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1、7.2順序控制設(shè)計(jì)法與順序功能圖的繪制,(一)順序控制設(shè)計(jì)法,順序控制設(shè)計(jì)法:就是按照生產(chǎn)工藝預(yù)先規(guī)定的順序,在各個(gè)輸入信號(hào)的作用下,根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)和時(shí)間的順序,在生產(chǎn)過(guò)程中各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)地有秩序地進(jìn)行操作。,順序控制設(shè)計(jì)法最基本的思想是將系統(tǒng)的一個(gè)工作周期劃分為若干個(gè)順序相連的階段,這些分階段稱為步(Step),并用編程元件(例如內(nèi)部輔助繼電器M和狀態(tài)繼電器S)來(lái)代表各步。步是根據(jù)輸出量的狀態(tài)變化來(lái)劃分的。,設(shè)計(jì)步驟: (1)首先將系統(tǒng)的工作過(guò)程劃分為若干步 (2)各相鄰步之間的轉(zhuǎn)換條件 (3)畫(huà)出順序控制功能圖或列出狀態(tài)表 (4)根據(jù)功能表或狀態(tài)表,采用各種 編程方法設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的程序,(二

2、)順序控制功能圖的繪制,順序控制功能圖又稱流程圖。它是描述控制系統(tǒng)的控制過(guò)程、功能和特性的一種圖形,順序控制功能圖并不涉及所描述的控制功能的具體技術(shù),它是一種通用的技術(shù)語(yǔ)言。,功能表圖的基本概念,1、步: 步是控制系統(tǒng)中一相對(duì)不變的狀態(tài),在功能表圖中,步通常表示某個(gè)或某些執(zhí)行元件的狀態(tài)。 起始步:起始步對(duì)應(yīng)于控制系統(tǒng)的初始狀態(tài),是系統(tǒng)運(yùn)行的起點(diǎn)。一個(gè)控制系統(tǒng)至少要有1個(gè)起始步,,n為序號(hào),步的符號(hào),n,10,如,步 :步是一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài),表示過(guò)程中的一個(gè)動(dòng)作。在該步的右邊用1個(gè)矩形框表示,當(dāng)一個(gè)步對(duì)應(yīng)多個(gè)動(dòng)作時(shí),可用圖表示。,與步對(duì)應(yīng)動(dòng)作的表示方法,動(dòng)作,一步對(duì)應(yīng)多個(gè)動(dòng)作的表示方法,動(dòng)作A 動(dòng)

3、作B,對(duì)應(yīng)的動(dòng)作,有向線:在控制系統(tǒng)中動(dòng)步是變化的,會(huì)向前轉(zhuǎn)移的,轉(zhuǎn)移的方向是按有向線規(guī)定的路線進(jìn)行,習(xí)慣上是從上到下、由左至右;如不是上述方向,應(yīng)在有向線上用箭頭標(biāo)明轉(zhuǎn)移方向。 轉(zhuǎn)移條件:動(dòng)步的轉(zhuǎn)移是有條件的,轉(zhuǎn)移條件在有向線上劃一短橫線表示,橫線旁邊注明轉(zhuǎn)移條件。若同一級(jí)步都是動(dòng)步,且該步后的轉(zhuǎn)移條件滿足,則實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移,即后一靜步變?yōu)閯?dòng)步,原來(lái)的動(dòng)步變?yōu)殪o步。,2、有向線和轉(zhuǎn)移,畫(huà)控制系統(tǒng)功能表圖必須遵循以下規(guī)則: 步與步不能直接相連,必須用轉(zhuǎn)移分開(kāi)。 轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)移不能相連,必須用步分開(kāi)。 步與步之間的連接采用有向線,從上下或由左右畫(huà)時(shí),可以省略箭頭。當(dāng)有向線從下上或由右左時(shí),必須畫(huà)箭頭,以明

