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1、本章介绍顺序控制的概念、顺控系统的结构及顺序功能图的分类，结合具体实例详细分析顺序功能图的设计方法和设计步骤，最后介绍了如何在S7GRAPH环境下完成顺控器的设计及调试。6.1顺序功能图6.2顺控器设计举例6.3S7GRAPH的应用6.4思考与练习,第6章顺序控制与S7GRAPH编程,返回首页,顺序功能图（简称SFC）是IEC标准编程语言，用于编制复杂的顺控程序，很容易被初学者接受，对于有经验的电气程师，也会大大提高工作效率。6.1.1顺序控制6.1.2顺序功能图,6.1顺序功能图,返回本章,6.1.1顺序控制,返回本节,6.1.2顺序功能图,返回本节,6.2顺控器设计举例,6.2.1单流程设
2、计6.2.2选择性分支流程设计6.2.3并进分支流程设计,返回本章,6.2.1单流程设计,【6-2-1】交通信号灯控制系统设计。,返回本节,上图所示为双干道交通信号灯设置示意图，元件分配表如下。,返回上级,1.控制说明信号灯的动作受开关总体控制，按一下起动按钮，信号灯系统开始工作，工作流程如图所示。,返回上级,2.顺序功能图分析信号灯的变化规律，可将工作过程分成4个依设定时间而顺序循环执行的状态：S2、S3、S4和S5，另设一个初始状态S1。由于控制比较简单，可用单流程实现，如图6-7所示。,返回上级,2.顺序功能图分析信号灯的变化规律，可将工作过程分成4个依设定时间而顺序循环执行的状态：S2
3、、S3、S4和S5，另设一个初始状态S1。由于控制比较简单，可用单流程实现，如图6-7所示。,编写程序时，可将顺序功能图放置在一个功能块（FB）中，而将停止作用的部分程序放置在另一个功能（FC）或功能块（FB）中。这样在系统启动运行期间，只要停止按钮（Stop）被按动，立即将所有状态S2S5复位，并返回到待命状态S1。在待命状态下，只要按动起动按钮（Start），系统即开始按顺序功能图所描述的过程循环执行。,返回上级,6.2.2选择性分支流程设计,【例6-2-2】洗车控制系统设计。,返回本节,上图所示为洗车控制系统布置图，元件分配表如下。,返回上级,1.控制说明洗车过程包含3道工艺：泡沫清洗、
4、清水冲洗和风干。系统设置“自动”和“手动”两种控制方式。控制要求如下：若方式选择开关Mode置于“手动”方式，按起动按钮Start，则按下面的顺序动作：首先执行泡沫清洗按冲洗按钮SB1，则执行清水冲洗按风干按钮SB2，则执行风干按完成按钮SB3，则结束洗车作业。若选择方式开关置于“自动”方式，按起动按钮后，则自动执行洗车流程：泡沫清洗10s清水冲洗20s风干5s结束回到待洗状态。任何时候按下停止按钮Stop，则立即停止洗车作业。,返回上级,2.顺序功能图设计由于“手动”和“自动”工作方式只能选择其一，因此使用选择性分支来实现，如图所示。,待洗状态用S1表示。洗车作业流程包括：泡沫清洗、清水冲洗
5、、风干3个工序，因此在“自动”和“手动”方式下可分别用3个状态来表示：自动方式使用S2S4；手动方式使用S5S7。洗车作业完成状态使用S8。,返回上级,【6-2-3】指示灯控制系统。某指示灯控制系统有3个指示灯，按下述要求控制：按动起动按钮Start，按一定的时间间隔依L0L1L2的顺序点亮。随时按动停止按钮Stop，按一定的时间间隔依L2L1L0灭灯，但未被点亮的灯不必执行灭灯动作。例如，若只有L0和L1被点亮，按动Stop后则只执行L1L0灭灯动作。元件分配表如下。,返回上级,由于要求灯的状态能够保持，因此应使用置位指令点亮指示灯，用复位指令使指示灯熄灭。程序采用带有跳转的选择性分支设计，
6、如图所示。,在S1（L0被点亮）被激活的情况下，若按动停止按钮Stop，则跳过S2S5，直接激活S6（熄灭L0），然后自动复位S6；在S2（L0、L1被点亮）被激活的情况下，若按动停止按钮Stop，则跳过S3、S4，直接激活S5（熄灭L1）；在S3（L0、L1、L2被点亮）被激活的情况下，若按动停止按钮Stop，则激活S4（熄灭L2）。,返回上级,6.2.3并进分支流程设计,【例6-2-4】饮料灌装线的设计。,返回本节,上图为某流质饮料灌装生产线的示意图，在传送带上设有灌装工位和封盖工位，能自动完成饮料的灌装及封盖操作，元件分配表如下。,返回上级,1.控制说明传送带由电机M1驱动，传送带上设有
