顺序功能图(SFC)及步进梯形图(STL)
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第七章 状态转移图与步进梯形指令
装卸小车运动控 制要求：
➢ 按下启动按钮，小车底门关闭 ，小车从起始位置（向前运 动（Y000接通。
➢ 小车到达最前端位置，停止，漏斗翻门打开，货物通过漏 斗卸下。
➢ 7s后自动关闭漏斗翻门，小车向后运动。 ➢ 至后限位开关位置，小车停止，小车底门打开，将小车中
货物卸下；5s后自动关闭小车翻门（Y003断开）。 ➢ 分单次运行和连续运行两种运行方式。
2.转换条件的确定
转换条件是使系统从当前步进入下一步的条件。 常见的转换条件有按钮、行程开关、定时器和计数 器的触点的动作（通/断）等。
3.顺序功能图的绘制
分析被控对象工作内容、步骤、顺序和控制要求，根据 以上要求按照规范画出顺序功能图。绘制顺序功能图是顺序 控制设计法中最为关键的一步。
4.梯形图的绘制
六、设计顺序功能图的注意事项
➢ 状态器编号不能重复使用。 ➢ 两个步之间必须有转换条件，如果没有，则应当将这两步
合成一步、或者将转换条件写为1，表示转换条件总是满 足。即两个步绝对不能直接相连，必须用一个转换将它们 隔开。 ➢ 两个转换也不能直接相连，必须用一个步将它们隔开。 ➢ 从生产实际考虑，初始步是必不可少的，否则系统没有停 止状态。只有当某一步所有的前级步都是活动步时，该步 才有可能变成活动步。PLC开始进入RUN方式时各步均处 于“0”状态，因此必须要有初始化信号，将初始步预置为 活动步，否则功能表图中永远不会出现活动步，系统将无 法工作。 ➢ 状态转移过程中，在一个扫描周期内两种状态同时接通， 相应的程序上应设置互锁。
➢ ③再依总的控制顺序要求， 将这些状态联系起来，形 成状态转移图。
➢ ④进而编制梯形图程序。
小车运动顺序控制状态转移图
如上图小车顺序运动控制中，S0表示初始状态，S20～ S23分别代表工序一至工序四的状态，其顺序控制工作过程 如下：
➢ 按下启动按钮，小车底门关闭 ，小车从起始位置（向前运 动（Y000接通。
➢ 小车到达最前端位置，停止，漏斗翻门打开，货物通过漏 斗卸下。
➢ 7s后自动关闭漏斗翻门，小车向后运动。 ➢ 至后限位开关位置，小车停止，小车底门打开，将小车中
货物卸下；5s后自动关闭小车翻门（Y003断开）。 ➢ 分单次运行和连续运行两种运行方式。
2.转换条件的确定
转换条件是使系统从当前步进入下一步的条件。 常见的转换条件有按钮、行程开关、定时器和计数 器的触点的动作（通/断）等。
3.顺序功能图的绘制
分析被控对象工作内容、步骤、顺序和控制要求，根据 以上要求按照规范画出顺序功能图。绘制顺序功能图是顺序 控制设计法中最为关键的一步。
4.梯形图的绘制
六、设计顺序功能图的注意事项
➢ 状态器编号不能重复使用。 ➢ 两个步之间必须有转换条件，如果没有，则应当将这两步
合成一步、或者将转换条件写为1，表示转换条件总是满 足。即两个步绝对不能直接相连，必须用一个转换将它们 隔开。 ➢ 两个转换也不能直接相连，必须用一个步将它们隔开。 ➢ 从生产实际考虑，初始步是必不可少的，否则系统没有停 止状态。只有当某一步所有的前级步都是活动步时，该步 才有可能变成活动步。PLC开始进入RUN方式时各步均处 于“0”状态，因此必须要有初始化信号，将初始步预置为 活动步，否则功能表图中永远不会出现活动步，系统将无 法工作。 ➢ 状态转移过程中，在一个扫描周期内两种状态同时接通， 相应的程序上应设置互锁。
➢ ③再依总的控制顺序要求， 将这些状态联系起来，形 成状态转移图。
➢ ④进而编制梯形图程序。
小车运动顺序控制状态转移图
如上图小车顺序运动控制中，S0表示初始状态，S20～ S23分别代表工序一至工序四的状态，其顺序控制工作过程 如下：
8步进顺控编程-基本指令介绍
第五章步进顺控编程【内容提要】本章介绍可编程控制器的步进顺控程序的编程方法。
本次课程主要内容： 步进顺控程序编程方法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。
