第4章-顺序功能图(SFC)及步进顺控指令-《西门子PLC系统综合应用技术》课件

西门子PLC系统综合应用技术第四章

刘文芳方强编著西门子PLC系统综合应用技术刘文芳方强编著第4章顺序功能图（SFC）及步进顺控指令

4.1顺序功能图的基本概念

4.1.1顺序功能图的产生顺序功能图（SFC）又称为流程图或状态转移图，它是一种真正的图形化的编程语言，是专用于工业顺序程序控制设计的一种功能性说明语言，它能完整地描述控制系统的工作过程、功能和特性，是分析、设计电气控制系统控制程序的重要工具。对于一个顺序控制问题，不管控制逻辑多么复杂，都可以用图形的方式把问题表达清楚。西门子S7-200PLC不支持SFC编程语言，不能使用SFC直接编程。所以当需要使用顺序功能图时，要手工画出SFC流程图，然后手工转换成用顺控继电器指令表示的梯形图，才可以通过编程软件下载到PLC中。虽然使用起来比较繁琐，编出的程序也比采用其他方法编写的程序较长，但是对于那些控制逻辑比较复杂的情况如选择分支、并行分支和跳转循环的环节较多时，使用顺序功能图编程，仍是最可靠和有效的编程方法。第4章顺序功能图（SFC）及步进顺控指令

4.1顺序4.1.2顺序功能图的组成顺序功能图主要由“状态”或称“步”、“转移”、“动作“及有向线段等元素组成。1）状态（步）：状态是控制系统中一个相对不变的性质，对应于一个稳定的情形。状态包括初始状态和工作状态。在状态方框中的编号是这一个状态的编号，状态的编号采用顺序控制继电器S的一个位来表示，在S7-200中顺序控制继电器S从S0.0～S31.7共256个位，使用时可以不按顺序。2）动作控制过程中的每一个状态，它可以对应一个或多个控制动作，也可以不做动作只是等待。3）转移：转移由有向线段与转移条件组成。有向线段：表示状态转移的方向。当转移的方向从上到下进行转移时,有向线段的箭头省略不画。转移条件：当转移条件成立且当前状态为动状态,控制系统就从当前状态转移到下一个相邻的状态。4.1.2顺序功能图的组成4.1.3顺序功能图的构成规则1.顺序功能图的绘制必须满足下列规则1）状态与状态不能直接相连，必须用转移分开。2）转移与转移不能直接相连，必须用状态分开。3）状态与转移、转移与状态之间的连线采用有向线段，当转移的方向从上到下进行转移时,可以省略箭头，否则必须加箭头。4）一个顺序功能图至少应有一个初始状态。如果没有初始步，无法表示初始状态，系统也无法返回等待其动作的停止状态。5）顺序功能图一般来说是由状态和有向线段组成的闭环，即在完成一次工艺过程的全部操作之后，应从最后一步返回到初始步，系统停在初始状态，在连续循环工作方式时，应从最后一步返回下一工作周期开始运行的第一步。但也可以在顺控继电器指令的前面用置位、复位及数据传送等指令激活要进入的状态步。2.顺序控制继电器段的功能

1）驱动处理：即在该段状态有效（该段的S位为1）时，要做什么工作，有时也可能不做任何工作。

2）指定转移条件和目标：即满足什么条件后状态转移到何处。

3）转移源自动复位功能：状态发生转移后，置位下一个状态的同时，自动复位原状态。4.1.3顺序功能图的构成规则4.1.4顺序功能图的绘制举例下面举例说明顺序功能图的绘制。某一冲压机的初始位置是冲头在高位，压着高位行程开关；按下起动按钮，冲头冲下冲压工件，触动低位行程开关；然后冲头抬起，回到高位触动高位行程开关；停止运行，等待下一次按起动按钮。冲压机动作顺序流程图如图所示。从例子可见，顺序功能图就是由许多的状态和转移及转移条件构成的，它可以用图形化的语言描述系统的工艺流程，使编程的质量和效率有很大的提高。4.1.4顺序功能图的绘制举例下面举例说明顺序功能图的绘制4.2顺控继电器指令

4.2.1顺控继电器指令介绍1.顺序状态开始指令：顺序状态开始指令（LSCR）标志着SCR段的开始，2.顺序状态转移指令：顺序状态转移指令（SCRT）将程序控制权从一个激活的SCR段传递到另一个SCR段。3.顺序状态结束指令:顺序状态结束指令（SCRE）标志着SCR段的结束，。4.条件顺序状态结束指令:条件顺序状态结束指令（CSCRE）可以使程序退出一个激活的程序段而不执行CSCRE与SCRE之间的指令。4.2顺控继电器指令