7、灌装工位工件传感器SE1、封盖工位工件传感器SE2和传送带定位传感器SE5。按动起动按钮Start，传送带M1开始转动，若定位传感器SE5动作，表示饮料瓶已到达一个工位，传送带应立即停止。在灌装工位上部有一个饮料罐，当该工位有饮料瓶时，则由电磁阀LT1对饮料瓶进行3s定时灌装（传送带已定位）。在封盖工位上有2个单作用气缸（A缸和B缸），当工位上有饮料瓶时，首先A缸向下推出瓶盖，当SE3动作时，表示瓶盖已推到位，然后B缸开始执行压接，1s后B缸打开，再经1sA缸退回，当SE4动作时表示A缸已退回到位，封盖动作完成。瓶子的补充及包装，假设使用人工操作，暂时不考虑。任何时候按停止按钮Stop，应立即
8、停止正在执行的工作：传送带电机停止、电磁阀关闭、气缸归位。,返回上级,2.顺序功能图设计,S1-传送带动作S2-电磁阀动作S3-等待S4-A缸推出S5-B缸压盖S6-B缸松开，A缸退回S7-等待,返回上级,【例6-2-5】气压式冲孔加工控制系统设计。,返回上级,上图为气压式冲孔加工控制系统示意图，右边为输送工件的传送带，左边为加工转盘，元件分配表如下。,返回上级,1.控制说明在第1工位上设有转盘定位传感器SE1和工件检测传感器SE2。当转盘转到工位位置时SE1动作，利用该信号可控制转盘停止；有工件时SE2动作，利用该信号可控制第2和第3工位上的气压式冲孔机和测孔机是否动作，也可以控制第3和第4
9、工位的隔离挡板是否抽离。在第2工位上设有气压式冲孔机，并安装有下限位开关SB1和上限位开关SB2。当该工位有工件时执行冲孔操作，冲孔完成时SB1动作；冲孔机返回到位后SB2动作。,返回上级,在第3工位上设有测孔机和由单作用气缸A控制的废料箱隔离挡板。测孔机上设有下限位开关SB3和上限位开关SB4，当该工位有工件时，首先进行测孔，若测孔机在设定时间内能测孔到底（SB3动作），则为合格品，否则即为不合格品。不合格品在测孔完毕后，由A缸抽离隔离板，让不合格的工件自动掉入废料箱；若为合格品，则送到第4工位。在第4工位设有由单作用气缸B控制的包装箱隔离挡板，当合格的工件到达该工位时，有气缸B抽离隔离挡板
10、，将合格的工件落入包装箱。工件的补充、冲孔、测试及搬运可同时进行，工件的补充由传送带（电机M2驱动）送入。,返回上级,2.顺序功能图设计,由于工件的补充、冲孔、测试及搬运要求同时进行，所以应采用并进分支与汇合流程设计顺序功能图。,返回上级,【例6-2-6】机械手臂的控制。,返回上级,上图为机械手臂控制系统示意图，元件分配表如下。,返回上级,1.控制说明试设计一个使用机械手臂来搬运工件的顺序控制程序，机械手臂控制示意图左边为传送带，由电机MC驱动，在传送带的右端（E点）设有工件传感器LS5。右边为3个单作用气缸控制的机械手臂，A缸可使机械手臂左右移动，并设置有左限位开关LS1和右限位开关LS2，
11、通电时气缸向左伸出，断电时自动缩回；B缸可使机械手臂上下移动，并设置有下限位开关LS3和上限位开关LS4，通电时气缸向下伸出，断电时自动缩回；C缸为气动抓手，通电时抓手动作将工件抓紧，断电时抓手松开。机械手臂的原点位置：A缸缩回到最右端、B缸缩回到最上端、C缸松开状态。,返回上级,当人工将工件放置在D点时LS0动作B缸即得电伸出并带动机械手臂下降直到LS3动作C缸得电将工件抓取，然后延时2sB缸断电复位并带动机械手臂上升直到LS4动作A缸得电伸出并带动机械手臂，将工件搬运到E点上方直到LS1动作B缸得电伸出并带动机械手臂下降直到LS3动作C缸断电放开工件，延时2sB缸断电缩回并带动机械手臂上升
