S7-200的順序控制指令與應(yīng)用

1、S7-200 PLC順序控制指令與應(yīng)用一、什么是順序控制二、功能圖的產(chǎn)生三、功能圖的基本概念六、順序功能圖的基本結(jié)構(gòu)（主要類型）七、順序控制指令示例四、功能圖的構(gòu)成規(guī)則五、順序控制指令 所謂順序控制順序控制就是按照生產(chǎn)工藝預(yù)先規(guī)定的順序，在各個輸入信號的作用下，根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)和時間的順序，在生產(chǎn)過程中各個執(zhí)行機構(gòu)自動地有秩序地進行操作。 順序控制設(shè)計法的關(guān)鍵是根據(jù)系統(tǒng)的工藝過程，繪制順序功能圖SFC（Sequential Function Chart）（簡稱功能圖）。 順序功能圖是一種真正的圖形化的編程語言，對一個順序控制問題，不管有多復(fù)雜，都可以用圖形的方式把問題表達或敘述清楚。大部分基于IE

2、C61131-3編程的PLC都支持SFC，即可以直接SFC直接編制程序。但多數(shù)非IEC61131-3的PLC產(chǎn)品（包括S7-200系列）都不接收SFC直接編制的程序。 對于不支持SFC的PLC而言，一般都是根據(jù)控制要求設(shè)計順序功能圖，再根據(jù)功能圖指令將其轉(zhuǎn)化為梯形圖程序 。一、什么是順序控制一、什么是順序控制二、功能圖的產(chǎn)生二、功能圖的產(chǎn)生 20世紀80年代初，法國科技人員PETRI NET理論，提出了可編程序控制器設(shè)計的Grafacet法。 Grafacet法是專用于工業(yè)順序控制程序設(shè)計的一種功能性說明語言，即順序功能圖SFC語言，現(xiàn)已成為法國國家標準NFC03190。 國際電工委員會IEC

3、于1988年公布了類似的“控制系統(tǒng)功能圖準備”標準IEC848。 1993年5月公布的IEC的PLC標準IEC61131中，順序功能圖是位居首位的PLC編程語言。三、功能圖的基本概念三、功能圖的基本概念 功能圖又稱順序功能圖、功能流程圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。 順序功能圖是一種描述順序控制系統(tǒng)的圖形表示方法，是專用于工業(yè)順序控制程序設(shè)計的一種功能性說明性語言，它能完整地描述控制系統(tǒng)的工作過程、功能和特性，是分析、設(shè)計電氣控制系統(tǒng)控制程序的重要工具。1、功能圖的組成元素（1）狀態(tài)（或步）（2）有向連線（或有向線段）（3）轉(zhuǎn)移使能（或轉(zhuǎn)換條件）（4）動作（或命令） 適當(dāng)運用功能圖的組成元素即可得到控制系統(tǒng)的

4、靜態(tài)表示法；再根據(jù)轉(zhuǎn)移觸發(fā)規(guī)則（即轉(zhuǎn)換條件）則模擬系統(tǒng)運行，就可以得到的動態(tài)過程。2、狀態(tài)（或步） 順序控制設(shè)計法最基本的思想就是將系統(tǒng)的一個工作周期劃分為有限個順序相連的階段，習(xí)慣稱為有限狀態(tài)或步。每個狀態(tài)在控制系統(tǒng)工作過程中具有相對不變的性質(zhì)，對應(yīng)一個穩(wěn)定的情形。狀態(tài)（或步）分為兩種： （1）初始狀態(tài)（或初始步）。初始狀態(tài)是系統(tǒng)等待啟動命令的相對靜止的狀態(tài)，它是功能圖運行的起點，每一個控制系統(tǒng)至少有一個初始狀態(tài)。初始狀態(tài)的圖形符號多為雙初始狀態(tài)的圖形符號多為雙線方框表示線方框表示，也有畫單線矩形框或一條橫線表示功能圖的開始。 （2）工作狀態(tài)。它是控制系統(tǒng)正常運行時的的狀態(tài)。當(dāng)前運行的狀態(tài)稱

