第5章顺序功能图SFC及步进梯形图STL
5.1状态元件、顺序功能图详解

(2)选择性分支、汇合的编程举例
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(3) 并行分支、汇合的编程
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(4) 分支、汇合的组合
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本节结束!谢谢观看!
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5.1.2 无分支顺序功能图(状态转移图)
顺序功能图(SFC)又叫做状态转移图或功能表图,它是 描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形,也是 设计可编程控制器的顺序控制程序的有力工具。
顺序功能图主要由步、有向连线、转换、转换条件和动 作(或命令)组成。
步
转换条件
动作或命令
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3)STL触点断开时,CPU不执行它驱动的电路块,即CPU 只执行活动步对应的程序。 4)由于CPU只执行活动步对应的电路块,使用STL指令时 允许双线圈输出。 5)STL指令只能用于状态寄存器。 6)STL触点驱动的电路块中不能使用MC和MCR指令,但 是可以使用CJP和EJP指令。当执行CJP指令跳入某一STL 触点驱动的电路块时,不管该STL触点是否为ON状态,均 执行对应的EJP指令之后的电路。 7)可以对状态寄存器使用LD、LDI、AND、OR、OUT等 指令。 8)使状态寄存器置位的指令如果不在STL触点驱动的电路 块内,执行置位指令时系统程序不会自动地将前级步对应 的状态寄存器复位。
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实例:小车控制系统
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5.1.4 顺序控制分支、汇合的编程
(1) 选择性分支、汇合的编程
选择序列的开始称为分支。转换符号只能标在水平连结之下。
选择性序列的结束称为合并,几个选择序列合并到一个公 共序列时,用需要重新组合的序列相同数量的转换符号和 水平连线来表示,转换符号只允许标在水平连线之上。
顺序功能图SFC

使用步进指令需要说明的问题
12. 状态转移瞬间(一个扫描周期),由于相邻两个 状态同时接通,对有互锁要求的输出,除在程序中 应采取互锁措施外,在硬件上也应采取互锁措施, 其实现方法如图所示 。
4. 仿STL指令的编程方式
M4 X0
Y11 Y12 快进
Y10 Y11 工进1
Y11
工进2
Y12 Y13 快退
M1
X1
M2
X2
M3
X3
M4
X0
M1 M2 M3 M1 M4 M2
M4
SET M0 SET M1 RST M0 SET M2 RST M1 SET M3 RST M2 SET M4 RST M3 SET M0 RST M4
状态转移图
状态转移图简称SFC):是 用状态继电器 来描述工步转移的图形。
状态Sn
转移条件
状态Sm
满足转移条件时,实现状态转移,即上一状态(转 移源)复位,下一状态(转移目标)置位。
指令表
对步进接点用步进指令STL编程; 当步进控制范围结束时,用步进返回
指令RET; 与步进接点相连的触点用LD/LDI指
M1
X3
M2
X4
M3
X2
M4
X0
M6
X1
M5
M7
M8
C0
M8
C0
M8
SET M0 SET M1 RST M0 SET M2 RST M1 SET M3 RST M2
SET M4 SET M6 RST M3 SET M5 RST M4 SET M7 RST M6 SET M8 RST M5 RST M7 SET M1 RST M8
PLC步进顺控指令

Y2
并行合并
STL OUT LD SET SET STL OUT LD SET STL OUT STL OUT LD SET STL OUT STL STL LD SET STL OUT LD
S22 Y0 X2 S23 S26 S23 Y1 X3 S24 S24 Y2 S26 Y3 X4 S27 S27 Y4 S24 S27 X5 S28 S28 Y5
例5-1 圆盘旋转控制
S0
M8002
用PLC控制一 个圆盘,圆盘 的旋转由电动 机控制。要求 按下起动按钮 后正转1圈, 反转2圈后停 止。
起动按钮 X0 SQ 限位开关 X1
M1 M0 S21 M2 M0 S22
Y1 PLS
反转 M3
Y0
M3 M0 (b)SFC图1
(a)圆盘示意图
(c)SFC图2
Y5
(b)步进梯形图
(a)状态转移图
(c)指令表
图5- 16 并行分支
16
混合分支
S22 X2 X2 S23 X3 S24 X4 S28 X7