表5- 1步进梯形图指令指令 步进指令 步进结束指令 STL RET 梯形图符号 或 RET STL 可用软元件 S 步进顺控编程（SFC）的由来1. 通常采用基本逻辑指令编写复杂逻辑关系比较困难; 2. 工厂应用时，所要求的控制逻辑常常可以划分成若干 前后继起的工序，因此可以将一个复杂的过程分解为 简单过程加以解决。
将整个控制过程看做一连串前后继起的状态的集合，状 态有“激活”和“关闭”之分，所谓“激活”可以理解为该段 程序被扫描执行。
而“关闭”则可以理解为该段程序被跳 过。
由于激活和关闭的状态在不同时间内执行，不存在 相互干扰，因此编程时无需考虑状态时间的繁杂联锁关 系，即：“只干自己需要干的事，无需考虑其他” 状态的描述、状态元件状态元件是构成状态转移图的基本元素，是可 编程控制器的软元件之一。
FX 2N 共有 1000个状态元件，其分类、编号 、数量及用途如表所示类别 初始状态 返回状态 一般状态 掉电保持状态 信号报警状态 元件编号 S0～S9 S10～S19 S20～S499 S500～S899 S900～S999 个数 10 10 480 400 100 用途及特点 用作 SFC的初始状态 多运行模式控制当中，用作返回原点的状态 用作 SFC的中间状态 具有停电保持功能，停电恢复后需继续执行 的场合，可用这些状态元件 用作报警元件使用 编写步进顺控程序的方法和步骤下面我们以台车往返控制为例，说明运用状态编程思想设计状 态转移图（ SFC）的方法和步骤。
步进梯形图指令及应用
分析： • 一个事件都是由不同的状态组合而成的，每个状态有对应的动作 。 • 将各种状态用方形的状态器表示，并以不同的编号加以区别 。
• 各种状态所对应的动作以梯形图的形式画在状态器的右边 。
• 状态之间的转换用设定的转移条件来决定 。 • 这种分析设计方法称为状态转移图设计法 。
应用举例
二、状态转移图的组成
单一顺序
返回
说明：
虽然是循环控制，但只能 从头到尾依一定的顺序逐步执 行。
选择顺序
返回
说明：
（1）当S0执行后，若条件X1先接通，则跳 到S21执行，此时即使再接通X2，S22也不能 执行，因为程序已执行到S21。之后，当X3 接通时，则跳到S23执行。 （2）当S0执行后，若条件X2先接通，则跳 到S22执行，此时即使再接通X1，S21也不能 执行，因为程序已执行到S22。之后，当X4 接通时，则跳到S23执行。
返回
6.3 多分支顺序功能图
一、顺序功能图的基本形式 1.单一顺序：从头到尾只有一条路可走，这种称为单一顺序流程图。 2.选择顺序：若有多条路径，而只能选择其中的一条路径来走，这种方 式称为选择顺序流程图。 3.并行顺序：若有多条路径，且必须同时执行，这种方式称为并行顺序 流程图。在各条路径都执行后，才能继续往下执行。具有等待功能。 4.跳跃顺序：跨越某些步而直接跳到另一步序的动作，称为状态跳跃。
步进梯形指令功能结束，LD返回原来母线。
练习：写出以下状态转移图(SFC图)对应的步进梯形图和语句表
状态转移图设计步骤：
1.在设计初，先按照系统工艺要求，分析功能，绘制控制 流程图 2.元件编号（I/O地址分配） 3.设计出状态转移图（SFC图） 4.将SFC图转换成步进梯形图和语句表
• 各种状态所对应的动作以梯形图的形式画在状态器的右边 。
• 状态之间的转换用设定的转移条件来决定 。 • 这种分析设计方法称为状态转移图设计法 。
应用举例
二、状态转移图的组成
单一顺序
返回
说明：
虽然是循环控制，但只能 从头到尾依一定的顺序逐步执 行。
选择顺序
返回
说明：
（1）当S0执行后，若条件X1先接通，则跳 到S21执行，此时即使再接通X2，S22也不能 执行，因为程序已执行到S21。之后，当X3 接通时，则跳到S23执行。 （2）当S0执行后，若条件X2先接通，则跳 到S22执行，此时即使再接通X1，S21也不能 执行，因为程序已执行到S22。之后，当X4 接通时，则跳到S23执行。
返回
6.3 多分支顺序功能图
