第14讲-顺序功能图法例题
顺序功能图编程
项目一 冲床的PLC控制
• 一般来说，进入RUN工作方式时，所有步均处于OFF状态，必须用初始 化脉冲R9013作为转换条件。将初始步预置为活动步，才能接受用户 输入，顺序执行，否则顺序功能图由于没有活动步，程序将无法工作。
• 4.步的转换 • 顺序功能图中，转换的实现完成了步的活动状态的推进，转换实现必
• 1.尝试用置位、复位指令修改冲床控制程序。 • 2.画出一般交通红绿灯程序的顺序功能图。
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项目二 机械手控制系统
• 2.1学习目标
• 1.掌握选择序列的顺序功能图画法。 • 2.掌握选择序列的梯形图编程。 • 3.进一步掌握步进指令的应用。 • 4.提高复杂程序读程序能力和调试能力。
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项目一 冲床的PLC控制
• 1.4项目实施
• 1.4.1画出顺序功能图 • 根据控制要求，用R9013启动初始步R0,系统进入等待输入阶段。初始
状态为机械手松开，在最左面，冲头在最上面，此时按下启动按钮才 有效，所以R1的转换条件应为X0、X3、X4常开触点与Y0的常闭触点串 联。在R1中，工件被机械手夹紧，延时2s。时间到启动R2,工件右行。 右行到限位开关，R3启动，冲头下行。下行到限位开关，R4接通，冲 头上行。上行到限位开关，R5接通，工件左行。左行到限位开关，R6 接通，机械手放松，延时2 s。2 s时间到，回到初始步，根据启动按 钮状态，决定继续执行下一个周期，还是等待指令接通。画出顺序功 能图如图1-3所示。
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项目一 冲床的PLC控制
• 1.3相关知识点
• 1.3.1顺序功能图编程方法 • 前面我们学习了PLC的基本概念、基本指令和经验编程法，在此基础
西门子PLC顺序功能图编程方法问题分析
西门子 PLC顺序功能图编程方法问题分析摘要：近些年，受社会发展的影响，我国的科学技术不断进步。
顺序控制广泛应用于工业控制生产中，在PLC编程中利用顺序功能图法是实现顺序控制的最佳方法，通过使用顺序功能图可以实现复杂顺序控制．顺序功能图转化为梯形图有两种编程方法，分别为起保停电路和置位/复位指令．通过实例仿真表明起保停电路在转化过程中存在一定的问题．关键词：PLC;顺序功能图;起保停电路引言PLC作为工业自动化的三大支柱之一，已经广泛应用于自动化生产线、木材加工、印刷机械、纺织机械、电梯控制、空调控制、灌装及包装机械等领域。
由于PLC自身具有强大的逻辑运算、数据处理和网络通信功能，还具有极高的抗干扰的可靠性以及灵活简捷的编程，已经成为工业控制领域的各种控制器的首选。
PLC的编程方法一般有经验编程法和顺序功能图法。
经验编程法有很大的试探性和随意性，没有固定的方法和步骤可以遵循。
顺序功能图法就是按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输入信号和时间信号的作用下，根据内部的状态和时间顺序，在生产过程中各个执行机构自动地、有秩序地进行操作。
顺序功能图(SequentialFunctionChart，SFC)，是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，是PLC设计顺序控制程序的一种编程工具。
但是，在用顺序功能图进行编程时，步或状态的确定需要进行人工分析，因此，编程需要花费一定的时间，并且划分的步或状态有可能是不连续的或错误的。
本文提出了一种利用时序图的边沿的分割法，来进行顺序功能图编程时步或状态的确定，使编程过程变得简单易行，程序可读性大大增强，程序结构极大地简化。
