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PLC功能圖的產(chǎn)生及基本概念是什么

功能圖的產(chǎn)生

??應(yīng)用第5章所介紹的基本指令和方法設(shè)計(jì)簡單順序控制問題的程序是可行的，但對于具有并發(fā)順序和選擇順序的問題就顯得力不從心了。因此，有必要進(jìn)一步深入探討解決更廣泛的順序控制問題的程序設(shè)計(jì)方法。

??20世紀(jì)80年代初，法國科技人員根據(jù)PETRINET理論，提出了可編程序控制器設(shè)計(jì)的Grafacet法。Grafacet法是于工業(yè)順序控制程序設(shè)計(jì)的一種功能性說明語言，即順序功能圖(SFC，Se FunctionChart)語言，現(xiàn)在已成為法國國家標(biāo)準(zhǔn)(NFC03190)。IEC(國際電工)也于1988年公布了類似的“控制系統(tǒng)功能圖準(zhǔn)備”標(biāo)準(zhǔn)(IEC848)。

??順序功能圖(SFC)是一種真正的圖形化的編程語言，對一個(gè)順序控制問題，不管有多復(fù)雜，都可以用圖形的方式把問題表達(dá)或敘述清楚?？上攵?，這要比使用其他任何編程語言設(shè)計(jì)程序簡單很多，而且設(shè)計(jì)出來的程序也清晰許多?，F(xiàn)在大部分基于IEC61131-3編程的PLC都支持SFC，即可以使用SFC直接編程。但多數(shù)非IEC61131-3的PLC產(chǎn)品(包括S7-200系列PLC)都不接受SFC直接編制的程序。一般情況下，它們只是有專為使用功能圖編程所設(shè)計(jì)的指令，使用功能圖語言設(shè)計(jì)程序時(shí)，要根據(jù)控制要求設(shè)計(jì)功能流程圖，然后根據(jù)功能圖指令將其轉(zhuǎn)化為梯形圖程序，才能被PLC認(rèn)可。即使這樣，使用功能圖也要比其他編程語言好很多。

??本章講解順序功能圖的基本概念，以及它在S7-200 PLC中的具體使用方法。

??功能圖的基本概念

??功能圖又稱做順序功能圖、功能流程圖或狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，它是一種描述順序控制系統(tǒng)的圖形表示方法，是于工業(yè)順序控制程序設(shè)計(jì)的一種功能性說明語言。它能完整地描述控制系統(tǒng)的工作過程、功能和特性，是分析、設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng)控制程序的重要工具。

??功能圖主要由“狀態(tài)”、“轉(zhuǎn)移”及有向線段等元素組成。如果適當(dāng)運(yùn)用組成元素，就可得到控制系統(tǒng)的靜態(tài)表示方法，再根據(jù)轉(zhuǎn)移觸發(fā)規(guī)則模擬系統(tǒng)的運(yùn)行，就可以得到控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過程。

??1. 狀 態(tài)

??狀態(tài)是控制系統(tǒng)中一個(gè)相對不變的性質(zhì)，對應(yīng)于一個(gè)穩(wěn)定的情形。狀態(tài)的符號如圖6-1(a)所示。矩形框中可寫上該狀態(tài)的編號或代碼。

??(1)初始狀態(tài)初始狀態(tài)是功能圖運(yùn)行的起點(diǎn)，一個(gè)控制系統(tǒng)至少要有一個(gè)初始狀態(tài)。初始狀態(tài)的圖形符號為雙線的矩形框，如圖6-1(b)所示。在實(shí)際使用時(shí)，有時(shí)也有畫單線矩形框的，有時(shí)畫一條橫線表示功能圖的開始。

??(2)工作狀態(tài)工作狀態(tài)是控制系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)。根據(jù)控制系統(tǒng)是否運(yùn)行，狀態(tài)可分為動(dòng)狀態(tài)和靜狀態(tài)兩種。動(dòng)狀態(tài)是指當(dāng)前正在運(yùn)行的狀態(tài)，靜狀態(tài)是當(dāng)前沒有運(yùn)行的狀態(tài)。動(dòng)狀態(tài)和靜狀態(tài)的概念不在此深入討論。

??(3)與狀態(tài)對應(yīng)的動(dòng)作 在每個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)下，一般會(huì)有相應(yīng)的動(dòng)作。動(dòng)作的表示方法如圖6-2所示。

??2. 轉(zhuǎn) 移

??為了說明從一個(gè)狀態(tài)到另一個(gè)狀態(tài)的變化，要用轉(zhuǎn)移概念。轉(zhuǎn)移的方向用一個(gè)有向線段來表示，兩個(gè)狀態(tài)之間的有向線段上再用一段橫線表示這一轉(zhuǎn)移。轉(zhuǎn)移的符號如圖6-3所示。