4、示方向。 至少有1個(gè)起始步。,功能表圖的構(gòu)成規(guī)則,功能表圖的基本形式,1.單一序列:?jiǎn)我恍蛄杏梢幌盗星昂笙嗬^激活的步組成,每步的后面緊接一個(gè)轉(zhuǎn)移,每個(gè)轉(zhuǎn)移后面只有一個(gè)步,0,SM0.1,1,I0.1,2,I0.2,T37,選擇序列的開(kāi)始稱為分支,見(jiàn)圖(b),轉(zhuǎn)移符號(hào)只能標(biāo)在水平連線之下。如果步5是活動(dòng)的,并且轉(zhuǎn)移條件 e1,則發(fā)生由步5步6的進(jìn)展。選擇序列的結(jié)束稱為合并,見(jiàn)圖(c)。,2.選擇序列*:,并發(fā)序列的分支,并發(fā)序列的開(kāi)始稱為分支。當(dāng)轉(zhuǎn)移的實(shí)現(xiàn)導(dǎo)致幾個(gè)序列同時(shí)激活時(shí),這些序列稱為并發(fā)序列。當(dāng)步3是活動(dòng)的,并且轉(zhuǎn)移條件d1時(shí),步4、步6、步8這三步變?yōu)榛顒?dòng)步。同時(shí)步3變?yōu)殪o步。為了強(qiáng)調(diào)

5、轉(zhuǎn)移的同步實(shí)現(xiàn)。水平連線用雙線表示。步4、步6、步8被同時(shí)激活后,每個(gè)序列中活動(dòng)步的進(jìn)展是獨(dú)立的。在表示同步的水平雙線之上。只允許有一個(gè)轉(zhuǎn)移符號(hào)。,3.并發(fā)序列*,并發(fā)序列的結(jié)束稱為合并,在表示同步的水平雙線之下,只允許有一個(gè)轉(zhuǎn)移符號(hào)。當(dāng)直接連在雙線上的所有前級(jí)步都處于活動(dòng)狀態(tài),并且轉(zhuǎn)移條件e=1時(shí),才會(huì)發(fā)生步2、步5、步7到步9的進(jìn)展,即步2、步5、步7同時(shí)變?yōu)殪o步,而步9變?yōu)榛顒?dòng)步。,并發(fā)序列的合并,(三) 順序功能圖中轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的基本規(guī)則,1、順序功能圖中轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn),1)該轉(zhuǎn)換的前級(jí)步必須是“活動(dòng)步”;,2)相應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件得到滿足。,2、轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)應(yīng)完成的操作,1)使所有由有向連線與相應(yīng)轉(zhuǎn)換

6、條件相連的后續(xù)步都變?yōu)榛顒?dòng)步;,2)使所有由有向連線與相應(yīng)轉(zhuǎn)換條件相連的前級(jí)步都變?yōu)椴换顒?dòng)步。,3、繪制順序功能圖時(shí)的注意事項(xiàng),1)步與步之間不能直接相連,必須用一個(gè)轉(zhuǎn)換條件將它們隔開(kāi);,2)轉(zhuǎn)換條件與轉(zhuǎn)換條件之間也不能直接相連,必須用一個(gè)步將它們隔開(kāi);,3)順序功能圖中的初始步一般對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)等待起動(dòng)的初始狀態(tài),這一步可能沒(méi)有輸出,只是做好預(yù)備狀態(tài);,4)自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)能多次重復(fù)執(zhí)行同一工藝過(guò)程,因此在順序功能圖中一般應(yīng)有由步和有向連線組成的閉環(huán),即在完成一次工藝過(guò)程的全部操作之后,應(yīng)從最后一步退回初始步,系統(tǒng)停止在初始狀態(tài);,I0.2,I0.1,循環(huán)序列功能圖,5)在順序功能圖中,必須用初始