5、為動狀態(tài)（或稱活動步）；當(dāng)前沒有運行的狀態(tài)稱為靜狀態(tài)。工作狀態(tài)的圖像符號為單線矩形框工作狀態(tài)的圖像符號為單線矩形框。2、有向連線（有向線段） 在順序功能圖中，隨著時間的推移和轉(zhuǎn)換條件的實現(xiàn)，將會發(fā)生工作動狀態(tài)的進展，這種“進展”按有向連線規(guī)定的路線和方向進行。 在繪制功能圖中，將代表工作狀態(tài)的方框按動狀態(tài)的先后次序順序排列，并用有向連線將它們連接起來。 動狀態(tài)進展排列的方向習(xí)慣是自上而下或自左而右，此時有向連線的方向箭頭可以忽略。否則，要用有向連線的箭頭注明工作狀態(tài)的進展方向。 在復(fù)雜的功能圖中或幾個圖來表示一個順序功能圖時，有向連線需要中斷或斷開，此時就需要在有向連線的中斷之處標明下一工作狀

6、態(tài)的標號和所在的頁數(shù)。3、轉(zhuǎn)移使能（轉(zhuǎn)換條件） 從一個狀態(tài)到下一狀態(tài)的變化即為轉(zhuǎn)移（或轉(zhuǎn)換），也就是說轉(zhuǎn)移將相鄰的兩個工作狀態(tài)分隔開。 轉(zhuǎn)移用有向連線且在有向連線上與有向連線垂直的短劃線來表示。 使系統(tǒng)從當(dāng)前狀態(tài)進入下一狀態(tài)的信號或必要條件稱為轉(zhuǎn)移使能（或轉(zhuǎn)換條件）。轉(zhuǎn)移條件通常用文字、邏輯方程及符號來表示。 轉(zhuǎn)換條件可以是外部輸入信號，如指令開關(guān)觸點的接通或斷開等，也可以是PLC內(nèi)部產(chǎn)生的信號，如定時器、計數(shù)器觸點的接通或斷開等，還可以是若干信號的組合邏輯。4、（與狀態(tài)對應(yīng)的）動作（或命令） 每一個穩(wěn)定的狀態(tài)一般會有相應(yīng)的動作或命令，并用矩形框中的文字或符號表示，該矩形框應(yīng)與相應(yīng)的狀態(tài)符號相

7、連。 若某一狀態(tài)有幾個動作或命令，且不隱含這些動作之間的任何順序，可以表述如下。 另外，說明動作的語句需要清楚表明該命令是否屬于存儲型是否屬于存儲型。如某一狀態(tài)的存儲型動作“打開1號閥并保持”，說明在該狀態(tài)為動狀態(tài)時1號閥打開，在該狀態(tài)為靜狀態(tài)時繼續(xù)打開；非存儲型動作“打開1號閥”，說明在該狀態(tài)為動狀態(tài)時1號閥打開，在該狀態(tài)為靜狀態(tài)時關(guān)閉。四、功能圖的構(gòu)成規(guī)則四、功能圖的構(gòu)成規(guī)則 控制系統(tǒng)功能圖的繪制必須滿足以下規(guī)則： （1）狀態(tài)與狀態(tài)不能直接相連，必須用一個轉(zhuǎn)移將它們分開； （2）轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)移不能直接相連，必須用一個狀態(tài)將它們分開； （3）狀態(tài)與轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)移與狀態(tài)之間的連接采用有向連線，自上而下

8、繪制時可以省略箭頭，自下而上繪制時必須用箭頭代表方向； （4）一個功能圖至少有一個初始狀態(tài)。初始狀態(tài)一般對應(yīng)于系統(tǒng)等待啟動的過渡狀態(tài)，初始狀態(tài)可以沒有任何輸出動作，但初始狀態(tài)必不可少。 （5）在順序功能圖中一般應(yīng)由狀態(tài)和有向連線組成閉環(huán)。完成一次過程的全部操作后，應(yīng)從最后狀態(tài)返回初始狀態(tài)。 （6）在順序功能圖中，只有當(dāng)某一狀態(tài)的前一狀態(tài)為動狀態(tài)時，該狀態(tài)才有可能變成動狀態(tài)。如果用沒有斷電保持功能的編程元件代表各狀態(tài)，進入RUN工作方式時，它們均處于OFF狀態(tài)，必須用初始化脈沖必須用初始化脈沖SM0.0的動合觸點作為轉(zhuǎn)換條件，將初始狀態(tài)預(yù)置為的動合觸點作為轉(zhuǎn)換條件，將初始狀態(tài)預(yù)置為動狀態(tài)動狀態(tài)，

