三菱FX PLC基础知识，学会顺序功能图（SFC）

大部分的工业控制系统都是顺序控制系统，所谓顺序控制系统，通俗来讲，就是在整个控制过程中，确定系统应该先做什么，再做什么，最后做什么，即将整个生产过程按顺序进行步骤化，每个步骤对应一个控制任务，各个步骤之间都有转移方向与转移条件。

基于顺序控制系统的任务可以步骤化的特点，各种品牌PLC都开发了与顺控程序有关的指令。而顺序功能图(SFC)亦是顺控程序设计的一种图形语言，用于描述控制流程功能和特性，如下图18-1为一简单的SFC示例图。

图18-1

啥?图18-1看不懂?看不懂就对了，因为这篇文章就是要让大家如何看懂它的!

相信大家已经开始摩拳擦掌，迫不及待了吧，那么，废话不多说，我们开始这次的学习分享吧!

一、顺序功能图(SFC)与其组成

顺序功能图，即SFC，又称状态转移图或功能表图。它是用状态继电器(S)来描述工步状态的工艺流程图，由状态步、有向连线(转移方向)、转移条件、以及命令和动作组成。

(1)状态步

状态步，又称步或状态，指控制系统的一个工作状态，可分为初始状态步和一般状态步，如图18-2所示。

图18-2

状态步用状态框表示，框内为状态继电器编号，这些编号可连续，也可不连续。

其中初始状态步用双线矩形框表示，是SFC的第一个状态步，即系统等待启动命令的状态。一般状态步用单线矩形框表示，除初始状态步之外，其他均为一般状态步。

这些状态步一旦被激活，就处于活动状态，其中的动作和命令均得到执行。显然，未被激活的状态步，其命令与动作不能被执行。在SFC中，下一个状态被激活时，前一个状态必须要关闭。例如下图18-3所示，当S20状态步被激活，里面的指令均得到执行，此时初始步S0已被关闭。

图18-3

这里要注意是，虽然状态继电器编号可连续，也可不连续，但还是有相关的规定，如下图18-4所示。S0～S9为初始状态专用，S10～S19为IST指令专用，S20～S899为一般状态通用，所以一般状态使用的状态继电器最小编号为20。

图18-4

(2)有向连线(转移方向)

有向连线是指两个状态之间的连线，表示了状态的转移方向，其方向一般默认为从上到下，所以表示从上到下的有向连线的箭头可省略。除此之外，其他的有向连线一般需带箭头，如下图18-5所示。

图18-5

图18-5所示，左边为顺序功能图，右边为软件中的SFC图，状态S0与S20之间有向连线的箭头已省略，状态S20跳转到状态S0的有向连线带有箭头。

(3)转移条件

转移条件，在SFC中用短划线表示，如下图18-6所示。状态与状态之间的转移，必须在条件满足的情况下才可以进行。例如图18-5中的状态S20要转移到状态S21，X2就必须接通。转移条件不一定是单个触点，也可以是一段程序。

图18-6

(4)命令和动作

这里的命令与动作，是指每一个状态中的命令与动作，即每一个状态的控制要求以及完成该要求对应的程序。命令与动作用相应的文字符号写在状态框的旁边，并用直线与状态框连接，如下图18-7所示。

图18-7

综上，状态步、有向连线(转移方向)、转移条件以及命令与动作是SFC的基本要素，其总的示例如下图18-8所示。至此，能否看懂图18-1，我想，大家应该心里有数了吧。

图18-8

但，知道了SFC有哪些组成部分，显然还不足够让大家能完全看懂SFC，例如图18-1中的分支是怎么回事。所以，接下来我们再一起看看，SFC的基本结构有哪些吧!

二、顺序功能图(SFC)基本结构

(1)单流程结构

顺序功能图中，最简单的结构是单流程结构，即有向连线没有分支线，为单一线段，如下图18-9所示。在单流程SFC中，状态的激活由初始状态开始，从上到下依次进行，在整个控制过程中，除转移瞬间(在此过渡期间，两个状态同时处于活动状态)，只能有一个状态步处于激活状态，其命令和动作正在被执行。

图18-9

SFC中除了比较简单的单流程SFC外，还有分支SFC，即有向连线出现两个或两个以上的分支。那么，我们一起来看看分支SFC有哪些吧。

(2)选择性分支与汇合结构

所谓选择性，是指在各个分支中，只能有一条分支流程被选择，即多选一。如下图18-10所示，左边为有选择性分支与汇合的顺序功能图，右边为软件中的SFC示例图。

在单流程向选择性分支转移时，根据转移条件是否成立，只能向其中一个分支进行转移。若此时X2接通，S20向S22转移，S22被激活，同时S21、S23保持非活动状态。