??轉(zhuǎn)移是一種條件，當(dāng)此條件成立時(shí)，稱做轉(zhuǎn)移使能。該轉(zhuǎn)移如果能夠使?fàn)顟B(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)移，則稱做觸發(fā)。一個(gè)轉(zhuǎn)移能夠觸發(fā)滿足狀態(tài)為動(dòng)狀態(tài)及轉(zhuǎn)移使能。轉(zhuǎn)移條件是指使系統(tǒng)從一個(gè)狀態(tài)向另一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)移的必要條件，通常用文字、邏輯方程及符號來表示。

PLC電源模塊及其它外設(shè)的選擇步驟與原則

1．電源模塊的選擇

  電源模塊選擇僅對于模塊式結(jié)構(gòu)的PLC而言，對于整體式PLC不存在電源的選擇。

電源模塊的選擇主要考慮電源輸出額定電流和電源輸入電壓。電源模塊的輸出額定電流大于CPU模塊、I／O模塊和其它特殊模塊等消耗電流的總和，同時(shí)還應(yīng)考慮今后I／O模塊的擴(kuò)展等因素；電源輸入電壓一般根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際需要而定。

   2．編程器的選擇

  對于小型控制系統(tǒng)或不需要在線編程的系統(tǒng)，一般選用價(jià)格便宜的簡易編程器。對于由中、PLC構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)或需要在線編程的PLC系統(tǒng)，可以選配功能強(qiáng)、編程方便的智能編程器，但智能編程器價(jià)格較貴。如果有現(xiàn)成的個(gè)人計(jì)算機(jī)，也可以選用PLC的編程軟件，在個(gè)人計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)編程器的功能。

  3．寫入器的選擇

為了防止由于干擾或鋰電池電壓不足等原因破壞RAM中的用戶程序，可選用EPROM寫入器，通過它將用戶程序固化在EPROM中。有些PLC或其編程器本身就具有EPROM 寫入的功能。

?幾乎各種型號的PLC都有置位/復(fù)位(S/R)指令或相同功能的編程元件。使用通用邏輯指令實(shí)現(xiàn)的順序功能控制同樣也可以利用S/R指令實(shí)現(xiàn)。下面介紹使用S/R指令的以轉(zhuǎn)換條件為中心的編程方法。

??所謂以轉(zhuǎn)換條件為中心，是指同一種轉(zhuǎn)換在梯形圖中只能出現(xiàn)一次，而對輔助存儲(chǔ)器值可重復(fù)進(jìn)行置位、復(fù)位。其編程思路為：設(shè)步M，是活動(dòng)的(即M，=1)，且其后的轉(zhuǎn)換條件成立(即I1=1)，則步M應(yīng)被復(fù)位，而后續(xù)步MJ 1應(yīng)被置位(接通并保持)。因此可將M，的常開觸點(diǎn)和I 1對應(yīng)的常開觸點(diǎn)串聯(lián)用作M;復(fù)位和M;1置位的條件，該串聯(lián)電路即為通用邏輯電路中的啟動(dòng)電路。而置位、復(fù)位則采用置位、復(fù)位指令。在任何情況下，代表步的存儲(chǔ)器位的控制電路都可以用這一方法設(shè)計(jì)，每一個(gè)轉(zhuǎn)換對應(yīng)一個(gè)這樣的控制置位和復(fù)位的電路塊，有多少個(gè)轉(zhuǎn)換就有多少個(gè)這樣的電路塊。這種方法特別有規(guī)律，梯形圖與實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換的基本規(guī)則之間有著嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系。用于復(fù)雜功能圖的梯形圖設(shè)計(jì)時(shí)不容易遺漏和出錯(cuò)。

??①單序列編程 采用置位/復(fù)位(S/R)指令方法重新設(shè)計(jì)圖5-17沖床動(dòng)力頭進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制，其梯形圖如圖5-21所示。以步M0.2為例，如果步M0.2要實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換，必須滿足兩個(gè)條件：首先M0.2是活動(dòng)步，即M0.2=1：其次為轉(zhuǎn)換條件滿足，即10.3=1。在梯形圖中，可用M0.2和I0.3的常開觸點(diǎn)組成串聯(lián)電路表示上述條件。當(dāng)電路接通時(shí)，兩個(gè)條件同時(shí)滿足。此時(shí)應(yīng)將該轉(zhuǎn)換的后續(xù)步變?yōu)榛顒?dòng)步，即用置位指令"SM0.3，1"將 M0.3 置位;同時(shí)還應(yīng)使用復(fù)位指令“RM0.2，1”將 M0.2 復(fù)位，使之變?yōu)椴换顒?dòng)步。