此方法针对单流程和并行流程的顺序功能图的自动控制系统有着很好的应用，可以快速理清变量间的逻辑关系，提高编程效率和编程正确率。
1顺序功能图SFC设计原则功能流程图，简称功能图，又叫状态流程图或状态转移图。
它是专用于工业顺序控制程序设计的一种功能说明性语言，能完整地表现控制系统的控制过程、各个步的功能、步与步转换的顺序和条件。
顺序功能图
顺序功能图
顺序功能图是一种用来描述软件系统中功能的图形化表示方法，它展示了系统中的一系列功能及其执行顺序。
在顺序功能图中，可以清晰地看到每个功能之间的输入、输出以及执行的顺序。
下面是一个包含5个功能的顺序功能图的例子：
1. 用户登录功能
用户在系统界面输入用户名和密码后，系统将验证用户信息。
如果验证通过，系统将返回登录成功的消息；否则，系统将返回登录失败的消息。
2. 查看产品功能
用户成功登录后，可以选择查看产品功能。
用户输入产品名称后，系统将查找对应的产品信息，并将产品信息以表格形式展示给用户。
3. 添加产品功能
用户成功登录后，可以选择添加产品功能。
用户输入产品的名称、价格和数量后，系统将将新的产品信息存储到数据库，并返回添加成功或添加失败的消息。
4. 修改产品功能
用户成功登录后，可以选择修改产品功能。
用户输入要修改的产品名称和新的价格后，系统将更新产品信息，并返回更新成功或更新失败的消息。
5. 删除产品功能
用户成功登录后，可以选择删除产品功能。
用户输入要删除的产品名称后，系统将从数据库中删除对应的产品信息，并返回删除成功或删除失败的消息。
以上是一个包含5个功能的简单顺序功能图示例，它展示了用户登录、查看产品、添加产品、修改产品和删除产品这几个功能在系统中的执行顺序。
通过顺序功能图，用户和开发人员可以清晰地了解系统中各个功能的输入、输出和执行顺序，从而更好地理解系统的运作。
《顺序功能图法》课件
跨学科融合
为了提高顺序功能图法的可靠性和可重复 性，相关标准和规范正在不断完善，为该 方法的普及和应用提供了有力支持。
顺序功能图法正与其他学科领域进行交叉 融合，如控制理论、系统理论、信息理论 等，以解决更为复杂的问题。
未来展望
技术革新
随着新技术的不断涌现，如物联网、云计算、大数据等，顺序功能图 法有望在数据处理、实时监控和远程控制等方面取得更大突破。
特点
清晰地表示系统的动 态行为；
易于理解和分析系统 的状态转换；
可用于描述复杂的系 统流程和逻辑。
顺序功能图法的应用领域
01
02
03
工业控制系统
用于描述自动化设备的控 制流程和逻辑，如生产线 控制、机器人操作等。
嵌入式系统
用于设计嵌入式系统的软 件和硬件，如智能家居、 智能仪表等。
业务流程管理
用于描述企业业务流程， 如订单处理、库存管理等 。
03
顺序功能图法的实现方式
使用软件工具实现
流程图软件
如Visio、Lucidchart等，这些软件提供了丰富的图形元素和工具，方便用户绘制 顺序功能图。
编程软件
如MATLAB、Simulink等，这些软件支持使用图形化界面进行建模和仿真，可以 方便地实现顺序功能图的绘制和仿真。
使用硬件设备实现
。
状态分类
根据是否与外部输入有关，状态可 分为外部状态和内部状态；根据状 态是否改变，状态可分为静态状态 和动态状态。
转换定义
转换是状态间的联系，表示从一个 状态向另一个状态的转移。
初始状态与终止状态
初始状态
表示系统开始时的状态，是系统启动 时的起始点。
终止状态
表示系统结束时的状态，是系统运行 的终点。
第14讲-顺序功能图法例题
电气控制及PLC技术
Μ0.0 (Μ0.3 • T38 SM0.1 M0.西0)门•子MS07-.2100
I0.0
M0.1 Q0.0 T37 Μ0.1 (Μ0.0 • 0.0 M0.1) • M0.2