12、直到LS4动作A缸断电缩回并带动机械手臂返回到原点待命。当E点有工件（LS0动作）且B缸已上升到最上方（LS4动作）时，传送带电机MC转动以运走工件，经3s后传送带电机自动停止。机械手臂应等待传送带电机停止后才能将工件放置在E点。,返回上级,2.顺序功能图设计,当按动起动按钮Start以后，首先激活S2进行原点复位；复位结束（LS2和LS4动作），若D点有工件（LS0动作），则激活S3使手臂下降；下降到位后（LS3动作）激活S4，抓取工件并延时2s；延时2s后激活S5，手臂上升；上升到位后（LS4动作），若传送带E点无工件（LS5未动作），则激活S6，手臂向左伸出；伸出到位后（LS1动作），激
13、活S7，手臂带动工件下降；下降到位后（LS3动作）激活S8，抓手松开并放下工件；工件放下后（延时2s为准）激活S9，手臂上升，到位后（LS4动作）返回原点待命。当按下停止按钮Stop时，激活S14手臂返回原点，但为了防止机械损坏，工件不能松开。当传送带上的E点有工件且机械手臂处于上方时，可激活S10、S11，起动传送带电机；延时3s后激活S12，使传送带电机停止并返回待命状态。,由于机械手臂和传送带可以看作2个独立的系统，因此应采用并进分支流程设计。,返回上级,6.3S7GRAPH的应用,S7-300除了支持前面介绍的梯形图、语句表及功能块图等基本编程语言之外，如果使用可选软件包（S7GRAP
14、H）或STEP7专业版，还能进行顺序功能图的编写。6.3.1创建S7GRAPH项目6.3.2了解S7GRAPH编辑器6.3.3编辑S7GRAPH功能块（FB）6.3.4在OB1中调用S7GRAPH功能块（FB）,返回本章,6.3.1创建S7GRAPH项目,利用S7GRAPH编程语言，可以清楚快速地组织和编写S7PLC系统的顺序控制程序。它根据功能将控制任务分解为若干步，其顺序用图形方式显示出来并且可形成图形和文本方式的文件。可非常方便地实现全局、单页或单步显示及互锁控制和监视条件的图形分离。在每一步中要执行相应的动作并且根据条件决定是否转换为下一步。它们的定义、互锁或监视功能用STEP7的编程
15、语言LAD或FBD来实现。下面结合【例6-2-1】交通信号灯控制系统，介绍如何用S7GRAPH编辑顺序功能图。,返回本节,1.创建S7项目打开SIMATICManager，然后执行菜单命令【File】【New】创建一个项目，并命名为“信号灯Graph”。2.硬件配置选择“信号灯Graph”项目下的“SIMATIC300Station”文件夹，进入硬件组态窗口按图完成硬件配置，最后编译保存并下载到CPU。,返回上级,3.编辑符号表,返回上级,4.插入S7GRAPH功能块（FB）,返回上级,6.3.2了解S7GRAPH编辑器,返回本节,1.视窗工具栏,返回上级,2.Sequencer浮动工具栏,返
16、回上级,3.转换条件编辑工具栏,返回上级,4.浏览窗口,返回上级,5.步与步的动作命令,返回上级,标准动作,对标准动作可以设置互锁（在命令的后面加“C”），仅在步处于活动状态和互锁条件满足时，有互锁的动作才被执行。没有互锁的动作在步处于活动状态时就会被执行。,返回上级,与事件有关的动作,动作可以与事件结合，事件是指步、监控信号、互锁信号的状态变化、信息（Message）的确认（Acknowledgment）或记录（Registration）信号被置位，事件的意义见下表。命令只能在事件发生的那个循环周期执行。,返回上级,ON命令与OFF命令,用ON命令或OFF命令可以使命令所在步之外的其他步变为
17、活动步或非活动步。指定的事件发生时，可以将指定的步变为活动步或非活动步。如果命令OFF的地址标识符为S_ALL，将除了命令“S1（V1，L1）OFF”所在的步之外其他的步变为非活动步。,返回上级,动作中的计数器,动作中的计数器的执行与指定的事件有关。互锁功能可以用于计数器，对于有互锁功能的计数器，只有在互锁条件满足和指定的事件出现时，动作中的计数器才会计数。计数值为0时计数器位为“0”，计数值非0时计数器位为“1”。事件发生时，计数器指令CS将初值装入计数器。CS指令下面一行是要装入的计数器的初值，它可以由IW、QW、MW、LW、DBW、BIW来提供，或用常数C#0C#999的形式给出。事件发