一、顺序功能图的基本形式 1.单一顺序：从头到尾只有一条路可走，这种称为单一顺序流程图。 2.选择顺序：若有多条路径，而只能选择其中的一条路径来走，这种方 式称为选择顺序流程图。 3.并行顺序：若有多条路径，且必须同时执行，这种方式称为并行顺序 流程图。在各条路径都执行后，才能继续往下执行。具有等待功能。 4.跳跃顺序：跨越某些步而直接跳到另一步序的动作，称为状态跳跃。
步进梯形指令功能结束，LD返回原来母线。
练习：写出以下状态转移图(SFC图)对应的步进梯形图和语句表
状态转移图设计步骤：
1.在设计初，先按照系统工艺要求，分析功能，绘制控制 流程图 2.元件编号（I/O地址分配） 3.设计出状态转移图（SFC图） 4.将SFC图转换成步进梯形图和语句表
顺序功能图SFC
11. 采用应用指令FNC40（ZRST）进行状态的区间复位， 如图5.10所示。
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
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
三菱PLC-----_SFC顺序功能图
可编程控制器
I/O口 X0 X1 X2 X3
华侨大学电气工程与自动化系
41页
启动按钮 停止按钮 低位传感器L 中位传感器M
X4
X10 Y1 Y2 Y3 Y4
高位传感器H
手动/自动选择，ON=自动 流入液体A,电磁阀YV1 流入液体B,电磁阀YV2 流入液体C,电磁阀YV3 搅拌机M
可编程控制器
华侨大学电气工程与自动化系
• 在顺序控制中，我 们把每一个工序叫 做一个状态，当一 道工序完成，做下 一道工序时，可以 表达为，从一个状 态转移到另一个状 态。 • 如有4个广告灯， 每个灯亮1秒，循 环进行，则状态转 移图如右图。
可编程控制器
特点：
华侨大学电气工程与自动化系
12页
• 当转移条件满足时， 则会从上一个状态 转移到下一个状态， 而上一个状态自动 复位。
42页
可编程控制器
华侨大学电气工程与自动化系
43页
可编程控制器
华侨大学电气工程与自动化系
44页
可编程控制器
实例:运输带控制 系统的
华侨大学电气工程与自动化系
45页
5.2使用起保停电路的编程方式
顺序控制梯形图的编程方式有: 使用STL指令的编程方式
a
步3
a
b
步3
a c
步3
b
步4
d
步6
e
步8
f
步4
d
步5
e
步6
f
步4
c
步5
g
步7
h
步9
i
步7
步8
g
步9
步5
d
步10
j
步10
7步进指令及状态编程法(一)
是为状态编程法安排的。 STL是步进开始指令，后面的操作数只能是状态 器S，在梯形图中直接与母线相连，表示每一步 的开始。 RET是步进结束指令，后面没有操作数，是指状 态流程结束，用于返回主程序的指令。
STL（Step Ladder Instruction）指令
STL指令应与状态器S一起使用 使用STL指令状态的常开触点称为STL触点
当相邻两个状态之间的转换条件得到满足时，相邻状态就
实现转换，即上面状态的动作结束而下面状态的动作开始， 描述这一状态转换过程的图就叫状态转移图。 软器件状态器S是构成状态转移图的基本元素，共有1000 点。其中S0-S9是初始状态器。
步进指令：STL和RET
FX2N系列PLC的步进指令STL、RET及状态器S，
状态的转移使用SET指令，但若向上游转移，向
非连续的下游转移或向其他流程转移，称为顺序
不连续转移
非连续转移不使用SET指令，而用OUT指令
STL指令
STL触点驱动的电路块具有三个功能：对负载的 驱动处理、指定转换条件和指定转换目标
驱动处理 S21 Y0 转换条件 S22 转换目标 转换条件 S21 STL LD 驱动处理 Y0 X1 SET S22 STL S21
输出元件：HL1 HL2
Y0 Y1
HL3
Y2
M8002 S0 X0 S20 T0 S21 T1 S22 T0 SB Y0 T0 Y1 HL1 K10 HL2
T1
Y2 T0
K10
HL3 K10 HL1 HL3 T0 Y1 HL2 K10
S23 T1
S24 T0 S25 T1 S26 T2
STL（Step Ladder Instruction）指令
STL指令应与状态器S一起使用 使用STL指令状态的常开触点称为STL触点