??控制置位、復(fù)位指令的串聯(lián)電路只有一個(gè)掃描周期的接通時(shí)間，轉(zhuǎn)換條件滿足前級步馬上被復(fù)位，從而斷開了此串聯(lián)電路，而輸出線圈至少應(yīng)在某一次對應(yīng)的全部時(shí)間內(nèi)接通，因此不能將輸出線圈與置位、復(fù)位指令并聯(lián)，只能用代表步的存儲(chǔ)器位的常開觸點(diǎn)或它們的并聯(lián)電路來驅(qū)動(dòng)線圈。

??②選擇序列編程選擇序列的分支與合并的編程與單序列的完全相同，除了與合并序列有關(guān)的轉(zhuǎn)換以外，每一個(gè)控制置位、復(fù)位的電路塊都由前級步對應(yīng)的存儲(chǔ)器位的常開觸點(diǎn)和轉(zhuǎn)換條件對應(yīng)的觸點(diǎn)組成的串聯(lián)電路、一條置位指令和一條復(fù)位指令組成。

??在如圖5-19(a)所示的自動(dòng)門控制系統(tǒng)功能圖中，10.0、10.3、10.4對應(yīng)的轉(zhuǎn)換與選擇序列的分支、合并有關(guān)，它們的前級步和后續(xù)步都只有一個(gè)，其梯形圖如圖5-22所示。

??③并行序列編程對于并行序列的分支，仍然是用前級步和轉(zhuǎn)換條件對應(yīng)的觸點(diǎn)組成串聯(lián)電路，只不過需要置位的后續(xù)步的存儲(chǔ)器位不止一個(gè)。將圖5-20(a)專用鉆床部分控制程序的功能圖利用置位、復(fù)位指令得到的梯形圖如圖5-23所示。當(dāng)M0.2為活動(dòng)步，轉(zhuǎn)換條件滿足，則步M0.3和M0.5應(yīng)同時(shí)變?yōu)榛顒?dòng)步，其實(shí)現(xiàn)是將M0.2和I0.1對應(yīng)的常開觸點(diǎn)組成串聯(lián)電路，然后使M0.3和M0.5同時(shí)置位;置位的同時(shí)，還應(yīng)使用復(fù)位指令使步M0.2變?yōu)殪o態(tài)步。

??對于并行序列的合并，用轉(zhuǎn)換的所有前級步對應(yīng)的存儲(chǔ)器位的常開觸點(diǎn)和轉(zhuǎn)換對應(yīng)的觸點(diǎn)組成串聯(lián)電路，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)步的置位和復(fù)位，這時(shí)被復(fù)位的步的個(gè)數(shù)與并行序列的個(gè)數(shù)相同。11.3對應(yīng)的轉(zhuǎn)換之前有一個(gè)并行序列的合并，根據(jù)所講述的方法，應(yīng)將M0.4、M0.6 和I1.3的常開觸點(diǎn)串聯(lián)，作為使后續(xù)步M0.7置位和M0.4和M0.6復(fù)位的條件。

6ES7211-1BE40-0XB0CPU 1211C  AC/DC/Rly,6輸入/4輸出,集成2AI6ES7211-1AE40-0XB0CPU 1211C   DC/DC/DC,6輸入/4輸出,集成2AI6ES7211-1HE40-0XB0CPU 1211C   DC/DC/Rly,6輸入/4輸出,集成2AI6ES7212-1BE40-0XB0CPU 1212C   AC/DC/Rly,8輸入/6輸出,集成2AI6ES7212-1AE40-0XB0CPU 1212C   DC/DC/DC,8輸入/6輸出,集成2AI6ES7212-1HE40-0XB0CPU 1212C   DC/DC/Rly,8輸入/6輸出,集成2AI6ES7214-1BG40-0XB0CPU 1214C   AC/DC/Rly,14輸入/10輸出,集成2AI6ES7214-1AG40-0XB0CPU 1214C   DC/DC/DC,14輸入/10輸出,集成2AI6ES7214-1HG40-0XB0CPU 1214C   DC/DC/Rly,14輸入/10輸出,集成2AI6ES7215-1BG40-0XB0CPU 1215C   AC/DC/Rly,14輸入/10輸出,集成2AI/2AO6ES7215-1AG40-0XB0CPU 1215C   DC/DC/DC,14輸入/10輸出,集成2AI/2AO6ES7215-1HG40-0XB0CPU 1215C   DC/DC/Rly,14輸入/10輸出,集成2AI/2AO6ES72171AG400XB0CPU 1217C   DC/DC/DC,14輸入/10輸出,集成2AI/2AO