7、化脈沖SM0.1的常開(kāi)觸點(diǎn)作為轉(zhuǎn)換條件,將初始步預(yù)置為活動(dòng)步,否則因順序功能圖中沒(méi)有活動(dòng)步系統(tǒng)將無(wú)法工作。,SM0.1 :首次掃描時(shí)為1,PLC由STOP轉(zhuǎn)為RUN狀態(tài)時(shí),ON(1態(tài))一個(gè)掃描周期,用于程序的初始化。,(四) 順序功能圖設(shè)計(jì)法與經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法的比較,1.設(shè)計(jì)方法方面: 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法實(shí)質(zhì)上是試圖用輸入信號(hào)I直接控制輸出信號(hào)Q,如果無(wú)法直接控制,或者為了實(shí)現(xiàn)記憶、連鎖、互鎖等,只好被動(dòng)的增加一些輔助原件和輔助觸點(diǎn)。 順序功能圖法是用輸入信號(hào)I控制代表步的編程元件,再用編程元件控制輸出信號(hào)Q,而步是根據(jù)輸出量的狀態(tài)劃分的,代表步的編程元件和輸出量之間具有很簡(jiǎn)單的邏輯關(guān)系,輸出電路的設(shè)計(jì)極為

8、簡(jiǎn)單。,2.特點(diǎn): 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法:由于不同系統(tǒng)的輸出量和輸入量之間的關(guān)系不同,以及對(duì)連鎖、互鎖的要求不同,因此經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法不可能找到一種簡(jiǎn)單通用的設(shè)計(jì)方法。 順序功能圖法:具有簡(jiǎn)單、規(guī)范和通用的特點(diǎn)。,(五)順序控制梯形圖的設(shè)計(jì)方法,1.直接根據(jù)功能表圖的原理研制PLC,即將功能表圖作為一種編程語(yǔ)言直接使用,目前已有此類(lèi)產(chǎn)品,多數(shù)應(yīng)用在大、中型PLC上,其編程主要通過(guò)CRT終端,直接使用功能表圖輸入控制要求。,方法:使用起保停電路 使用順序控制繼電器,2.用功能表圖說(shuō)明PLC所要完成的控制功能,然后再據(jù)此找出邏輯關(guān)系并畫(huà)出梯形圖。這種應(yīng)用法較多,本節(jié)主要討論這種方法。,以轉(zhuǎn)換為中心,根據(jù)順序功能圖

9、設(shè)計(jì)梯形圖時(shí),可以用輔助繼電器M來(lái)代表各步.某一步為活動(dòng)步時(shí),對(duì)應(yīng)的輔助繼電器為1,某一轉(zhuǎn)換條件實(shí)現(xiàn)時(shí),該轉(zhuǎn)換的后續(xù)步變?yōu)榛顒?dòng)步,前級(jí)步變?yōu)椴换顒?dòng)步.,使用起保停電路的設(shè)計(jì)方法,一. 單序列的編程方法,單序列:動(dòng)作一個(gè)接一個(gè)完成,每步僅連接一個(gè)轉(zhuǎn)移,每個(gè)轉(zhuǎn)移也僅連接著一個(gè)步。,(b) 順序功能圖,(a)波形圖,(c) 梯形圖,SM0.1,M0.3 T38 M0.1,M0.0,M0.0,M0.1,M0.0 I0.0 M0.2,M0.1,50,T37,M0.2,M0.1 T37 M0.3,M0.2,Q0.1,M0.3,M0.3,M0.3,T38,M0.1,M0.2,Q0.0,M0.2 I0.1 M

10、0.0,50,Q0.0,T37,Q0.0,Q0.1,Q0.0,T38,T38,I0.0,I0.1,T37,M0.1,M0.2,M0.3,SM0.1,M0.0,(b) 順序功能圖,總結(jié): 根據(jù)Q0.0和Q0.1接通/斷開(kāi)狀態(tài)的變化,顯然工作期間可以分為3步,分別用M0.1、M0.2、M0.3來(lái)代表這3步,用M0.0來(lái)代表等待起動(dòng)的初始步。起動(dòng)按鈕I0.0及停止按鈕I0.1的常開(kāi)觸點(diǎn)、定時(shí)器延時(shí)接通的常開(kāi)觸點(diǎn)是各步之間的轉(zhuǎn)換條件。,設(shè)計(jì)梯形圖的輸出電路部分方法 :,當(dāng)某一輸出量?jī)H在某一步中為接通狀態(tài) ,可以將它的線圈與對(duì)應(yīng)步的輔助繼電器的線圈并聯(lián)。,當(dāng)某一輸出在幾步中都為接通狀態(tài),應(yīng)將代表各有關(guān)步