当相邻两个状态之间的转换条件得到满足时，相邻状态就
实现转换，即上面状态的动作结束而下面状态的动作开始， 描述这一状态转换过程的图就叫状态转移图。 软器件状态器S是构成状态转移图的基本元素，共有1000 点。其中S0-S9是初始状态器。
步进指令：STL和RET
FX2N系列PLC的步进指令STL、RET及状态器S，
状态的转移使用SET指令，但若向上游转移，向
非连续的下游转移或向其他流程转移，称为顺序
不连续转移
非连续转移不使用SET指令，而用OUT指令
STL指令
STL触点驱动的电路块具有三个功能：对负载的 驱动处理、指定转换条件和指定转换目标
驱动处理 S21 Y0 转换条件 S22 转换目标 转换条件 S21 STL LD 驱动处理 Y0 X1 SET S22 STL S21
输出元件：HL1 HL2
Y0 Y1
HL3
Y2
M8002 S0 X0 S20 T0 S21 T1 S22 T0 SB Y0 T0 Y1 HL1 K10 HL2
T1
Y2 T0
K10
HL3 K10 HL1 HL3 T0 Y1 HL2 K10
S23 T1
S24 T0 S25 T1 S26 T2
PLC步进指令及顺控程序设计
4、分支、汇合的组合流程 有些状态转移图是若干个或若干类分支、汇合流程的组合。有的分支、汇合的组合流程不能直接编程,需要转换后才能进行编程,如图,应将左图转换为可直接编程的右图形式。如图所示。
5、虚设状态 有一些分支、汇合组合的状态转图如图所示,它们连续地直接从汇合线转移到下一个分支线,而没有中间状态。这样的流程组合既不能直接编程,又不能采用上述办法先转换后编程。这时需在汇合线到分支线之间插入一个状态,以使状态转移图与前边所提到的标准图形结构相同。如图所示。
操作步骤
（1）连接3台电动机顺序启动控制电路。 （2）将编好的步进指令程序写入PLC。 （3）使PLC处于运行状态，并进入程序监控状态。 （4）PLC上输入继电器X0指示灯应点亮，表示热继电器和停止按钮连接正常。 （5）按下启动按钮SB2，第1台电动机启动；运行5s后，第2台电动机启动；M2运行15s后，第3台电动机启动。 （6）按下停止按钮SB1，3台电动机全部停机。
6、分支数的限定 FX2N系列 PLC中一条并行分支或选择性分支的电路数限定为8条以下;有多条并行分支与选择性分支时,每个初始状态的电路总数应小于等于16条,如图所示。
例：实现运料小车控制
任务引入
在多分支结构中，根据不同的转移条件来选择其中的某一个分支，就是选择流程模式。运料小车在左边装料处（X2限位）从a、b两种原料中选择一种装入，然后右行，自动将原料对应卸在A（X3限位）、B（X4限位）处，然后返回装料处，卸料时间20s。用开关X0的状态选择在何处卸料，当X0=1时，选择卸在A处；当X0=0时，选择卸在B处。
相关知识
将固定电压和频率的交流电变换为可变电压和频率的交流电的装置称为“变频器”。变频器首先将交流电变换为直流电，然后再将直流电变换为电压和频率可变的三相交流电去驱动三相异步电动机，由于异步电动机的转速与电源频率成正比，所以电动机可以平滑调速。 在变频器上通常都有主电路接线端和控制电路接线端。控制电路的功能可分为正反转方向控制以及低速、中速、高速控制等。例如，三菱FR-E540通用变频器的低速、中速、高速频率出厂设定值分别为10 Hz、30 Hz、50Hz。
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
第4章
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。
4.2 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。
4.4.3 3台电动机顺序起动逆序停止控制举例
4.4.3 3台电动机顺序起动逆序停止控制举例
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。
4.3.3 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。