顺序功能图(Sequential Function Chart,SFC)是PLC(可编程逻辑控制器)程序设计中常用的一种图形化编程语言,它以直观的方式描述了系统的控制流程和功能特性。这种图并非实际的程序代码,而是用来规划和设计控制逻辑的工具。
在顺序功能图中,主要由以下几个关键元素构成:
1. **步(Status)**:步是控制过程中的各个阶段,通常用编程元件M(或S)来标识。每个步代表了系统的一个特定状态或阶段。步的编号表示其顺序,初始步是系统开始时的状态,用双线方框表示。
2. **初始步(Initial Step)**:每个顺序功能图必须有一个初始步,作为系统运行的起点。
3. **活动步(Active Step)**:当控制系统处于某个阶段时,对应的步处于活动状态,即其状态元件为1(ON)。活动步执行相应的动作。
4. **前级步(Previous Step)**和**后级步(Next Step)**:前级步是当前步之前的步,后级步是之后的步。步与步之间通过有向线段连接,表明转换方向。
5. **转换(Transition)**:转换是步从一个状态转移到另一个状态的过程,由有向连线和垂直线表示。转换条件是触发这个转移的信号,可以是输入信号、内部信号或它们的逻辑组合。
6. **动作(Action)**:每个步可能包含不同的动作,这些动作表示控制系统发出的命令或接收的响应。动作通常在步的后面用方框表示,但不表示动作的顺序,它们通常是同时执行的。
顺序功能图有三种基本结构:
- **单系列**:每个步仅有一个转换,且每个步仅有一个后继步。
- **选择系列**:包括分支和合并,仅有一个活动步。
- **并行系列**:允许多个步同时活动,分支和合并的转换标志位置不同。
在设计顺序功能图时,要确保满足转换实现的条件:所有前级步是活动步,转换条件得到满足。转换实现后,后续步变为活动步,前级步变为非活动步。绘制时注意,步之间和转换之间都需要转换分隔,必须有初始步,且图形成闭环,避免出现无后续的终止状态。
以交通控制灯为例,顺序功能图清晰地展示了红绿灯的切换逻辑,通过M0.0至M0.5的步转换,模拟了不同灯的亮灭顺序,帮助我们理解如何用PLC程序实现这个控制过程。
顺序功能图是一种强大的工具,用于设计和理解复杂的控制逻辑,尤其适用于需要顺序控制的自动化系统,如工业设备、交通信号控制等。通过学习和熟练运用顺序功能图,工程师能更有效地编写和调试PLC程序,提高系统的可靠性和效率。