺序控制设计法是一种先进的很容易掌握的设计方法，对于有经验的工程师，也会提高设计的效率，程序的调试、修改和阅读也很方便。

顺序功能图（Sequential Function Chart，SFC）是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，也是PLC的编程语言标准IEC 61131-3位居首位的编程语言。S7-300/400的S7 GRAPH就是一种顺序功能图语言。

现在还有相当多的PLC（包括S7-200和S7-1200）没有配备顺序功能图语言。可以用顺序功能图来描述系统的功能，根据它来设计梯形图程序。本章首先介绍顺序功能图的画法，然后介绍用置位复位指令设计顺序控制程序的方法，最后介绍用顺序功能图语言S7 GRAPH设计顺序控制程序的方法。

2.步的基本概念

顺序控制设计法最基本的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），并用编程元件（例如位存储器M）来代表各步。步是根据输出量的状态变化来划分的，在任何一步之内，各输出量的ON/OFF状态不变，但是相邻两步输出量总的状态是不同的，步的这种划分方法使代表各步的编程元件的状态与各输出量的状态之间，有着极为简单的逻辑关系。

顺序控制设计法用转换条件控制代表各步的编程元件，让它们的状态按规定的顺序变化，然后用代表各步的编程元件去控制PLC的各输出位。

图5-1中的两条运输带的控制要求与3.2.3节中的相同。起动时应先启动1号运输带，延时6s后自动起动2号运输带。按了停止按钮后，先停2号运输带，5s后再停1号运输带。图5-1给出了输入输出信号的波形图和顺序功能图。控制1号运输带的Q4.0在步M0.1～M0.3中都应为1状态。

图5-1 波形图与顺序功能图

根据Q4.0～Q4.1的ON/OFF状态的变化，显然可以将上述工作过程分为3步，分别用M0.1～M0.3来代表这3步，另外还设置了一个等待起动的初始步M0.0。图5-1的右边是描述该系统的顺序功能图，图中用矩形方框表示步，方框中是代表该步的编程元件的地址，例如M0.0等。

与系统的初始状态相对应的步称为初始步，初始状态一般是系统等待起动命令的相对静止的状态。初始步用双线方框表示，每一个顺序功能图至少应该有一个初始步。

当系统正处于某一步所在的阶段时，称该步处于活动状态，该步为“活动步”。

3.与步对应的动作(www.xing528.com)

在顺序功能图中，PLC的输出被称为“动作”，动作放在矩形框内，并与它所在的步对应的方框相连。

如果某一步有几个动作，可以用图5-2中的两种画法来表示，但是并不隐含这些动作之间有先后顺序。应清楚地表明动作是存储型的还是非存储型的。图5-1中的Q4.0和Q4.1均为非存储型动作，例如在步M0.2为活动步时，动作Q4.1为1状态，步M0.2为不活动步时，动作Q4.1为0状态。

图5-2 动作

在图5-1的步M0.1中，接通延时定时器T0用于起动延时，在该步T0的线圈应一直通电，转换到下一步后，T0的线圈断电。从这个意义上说，T0的线圈相当于该步的一个非存储型动作，因此将这种为某一步定时的接通延时定时器放在与该步相连的动作框内，它表示定时器的线圈在该步内“通电”。

4.有向连线

在顺序功能图中，随着时间的推移和转换条件的实现，将会发生步的活动状态的进展，这种进展按有向连线规定的路线和方向进行。在画顺序功能图时，将代表各步的方框按它们成为活动步的先后次序顺序排列，并用有向连线将它们连接起来。步的活动状态默认的进展方向是从上到下或从左至右，在这两个方向有向连线上的箭头可以省略。如果不是上述的方向，则应在有向连线上用箭头注明进展方向。

5.转换与转换条件

转换用有向连线上与有向连线垂直的短划线来表示，转换将相邻两步分隔开。

使系统由当前步进入下一步的信号称为转换条件，转换条件可以是外部的输入信号，例如按钮、指令开关、限位开关的接通或断开等；也可以是PLC内部产生的信号，例如定时器、计数器触点的通断等，转换条件还可以是若干个信号的与、或、非逻辑组合。

图5-1中步M0.1下面的转换条件T0对应于接通延时定时器T0的常开触点，在T0的定时时间到时该转换条件满足。

6.绘制顺序功能图的练习

冲床的运动示意图如图5-3所示。初始状态时机械手在最左边，I0.4为1状态；冲头在最上面，I0.3为1状态；机械手松开，Q0.0为0状态。按下起动按钮I0.0，Q0.0变为1状态，工件被夹紧并保持，2s后Q0.1变为1状态，机械手右行，直到碰到I0.1。以后将顺序完成以下动作：冲头下行，冲头上行，机械手左行，机械手松开（Q0.0被复位）。延时2s后，系统返回初始状态。各限位开关和定时器提供的信号是相应步之间的转换条件。画出控制系统的顺序功能图。

图5-3 冲床运动示意图