1、本章介紹順序控制的概念、順控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及順序功能圖的分類，結(jié)合具體實例詳細分析順序功能圖的設計方法和設計步驟，最后介紹了如何在S7 GRAPH環(huán)境下完成順控器的設計及調(diào)試。 6.1 順序功能圖 6.2 順控器設計舉例 6.3 S7 GRAPH的應用 6.4 思考與練習,第6章 順序控制與S7 GRAPH編程,返回首頁,順序功能圖（簡稱SFC）是IEC標準編程語言，用于編制復雜的順控程序，很容易被初學者接受，對于有經(jīng)驗的電氣 程師，也會大大提高工作效率。 6.1.1 順序控制 6.1.2 順序功能圖,6.1 順序功能圖,返回本章,6.1.1 順序控制,返回本節(jié),6.1.2 順序功能圖,返回本節(jié),

2、6.2 順控器設計舉例,6.2.1 單流程設計 6.2.2 選擇性分支流程設計 6.2.3 并進分支流程設計,返回本章,6.2.1 單流程設計,【6-2-1】 交通信號燈控制系統(tǒng)設計。,返回本節(jié),上圖所示為雙干道交通信號燈設置示意圖，元件分配表如下。,返回上級,1.控制說明 信號燈的動作受開關(guān)總體控制，按一下起動按鈕，信號燈系統(tǒng)開始工作，工作 流程如圖所示。,返回上級,2.順序功能圖 分析信號燈的變化規(guī)律，可將工作過程分成4個依設定時間而順序循環(huán)執(zhí)行的狀態(tài)：S2、S3、S4和S5，另設一個初始狀態(tài)S1。由于控制比較簡單，可用單流程實現(xiàn)，如圖6-7所示。,返回上級,2.順序功能圖 分析信號燈的變

3、化規(guī)律，可將工作過程分成4個依設定時間而順序循環(huán)執(zhí)行的狀態(tài)：S2、S3、S4和S5，另設一個初始狀態(tài)S1。由于控制比較簡單，可用單流程實現(xiàn)，如圖6-7 所示。,編寫程序時，可將順序功能圖放置在一個功能塊（FB）中，而將停止作用的部分程序放置在另一個功能（FC）或功能塊（FB）中。這樣在系統(tǒng)啟動運行期間，只要停止按鈕（Stop）被按動，立即將所有狀態(tài)S2S5復位，并返 回到待命狀態(tài)S1。 在待命狀態(tài)下，只要按動起動按鈕（Start），系統(tǒng)即開始按順序功能圖所描述的過程 循環(huán)執(zhí)行。,返回上級,6.2.2 選擇性分支流程設計,【例6-2-2】 洗車控制系統(tǒng)設計。,返回本節(jié),上圖所示為洗車控制系統(tǒng)布置

4、圖，元件分配表如下。,返回上級,1.控制說明 洗車過程包含3道工藝：泡沫清洗、清水沖洗和風干。 系統(tǒng)設置“自動”和“手動”兩種控制方式?？刂埔笕缦拢?若方式選擇開關(guān)Mode置于“手動”方式，按起動按鈕 Start，則按下面的順序動作： 首先執(zhí)行泡沫清洗按沖洗按鈕SB1，則執(zhí)行清水沖洗按風干按鈕SB2，則執(zhí)行風干按完成按鈕SB3，則結(jié)束洗 車作業(yè)。 若選擇方式開關(guān)置于“自動”方式，按起動按鈕后，則自動執(zhí)行洗車流程：泡沫清洗10s清水沖洗20s風干5s結(jié)束回到待洗狀態(tài)。 任何時候按下停止按鈕Stop，則立即停止洗車作業(yè)。,返回上級,2. 順序功能圖設計 由于“手動”和“自動”工作方式只能選擇其一

