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大部分的工業控制系統都是順序控制系統,所謂順序控制系統,通俗來講,就是在整個控制過程中,確定系統應該先做什麼,再做什麼,最後做什麼,即將整個生產過程按順序進行步驟化,每個步驟對應一個控制任務,各個步驟之間都有轉移方向與轉移條件。基於順序控制系統的任務可以步驟化的特點,各種品牌PLC都開發瞭與順控程序有關的指令。而順序功能圖(SFC)亦是順控程序設計的一種圖形語言,用於描述控制流程功能和特性,如下圖18-1為一簡單的SFC示例圖。圖18-1啥?圖18-1看不懂?看不懂就對瞭,因為這篇文章就是要讓大傢如何看懂它的!相信大傢已經開始摩拳擦掌,迫不及待瞭吧,那麼,廢話不多說,我們開始這次的學習分享吧!一、順序功能圖(SFC)與其組成順序功能圖,即SFC,又稱狀態轉移圖或功能表圖。它是用狀態繼電器(S)來描述工步狀態的工藝流程圖,由狀態步、有向連線(轉移方向)、轉移條件、以及命令和動作組成。(1)狀態步狀態步,又稱步或狀態,指控制系統的一個工作狀態,可分為初始狀態步和一般狀態步,如圖18-2所示。圖18-2狀態步用狀態框表示,框內為狀態繼電器編號,這些編號可連續,也可不連續。其中初始狀態步用雙線矩形框表示,是SFC的第一個狀態步,即系統等待啟動命令的狀態。一般狀態步用單線矩形框表示,除初始狀態步之外,其他均為一般狀態步。這些狀態步一旦被激活,就處於活動狀態,其中的動作和命令均得到執行。顯然,未被激活的狀態步,其命令與動作不能被執行。在SFC中,下一個狀態被激活時,前一個狀態必須要關閉。例如下圖18-3所示,當S20狀態步被激活,裡面的指令均得到執行,此時初始步S0已被關閉。圖18-3這裡要註意是,雖然狀態繼電器編號可連續,也可不連續,但還是有相關的規定,如下圖18-4所示。S0~S9為初始狀態專用,S10~S19為IST指令專用,S20~S899為一般狀態通用,所以一般狀態使用的狀態繼電器最小編號為20。圖18-4(2)有向連線(轉移方向)有向連線是指兩個狀態之間的連線,表示瞭狀態的轉移方向,其方向一般默認為從上到下,所以表示從上到下的有向連線的箭頭可省略。除此之外,其他的有向連線一般需帶箭頭,如下圖18-5所示。圖18-5圖18-5所示,左邊為順序功能圖,右邊為軟件中的SFC圖,狀態S0與S20之間有向連線的箭頭已省略,狀態S20跳轉到狀態S0的有向連線帶有箭頭。(3)轉移條件轉移條件,在SFC中用短劃線表示,如下圖18-6所示。狀態與狀態之間的轉移,必須在條件滿足的情況下才可以進行。例如圖18-5中的狀態S20要轉移到狀態S21,X2就必須接通。轉移條件不一定是單個觸點,也可以是一段程序。圖18-6(4)命令和動作這裡的命令與動作,是指每一個狀態中的命令與動作,即每一個狀態的控制要求以及完成該要求對應的程序。命令與動作用相應的文字符號寫在狀態框的旁邊,並用直線與狀態框連接,如下圖18-7所示。圖18-7綜上,狀態步、有向連線(轉移方向)、轉移條件以及命令與動作是SFC的基本要素,其總的示例如下圖18-8所示。至此,能否看懂圖18-1,我想,大傢應該心裡有數瞭吧。圖18-8但,知道瞭SFC有哪些組成部分,顯然還不足夠讓大傢能完全看懂SFC,例如圖18-1中的分支是怎麼回事。所以,接下來我們再一起看看,SFC的基本結構有哪些吧!二、順序功能圖(SFC)基本結構(1)單流程結構順序功能圖中,最簡單的結構是單流程結構,即有向連線沒有分支線,為單一線段,如下圖18-9所示。在單流程SFC中,狀態的激活由初始狀態開始,從上到下依次進行,在整個控制過程中,除轉移瞬間(在此過渡期間,兩個狀態同時處於活動狀態),隻能有一個狀態步處於激活狀態,其命令和動作正在被執行。圖18-9SFC中除瞭比較簡單的單流程SFC外,還有分支SFC,即有向連線出現兩個或兩個以上的分支。那麼,我們一起來看看分支SFC有哪些吧。(2)選擇性分支與匯合結構所謂選擇性,是指在各個分支中,隻能有一條分支流程被選擇,即多選一。如下圖18-10所示,左邊為有選擇性分支與匯合的順序功能圖,右邊為軟件中的SFC示例圖。在單流程向選擇性分支轉移時,根據轉移條件是否成立,隻能向其中一個分支進行轉移。若此時X2接通,S20向S22轉移,S22被激活,同時S21、S23保持非活動狀態。圖18-10同理,選擇性匯合是指多個選擇性分支流程匯合成單流程時,隻能有一個分支被轉移,如圖18-10中的S21、S22、S23隻能有一個被轉移到S30。(3)並行性分支與匯合結構所謂並行性,是指在各個分支中,它們的轉移條件相同,全部分支流程均被選擇。如下圖18-11所示,左邊為有並行性分支與匯合的順序功能圖,右邊為軟件中的SFC示例圖。在單流程向並行性分支轉移時,根據轉移條件是否成立,向所有分支進行轉移。若此時X0接通,S21、S22、S23同時被激活,先後被掃描。圖18-11同理,並行性匯合是指多個並行性分支流程都已完成且轉移條件成立後,同時匯合成單流程,如圖18-11中的S21、S22、S23全部完成,X1接通,流程轉移到S30,S30被激活。SFC除瞭單流程結構和分支結構外,還有幾個特殊結構,即跳轉、重復以及循環。(3)跳轉、重復以及循環SFC中跳轉,類似於功能指令中的CJ,即跳過中間的部分狀態,直接向其他狀態轉移,可分為轉移和分離兩種情況,如下圖18-12所示。圖18-12當跳轉可以在流程自身中進行,即圖18-12中左圖所示,若X10接通,流程轉移到S31,跳過S21、S30。另外,跳轉也可以在兩個SFC流程之間進行,稱為分離。如圖18-12中右圖所示,若X10接通,本流程停止執行,轉移到另一個流程中的狀態S52。重復是指流程中的某幾個狀態被重復執行,即向前跳轉,當被重復執行的狀態隻有一個,即向本狀態重復,則稱為復位。如下圖18-13的左圖所示,若轉移條件成立,S21、S30、S31被重復執行,重復的次數由轉移條件確定,或如下圖18-13的中圖所示,若轉移條件成立,S30被重復執行。而所謂循環,是指流程結束,又跳轉後初始狀態重復執行,如下圖18-13的右圖所示。圖18-13其實,不管是跳轉、分離,還是重復、循環,都隻不過是轉移的幾種不同形式,而一個完整的SFC,往往是幾種不同結構的結合。在理解基本結構的情況下,我們才能更好地理解一個復雜的SFC,或者設計一個SFC。這次的分享,主要是講解什麼是SFC,下次將會結合梯形圖對SFC進行更深入的學習,所以,這次的學習分享就相當於讓大傢熱一下身啦,嘿嘿。註:本文章內容都是基於三菱FX PLC 2N所寫選自《三菱FX系列PLC順序控制應用》第二章第3~4課時技成培訓網原創,作者:楊思慧,未經授權不得轉載,違者必究

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