SIMATIC S7-1500 PLC功能图的画法

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。






审核编辑：刘清