功能图的画法
功能图(SFC)是描述控制系统的控制过程、功能和特征的一种图解表示方法。它具有简单、直观等特点,不涉及控制功能的具体技术,是一种通用的语言,是IEC(国际电工委员会)首选的编程语言,近年来在PLC的编程中已经得到了普及与推广。在IEC60848中称顺序功能图,在我国国家标准GB 6988-2008中称功能表图。西门子称为图形编程语言S7-Graph。
顺序功能图是设计PLC顺序控制程序的一种工具,适合于系统规模较大,程序关系较复杂的场合,特别适合于对顺序操作的控制。在编写复杂的顺序控制程序时,采用S7-Graph比梯形图更加直观。
功能图的基本思想是:设计者按照生产要求,将被控设备的一个工作周期划分成若干个工作阶段(简称“步”),并明确表示每一步要执行的输出,“步”与“步”之间通过制定的条件进行转换,在程序中,只要通过正确连接进行“步”与“步”之间的转换,就可以完成被控设备的全部动作。
PLC执行功能图程序的基本过程是:根据转换条件选择工作“步”,进行“步”的逻辑处理。组成功能图程序的基本要素是步、转换条件和有向连线,如图1****所示。
图****1
(4)功能图的结构分类
根据步与步之间的进展情况,功能图分为以下几种结构。
1)单一顺序单一顺序动作是一个接一个地完成,完成每步只连接一个转移,每个转移至连接一个步,下图3和图4所示的功能图和梯形图是一一对应的。一下用“起跑停电路”来讲解功能和梯形图的对应关系。
为了便于将顺序功能图转换为梯形图,采用代表各步的编程元件的地址(比如M0.2)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和命令,当某步对应的编程元件置1,代表该步处于活动状态。
①****启保停电路对应的布尔代数式标准的启保停梯形图如图2所示:
图****2
图中I0.0为M0.2的启动条件,当10.0置****1时,M0.2得电;10.1为M0.2的停止条件,当I0.1置1时,M0.2断电:M0.2的辅助触点为M0.2****的保持条件。该梯形图对应的布尔代数式为
M0.2=(I0.0+M0.2)·I0.1
②****顺序控制梯形图储存位对应的布尔代数式如图3(a)所示的功能图,M0.1转换为活动步的条件是M0.1步的前一步是活动步,相应的转换条件(I0.0)得到满足,即M0.1的启动条件为M0.0·I0.0。当****M0.2转换为活动步后,M0.1转换为不活动步,因此,M0.2可以看成M0.1****的停止条件。由于大部分转换条件都是瞬时信号,即信号持续的时间比他激活的后续步的时间短,因此应当使用有记忆功能的电路控制代表步的储存位。在这种情况下,启动条件、停止条件和保持条件全部具备,就可以采用“启保停”方法设计顺序功能图的布尔代数式和梯形图。顺序控制功能图中储存位对应的布尔代数式如图3(b)所示,参照图2所示的标准“启保停”梯形图,就可以轻松地将图3所示的顺序功能图转换为图4所示的梯形图。
图****3
图****4
2)选择顺序
选择顺序是指某一步后有若干个单一顺序等待选择,称为分支,一般只允许选择进入一个顺序,转换条件只能标在水平线之下。选择顺序的结束称为合并,用一条水平线表示,水平线以下不允许有转换条件,如图5所示。
图****5
3)并行顺序并行顺序是指在某一转换条件下同时启动若干个顺序,也就是说转换条件实现导致几个分支同时激活。并行顺序的开始和结束都用双水平线表示,如图6所示。
图****6
4)选择序列和并行序列的综合如图****7所示:M0.0之后有一个选择序列的分支,设M0.0为活动步,当它的后续步M0.1或M0.2变为活动步时,M0.0变为不活动步,即M0.0为0状态,所以应将M0.1和M0.2的常闭触点与M0.0****的线圈串联。
图****7
步M0.2之前有一个选择序列合并,当步****M0.1为活动步(即M0.1为****1状态),并且转换条件I0.1满足,或者步M0.0为活动步,并且转换条件I0.2满足,步M0.2变为活动步,所以该步的存储器M0.2的启保停电路的启动条件为M0.1·I0.1+M0.0·I0.2,对应的启动电路由两条并联支路组成。
步M0.2之后有一个并行序列分支,当步M0.2是活动步并且转换条件I0.3满足时,步M0.3和步M0.5同时变成活动步,这时用M0.2和I0.3常开触点组成的串联电路,分别作为M0.3和M0.5的启动电路来实现,与此同时,步M0.2变为不活动步。
步****M0.0之前有一个并行序列的合并,该转换实现的条件是所有的前级步(即M0.4和M0.6)都是活动步和转换条件I0.6满足。由此可知,应将M0.4、M0.6和I0.6的常开触点串联,作为控制M0.0的启保停电路的启动电路。图7所示的功能图对应的梯形图如图8****所示。
图****8
(5)功能图设计的注意点
①状态之间要有转换条件。如图9所示,状态之间缺少“转换条件”是不正确的,应改成如图10所示的功能图。必要时转换条件可以简化,如将图11****简化成图12。
图****9
图****10
图****11
图****12
②转换条件之间不能有分支。例如,图13应该改成图14所示的合并后的功能图,合并转换条件。
图****13
图****14
③顺序功能图中的初始步对应于系统等待启动的初始状态,初始步是必不可少的。
④顺序功能图中一般应有由步和有向连线组成的闭环。