5、，因此使 用選擇性分支來實現(xiàn)，如圖所示。,待洗狀態(tài)用S1表示。 洗車作業(yè)流程包括：泡沫清洗、清水沖洗、風干3個工序，因此在“自動”和“手動”方式下可分別用3個狀態(tài)來表示：自動方式使用 S2S4；手動方式使用S5S7。 洗車作業(yè)完成狀態(tài)使用S8。,返回上級,【6-2-3】 指示燈控制系統(tǒng)。 某指示燈控制系統(tǒng)有3個指示燈，按下述要求控制： 按動起動按鈕Start，按一定的時間間隔依L0L1L2的順 序點亮。 隨時按動停止按鈕Stop，按一定的時間間隔依L2L1L0 滅燈，但未被點亮的燈不必執(zhí)行滅燈動作。例如，若只有L0和L1 被點亮，按動Stop后則只執(zhí)行L1L0滅燈動作。 元件分配表如下。,返回

6、上級,由于要求燈的狀態(tài)能夠保持，因此應使用置位指令點亮指示燈，用復位指令使指示燈熄滅。程序采用帶有跳轉(zhuǎn)的選擇性分支設計，如 圖所示。,在S1（L0被點亮）被激活的情況下，若按動停止按鈕Stop，則跳過S2S5，直接激活S6（熄滅 L0），然后自動復位S6； 在S2（L0、L1被點亮）被激活的情況下，若按動停止按鈕Stop，則跳過S3、S4，直接激活S5 （熄滅L1）； 在S3（L0、L1、L2被點亮）被激活的情況下，若按動停止按鈕Stop，則 激活S4（熄滅L2）。,返回上級,6.2.3 并進分支流程設計,【例6-2-4】 飲料灌裝線的設計。,返回本節(jié),上圖為某流質(zhì)飲料灌裝生產(chǎn)線的示意圖，在傳

7、送帶上設有灌裝工位和封蓋工位，能自動完成飲料的灌裝及封蓋操 作，元件分配表如下。,返回上級,1.控制說明 傳送帶由電機M1驅(qū)動，傳送帶上設有灌裝工位工件傳感器 SE1、封蓋工位工件傳感器SE2和傳送帶定位傳感器SE5。 按動起動按鈕Start，傳送帶M1開始轉(zhuǎn)動，若定位傳感器 SE5動作，表示飲料瓶已到達一個工位，傳送帶應立即停止。 在灌裝工位上部有一個飲料罐，當該工位有飲料瓶時，則 由電磁閥LT1對飲料瓶進行3s定時灌裝（傳送帶已定位）。 在封蓋工位上有2個單作用氣缸（A缸和B缸），當工位上有飲料瓶時，首先A缸向下推出瓶蓋，當SE3動作時，表示瓶蓋已推到位，然后B缸開始執(zhí)行壓接，1s后B缸打

8、開，再經(jīng)1s A缸退回， 當SE4動作時表示A缸已退回到位，封蓋動作完成。 瓶子的補充及包裝，假設使用人工操作，暫時不考慮。 任何時候按停止按鈕Stop，應立即停止正在執(zhí)行的工作： 傳送帶電機停止、電磁閥關(guān)閉、氣缸歸位。,返回上級,2. 順序功能圖設計,S1-傳送帶動作 S2-電磁閥動作 S3-等待 S4-A缸推出 S5-B缸壓蓋 S6-B缸松開，A缸退回 S7-等待,返回上級,【例6-2-5】 氣壓式?jīng)_孔加工控制系統(tǒng)設計。,返回上級,上圖為氣壓式?jīng)_孔加工控制系統(tǒng)示意圖，右邊為輸送工件的傳送帶，左邊為加工轉(zhuǎn)盤， 元件分配表如下。,返回上級,1.控制說明 在第1工位上設有轉(zhuǎn)盤定位傳感器SE1和工