T38
T37
M0.2 Q0.0 Q0.1 Μ0.2 (Μ0.1 • 37 M0.2) • M0.3
10
电气控制及PLC技术
选择序列的编程方法 西门子S7-200
选择序列是指在某一步后有若干个单序列等待选择，一 次仅能选择进入一个序列。选择序列中的各单序列是互相排 斥的，其中任何两个单序列都不会同时执行。
（1）选择序列分支的编程方法
（2）选择序列合并的编程方法
M0.5
I0.5 M0.6
I0.7 M0.7
M0.3 T38
M0.1 M0.0
I0.1
M0.3
Q0.0 T38 Μ0.3 (Μ0.2 • 0.1 M0.3)M•0.2MI00.1.0 M0.0
SM0.1
M0.3
(b) 顺序功能图
M0.0
M0.0 I0.0 M0.2
M0.3 M0.1 M0.1
T38
IN TON
50 PT
Q0.0
M0.1
M0.1 T37
电气控制及PLC技术
制作：电气学院 杨霞
电气控制及PLC技术 西门子S7-200
总结： 根据Q0.0和Q0.1接通/断开状态的变化，显然工作期间 可以分为3步，分别用M0.1、M0.2、M0.3来代表这3步， 用M0.0来代表等待起动的初始步。起动按钮I0.0及停止 按钮I0.1的常开触点、定时器延时接通的常开触点是各 步之间的转换条件。
设计梯形图的输出电路部分方法 ：
顺序功能图
应用：工作过程按照一定的顺序动作或动 作的重复较多即可使用步进指令。 编程方法：1、首先画功能图 2、用步进指令画梯图
1
顺序控制设计法
一、顺序功能图 顺序功能图是一种用来描述顺序控制的一 种图形，也叫状态转移图。 定义：它是把一个运动系统分成若干个顺序相 连的工序，各阶段按照一定的顺序进行自动 控制的方式。
步 转换 X0 启动 S20 T0 S21 X1 S22 T1 Y3 T1
9
动作 T0
Y2 Y0
转换条件
S23
X2
Y1
例题1：三个小彩灯间隔1s循环点亮。 例题2：三盏灯间隔1s依次点亮。 例题3：电动机工作10s停10s，循环进行 。
绘制顺序功能图注意的问题 (1) 两个步不能直接相连，必须用一个转换隔开。 (2) 顺序功能图中必须有初始步。 (3)顺序功能图全部操作过程结束后应能返回初始步。 (4)初始步可由初始化脉冲M8002激活。 （5）注意：程序只执行本活动步的任务， 前面步的任务自动停止。
1.步 步： 将控制系统的工作周期划分为顺序相连的 工序， 这些阶段称为步。 分类： （1）初始步（初始状态） 用双线框 表示； 是一个状态继电器，用S0表示; 可以没有具体任务。 2）工作步： 用单线框 表示； 是一个状态继电器，用S20—S499表示； 完成一个或几个任务。 2. 有向连线 各步之间用有向连线连接。 从上到下、从左到右可省去箭头，其余方向 应加上箭头表明步的进展方向。
5
M8002 S0 步 有 向 连 线 转换 初始步 动作 X0 启动 Y2 T0 T0 S21 X1 转换条件 Y0
3. 转换 在有向连线上用垂直短划线表示。 4. 转换条件 转换条件即实现活动步（当前工作步） 转移的条件，用符号表示。
顺序功能图(SFC)教学课件
03
学员C
通过学习，我不仅掌握了SFC的基本概念和组成要素，还学会了如何根
据实际控制要求绘制顺序功能图，并成功将其转化为PLC程序，实现了
自动化控制。
未来发展趋势预测
SFC在工业自动化领域的应用将更加广泛
随着工业自动化程度的不断提高，顺序功能图将在更多领域得到应用，如智能制造、智能 家居等。
SFC的绘制和编程工具将更加智能化
介绍了如何将顺序功能图转化为PLC程序， 实现自动化控制。
学员心得体会分享
01
学员A
通过学习，我深刻理解了顺序功能图在工业自动化领域的重要性，掌握
了SFC的绘制方法和编程实现技巧，对今后的工作有很大的帮助。
02