9、否則，功能圖中因沒有動狀態(tài)而導(dǎo)致系統(tǒng)無法工作。 【示例】某一沖壓機的初始位置是沖頭抬起處于高位，當(dāng)操作者按下啟動按鈕時，沖【示例】某一沖壓機的初始位置是沖頭抬起處于高位，當(dāng)操作者按下啟動按鈕時，沖頭向工件沖擊，到最低位置時，觸動低位行程開關(guān)；然后沖頭抬起，回到高位，觸動高頭向工件沖擊，到最低位置時，觸動低位行程開關(guān)；然后沖頭抬起，回到高位，觸動高位行程開關(guān)，停止運行。沖壓機運行過程的功能圖如下圖所示。位行程開關(guān)，停止運行。沖壓機運行過程的功能圖如下圖所示。五、順序控制指令五、順序控制指令S7-200PLC提供了4條順序控制指令。順序控制指令的形式及功能STLLAD功能描述功能描述操作對象操作對

10、象備注備注LSCR S_bit順序狀態(tài)開始S（位）SCRT S_bit順序狀態(tài)轉(zhuǎn)移S（位）SCRE順序狀態(tài)結(jié)束無CSCRE條件順序狀態(tài)結(jié)束無很少使用 注意：這里使用的是“S的位信息”，也就是操作對象為順控繼電器順控繼電器S（也稱狀態(tài)狀態(tài)器器），每一個S位都表示功能圖中的一種狀態(tài)，S的范圍為的范圍為S0.0S31.7（可代表256個狀態(tài)）。1、順序控制指令說明（SCR段的功能）（1）什么是SCR段？ 從LSCR指令開始到SCRE指令結(jié)束的所有指令組成一個順序控制繼電器（SCR）段。 LSCR指令標記一個SCR段的開始，當(dāng)該段的狀態(tài)器置位時，允許該SCR段工作。SCR段必須用SCRE指令結(jié)束。 當(dāng)

11、SCRT指令的輸入端有效時，一方面置位下一個SCR段的狀態(tài)器S，以便使下一個SCR段開始工作；另一方面又同時使該段的狀態(tài)器復(fù)位，使該段停止工作。（2）SCR段的功能 每一個SCR程序段一般有以下三種功能： a、驅(qū)動處理：即在該段狀態(tài)器有效時，要做什么工作；有時也可能不做任何工作； b、指定轉(zhuǎn)移條件和目標：即滿足什么條件后狀態(tài)轉(zhuǎn)移到何處； c、轉(zhuǎn)移源自動復(fù)位功能：狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)移后，置位下一個狀態(tài)的同時自動復(fù)位原狀態(tài)。（3）CSCRE指令 使用CSCRE指令可以結(jié)束正在執(zhí)行的SCR段，使條件發(fā)生處和SCRE之間的指令不再執(zhí)行。該指令不影響S位和堆棧。使用CSCRE指令后會改變正在進行的狀態(tài)轉(zhuǎn)移操作。

12、2、順序控制指令示例梯形圖（LAD）功能圖（SFC）語句表（STL） 使用功能圖編程時，應(yīng)先繪制功能圖，然后對應(yīng)于功能圖繪制梯形圖。3、順序控制指令使用說明 （1）順控指令僅對元件S有效，順控繼電器也具有一般繼電器的功能，所以對它能夠使用其它指令； （2）SCR段程序能否執(zhí)行取決于該狀態(tài)器（S）是否被置位，SCRE與下一個LSCR之間的指令邏輯不影響下一個SCR段程序的執(zhí)行； （3）不能把同一個S位用于不同程序中，如主程序中用了S0.1，在子程序中就不能再使用S0.1； （4）在SCR段中不能使用JMP和LBL指令，即不允許跳入、跳出或在內(nèi)部跳轉(zhuǎn)； （5）在SCR段中不能使用FOR、NEXT和