9、件檢測傳感器SE2。當轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)到工位位置時SE1動作，利用該信號可控制轉(zhuǎn)盤停止；有工件時SE2動作，利用該信號可控制第2和第3工位上的氣壓式?jīng)_孔機和測孔機是否動作，也可以控制第3 和第4工位的隔離擋板是否抽離。 在第2工位上設有氣壓式?jīng)_孔機，并安裝有下限位開關(guān)SB1和上限位開關(guān)SB2。當該工位有工件時執(zhí)行沖孔操作， 沖孔完成時SB1動作；沖孔機返回到位后SB2動作。,返回上級,在第3工位上設有測孔機和由單作用氣缸A控制的廢料箱隔離擋板。測孔機上設有下限位開關(guān)SB3和上限位開關(guān)SB4，當該工位有工件時，首先進行測孔，若測孔機在設定時間內(nèi)能測孔到底（SB3動作），則為合格品，否則即為不合格品。不合格

10、品在測孔完畢后，由A缸抽離隔離板，讓不合格的工件自動掉入廢料箱；若為合格品，則送到第4工 位。 在第4工位設有由單作用氣缸B控制的包裝箱隔離擋板，當合格的工件到達該工位時，有氣缸B抽離隔離擋板， 將合格的工件落入包裝箱。 工件的補充、沖孔、測試及搬運可同時進行，工件的 補充由傳送帶（電機M2驅(qū)動）送入。,返回上級,2. 順序功能圖設計,由于工件的補充、沖孔、測試及搬運要求同時進行，所以應采用并進分支與匯合流程設計順 序功能圖。,返回上級,【例6-2-6】 機械手臂的控制。,返回上級,上圖為機械手臂控制系統(tǒng)示意圖，元件分配表如下。,返回上級,1.控制說明 試設計一個使用機械手臂來搬運工件的順序控

11、制程序，機械手臂控制示意圖左邊為傳送帶，由電機MC驅(qū)動，在傳送帶的右端（E點）設有工件傳感器LS5。右邊為3個單作用氣缸控制的機械手臂，A缸可使機械手臂左右移動，并設置有左限位開關(guān)LS1和右限位開關(guān)LS2，通電時氣缸向左伸出，斷電時自動縮回；B缸可使機械手臂上下移動，并設置有下限位開關(guān)LS3和上限位開關(guān)LS4，通電時氣缸向下伸出，斷電時自動縮回；C缸為氣動抓手，通電時抓手動作將工件抓緊， 斷電時抓手松開。 機械手臂的原點位置：A缸縮回到最右端、B缸縮回到 最上端、C缸松開狀態(tài)。,返回上級,當人工將工件放置在D點時LS0動作B缸即得電伸出并帶動機械手臂下降直到LS3動作C缸得電將工件抓取，然后延

12、時2sB缸斷電復位并帶動機械手臂上升直到LS4動作A缸得電伸出并帶動機械手臂，將工件搬運到E點上方直到LS1動作B缸得電伸出并帶動機械手臂下降直到LS3動作C缸斷電放開工件，延時2sB缸斷電縮回并帶動機械手臂上升直到LS4動作A缸斷電縮回并帶動機械手臂返回到原點待 命。 當E點有工件（LS0動作）且B缸已上升到最上方（LS4動作）時，傳送帶電機MC轉(zhuǎn)動以運走工件，經(jīng)3s后傳送帶電機自動停止。機械手臂應等待傳送帶電機停止后才能將工件 放置在E點。,返回上級,2. 順序功能圖設計,當按動起動按鈕Start以后，首先激活S2進行原點復位；復位結(jié)束（LS2和LS4動作），若D點有工件（LS0動作），則

13、激活S3使手臂下降；下降到位后（LS3動作）激活S4，抓取工件并延時2s；延時2s后激活S5，手臂上升；上升到位后（LS4動作），若傳送帶E點無工件（LS5未動作），則激活S6，手臂向左伸出；伸出到位后（LS1動作），激活S7，手臂帶動工件下降；下降到位后（LS3動作）激活S8，抓手松開并放下工件；工件放下后（延時2s為準）激活S9，手 臂上升，到位后（LS4動作）返回原點待命。 當按下停止按鈕Stop時，激活S14手臂返回原點，但為了防止 機械損壞，工件不能松開。 當傳送帶上的E點有工件且機械手臂處于上方時，可激活S10、S11，起動傳送帶電機；延時3s后激活S12，使傳送帶電機停止 并返回