4.2.1顺控继电器指令介绍14.2.2顺控继电器指令使用说明当使用SCR时，应注意下面的限定：1）顺控继电器指令操作数（或编程元件）只能是顺控继电器S。2）SCR段程序能否执行，取决于该顺控继电器S是否被置位，SCRE与下一个LSCR之间的指令逻辑不影响下一个SCR段程序的执行。3）不能在一个以上例行程序中使用相同的S位。例如：如果在主程序中用了S0.1，在子程序中就不能再使用它。4）在SCR段之间不能使用JMP和LBL指令，就是说不允许跳入、跳出或在内部跳转，但可以在SCR段附近使用跳转和标号指令。5）在SCR段中不能使用FOR、NEXT和END指令。6）在状态发生转移后，所有的SCR段的元器件一般也要复位，如果希望继续保持输出，可使用置位/复位指令。7）在使用功能图时，顺控继电器的编号可以不按顺序安排。8）同一功能图不允许有双线圈输出。4.2.2顺控继电器指令使用说明当使用SCR时，应注意下4.3顺序功能图的主要结构类型

4.3.1顺序结构顺序结构是最简单的一种结构，其动作是一个接一个地完成,各个工步按顺序执行，上一工步执行结束，转换条件成立，开通下一工步，同时关断上一工步。该结构的特点是状态与状态之间只有一个转移，转移与转移之间只有一个状态。顺序结构SFC使用举例如图所示，用顺序功能图控制3台电动机的顺序起动，按下起动按钮先起动第1台电动机；延迟20s自动起动第2台电动机；再延迟20s自动起动第3台电动机。按下停止按钮3台电动机同时停止。4.3顺序功能图的主要结构类型

4.3.1顺序结构顺4.3.2选择性分支结构选择性分支结构是一个控制流可以转入多个可能的控制流中的某一个，不允许多路分支同时执行。具体进入哪个分支，取决于控制流前面的转移条件哪一个为真。4.3.2选择性分支结构4.3.3并发性分支结构

如果某一个工作步执行完成后，需要同时转向若干条分支，这种结构称为并发性分支或并行分支结构。当一个控制状态流必须分成多个分支时，所有的分支控制状态流必须同时激活；当多个控制流汇集成一个控制流，称之为合并。当控制流合并时，所有的并行分支必须都完成，才能执行下一个状态。并发性分支结构的分支开始和汇合一般用双水平线表示。4.3.3并发性分支结构

如果某一个工作步执行完成后，需4.3.4跳转和循环结构

顺序结构、选择性分支结构和并发性分支结构是功能图的基本形式。多数情况下，这些基本形式是混合出现的，跳转和循环是其典型代表。利用顺序功能图语言可以很容易实现流程的循环重复操作。在程序设计过程中可以根据状态的转移条件，决定流程是单周期操作还是多周期循环，是跳转还是顺序向下执行。4.3.4跳转和循环结构

顺序结构、选择性分支结构和并发4.4步进顺序控制指令应用举例

4.4.1大小球分拣系统控制举例

控制要求：大小球分拣系统示意图如图所示，初始状态机械臂处于原点（压着左限位和上限位），吸球用的电磁吸盘断电。按下启动按钮，机械臂下行，碰到下限位停止下行，电磁吸盘通电吸球。如吸住的是小球，大小球检测磁性开关为ON;如吸住的是大球，大小球检测磁性开关为OFF。延时1s后，机械臂上行。碰到上限位停止上行开始右行，根据吸住的大小球不同，分别到达小球右限位或大球右限位处停止。然后，机械臂下行碰到下限位停止下行，电磁吸盘断电把球放到小球箱或大球箱。再延时1s后，机械臂上行、左行返回原点。如果不按停止按钮，系统自动开始下一个工作周期的循环；如果按下停止按钮，系统要完成此工作周期后，回到原点才停止。再次按下启动按钮，系统重新开始工作。ＳＦＣ图和梯形图篇幅太大，请参照教材图。4.4步进顺序控制指令应用举例

4.4.1大小球分拣4.4.1大小球分拣系统控制举例

大小球分拣系统顺序功能图如图所示梯形图参看教材

4.4.1大小球分拣系统控制举例

大小球分拣系统顺序功能4.4.2人行横道线按钮式交通灯控制举例控制要求：人行横道线按钮式交通灯控制系统示意图及方式工作如图4-11所示，初始状态当PLC一上电，车行绿灯亮，行人红灯亮。当行人要过马路时，按下马路两侧的行人按钮，交通灯系统按照图式的方式工作。ＳＦＣ图和梯形图篇幅太大，请参照教材图。

