功能圖的畫法

功能圖(SFC)是描述控制系統的控制過程、功能和特征的一種圖解表示方法。它具有簡單、直觀等特點，不涉及控制功能的具體技術，是一種通用的語言，是IEC(國際電工委員會)首選的編程語言，近年來在PLC的編程中已經得到了普及與推廣。在IEC60848中稱順序功能圖，在我國國家標準GB 6988-2008中稱功能表圖。西門子稱為圖形編程語言S7-Graph。

順序功能圖是設計PLC順序控制程序的一種工具，適合于系統規模較大，程序關系較復雜的場合，特別適合于對順序操作的控制。在編寫復雜的順序控制程序時，采用S7-Graph比梯形圖更加直觀。

功能圖的基本思想是：設計者按照生產要求，將被控設備的一個工作周期劃分成若干個工作階段(簡稱“步”)，并明確表示每一步要執行的輸出，“步”與“步”之間通過制定的條件進行轉換，在程序中，只要通過正確連接進行“步”與“步”之間的轉換，就可以完成被控設備的全部動作。

PLC執行功能圖程序的基本過程是：根據轉換條件選擇工作“步”，進行“步”的邏輯處理。組成功能圖程序的基本要素是步、轉換條件和有向連線，如圖1****所示。

圖****1

（4）功能圖的結構分類

根據步與步之間的進展情況，功能圖分為以下幾種結構。

1）單一順序單一順序動作是一個接一個地完成，完成每步只連接一個轉移，每個轉移至連接一個步，下圖3和圖4所示的功能圖和梯形圖是一一對應的。一下用“起跑停電路”來講解功能和梯形圖的對應關系。

為了便于將順序功能圖轉換為梯形圖，采用代表各步的編程元件的地址(比如M0.2)作為步的代號，并用編程元件的地址來標注轉換條件和各步的動作和命令，當某步對應的編程元件置1，代表該步處于活動狀態。

①****啟保停電路對應的布爾代數式標準的啟保停梯形圖如圖2所示：

圖****2

圖中I0.0為M0.2的啟動條件，當10.0置****1時，M0.2得電；10.1為M0.2的停止條件，當I0.1置1時，M0.2斷電：M0.2的輔助觸點為M0.2****的保持條件。該梯形圖對應的布爾代數式為

M0.2=(I0.0+M0.2)·I0.1

②****順序控制梯形圖儲存位對應的布爾代數式如圖3（a）所示的功能圖，M0.1轉換為活動步的條件是M0.1步的前一步是活動步，相應的轉換條件(I0.0)得到滿足，即M0.1的啟動條件為M0.0·I0.0。當****M0.2轉換為活動步后，M0.1轉換為不活動步，因此，M0.2可以看成M0.1****的停止條件。由于大部分轉換條件都是瞬時信號，即信號持續的時間比他激活的后續步的時間短，因此應當使用有記憶功能的電路控制代表步的儲存位。在這種情況下，啟動條件、停止條件和保持條件全部具備，就可以采用“啟保停”方法設計順序功能圖的布爾代數式和梯形圖。順序控制功能圖中儲存位對應的布爾代數式如圖3(b)所示，參照圖2所示的標準“啟保停”梯形圖，就可以輕松地將圖3所示的順序功能圖轉換為圖4所示的梯形圖。

圖****3

圖****4

2）選擇順序

選擇順序是指某一步后有若干個單一順序等待選擇，稱為分支，一般只允許選擇進入一個順序，轉換條件只能標在水平線之下。選擇順序的結束稱為合并，用一條水平線表示，水平線以下不允許有轉換條件，如圖5所示。

圖****5

3)并行順序并行順序是指在某一轉換條件下同時啟動若干個順序，也就是說轉換條件實現導致幾個分支同時激活。并行順序的開始和結束都用雙水平線表示，如圖6所示。

圖****6

4)選擇序列和并行序列的綜合如圖****7所示：M0.0之后有一個選擇序列的分支，設M0.0為活動步，當它的后續步M0.1或M0.2變為活動步時，M0.0變為不活動步，即M0.0為0狀態，所以應將M0.1和M0.2的常閉觸點與M0.0****的線圈串聯。

圖****7

步M0.2之前有一個選擇序列合并，當步****M0.1為活動步(即M0.1為****1狀態)，并且轉換條件I0.1滿足，或者步M0.0為活動步，并且轉換條件I0.2滿足，步M0.2變為活動步，所以該步的存儲器M0.2的啟保停電路的啟動條件為M0.1·I0.1+M0.0·I0.2，對應的啟動電路由兩條并聯支路組成。

步M0.2之后有一個并行序列分支，當步M0.2是活動步并且轉換條件I0.3滿足時，步M0.3和步M0.5同時變成活動步，這時用M0.2和I0.3常開觸點組成的串聯電路，分別作為M0.3和M0.5的啟動電路來實現，與此同時，步M0.2變為不活動步。

步****M0.0之前有一個并行序列的合并，該轉換實現的條件是所有的前級步(即M0.4和M0.6)都是活動步和轉換條件I0.6滿足。由此可知，應將M0.4、M0.6和I0.6的常開觸點串聯，作為控制M0.0的啟保停電路的啟動電路。圖7所示的功能圖對應的梯形圖如圖8****所示。

圖****8

(5)功能圖設計的注意點

①狀態之間要有轉換條件。如圖9所示，狀態之間缺少“轉換條件”是不正確的，應改成如圖10所示的功能圖。必要時轉換條件可以簡化，如將圖11****簡化成圖12。

圖****9

圖****10

圖****11

圖****12

②轉換條件之間不能有分支。例如，圖13應該改成圖14所示的合并后的功能圖，合并轉換條件。

圖****13

圖****14

③順序功能圖中的初始步對應于系統等待啟動的初始狀態，初始步是必不可少的。

④順序功能圖中一般應有由步和有向連線組成的閉環。






審核編輯：劉清