18、生时，CU、CD、CR指令使计数值分别加1、减1或将计数值复位为0。计数器命令与互锁组合时，命令后面要加上“C”。,返回上级,动作中的定时器,动作中的定时器与计数器的使用方法类似，事件出现时定时器被执行。互锁功能也可以用于定时器。TL命令为扩展的脉冲定时器命令，该命令的下面一行是定时器的定时时间“time”，定时器位没有闭锁功能。TD命令用来实现定时器位有闭锁功能的延迟。TR是复位定时器命令，一旦事件发生定时器立即停止定时，定时器位与定时值被复位为“0”。,返回上级,6.设置S7GRAPH功能块的参数集,返回上级,6.3.3编辑S7GRAPH功能块（FB）,规划顺序功能图编辑步的名称动作的编辑
19、编程转换条件,返回本节,1.规划顺序功能图,插入“步及步的转换”；插入“跳转”。,返回上级,2.编辑步的名称,表示步的方框内有步的编号（如S1）和步的名称（如Step1），点击相应项可以进行修改，不能用汉字作步和转换的名称。将步S1S5的名称依次改为“Initial（初始化）”、“ER_SG（东西向红灯-南北向绿灯）”“ER_SY（东西向红灯-南北向黄灯）”、“EG_SR（东西向绿灯-南北向红灯）”、“EY_SR（东西向黄灯-南北向红灯）”。,返回上级,3.动作的编辑,用鼠标点击S2的动作框线，然后点击动作行工具，插入3个动作行；在第3个动作行中输入命令“D”回车，第2行的右栏自动变为2行，在
20、第1行内输入位地址，如M0.0，然后回车；在第2行内输入输入时间常数，如T#20S（表示延时20s），然后回车。按照同样的方法，完成S3S5的命令输入。,返回上级,4.编程转换条件,点击转换名右边与虚线相连的转换条件，在窗口最左边的工具条中点击常开触点、常闭触点或方框形的比较器（相当于一个触点），可对转换条件进行编程，编辑方法同梯形图语言。,返回上级,6.3.4在OB1中调用S7GRAPH功能块（FB）,设置S7GRAPH功能块的参数集调用S7GRAPH功能块用S7-PLCSIM仿真软件调试S7GRAPH程序,返回本节,1.设置S7GRAPH功能块的参数集,在S7GRAPH编辑器中执行菜单命令
21、【Option】【BlockSetting】，打开S7GRAPH功能块参数设置对话框，本例将FB设置为标准参数集。其他采用默认值，设置完毕保存FB1。,返回上级,2.调用S7GRAPH功能块打开编辑器左侧浏览窗口中的“FBBlocks”文件夹，双击其中的FB1图标，在OB1的Nework1中调用顺序功能图程序FB1，在模块的上方输入FB1的背景功能块DB1的名称。在“INIT_SQ”端口上输入“Start”，也就是用起动按钮激活顺控器的初始部S1；在“OFF_SQ”端口上输入“Stop”，也就是用停止按钮关闭顺控器。最后用菜单命令【File】【save】保存OB1。,返回上级,3.用S7-PL
22、CSIM仿真软件调试S7GRAPH程序,返回上级,6.4思考与练习,1.对图进行编程控制，并在S7GRAPH环境下进行设计调试。要求系统具备“自动”和“手动”两种方式。,返回本章,2.如图所示有3条传送带顺序相连，按下起动按钮，3号传送带开始工作，5s后2号传送带自动起动，再过5s后1号传送带自动起动。停机的顺序与起动的顺序相反，间隔仍然为5s。试进行PLC端口分配，并设计控制梯形图。,返回本节,3.3相6拍步进电动机控制程序的设计。按下述控制要求画出PLC端子接线图，并设计控制顺序功能图。3相步进电动机有3个绕组：A、B、C，正转通电顺序为：AABBBCCCAA；反转通电顺序为：ACACBC
23、BAB。用5个开关控制步进电机的方向及运行速度：SB1控制其运行（启/停）；SB2控制其低速运行（转过一个步距角需0.5s）；SB3控制其中速运行（转过一个步距角需0.1s）；SB4控制其高速运行（转过一个步距角需0.03s）；SB5控制其转向（ON为正转，OFF为反转）。,返回本节,4.设有5台电动机作顺序循环控制，控制时序如图所示。SB为运行控制开关，试设计控制顺序功能图。,返回本节,5.一台间歇润滑用油泵，由一台三相交流电动机拖动，其工作情况如如图6-37所示。按起动按钮SB1，系统开始工作并自动重复循环，直至按下停止按钮SB2系统停止工作。设采用PLC进行控制，请绘出主电路图、PLC的I/O端口分配图、梯形图以及编写指令程序。,返回本节,