4.4.2人行横道线按钮式交通灯控制举例控制要求：人行横道线4.4.2人行横道线按钮式交通灯控制举例

按钮式交通灯系统顺序功能图如图所示梯形图参看教材

4.4.2人行横道线按钮式交通灯控制举例

按钮式交通灯系统顺4.4.33台电动机顺序起动逆序停止控制举例控制要求：用顺序控制指令控制3台电动机顺序起动逆序停止，按下起动按钮，第一台电动机立即起动，延时5s起动第二台，再延时10s起动第三台。起动过程完成后，按下停止按钮，立即停第三台，延时10s停止第二台，再延时5s停止第一台。如果在起动过程中按下停止按钮，则立即终止启动过程，对己起动的电动机马上进行逆序停止，直到电动机全部停止。4.4.33台电动机顺序起动逆序停止控制举例控制要求：用4.4.33台电动机顺序起动逆序停止控制举例4.4.33台电动机顺序起动逆序停止控制举例西门子PLC系统综合应用技术第四章

刘文芳方强编著西门子PLC系统综合应用技术刘文芳方强编著第4章顺序功能图（SFC）及步进顺控指令

4.1顺序功能图的基本概念

4.1.1顺序功能图的产生顺序功能图（SFC）又称为流程图或状态转移图，它是一种真正的图形化的编程语言，是专用于工业顺序程序控制设计的一种功能性说明语言，它能完整地描述控制系统的工作过程、功能和特性，是分析、设计电气控制系统控制程序的重要工具。对于一个顺序控制问题，不管控制逻辑多么复杂，都可以用图形的方式把问题表达清楚。西门子S7-200PLC不支持SFC编程语言，不能使用SFC直接编程。所以当需要使用顺序功能图时，要手工画出SFC流程图，然后手工转换成用顺控继电器指令表示的梯形图，才可以通过编程软件下载到PLC中。虽然使用起来比较繁琐，编出的程序也比采用其他方法编写的程序较长，但是对于那些控制逻辑比较复杂的情况如选择分支、并行分支和跳转循环的环节较多时，使用顺序功能图编程，仍是最可靠和有效的编程方法。第4章顺序功能图（SFC）及步进顺控指令

4.1顺序4.1.2顺序功能图的组成顺序功能图主要由“状态”或称“步”、“转移”、“动作“及有向线段等元素组成。1）状态（步）：状态是控制系统中一个相对不变的性质，对应于一个稳定的情形。状态包括初始状态和工作状态。在状态方框中的编号是这一个状态的编号，状态的编号采用顺序控制继电器S的一个位来表示，在S7-200中顺序控制继电器S从S0.0～S31.7共256个位，使用时可以不按顺序。2）动作控制过程中的每一个状态，它可以对应一个或多个控制动作，也可以不做动作只是等待。3）转移：转移由有向线段与转移条件组成。有向线段：表示状态转移的方向。当转移的方向从上到下进行转移时,有向线段的箭头省略不画。转移条件：当转移条件成立且当前状态为动状态,控制系统就从当前状态转移到下一个相邻的状态。4.1.2顺序功能图的组成4.1.3顺序功能图的构成规则1.顺序功能图的绘制必须满足下列规则1）状态与状态不能直接相连，必须用转移分开。2）转移与转移不能直接相连，必须用状态分开。3）状态与转移、转移与状态之间的连线采用有向线段，当转移的方向从上到下进行转移时,可以省略箭头，否则必须加箭头。4）一个顺序功能图至少应有一个初始状态。如果没有初始步，无法表示初始状态，系统也无法返回等待其动作的停止状态。5）顺序功能图一般来说是由状态和有向线段组成的闭环，即在完成一次工艺过程的全部操作之后，应从最后一步返回到初始步，系统停在初始状态，在连续循环工作方式时，应从最后一步返回下一工作周期开始运行的第一步。但也可以在顺控继电器指令的前面用置位、复位及数据传送等指令激活要进入的状态步。2.顺序控制继电器段的功能