学员B
这次学习让我对SFC有了更深入的了解，特别是在绘制方法和编程实现
方面，我收获了很多实用的经验和技巧。
步骤与动作
01
02
03
步骤
表示过程中的一个阶段或 状态，通常用一个矩形框 表示。
动作
在步骤中执行的具体操作 或任务，用文字或符号描 述。
步骤与动作的关系
一个步骤可以包含一个或 多个动作，动作是步骤的 具体化。
转换条件与路径
转换条件
从一个步骤转移到另一个步骤所需满 足的条件或事件，用箭头和条件文字 表示。
应用领域及意义
应用领域
顺序功能图主要应用于工业自动化、过程控制、机械制造等领域，如生产线控 制、机器人控制、物料搬运系统等。
意义
通过使用顺序功能图，工程师能够更加清晰地理解和描述控制系统的逻辑顺序 ，提高设计效率和可靠性。同时，SFC的图形化表示方式也使得非专业人员更容 易理解和操作控制系统。
02 顺序功能图基本 元素
顺序功能图（SFC）在西门子S7-200SMART 上的编程实现方法及比较
科技与创新┃Science and Technology&Innovation ·172·2021年第14期文章编号：2095－6835（2021）14－0172－02顺序功能图（SFC）在西门子S7-200SMART上的编程实现方法及比较＊刘海洋，王峰（江苏省宿迁学院机电工程学院，江苏宿迁223800）摘要：采用顺序功能图法可以实现复杂顺序控制PLC程序的编制，具有简单、直观、高效等优点。
对于S7-200SMARTPLC，还要使用其编程指令对顺序功能图进行转换。
转换有三种方法，分别是基于起保停的转换方法、基于置位复位指令的转换方法、基于SCR指令的转换方法。
以一个实例，介绍这三种转换方法，并对这三种方法进行比较。
关键词：顺序功能图；S7-200SMART；编程；实现方法中图分类号：TH39；TM571.61文献标志码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2021.14.070顺序功能图是PLC中一种解决复杂顺序控制的语言，它的出现使顺序控制类编程变得简单明了。
国际电工委员会（IEC）于1988年公布了“控制系统功能图准备”标准（IEC848），中国在1986年颁布了功能图的国家标准（GB6988-6-86）。
目前国际电工委员会正在实施并发展这种语言的编程标准，1994-05公布的IEC可编程序控制器标准（IEC1131）中，顺序功能图被确定为PLC位居首位的编程语言。
S7-200SMARTPLC是西门子近年来主推的小型PLC，是S7-200的升级换代产品。
对于S7-200SMART，顺序功能图还要使用其编程指令进行转换，转换有三种方法，分别是基于起保停的转换方法、基于置位复位指令的转换方法、基于SCR指令的转换方法。
下面通过一个实例介绍这三种转换方法，并对三种方法进行比较。
1顺序功能图顺序功能图是一种图形化编程语言，它是用流程图来表达一个顺序控制过程，由步、转换条件及有向连线组成。
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M0.1
M0.2
M0.0
选择分支
M0.2 I0.3 M0.4
并 行 左 分 支 M0.3 M0.3 I0.4 M0.4 M0.2 I0.3 并 行 右 分 支 M0.5 M0.5 I0.5 M0.6 并 行 合 并 M0.7 M0.6 M0.7
M0.3
Q0.2 M0.4
M0.5 Q0.3 M0.6 Q0.4 M0.7
10
选择序列的编程方法
电气控制及PLC技术 西门子S7-200
选择序列是指在某一步后有若干个单序列等待选择，一 次仅能选择进入一个序列。选择序列中的各单序列是互相排 斥的，其中任何两个单序列都不会同时执行。
（1）选择序列分支的编程方法 （2）选择序列合并的编程方法