11、的輔助繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)并聯(lián)后,驅(qū)動(dòng)該輸出的線圈。,PLC外部電氣接線圖及I/O地址分配,西門(mén)子S7-200 PLC,特例1:Q0.1延時(shí)接通/斷開(kāi)電路分析,一、簡(jiǎn)單設(shè)計(jì),延時(shí)接通,延時(shí)斷開(kāi),用經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)的梯形圖程序,用功能圖法起保停設(shè)計(jì)的梯形圖程序,用功能圖法起保停設(shè)計(jì)的梯形圖程序(續(xù)),PLC外部電氣接線圖及I/O地址分配,西門(mén)子S7-200 PLC,特例2:閃爍電路分析,特例2:閃爍電路分析,亮3S,滅2S,用經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)的梯形圖程序,特例2:閃爍電路分析,用功能圖法起保停 設(shè)計(jì)的梯形圖程序,要求:按下按鈕SB1,電機(jī)KM1、KMY啟動(dòng)并正轉(zhuǎn);2秒后,KMY斷開(kāi),電機(jī)KM接通,并一直運(yùn)行;按

12、SB2,電機(jī)停止運(yùn)作。 I/O分配:,特例3: 電機(jī)Y-降壓起動(dòng)電路分析*,時(shí)序圖,KM Q0.2,KM1 Q0.0,SB2 I0.1,SB1 I0.0,2s,KMY Q0.3,功能圖,用功能圖法起保停設(shè)計(jì)的梯形圖程序,例1 PLC順序控制簡(jiǎn)單設(shè)計(jì):滑臺(tái)由電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制左右運(yùn)動(dòng);正轉(zhuǎn)接觸器為KM1,反轉(zhuǎn)接觸器為KM2,A、B、C處各有行程開(kāi)關(guān)SA、SB、SC。 順序控制要求如下: 1.按啟動(dòng)按鈕SB0,滑臺(tái)由A點(diǎn)開(kāi)始右行到C點(diǎn); 2.在C點(diǎn)碰行程開(kāi)關(guān)SC后,滑臺(tái)左行到B點(diǎn)停留30秒; 3.30秒后滑臺(tái)右行到C點(diǎn); 4.在C點(diǎn)碰行程開(kāi)關(guān)SC后,滑臺(tái)左行到A點(diǎn);碰行程開(kāi)關(guān)SA后停止。,二、電機(jī)正

13、反轉(zhuǎn)電路設(shè)計(jì),根據(jù)以上要求,做: (1)設(shè)計(jì)繪出電機(jī)控制主回路; (2)分配I/O通道,設(shè)計(jì)繪出PLC輸入輸出接口控制接線; (3)畫(huà)出功能流圖梯形圖。,解:1.電機(jī)控制主回路,2. PLC外部電氣接線圖及I/O地址分配,西門(mén)子S7-200 PLC,+24V,1M,I0.5,I0.4,I0.3,I0.2,I0.1,I0.0,SB0,1M,1L,+24V,Q0.0,Q0.1,Q0.2,KM1,KM2,SQ3,SQ1,SQ2,3繪制功能圖和梯形圖,1.按啟動(dòng)按鈕SB0(I0.0),滑臺(tái)由A點(diǎn)開(kāi)始右行到C點(diǎn),2.在C點(diǎn)碰行程開(kāi)關(guān)SQ3(I0.5)滑臺(tái)左行到B點(diǎn),4.30秒后(T37)滑臺(tái)右行到C點(diǎn)S