图18-10

同理，选择性汇合是指多个选择性分支流程汇合成单流程时，只能有一个分支被转移，如图18-10中的S21、S22、S23只能有一个被转移到S30。

(3)并行性分支与汇合结构

所谓并行性，是指在各个分支中，它们的转移条件相同，全部分支流程均被选择。如下图18-11所示，左边为有并行性分支与汇合的顺序功能图，右边为软件中的SFC示例图。

在单流程向并行性分支转移时，根据转移条件是否成立，向所有分支进行转移。若此时X0接通，S21、S22、S23同时被激活，先后被扫描。

图18-11

同理，并行性汇合是指多个并行性分支流程都已完成且转移条件成立后，同时汇合成单流程，如图18-11中的S21、S22、S23全部完成，X1接通，流程转移到S30，S30被激活。

SFC除了单流程结构和分支结构外，还有几个特殊结构，即跳转、重复以及循环。

(3)跳转、重复以及循环

SFC中跳转，类似于功能指令中的CJ，即跳过中间的部分状态，直接向其他状态转移，可分为转移和分离两种情况，如下图18-12所示。

图18-12

当跳转可以在流程自身中进行，即图18-12中左图所示，若X10接通，流程转移到S31，跳过S21、S30。

另外，跳转也可以在两个SFC流程之间进行，称为分离。如图18-12中右图所示，若X10接通，本流程停止执行，转移到另一个流程中的状态S52。

重复是指流程中的某几个状态被重复执行，即向前跳转，当被重复执行的状态只有一个，即向本状态重复，则称为复位。

如下图18-13的左图所示，若转移条件成立，S21、S30、S31被重复执行，重复的次数由转移条件确定，或如下图18-13的中图所示，若转移条件成立，S30被重复执行。而所谓循环，是指流程结束，又跳转后初始状态重复执行，如下图18-13的右图所示。

图18-13

其实，不管是跳转、分离，还是重复、循环，都只不过是转移的几种不同形式，而一个完整的SFC，往往是几种不同结构的结合。在理解基本结构的情况下，我们才能更好地理解一个复杂的SFC，或者设计一个SFC。

这次的分享，主要是讲解什么是SFC，下次将会结合梯形图对SFC进行更深入的学习，所以，这次的学习分享就相当于让大家热一下身啦，嘿嘿。

注：本文章内容都是基于三菱FX PLC 2N所写

选自《三菱FX系列PLC顺序控制应用》第二章第3～4课时

技成培训网原创，作者：杨思慧，未经授权不得转载，违者必究

三菱FX PLC学习之状态初始化指令（下）

上几篇文章提到，IST指令要占用PLC的输入口X，而且有相应的外部接线要求，这到底是怎么回事呢？别急，接下来就让我给大家一一讲解吧！

IST指令有3个操作数，如下图21-1所示，其中源址S是多种工作方式的选择开关输入位元件起始地址，终址D1、D2分别为程序中一般状态继电器的最小编号和最大编号。其中源址的选取和外部接线息息相关。

图21-1

哈？怎么相关？简单，你得先这样，再这样，最后再这样……别扔拖鞋，我正经点就是了。

IST指令的PLC外部接线

源址S是选择开关输入位元件起始地址，指的就是X输入口地址，占用连续的8个点，即S～S+7。这8个输入口功能分配有着相关的规定，如下图21-2所示。其中S～S4的开关功能恰好对应上篇文章所讲的各种工作方式。

图21-2

为了便于讲解外部接线，我们结合例子说明，如执行指令IST X0 S20 S40，此时PLC用于IST指令的输入口有X0～X7。显然，各种工作方式不可能同时执行，所以X0～X4不能同时接通，因此外部接线应选择旋转开关（选择开关）。另外，手动工作方式应能单独控制各个负载设备的单独工作。

基于以上说明，我们就可以很快画出PLC的外部接线啦，如下图21-3所示。除了IST指令所指定的X0～X7输入口，手动操作工作方式下对各个负载设备的控制也用到了其他地址的输入口。当然，对于其他输入口的使用，没有相关规定，可以自由选择。但一旦选好这些输入口，梯形图的编写就得按这些输入口地址来。

图21-3

IST指令的PLC外部接线与控制面板如图21-3所示，其几个工作内容如下：

（1）把旋转开关打到“原点回归”工作方式下，按下“原点回归起动”按钮，使系统做原点回归工作。

（2）把旋转开关打到“单步”工作方式下，按下“起动”按钮，每按一次该按钮，系统顺序前进一个工步（状态步）。

（3）把旋转开关打到“单周期”工作方式下，按下“起动”按钮，每按一次该按钮，系统完成一次顺序控制流程并回到原点停下。

（4）把旋转开关打到“自动”工作方式下，按下“起动”按钮，系统自动连续（循环）执行顺序控制流程，直到按下“停止”按钮，系统运行完最后一个周期并回到原点停下。

（5）把旋转开关打到“手动操作”工作方式下，按下手动操作负载按钮的各个XX按钮，就可以手动控制各个设备单独运行，例如控制电机的正转、控制电机的反转等。

（6）按下“电源”按钮，接通PLC；按下“停止”，断开PLC电源。

知道了IST指令的外部接线后，我们接着学习IST指令的SFC与梯形图。

IST指令的SFC与梯形图

结合上篇文章，在应用IST指令的基础下，多种工作方式编程的程序结构如下图21-4所示。公用程序为几种工作方式共用，手动操作程序为一个SFC，原点回归程序为一个SFC，单步、单周期和自动共为同一个SFC。