M0.5 I0.5 M0.6 M0.7 I0.7
M0.3 T38 M0.1
T37
M0.2
Q0.0 Q0.1
I0.1
M0.3 Q0.0 T38
M0.0
Μ0.3 (Μ0.2 0.1 M0.3) M0.0
SM0.1 M0.3 M0.0
M0.0 I0.0 M0.2
M0.2 I0.1
M0.0
M0.3
T38
(b) 顺序功能图
50 M0.1
T37
M0.3
IN TON PT
M0.1 M0.2
Q0.0
M0.1
M0.1 T37
50
IN TON PT
M0.3
M0.2 Q0.1
(c) 梯形图
5
M0.2
电气控制及PLC技术 西门子S7-200
例2：闪烁电路分析
M0. 2 T38 M0.1 M0.0
SM0.1
M0.0
M0.0
I0.0
M0.1 T38 T37
拨动开关
M0.2
M0.0
（ ） Q0.2 （ S）
M0.2
M0.0 I0.0 M0.1
M0.2
（ ） （ ）
M0.1
Q0.3 S 1 Q0.2 R 1
（ ）
M0.1 M0.2
1 Q0.3 R 1
（ ）
T37
9
（ ）
+20
Q0.0
IN TON PT
电气控制及PLC技术 例4：滑台工作示意图如图3所示。按起动按钮I0.0左行，碰左限 I0.2停6秒， 西门子S7-200 6秒时间到右行，碰右限位I0.1停止。用基本逻辑指令实现。要求： 1.输入输出I/O地址分析；2.绘制顺序功能图；3.根据所绘顺序功能图编制梯 形图程序。
13
Q0.0 Q0.1
I0.2
Q0.2
M0.5 I0.5
Q0.3
Q0.4
M0.6
图 选择序列与并行序列功能图
电气控制及PLC技术 西门子S7-200
选择序列与并行序列梯形图
M0.7 I0.7
SM0.1 M0.0 M0.0 I0.0 M0.1 M0.1 I0.1 M0.0 I0.2 M0.2 M0.3 M0.5 注意:M0.3和 M0.5任选一个 即可 M0.2 M0.1 Q0.0 M0.2
并 行 分 支
并 行 合 并
选 择 分 支 右 16
本讲学习要求
电气控制及PLC技术 西门子S7-200
小结：通过本讲的学习，重点掌握用 基本逻辑操作指令实现顺序逻辑控制。 作业:将典型案例1设计一次。
17
14 Q0.5
Q0.1
M0.4 M0.6I0.6 M0.0
M0.7
电气控制及PLC技术 西门子S7-200
步进指令
SM0.1
选择序列的编程方法
（1）选择序列分支的编程方法
S0.0 I0.0 S0.1 Q0.1 I0.1 S0.3 I0.4 Q0.3 S0.2 I0.3 I0.2 Q0.2
（2） 选择序列的合并的编程方法
• 要求：按下按钮SB1，电机KM1、KMY启动并正转；2秒后， KMY断开，电机KM△接通，并一直运行；按SB2，电机停 止运作。 • I/O分配：
输入信号 I0.0 I0.1 输出信号
Q0.0 Q0.2 Q0.3
信号元件及作用 SB1：正转 SB2：停止 控制对象及作用
KM1 KM△ KMY
7
输入信号 I0.0 I0.1 输出信号 Q0.0 Q0.2 Q0.3
M0.5 I0.5 M0.6 I1.0 M0.8 M0.7 I1.1 I0.7
11
电气控制及PLC技术 并行序列的编程方法 西门子S7-200
基本逻辑指令
并行序列是指在某一转换条件下，同时起动若干 个单序列。并行序列的开始用双水平线表示，同时结束 若干个序列也用双水平线表示，
（1）并行序列的分支的编程方法 （2）并行序列的合并的编程方法
Q0.1
按钮
Q0.0 T38
M0.3
（a）波形图
4
(b) 顺序功能图
SM0.1 M0.0
电气控制及PLC技术 西门子 S7-200 Μ0.0 (Μ0.3 T38 SM0.1 M0.0) M 0. 1
Q0.0
I0.0
M0.1 T38 T37