14、Q3(I0.5);,5.在C點(diǎn)碰行程開(kāi)關(guān)SQ3(I0.5) 后,滑臺(tái)左行到A點(diǎn);碰行程開(kāi)關(guān)SQ1(I0.3)后停止,3.滑臺(tái)左行到B點(diǎn)SQ2(I0.4)停留30秒(T37),例2 PLC順序控制簡(jiǎn)單設(shè)計(jì):圖滑臺(tái)由電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制左右運(yùn)動(dòng),正轉(zhuǎn)接觸器為KM1,反轉(zhuǎn)接觸器為KM2,A、B、C處各有行程開(kāi)關(guān)SA、SB、SC。 順序控制要求如下滑臺(tái) 1.按啟動(dòng)按鈕SB0,滑臺(tái)由B點(diǎn)開(kāi)始左行到A點(diǎn); 2.在A點(diǎn)碰行程開(kāi)關(guān)SA后停留30秒; 3.30秒時(shí)間到后,滑臺(tái)右行到C點(diǎn); 4.在C點(diǎn)碰行程開(kāi)關(guān)SC后,滑臺(tái)左行到B點(diǎn);碰行程開(kāi)關(guān)SB后停止。,根據(jù)以上要求,做: (1)設(shè)計(jì)繪出電機(jī)控制主回路; (2)分

15、配I/O通道,設(shè)計(jì)繪出PLC輸入輸出接口控制接線; (3)畫(huà)出功能流圖和梯形圖。,解:1.電機(jī)控制主回路,2. PLC外部電氣接線圖及I/O地址分配,西門(mén)子S7-200 PLC,+24V,1M,I0.5,I0.4,I0.3,I0.2,I0.1,I0.0,SB0,1M,1L,+24V,Q0.0,Q0.1,Q0.2,KM1,KM2,SQ3,SQ1,SQ2,3繪制功能圖和梯形圖,1.按啟動(dòng)按鈕SB0(I0.0),滑臺(tái)由B點(diǎn)開(kāi)始左行到A點(diǎn);,2.在A點(diǎn)碰行程開(kāi)關(guān)SQ1(I0.3)后停留30秒(T37);,3.30秒(T37)時(shí)間到后,滑臺(tái)右行到C點(diǎn);,4.在C點(diǎn)碰行程開(kāi)關(guān)SQ3(I0.5)后,滑臺(tái)左行

16、到B點(diǎn);碰行程開(kāi)關(guān)SQ2(I0.4)后停止。,例1.編寫(xiě)單方向紅綠燈順序控制程序: 要求:按下啟動(dòng)按鈕,點(diǎn)紅2S、然后點(diǎn)綠2S,依次循環(huán)。,三、紅綠燈控制電路,2. PLC外部電氣接線圖及I/O地址分配表,+24V,1M,I0.5,I0.4,I0.3,I0.2,I0.1,I0.0,SB1,L1,GND,N,1L,220VAC,+24V,Q0.0,Q0.1,Q0.2,PLC,綠燈,紅燈,(a)PLC外部電氣接線圖,3. 程序設(shè)計(jì),思考:1.如果要求紅燈亮10S,綠燈亮7S,黃燈亮3S,順序功能圖應(yīng)如何畫(huà)?,2.如果加入手動(dòng)控制功能,當(dāng)手動(dòng)按鈕(I0.2)按下后,一直亮紅燈,直到自動(dòng)按鈕(I0.0

17、)按下,梯形圖應(yīng)如何改?,加入手動(dòng)控制的起保停電路,另外在亮綠燈的控制電路中串接I0.2的常閉觸點(diǎn)。,例2、編寫(xiě)十字路口南北及東西方向程序 十字路口南北及東西方向均設(shè)有紅、黃、綠三個(gè)信號(hào)燈,六個(gè)燈以一定的時(shí)間順序循環(huán)往復(fù)工作。如下表所示:,I/O安排如下:,Q0.1,I0.0,T38,T37,M0.1,M0.2,M0.3,SM0.1,M0.0,T39,M0.4,T40,Q0.3,T37,Q0.2,Q0.3,T38,Q0.0,Q0.4,T39,Q0.0,Q0.5,T40,8S,2.1S,8S,2.1S,啟動(dòng)停止電路,M1.0,啟動(dòng)保持電路,M1.0,無(wú)論外接按鈕還是鈕子開(kāi)關(guān),均可加入啟動(dòng)保持電路