14、待命狀態(tài)。,由于機械手臂和傳送帶可以看作2個獨立的系統(tǒng)，因此應采用并進分支流程設 計。,返回上級,6.3 S7 GRAPH的應用,S7-300除了支持前面介紹的梯形圖、語句表及功能塊圖等基本編程語言之外，如果使用可選軟件包（S7 GRAPH） 或STEP 7專業(yè)版，還能進行順序功能圖的編寫。 6.3.1 創(chuàng)建S7 GRAPH項目 6.3.2 了解S7 GRAPH編輯器 6.3.3 編輯S7 GRAPH功能塊（FB） 6.3.4 在OB1中調(diào)用S7 GRAPH功能塊（FB）,返回本章,6.3.1 創(chuàng)建S7 GRAPH項目,利用S7 GRAPH編程語言，可以清楚快速地組織和編寫S7 PLC系統(tǒng)的順

15、序控制程序。它根據(jù)功能將控制任務分解為若干步，其順序用圖形方式顯示出來并且可形成圖形和文本方式的文件?？煞浅７奖愕貙崿F(xiàn)全局、單頁或單步顯示及互 鎖控制和監(jiān)視條件的圖形分離。 在每一步中要執(zhí)行相應的動作并且根據(jù)條件決定是否轉(zhuǎn)換為下一步。它們的定義、互鎖或監(jiān)視功能用STEP 7的編程 語言LAD或FBD來實現(xiàn)。 下面結(jié)合【例6-2-1】交通信號燈控制系統(tǒng)，介紹如何用S7 GRAPH編輯順序功能圖。,返回本節(jié),1.創(chuàng)建S7項目 打開SIMATIC Manager，然后執(zhí)行菜單命令【File】 【New】創(chuàng)建一個項目，并命名為“信號燈Graph”。 2.硬件配置 選擇“信號燈Graph”項目下的“SI

16、MATIC 300 Station”文件夾，進入硬件組態(tài)窗口按圖完成硬件配置，最后編譯保存并下載到CPU。,返回上級,3.編輯符號表,返回上級,4.插入S7 GRAPH功能塊（FB）,返回上級,6.3.2 了解S7 GRAPH編輯器,返回本節(jié),1.視窗工具欄,返回上級,2. Sequencer浮動工具欄,返回上級,3. 轉(zhuǎn)換條件編輯工具欄,返回上級,4. 瀏覽窗口,返回上級,5. 步與步的動作命令,返回上級,標準動作,對標準動作可以設置互鎖（在命令的后面加“C”），僅在步處于活動狀態(tài)和互鎖條件滿足時，有互鎖的動作才被執(zhí) 行。沒有互鎖的動作在步處于活動狀態(tài)時就會被執(zhí)行。,返回上級,與事件有關(guān)的動

17、作,動作可以與事件結(jié)合，事件是指步、監(jiān)控信號、互鎖信號的狀態(tài)變化、信息（Message）的確認（Acknowledgment）或記錄（Registration）信號被置位，事件的意義見下表。 命令只能在事件發(fā)生的那個循環(huán)周期執(zhí)行。,返回上級,ON命令與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變?yōu)榛顒硬交蚍腔顒硬健?指定的事件發(fā)生時，可以將指定的步變?yōu)榛顒硬交蚍腔顒硬健Ｈ绻頞FF的地址標識符為S_ALL，將除了命令“S1（V1，L1）OFF”所在的步之外其他的步變?yōu)榉腔顒硬健?返回上級,動作中的計數(shù)器,動作中的計數(shù)器的執(zhí)行與指定的事件有關(guān)。互鎖功能可以用于計數(shù)器，對于有