Μ0.1 (Μ0.0 0.0 M0.1) M0.2 Μ0.2 (Μ0.1 37 M0.2) M0. 3
电气控制及PLC技术
制作：电气学院 杨霞
电气控制及PLC技术 西门子S7-200
总结： 根据Q0.0和Q0.1接通/断开状态的变化，显然工作期间 可以分为3步，分别用M0.1、M0.2、M0.3来代表这3步， 用M0.0来代表等待起动的初始步。起动按钮I0.0及停止 按钮I0.1的常开触点、定时器延时接通的常开触点是各 步之间的转换条件。 设计梯形图的输出电路部分方法 ： 当某一输出量仅在某一步中为接通状态 ，可以将它的 线圈与对应步的辅助继电器的线圈并联。 当某一输出在几步中都为接通状态，应将代表各有关 步的辅助继电器的常开触点并联后，驱动该输出的线圈。
3
SM0.1 ：首次扫描时为1，PLC由STOP转为RUN状 态时，ON（1态）一个扫描周期，用于程序的初始化。
电气控制及PLC技术 西门子S7-200
SM0.1
M0.0
I0.0
I0.1
I0.0
按钮
Q0.0 T37
Q0.0 Q0.1 5s
油泵电机
T38
M0.1
T37
主轴电机 5s
M0.2
I0.1
Q0.0
信号元件及作用 SB1：正转 SB2：停止 控制对象及作用 KM1 KM△ KMY SB1 I0.0 SB2 I0.1
电气控制及PLC技术 西门子S7-200
SM0.1 M0.0 I0.0
M0.1
KM1 Q0.0 KMY Q0.3 KM△ Q0.2
Q0.0 Q0.0
Q0.3 T37 Q0.2
I0.1
并行序列的编程方法
（1）并行序列分支的编程方法
S0.4 I0.5 S0.5Q0Fra bibliotek4S0.6
I0.6
Q0.6
Q0.5
I0.7
S0.7
Q0.7
（2） 并行序列的合并的编程方法
S1.0
Q1.0
I1.0
图 功能图
15
电气控制及PLC技术 西门子S7-200
选择序列与并行序列的顺序梯形图
选 择 分 支
选 择 分 支 左
T37 M0.2
2s
时序图
功能图
8
SM0.1 M0.0 I0.0
用功能图法—基本逻辑指令电气控制及PLC技术 西门子S7-200 设计的梯形图程序
Q0.0 Q0.3 T37
M0.1
I0.1 T37 M0.2
M0. 2 I0.1
Q0.0 Q0.2
M0.1
M0.0
（ ）
M0.0 SM0.1
M0.1 T37
T37
SM0.1
M0.0 I0.0 M0.1 M0.2 M0.1
T37
+20
IN TON PT
M0.2
Q0.0
T38
M0.1 T37 M0.2
M0.0
M0.2 T38
用功能图法—基本逻辑指令 设计的梯形图程序
M0.2
+30
IN TON PT
6
Q0.0
电气控制及PLC技术 西门子S7-200
例3： 电机Y-△降压起动电路分析
M0.2 M0.2 I0.3 M0.3 I0.4 Q0.1 Q0.1
I0.3
M0.3 I0.4 M0.4 I0.6 M0.7 Q0.2 M0.5 I0.5 M0.6 Q0.3 Q0.4
Q0.2
M0.5
I0.5
Q0.3
Q0.5
12
电气控制及PLC技术 西门子S7-200
例：选择序列与并行序列编程
SM0.1 M0.0 I0.0 M0.1 I0.1 M0.2 I0.3 M0.3 I0.4 M0.4 I0.6 M0.7 I0.7 Q0.5
2
使用通用逻辑指令的编程方式
电气控制及PLC技术 西门子S7-200
例 1 ：顺序控机床的主轴电机和油泵电机的 要求：
按下起动按钮SB1（I0.0点输入）后，应先开 油泵电机，延时5s后再开主轴电机。
按下停止按钮SB2（I0.1点输入）后，应先停 主轴电机，5s后再停油泵电机。 KM1为油泵电机交流接触器（Q0.0点驱动）， KM2 为主轴电机交流接触器（ Q0.1 点驱动）。