(a)混合分支1 (b)混合分支2
S22
Y0 X2 Y1 S26 X5 Y2 S27 X6 Y5 Y4 S29 Y6 Y3
Y0
S23 X3 S24 X5 S28 X6
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第5章 步进顺控指令
• 5.1 步进梯形图指令与状态转移图 • 5.1.1 步进梯形图指令
• 步进梯形图指令STL(Step Ladder)和RET,是一种符合I EC1131—3标准中定义的 SFC图(Sequential Function Chart顺序功能图)的通用流程图语言。顺序功能图也叫 状态转移图,相当于国家标准“电气制图”(GB6988.6-86)的功能表图(Function Charts)。 SFC图特别适合于步进顺序的控制,而且编程十分直观,方便,便于读图,初学者也 很容易掌握和理解。
顺序功能图(sfc)

目录
• SFC基本概念 • SFC的组成元素 • SFC的绘制方法 • SFC的编程实现 • SFC的优化与改进 • SFC的未来发展与展望
01
SFC基本概念
SFC定义
顺序功能图是一种用于描述控制系统或工业过程的流程 图,它以图形化的方式展示系统或过程的顺序行为。
顺序功能图使用一系列的矩形、圆圈和箭头来表示系统 或过程中的不同状态、条件和转换。
01 工业自动化
顺序功能图广泛应用于工业自动化领域,用于描 述和控制生产线的流程和逻辑。
02 控制系统设计
在控制系统设计中,顺序功能图常被用于描述控 制系统的行为和逻辑,帮助工程师进行系统设计 和优化。
03 过程控制
在过程控制领域,顺序功能图可以用于描述化工、 制药等行业的生产过程,帮助企业实现高效的过 程控制和管理。
总结词
优化动作序列可以提高SFC的效率和可维护性。
详细描述
动作序列是SFC中控制流程执行的步骤,优化这些序列可以减少不必要的步骤和 冗余操作。具体方法包括合并相似的动作,简化复杂的动作流程,以及使用标 准的、易于理解的符号和语言描述动作。
优化状态管理
总结词
优化状态管理是提高SFC可维护性和可扩 展性的重要手段。
05
SFC的优化与改进
优化转换条件
总结词
优化转换条件是提高顺序功能图(SFC)可读性和可靠性的关键 步骤。
详细描述
转换条件是SFC中控制流程顺序的关键因素,优化这些条件 可以减少冗余和潜在的错误。具体方法包括简化复杂的条件 表达式,使用更具体的条件描述,以及确保所有转换条件都 是清晰和准确的。
优化动作序列
04
SFC的编程实现
第五章 梯形图程序设计方法

第五章梯形图程序设计方法由于PLC所有控制功能都是以程序的形式来实现的,因此程序设计对PLC 的应用是很重要的。
PLC的应用主要包括开关量控制和模拟量控制2类。
本章仅介绍开关量控制程序的设计方法。
不同类型的控制问题所采用的设计方法不尽相同,主要的梯形图程序设计方法有:(1)逻辑设计法:对控制任务进行逻辑分析和综合,将控制电路中元器件的通断状态看作以触点通断状态为逻辑变量的逻辑函数,并进行化简,利用PLC 的逻辑指令即可得到控制程序的设计方法。
这种方法主要用于组合逻辑问题的程序设计。
(2)时序图设计法:当PLC各输出信号按照固定的时间间隔发生先后变化时,可以根据输出信号的时间先后关系来设计程序的一种方法。
(3)经验设计法:要求设计者透彻理解PLC各种指令的功能,凭着对各种典型控制环节和基本单元电路的设计经验,选择各种指令并进行修改和完善相应程序的方法。
(4)顺序控制设计法:当控制要求满足一定的先后顺序时,可以将系统的l 个工作周期划分为若干个顺序相连的步,每个步对应一种操作状态,并分析清楚相邻步的转换条件,进而绘制功能图,再按一定的规则转化为梯形图程序的设计方法。
这种方法主要用于解决顺序控制问题,包括单一顺序、选择顺序和并发顺序控制问题。
(5)继电器控制电路图转换设计法:在继电器控制电路图的基础上,经过选择相应指令和合理转换后,就能设计出符合要求的控制程序的方法。
在介绍以上程序设计方法的基础上,还将以实例来介绍具有多种工作方式的系统的控制程序设计思路。
5.1 逻辑设计法当控制对象是开关量且按照它们之间的逻辑关系来实现控制时,可用逻辑设计法来设计控制程序。
逻辑设计法就是根据输入量、输出量及其他变量之间的逻辑关系来设计程序的一种方法。
下面以1个简单的控制为例介绍这种编程方法。
例1 某系统中有4台通风机,设计1个监视系统,监视通风机的运转。
要求如下:4台通风机中有3台及以上开机时,绿灯常亮;只有2台开机时,绿灯以5Hz的频率闪烁;只有1台开机时,红灯以5Hz的频率闪烁;4台全部停机时,红灯常亮。
三菱PLC顺序功能图(SFC)

4. 使用STL指令时允许双线圈输出。
5. STL指令只能用于状态寄存器,在没有并行序列时, 一个状态寄存器的STL触点在梯形图中只能出现一次。
6. 在STL触点驱动的电路块中不能使用MC和MCR指令,可 以使用CJP/EJP指令,当执行CJP指令跳入某一个STL 触 点的电路块时,不管该STL触点是否接通,均执行对应的 EJP指令之后的电路.