13、END指令； （6）在狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)移后，所有的SCR段的元器件一般也要復(fù)位，如果希望繼續(xù)輸出，可使用置位/復(fù)位指令； （7）在使用功能圖時，狀態(tài)的編號可以不按順序編排。六、順序功能圖的基本結(jié)構(gòu)（功能圖的主要類型）六、順序功能圖的基本結(jié)構(gòu)（功能圖的主要類型）單序列（單流程）單序列（單流程）選擇序列（可選擇分支）選擇序列（可選擇分支）并行序列（并行分支）并行序列（并行分支）混合序列混合序列1、單序列（單流程）型 單序列由一系列相繼被激活的狀態(tài)組成，每一個狀態(tài)的后面僅有一個轉(zhuǎn)換，每一個轉(zhuǎn)換的后面僅一個狀態(tài)。 在單序列中，有向連線沒有分支和合并。LADSFCSTL單序列示意圖單序列示意圖2、選擇序列（可

14、選擇分支）型 在實際中，對具有多流程的工作要進行流程選擇或分支選擇，即一個控制流程可能轉(zhuǎn)入多個可能的控制流中的某一個，但不允許多路分支同時執(zhí)行，究竟轉(zhuǎn)移到哪一個分支取決于轉(zhuǎn)移條件哪一個為真。選擇序列示意圖選擇序列示意圖 選擇序列的開始成為分支，轉(zhuǎn)換條件只能標在水平連線之下。如在動狀態(tài)3時，當(dāng)條件d=1時，動狀態(tài)轉(zhuǎn)移到4；當(dāng)條件m=1時，動狀態(tài)轉(zhuǎn)移到6。一般只允許選擇其中一個序列，可見各序列是互相排斥的。 選擇序列的結(jié)束成為合并，轉(zhuǎn)換條件只能標在水平連線之上。如在動狀態(tài)5時，當(dāng)條件f=1時，動狀態(tài)轉(zhuǎn)移到8；在動狀態(tài)7時，當(dāng)條件r=1時，動狀態(tài)轉(zhuǎn)移到8。LADSFC可選擇分支示例：3、并行序列（并

15、行分支） 在實際中，一個順序控制狀態(tài)流需要分成多個不同分支控制狀態(tài)流，這就是并行分支并行分支或并發(fā)分支并發(fā)分支。或者，當(dāng)一個控制狀態(tài)流分成多個分支時，且轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)導(dǎo)致所有的分支序列同時激活同時激活，這些序列稱為并行序列。并行序列示意圖并行序列示意圖 為了強調(diào)轉(zhuǎn)移的同步實現(xiàn)，并發(fā)順序用雙水平線表示。當(dāng)狀態(tài)4、6同時激活后，每個子序列的動狀態(tài)進展是獨立的。在表示同步的雙水平線之上，只允許有一個轉(zhuǎn)換條件。 并行序列的結(jié)束稱為合并。合并時，在表示同步的雙水平線之下，只允許有一個轉(zhuǎn)換條件。當(dāng)連接到雙水平線上的所有的前級狀態(tài)8、7都處于動狀態(tài)，且轉(zhuǎn)換條件e=1時，才會發(fā)生狀態(tài)8和狀態(tài)7到狀態(tài)10的進展，此時狀態(tài)8和狀態(tài)7變?yōu)殪o狀態(tài)，狀態(tài)10變?yōu)閯訝顟B(tài)。LAD并行分支示例：SFC4、混合序列 單一順序、選擇和并發(fā)是功能圖的基本形式。多數(shù)情況下，這些形式會混合出現(xiàn)，即所謂混合序列。在混合序列中，跳轉(zhuǎn)和循環(huán)是非常典型的跳轉(zhuǎn)和循環(huán)是非常典型的。 根據(jù)狀態(tài)的轉(zhuǎn)移條件，決定流程是單周期操作還是多周期循環(huán)，是跳轉(zhuǎn)還是順