图21-4

基于图21-4，我们可以将整个梯形图分为4部分，每一部分都有着一定的特点，接下来就让我们看看有哪些特点吧！

1、公用程序

如下图21-5所示为公用程序部分，上篇文章已经提过，M8044为原点标志特殊继电器，所以这段程序是用于判断机器设备是否处在原点位置，并作为自动方式的运行条件。另外，第二行为输入IST指令。

图21-5

2、手动操作程序

手动操作部分的程序也比较简单，其状态步只有初始状态步S0，因为其手动驱动各个负载设备的工作，所以其触点要和外部输入口地址一一对应。结合上篇文章的机器人跳舞例子，手动操作的SFC如下图21-6所示。

图21-6

3、原点回归程序

原点回归的SFC如下图21-7所示，其原点回归起动触点对应上文的输入口规定地址，如图21-7中的X5，随着IST指令中源址首地址的不同，该触点也不同。

图21-7

结合上篇文章。原点回归程序中的一般状态步必须使用状态继电器S10～S19。在原点回归结束后，需在最后的状态步中驱动特殊继电器M8043（原点回归结束），并对最后的状态步进行复位，如上图21-7中的最后一步为S12，所以应用M8043对S12复位，即执行指令RST S12。上例中的最后一个状态步程序段如下图21-8所示。

图21-8

如顺序控制流程中没有原点回归方式，图21-7所示的这段程序可以没有，但在自动运行前需要置位一次M8043。

4、自动程序

自动程序结构如下图21-9的（1）所示，其中M8041表示自动方式开始状态转移，M8044表示原点标志，这在上篇文章中已经提过。

图21-9

所谓“自动程序”，显然是包括的单步、单周期和自动三种工作方式在内的，因为这3中工作方式的SFC相同，区别只不过在于控制方式上。

综上，IST指令的程序结构，我相信大家也已经比较清楚了，如图21-9所示的（2）为其结构展示。在知道基本机构的情况下，根据控制要求设计、编写完整的程序就会较为简单。

其完整的梯形图示例如下图21-10所示，其中各状态继电器的应用因人而异，但要按规定来选取，如原点回归方式的状态继电器为S10～S19等。

图21-10

IST指令使用的注意事项

IST指令在应用时，有几点要注意：

1、不连续地址的应用，其相关规定的编程手册截图如下图21-11所示。

图21-11

如图21-11所示，若输入继电器X的地址不是连续的，可以在IST指令中指定源址S为辅助继电器M，如图中的M0～M7。当然，在指定辅助继电器时，也要注意X和M的对应关系，即和外部接线一一对应。

2、输入口X的占用

虽然IST指令用于五种工作方式的切换，但在实际应用中并不一定全部需要五种方式，例如有的没有原点回归方式、有的没有手动操作方式等。在上文中提到，IST指令占用连续的8个输入口地址。所以，即使不需要编写五种工作方式的程序，IST指令一旦指定源址S为X首地址，其连续的8个输入口均被占用，不能用于其他用处，例如执行指令IST X10 S20 S38，若此时没有原点回归方式，其X11输入口也被占用。

3、特殊辅助继电器M8043的使用

上文提到过，原点回归程序的结束要驱动特殊辅助继电器M8043为ON，这是必须要做的。若在原点回归结束后不驱动M8043，将会导致在各种工作方式之间切换时所有输出被复位的情况。

若没有原点回归方式，则在自动运行方式开始前需将M8043置ON一次。

4、工作方式的切换

在系统顺序控制的过程中，自动运行方式下单步、单周期、自动三种工作方式可以自由切换。另外，在系统顺序控制的过程中，手动操作、原点回归、自动三种工作方式也可以通过旋转开关进行切换，但由于安全原因，在全部输出复位后，切换后工作方式才起效。

IST指令在顺控程序中可以说是非常方便的，虽然其理解起来比较复杂。

总而言之，关于IST指令的学习分享就到这里，大家如果想看指令的应用实例，可以登录技成官网观看视频课程或自行查看相关资料哟。

（技成培训网原创。作者：杨思慧，未经授权不得转载，违者必究！）

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