(MPS/MRD/MPP),须在LD或LDI指令后使用栈指令,图a所示。
4. 状态的转移方法。对于STL指令后的状态(S),OUT指令和SET 指令具有同样的功能,都将自动复位转移源和置位转移目标。 但OUT指令用于向分离状态转移,而SET指令用于向下一个状态 转移。如图b所示。
(a)
(b)
使用步进指令需要说明的问
Y10 0 1 0 0
使用步进指令需要说明的问题
1. 状态S作为辅助继电器使用时,不能提供步进 接点(步进接点是可以产生一定步进动作的接 点)。
2. 输出的驱动方法。STL内的母线一旦写入LD或 LDI指令后,对不需要触点的线圈就不能再编程, 如图(a)所示。若要编程,需变换成图(b) 所示。
1. 使用STL指令的编程方式 步进梯形指令 简称STL指令。
X1 高限位
X0 中限位
X2 下限位
电机 Y2
M8002
液体B Y1
M0 X3
M1
Y0 液体A
X0
M2
Y1 液体B
X1
M3 T0
M4
Y2 T0 搅拌
Y3 放液体
X2
M5
Y3 T1
第5章 顺序控制梯形图的编程

线的方向相反,称为逆向跳步。显然,跳步属于选择
序列的一种特殊情况。
第6节 功能表图中跳步与循环问题 PLC编程
2.循环
在设计梯形图程序时,经常遇到一些需要多次重
复的操作,如果一次一次地编程,显然是非常繁琐的
。我们常常采用循环的方式来设计功能表图和梯形图
,如图5-34所示,假设要求重复执行10次由步S33和步
则执行该置位指令时,不能自动复位上一状态S。对步进 式控制,下一状态的置位指令须放在STL驱动的电路块,
并且一般放在该电路块的最后。
9)STL触点驱动的电路块中不能使用MC和MCR指令,但可 使用CJP和EJP指令;在转换条件对应的电路中,不能使
用ANB、ORB、MPS、MRD、MPP指令,可以用转换条
通,转换条件 满足,将由步S34进展到步S35。
在循环程序执行之前或执行完后,应将控
制循环的计数器复位,才能保证下次循环时循环
计数。复位操作应放在循环之外,图5-34中计数 器复位在步S0和步S25显然比较方便。
循环次数的控制和跳步都属于选择系列的特殊
情况。
小车控制系统——使用STL指令的编程方式梯形图
般用顺序控制设计法。
1.跳步 如图5-34所示用状态器来代表各步,当步S31是 活动步,并且X5变为“1”时,将跳过步S32,由步
S31进展到步S33。这种跳步与S31、 S32、 S33等组
成的“主序列”中有向连线的方向相同,称为正向跳
步。当步S34是活动步,并且转换条件时,将从步
S34返回到步S33,这种跳步与“主序列”中有向连
具有掉电保持功能, 掉电保持状态 S500~S899 400 停电恢复后需继续执行的场 合,可用这些状态元件 信号报警状态 S900~S999 100 用作报警元件
顺序功能图(SFC)

自动化生产线控制系统的SFC设计
总结词
通过SFC设计,自动化生产线控制系统能 够实现高效、准确的自动化生产流程控 制,提高生产效率和产品质量。
VS
详细描述
自动化生产线控制系统是现代工业生产中 不可或缺的一部分。通过SFC设计,自动 化生产线控制系统可以实现高效、准确的 自动化生产流程控制。SFC设计可以将生 产流程按照顺序进行分解,形成一系列的 顺序功能块,从而实现对生产流程的精确 控制。这种设计方法可以提高生产效率和 产品质量,降低生产成本和人工干预,为 企业创造更大的经济效益。
SFC编程的实现步骤
绘制SFC图
根据控制需求,绘制顺序功能 图,将系统划分为适当的功能 块。
编写程序
根据转换后的指令或函数,编 写PLC程序。