18、互鎖功能的計數(shù)器，只有在互鎖條件滿足和指定的事件出現(xiàn)時，動作中的計數(shù)器才會計數(shù)。計數(shù) 值為0時計數(shù)器位為“0”，計數(shù)值非0時計數(shù)器位為“1”。 事件發(fā)生時，計數(shù)器指令CS將初值裝入計數(shù)器。CS指令下面一行是要裝入的計數(shù)器的初值，它可以由IW、QW、MW、 LW、DBW、BIW來提供，或用常數(shù)C#0C#999的形式給出。 事件發(fā)生時，CU、CD、CR指令使計數(shù)值分別加1、減1或?qū)⒂嫈?shù)值復位為0。計數(shù)器命令與互鎖組合時，命令后面要加 上“C”。,返回上級,動作中的定時器,動作中的定時器與計數(shù)器的使用方法類似，事件出現(xiàn)時 定時器被執(zhí)行。互鎖功能也可以用于定時器。 TL命令為擴展的脈沖定時器命令，該命

19、令的下面一行 是定時器的定時時間“time”，定時器位沒有閉鎖功能。 TD命令用來實現(xiàn)定時器位有閉鎖功能的延遲。 TR是復位定時器命令，一旦事件發(fā)生定時器立即停止 定時，定時器位與定時值被復位為“0”。,返回上級,6.設置S7 GRAPH功能塊的參數(shù)集,返回上級,6.3.3 編輯S7 GRAPH功能塊（FB）,規(guī)劃順序功能圖 編輯步的名稱 動作的編輯 編程轉(zhuǎn)換條件,返回本節(jié),1.規(guī)劃順序功能圖,插入“步及步的轉(zhuǎn)換”； 插入“跳轉(zhuǎn)”。,返回上級,2. 編輯步的名稱,表示步的方框內(nèi)有步的編號（如S1）和步的名稱（如Step1），點擊相應項可以進行修改，不能用漢字作步和轉(zhuǎn)換 的名稱。 將步S1S5的

20、名稱依次改為“Initial（初始化）”、“ER_SG（東西向紅燈-南北向綠燈）”“ER_SY（東西向紅燈-南北向黃燈）”、“EG_SR（東西向綠燈-南北向紅燈）”、“EY_SR（東西向黃燈-南北向紅 燈）”。,返回上級,3. 動作的編輯,用鼠標點擊S2的動作框線，然后點擊動作行工具，插入3個動作行；在第3個動作行中輸入命令“D”回車，第2行的右欄自動變?yōu)?行，在第1行內(nèi)輸入位地址，如M0.0，然后回車；在第2行內(nèi)輸入輸入時間常數(shù)，如T#20S（表示延時 20s），然后回車。 按照同樣的方法，完成 S3S5的命令輸入。,返回上級,4.編程轉(zhuǎn)換條件,點擊轉(zhuǎn)換名右邊與虛線相連的轉(zhuǎn)換條件，在窗口最左

21、邊的工具條中點擊常開觸點、常閉觸點或方框形的比較器（相當于一個觸點），可對轉(zhuǎn)換條件進行編程，編輯方法同梯形 圖語言。,返回上級,6.3.4 在OB1中調(diào)用S7 GRAPH功能塊（FB）,設置S7 GRAPH功能塊的參數(shù)集 調(diào)用S7 GRAPH功能塊 用S7-PLCSIM仿真軟件調(diào)試S7 GRAPH程序,返回本節(jié),1.設置S7 GRAPH功能塊的參數(shù)集,在S7 GRAPH編輯器中執(zhí)行菜單命令【Option】【Block Setting】，打開S7 GRAPH功能塊參數(shù)設置對話框，本例將FB設置為標準參數(shù)集。其他采用默認值，設置 完畢保存FB1。,返回上級,2.調(diào)用S7 GRAPH功能塊 打開編輯器左側(cè)瀏覽窗口中的“FB Blocks”文件夾，雙擊其中的FB1圖標，在OB1的Nework 1中調(diào)用順序功能圖程序 FB1，在模塊的上方輸入FB1的背景功能塊DB1的名稱。 在“INIT_SQ”端口上輸入“Start”，也就是用起動按鈕激活順控器的初始部S1；在“OF