1）驱动处理：即在该段状态有效（该段的S位为1）时，要做什么工作，有时也可能不做任何工作。

2）指定转移条件和目标：即满足什么条件后状态转移到何处。

3）转移源自动复位功能：状态发生转移后，置位下一个状态的同时，自动复位原状态。4.1.3顺序功能图的构成规则4.1.4顺序功能图的绘制举例下面举例说明顺序功能图的绘制。某一冲压机的初始位置是冲头在高位，压着高位行程开关；按下起动按钮，冲头冲下冲压工件，触动低位行程开关；然后冲头抬起，回到高位触动高位行程开关；停止运行，等待下一次按起动按钮。冲压机动作顺序流程图如图所示。从例子可见，顺序功能图就是由许多的状态和转移及转移条件构成的，它可以用图形化的语言描述系统的工艺流程，使编程的质量和效率有很大的提高。4.1.4顺序功能图的绘制举例下面举例说明顺序功能图的绘制4.2顺控继电器指令

4.2.1顺控继电器指令介绍1.顺序状态开始指令：顺序状态开始指令（LSCR）标志着SCR段的开始，2.顺序状态转移指令：顺序状态转移指令（SCRT）将程序控制权从一个激活的SCR段传递到另一个SCR段。3.顺序状态结束指令:顺序状态结束指令（SCRE）标志着SCR段的结束，。4.条件顺序状态结束指令:条件顺序状态结束指令（CSCRE）可以使程序退出一个激活的程序段而不执行CSCRE与SCRE之间的指令。4.2顺控继电器指令

4.2.1顺控继电器指令介绍14.2.2顺控继电器指令使用说明当使用SCR时，应注意下面的限定：1）顺控继电器指令操作数（或编程元件）只能是顺控继电器S。2）SCR段程序能否执行，取决于该顺控继电器S是否被置位，SCRE与下一个LSCR之间的指令逻辑不影响下一个SCR段程序的执行。3）不能在一个以上例行程序中使用相同的S位。例如：如果在主程序中用了S0.1，在子程序中就不能再使用它。4）在SCR段之间不能使用JMP和LBL指令，就是说不允许跳入、跳出或在内部跳转，但可以在SCR段附近使用跳转和标号指令。5）在SCR段中不能使用FOR、NEXT和END指令。6）在状态发生转移后，所有的SCR段的元器件一般也要复位，如果希望继续保持输出，可使用置位/复位指令。7）在使用功能图时，顺控继电器的编号可以不按顺序安排。8）同一功能图不允许有双线圈输出。4.2.2顺控继电器指令使用说明当使用SCR时，应注意下4.3顺序功能图的主要结构类型

4.3.1顺序结构顺序结构是最简单的一种结构，其动作是一个接一个地完成,各个工步按顺序执行，上一工步执行结束，转换条件成立，开通下一工步，同时关断上一工步。该结构的特点是状态与状态之间只有一个转移，转移与转移之间只有一个状态。顺序结构SFC使用举例如图所示，用顺序功能图控制3台电动机的顺序起动，按下起动按钮先起动第1台电动机；延迟20s自动起动第2台电动机；再延迟20s自动起动第3台电动机。按下停止按钮3台电动机同时停止。4.3顺序功能图的主要结构类型

4.3.1顺序结构顺4.3.2选择性分支结构选择性分支结构是一个控制流可以转入多个可能的控制流中的某一个，不允许多路分支同时执行。具体进入哪个分支，取决于控制流前面的转移条件哪一个为真。4.3.2选择性分支结构4.3.3并发性分支结构

如果某一个工作步执行完成后，需要同时转向若干条分支，这种结构称为并发性分支或并行分支结构。当一个控制状态流必须分成多个分支时，所有的分支控制状态流必须同时激活；当多个控制流汇集成一个控制流，称之为合并。当控制流合并时，所有的并行分支必须都完成，才能执行下一个状态。并发性分支结构的分支开始和汇合一般用双水平线表示。4.3.3并发性分支结构

如果某一个工作步执行完成后，需4.3.4跳转和循环结构

顺序结构、选择性分支结构和并发性分支结构是功能图的基本形式。多数情况下，这些基本形式是混合出现的，跳转和循环是其典型代表。利用顺序功能图语言可以很容易实现流程的循环重复操作。在程序设计过程中可以根据状态的转移条件，决定流程是单周期操作还是多周期循环，是跳转还是顺序向下执行。4.3.4跳转和循环结构

顺序结构、选择性分支结构和并发4.4步进顺序控制指令应用举例

4.4.1大小球分拣系统控制举例

控制要求：大小球分拣系统示意图如图所示，初始状态机械臂处于原点（压着左限位和上限位），吸球用的电磁吸盘断电。按下启动按钮，机械臂下行，碰到下限位停止下行，电磁吸盘通电吸球。如吸住的是小球，大小球检测磁性开关为ON;如吸住的是大球，大小球检测磁性开关为OFF。延时1s后，机械臂上行。碰到上