转换到PLC编程语言
将SFC图中的功能块和有向线转 换为PLC编程语言中的指令或函 数,并按照执行顺序进行排列。
调试与优化
通过实际测试和调试,对程序 进行优化和调整,确保控制系 统的动作流程符合预期。
05
SFC的优化与改进
SFC的优化策略
减少冗余
避免不必要的步骤和活动,简化流程,提高 效率。
优化路径
寻找最短或最快完成任务的路径,减少时间 和资源消耗。
并行处理
在允许的情况下,利用并行处理技术提高 SFC的执行速度。
动态调整
根据实际情况动态调整SFC,使其更加适应 变化的需求和环境。
SFC的改进方向
04
SFC的应用实例
机械手控制系统的SFC设计
总结词
通过SFC设计,实现对机械手控制系统的逻辑流程进行清晰描述,提高系统的可读性和可维护性。
详细描述
机械手控制系统通常由多个输入信号和输出信号组成,通过SFC设计,可以将这些信号按照逻辑顺序 进行排列,形成一系列的顺序功能块,从而清晰地描述出机械手控制系统的逻辑流程。这种设计方法 有助于提高系统的可读性和可维护性,方便对系统进行调试和修改。
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从多个分支中选择执行某一条分支流程。
特点:在同一时刻只允许选择一条分支,即不能同时转移 到几条分支。
ch.5 -14
第5章顺序功能图SFC及步进梯形图STL
1. 选择分支与汇合的编程
ch.5 -15
第5章顺序功能图SFC及步进梯形图STL
多流程步进控制
例1 多台电机的顺序启动、逆序停止控制——跳转与循环
状态转移图画法实例
例:某机械手的动作
ch.5 -5
第5章顺序功能图SFC及步进梯形图STL
步进梯形图
指令表
指令表
对步进接点用步进指令STL编程; 当步进控制范围结束时,用步进返回指令RET; 与步进接点相连的触点用LD/LDI指令。
ch.5 -8
第5章顺序功能图SFC及步进梯形图STL
第5章顺序功能图SFC及步进梯形图STL
状态转移图
状态转移图(Sequential Function Chart,简称 SFC):是 用状态继电器来描述工步转移的图形。
状态Sn
转移条件
状态Sm
满足转移条件时,实现状态转移,即上一状态(转 移源)复位,下一状态(转移目标)置位。
ch.5 -4
第5章顺序功能图SFC及步进梯形图STL
第5章顺序功能图SFC及步进梯形图STL
基本概念
步进控制: 在多工步的控制中,按照一定的顺序分步 动作,即上一步动作结束后,下一步动作才开始。
步进指令:专门用于步进控制的指令
编程步骤: 1)根据工艺流程画出状态转移图; 2)根据状态转移图画出步进梯形图; 3)根据步进梯形图编写出指令表。
ch.5 -3
ch.5 -11
第5章顺序功能图SFC及步进梯形图STL
使用步进指令需要说明的问题(续3)
7. 若需要保持某一个输出,可以采用置位指令SET,当该 输出不需要再保持时,可采用复位指令RST。
8. 初始状态用双线框表示,通常用特殊辅助继电器 M8002的常开触点提供初始信号。其作用是为启动作 好准备,防止运行中的误操作引起的再次启动。(如前 例)
9. 在步进控制中,不能用MC指令。
10. S要有步进功能,必须要用置位指令(SET),才能 提供步进接点,同时还可提供普通接点。(举例讲解)
11. 采用应用指令FNC40(ZRST)进行状态的区间复位, 如图5.10所示。
ch.5 -12
第5章顺序功能图SFC及步进梯形图STL
使用步进指令需要说明的问题(续4)