18、。,例1 電動(dòng)機(jī)的起、保、??刂啤0雌饎?dòng)按鈕SBl電動(dòng)機(jī)起動(dòng),運(yùn)轉(zhuǎn)并保持3s后停5s,再運(yùn)行7s后停車(chē);按急停機(jī)按鈕SB2電動(dòng)機(jī)停止;過(guò)載時(shí)熱繼電器FR動(dòng)作電動(dòng)機(jī)停止。 按上述工作要求: (1)設(shè)計(jì)繪出電機(jī)控制主回路; (2)分配I/O通道,設(shè)計(jì)繪出PLC輸入輸出接口控制接線; (3)畫(huà)出功能流圖和梯形圖。,考慮實(shí)際情況設(shè)計(jì),解:1電機(jī)控制主回路,2. PLC外部電氣接線圖及I/O地址分配,西門(mén)子S7-200 PLC,3繪制功能圖和梯形圖,急停按鈕的處理,為起到急停的作用:將急停按鈕輸入端點(diǎn)常閉觸點(diǎn)串聯(lián)在除了M0.0外各M線圈電路中。,為能夠在急停事件處理完后能夠重新啟動(dòng):將急停按鈕輸入端點(diǎn)常

19、開(kāi)觸點(diǎn)并聯(lián)在M0.0啟動(dòng)電路中。,如果熱繼電器屬于自動(dòng)復(fù)位型(電動(dòng)機(jī)過(guò)載后,常閉觸頭斷開(kāi),電動(dòng)機(jī)停車(chē)后,熱繼電器雙金屬片冷卻復(fù)位。常閉觸頭的動(dòng)觸頭在彈簧的作用下會(huì)自動(dòng)復(fù)位 ),其觸點(diǎn)提供的過(guò)載信號(hào)必須通過(guò)輸入電路提供給 PLC,用梯形圖實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。 梯形圖同急停按鈕處理方法。 如果屬于手動(dòng)復(fù)位型熱繼電器(電動(dòng)機(jī)斷電停車(chē)后,動(dòng)觸頭不能復(fù)位。必須按動(dòng)復(fù)位按鈕后動(dòng)觸頭方能復(fù)位 ),其常閉觸點(diǎn)可以在 PLC 的輸出電路中與控制電機(jī)的交流接觸器的線圈串聯(lián),這樣可以節(jié)省一個(gè)PLC的輸入點(diǎn)。,熱繼電器的處理,二. 選擇序列與并行序列的編程方法,選擇序列是指在某一步后有若干個(gè)單序列等待選擇,一次僅能選擇進(jìn)入

20、一個(gè)序列。選擇序列中的各單序列是互相排斥的,其中任何兩個(gè)單序列都不會(huì)同時(shí)執(zhí)行。,1.選擇序列的編程方法,I0.7,Q0.5,M0.7,I0.6,I0.3,I0.1,I0.0,SM0.1,M0.0,I0.2,Q0.0,M0.1,Q0.1,M0.2,I0.4,M0.4,Q0.2,M0.3,I0.5,Q0.4,M0.6,Q0.3,M0.5,圖 選擇序列與并行序列功能圖,例:選擇序列與并行序列編程,選擇序列合并,選擇序列分支,選擇序列分支:如果某一步的后面有一個(gè)由N條分支組成的選擇序列,該步可能轉(zhuǎn)換到不同的N步去,將N個(gè)后續(xù)步的存儲(chǔ)器位的常閉觸點(diǎn)與該步的線圈串聯(lián),作為該步的停止條件。 選擇序列合并:如果某一步之前有N個(gè)轉(zhuǎn)換,代表該條支路的啟動(dòng)條件由N條支路并聯(lián)而成,各支路由某一前級(jí)步對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)器位的常開(kāi)觸點(diǎn)與相應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)或電路并聯(lián)而成,作為該步的啟動(dòng)條件。,并行序列是指在某一轉(zhuǎn)換條件下,同時(shí)起動(dòng)若干個(gè)單序列。并行序列的開(kāi)始用雙水平線表示,同時(shí)結(jié)束若干個(gè)序列也用雙水平線表示,,2.并行序列的編程方法,并行序列分支,并行序列合并,并行序列分支:由于

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