顺序功能图的基本元件介绍

1.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1、0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，让它们的状态按一定的顺序变化，然后用代表各步的编程元件去控制PLC的各输出位。

下面用一个简单的例子来介绍顺序功能图的画法。图5-8中的小车开始时停在最左边，限位开关I0.2为1状态。按下起动按钮I0.0，Q0.0变为1状态，小车右行。碰到右限位开关I0.1时，Q0.0变为0状态，Q0.1变为1状态，小车改为左行。返回起始位置时，Q0.1变为0状态，小车停止运行，同时Q0.2变为1状态，使制动电磁铁线圈通电，接通延时定时器T1开始定时。定时时间到，制动电磁铁线圈断电，系统返回初始状态。

根据Q0.0～Q0.2的ON/OFF状态的变化，显然可以将上述工作过程划分为3步，分别用M4.1～M4.3来代表这3步，另外还设置了一个等待起动的初始步。图5-9是描述该系统的顺序功能图，图中用矩形方框表示步。为了便于将顺序功能图转换为梯形图，用代表各步的编程元件的地址作为步的代号，并用编程元件的地址来标注转换条件和各步的动作或命令。

图5-8 系统示意图与波形图

图5-9 顺序功能图

2.初始步与活动步

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，该步处于活动状态，称该步为“活动步”。步处于活动状态时，执行相应的非存储型动作；处于不活动状态时，停止执行相应的非存储型动作。

3.与步对应的动作或命令

可以将一个控制系统划分为被控系统和施控系统，例如在数控车床系统中，数控装置是施控系统，而车床是被控系统。对于被控系统，在某一步中要完成某些“动作”（Action），对于施控系统，在某一步中则要向被控系统发出某些“命令”（Command）。为了叙述方便，下面将命令或动作统称为动作，并用矩形框中的文字或变量表示动作，该矩形框应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5-10中的两种画法来表示，但是并不隐含这些动作之间的任何顺序。应清楚地表明动作是存储型的还是非存储型的。图5-9中的Q0.0～Q0.2均为非存储型动作，例如在步M4.1为活动步时，动作Q0.0为1状态，步M4.1为不活动步时，动作Q0.0为0状态。步与它的非存储性动作的波形完全相同。

某些动作在连续的若干步都应为1状态，可以在顺序功能图中，用动作的限定符“S”（见图5-31）将它在应为1状态的第一步置位，用动作的限定符“R”将它在应为1状态的最后一步的下一步复位为0状态。这种动作是存储性动作，在程序中用置位、复位指令来实现。在图5-9中，定时器线圈T1在步M4.3为活动步时通电，步M4.3为不活动步时断电，从这个意义上来说，定时器T1相当于步M4.3的一个非存储型动作，所以将T1放在步M4.3的动作框内。

4.有向连线(www.xing528.com)

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。步的活动状态习惯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。为了更易于理解，在可以省略箭头的有向连线上也可以加箭头。

如果在画图时有向连线必须中断（例如在复杂的图中，或者用几个图来表示一个顺序功能图时），应在有向连线中断之处标明下一步的标号。

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。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。

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、计数器输出位的常开触点的接通等，转换条件还可以是若干个信号的与、或、非逻辑组合。

转换条件可以用文字语言、布尔代数表达式或图形符号标注在表示转换的短线的旁边，使用得最多的是布尔代数表达式（见图5-11）。

图5-10 动作的两种画法

转换条件I0.0和分别表示当输入信号I0.0为1状态和0状态时转换实现。转换条件“↑I0.0”和“↓I0.0”分别表示当I0.0从0状态到1状态（上升沿）和从1状态到0状态（下降沿）时转换实现。实际上即使不加符号“↑”，转换一般也是在信号的上升沿实现的，因此一般不加“↑”。

图5-11中的波形图用高电平表示步M2.1为活动步，反之则用低电平表示。转换条件表示I0.0的常开触点与I2.1的常闭触点同时闭合，在梯形图中则用两个触点的串联来表示这样一个“与”逻辑关系。

图5-11 转换与转换条件

图5-9中步M4.3下面的转换条件“T1”.Q是定时器T1的Q输出信号，T1的定时时间到时，该转换条件满足。

在顺序功能图中，只有当某一步的前级步是活动步，该步才有可能变成活动步。如果用没有断电保持功能的编程元件来代表各步，进入RUN模式时，它们均处于0状态。

在对CPU组态时设置默认的MB1为系统存储器字节（见图1-28），用开机时接通一个扫描周期的M1.0（FirstScan）的常开触点作为转换条件，将初始步预置为活动步（见图5-9），否则因为顺序功能图中没有活动步，系统将无法工作。如果系统有自动、手动两种工作方式，顺序功能图是用来描述自动工作过程的，这时还应在系统由手动工作方式进入自动工作方式时，用一个适当的信号将初始步置为活动步。