12. 状态转移瞬间(一个扫描周期),由于相邻两个 状态同时接通,对有互锁要求的输出,除在程序中 应采取互锁措施外,在硬件上也应采取互锁措施, 其实现方法如图所示 。
ch.5 -13
第5章顺序功能图SFC及步进梯形图STL
5.4 多流程步进控制
多流程步进过程:具有两个以上的步进过程的控制, 其状态转移图具有两条以上的分支。
ch.5 -9
第5章顺序功能图SFC及步进梯形图STL
使用步进指令需要说明的问题(续1)
3. 栈指令的位置。不能在STL内的母线处直接使用栈指令
(MPS/MRD/MPP),须在LD或LDI指令后使用栈指令,如图a所 示。 4. 状态的转移方法。对于STL指令后的状态(S),OUT指令和SET 指令具有同样的功能,都将自动复位转移源和置位转移目标。 但OUT指令用于向分离状态转移,而SET指令用于向下一个状态 转移。如图b所示。
ch.5 -19
第5章顺序功能图SFC及步进梯形图STL
例1 多台电机的顺序启动、逆序停止控制——跳转与循环
一、动作流程:如图 二、控制要求: 1、启动顺序:M1 2S M2 3S M3 2、停止顺序:M3 3S M2 2S M1 三、I/O接线图: 四、编程
ch.5 -20
第5章顺序功能图SFC及步进梯形图STL
2. 并行分支与汇合: 当转移条件满足时,同时执行几个分支,当所
有分支都执行结束后,若转移条件满足,再转向汇 合状态。
ch.5 -16
第5章顺序功能图SFC及步进梯形图STL
2. 并行分支与汇合的编程
ch.5 -17
STL S20 OUT Y0 LD X0 SET S21 SET S31 STL S21 OUT Y1 LD X1 SET S22 STL S22 OUT Y2 STL S31 OUT Y10 STL S22 STL S31 LD X10 SET S40 STL S40 OUT Y20 LD X11
使用步进指令需要说明的问题
1. 状态S在不用于步进控制时,也可作一般的辅助继电器使用。 此时其功能与辅助继电器一样,但作为辅助继电器使用时,不 能提பைடு நூலகம்步进接点(步进接点是可以产生一定步进动作的接点)。
2. 输出的驱动方法。STL内的母线一旦写入LD或LDI指令后,对不 需要触点的线圈就不能再编程,如图(a)所示。若要编程,需 变换成图(b)所示。
电气控制与PLC
—— 第5章 顺序功能图(SFC)及步进梯形图(STL)
第5章顺序功能图SFC及步进梯形图STL
本章主要内容
5.1 顺序功能图(SFC) 5.2 步进梯形图(STL) 5.3 SFC及STL的编程规则 5.4 多流程顺序控制 5.5 SFC及STL的应用举例
ch.5 -2
第5章顺序功能图SFC及步进梯形图STL
多流程步进控制
3. 跳转与循环
ch.5 -18
第5章顺序功能图SFC及步进梯形图STL
步进控制的应用举例
例1 多台电机的顺序启动、逆序停止控制——跳转与循环 例2 大小球的选择传送控制—— 选择分支与汇合 例3 交通灯控制——并行分支与汇合 例4 花样喷水控制—— 多操作方式 例5 自动闪烁信号——单流程结构 例6 液压滑台的二次进给控制——互锁功能的实现
(a)
ch.5 -10
(b)
第5章顺序功能图SFC及步进梯形图STL
使用步进指令需要说明的问题(续2)
5. 在不同的步进段,允许有重号的输出(注意:状态号不能重复 使用)。如图(a)所示,表示Y2在S20和S21两个步进段都接 通,它与图(b)等效。
6. 在不相邻的步进段,允许使用同一地址编号的定时器(注意: 在相邻的步进段不能使用),如图所示。故对于一般的时间顺 序控制,只需2~3个定时器即可。