顺序控制指令详解

顺序控制指令是PLC生产厂家为用户提供的可使功能图编程简单化和规范化的指令。顺序控制指令可以将顺序功能流程图转换成梯形图程序，顺序功能流程图是设计梯形图程序的基础。

1.顺序功能图简介

顺序功能图SFC（Sequentia1 Function Chart）又称功能流程图或功能图，它是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，也是设计PLC的顺序控制程序的有力工具。

（1）功能图的产生。20世纪80年代初，法国科技人员根据PETRI NET理论，提出了可编程序控制器设计的Grafacet法。Grafacet法是专用于工业顺序控制程序设计的一种功能说明语言，现在已成为法国国家标准（NFC03190）。IEC（国际电工委员会）于1988年公布了类似的“控制系统功能图准备”标准（IEC848）。我国也在1986年颁布了顺序功能图的国家标准（GB 6988.6-86），1994年5月公布的IEC PLC标准（IEC 1131）中，顺序功能图被确定为PLC位居首位的编程语言。

（2）顺序功能图的基本概念。顺序功能图主要由步、转移及有向线段等元素组成。如果适当运用组成元素，就可得到控制系统的静态表示方法，再根据转移触发规则模拟系统的运行，就可以得到控制系统的动态过程。

步。将控制系统的一个周期划分为若干个顺序相连的阶段，这些阶段称为步，并用编程元件来代表各步。步的符号如图5-43所示。矩形框中可写上该步的编号或代码。

图5-43 步的图形符号

初始步。与系统初始状态相对应的步称为初始步，初始状态一般是系统等待启动命令的相对静止的状态，一个控制系统至少要有一个初始步。初始步的图形符号为双线的矩形框，如图5-44所示。在实际使用时，有时也画成单线矩形框，有时画一条横线表示功能图的开始。活动步。当控制系统正处于某一步所在的阶段时，该步处于活动状态，称该步为“活动步”。步处于活动状态时，相应的动作被执行；处于不活动状态时，相应的非存储型的动作被停止执行。

与步对应的动作或命令。在每个稳定的步下，可能会有相应的动作。动作的表示方法如图5-45所示。

图5-44 初始步的图形符号

图5-45 动作的表示

图5-4 6 转移符号

转移。为了说明从一个步到另一个步的变化，要用转移概念，即用一个有向线段来表示转移的方向。两个步之间的有向线段上再用一段横线表示这一转移。转移的符号如图5-46所示。

转移是一种条件，当此条件成立，称为转移使能。该转移如果能够使步发生转移，则称为触发。一个转移能够触发必须满足：步为活动步及转移使能。转移条件是指使系统从一个步向另一个步转移的必要条件，通常用文字、逻辑方程及符号来表示。

（3）功能图的构成规则。控制系统功能图的绘制必须满足以下规则。

①步与步不能相连，必须用转移分开。

②转移与转移不能相连，必须用步分开。

③步与转移、转移与步之间的连接采用有向线段，从上向下画时，可以省略箭头；当有向线段从下向上画时，必须画上箭头，以表示方向。

④一个功能图至少要有一个初始步。

图5-47 冲压机运行过程图

下面用一个例子来说明功能图的绘制。某一冲压机的初始位置是冲头抬起，处于高位；当操作者按动启动按钮时，冲头向工件冲击；到最低位置时，触动低位行程开关；然后冲头抬起，回到高位，触动高位行程开关，停止运行。如图5-47所示为功能图表示的冲压机运行过程。冲压机的工作顺序可分为三个步：初始步、下冲和返回。从初始步到下冲步的转移必须满足启动信号和高位行程开关信号同时为ON才能发生；从下冲步到返回步，必须满足低位行程开关为ON才能发生。

2.顺序控制指令

S7-200 PLC提供了三条顺序控制指令，它们的STL形式、LAD形式和功能见表5-12。从表中可以看出，顺序控制指令的操作对象为状态继电器S，每一个S的位都表示功能图中的一步。S的范围为：S0.0～S31.7。

表5-12 顺序控制指令的形成及功能(www.xing528.com)

从LSCR指令开始到SCRE指令结束的所有指令组成一个顺序控制（SCR）段，对应功能图中的一步。LSCR指令标记一个SCR步的开始，当该步的状态继电器置位时，允许该SCR步工作。SCR步必须用SCRE指令结束。当SCRT指令的输入端有效时，一方面置位下一个SCR步的状态继电器S，以便使下一个SCR步工作；另一方面又同时使该步的状态继电器复位，使该步停止工作。由此可以总结出每一个SCR程序步一般有三种功能。

（1）驱动处理：即在该步状态继电器有效时，要做什么工作；有时也可能不做任何工作。

（2）指定转移条件和目标：即满足什么条件后活动步移到何处。

（3）转移源自动复位功能：步发生转移后，使下一个步变为活动步的同时，自动复位原步。

3.举例说明

在使用功能图编程时，应先画出功能图，然后对应于功能图画出梯形图。如图5-48所示中的两条传送带用来传送钢板之类的长物体，要求尽可能地减少传送带的运行时间。在传送带端部设置了两个光电开关I0.1和I0.2，传送带A、B的电机分别由Q0.1和Q0.2驱动。SM0.1使系统进入初始步，按下启动按钮，I0.0变为“1”状态时，系统进入步S0.1，传送带Q0.1开始运行，被传送的物体的前沿使I0.1变为“1”状态时，系统进入步S0.2，两条传送带同时运行。被传送物体的后沿离开I0.1时，传送带A停止运行，物体的后沿离开I0.2时，传送带B也停止运行，系统返回初始步。

图5-48 顺序功能图和控制梯形图

在该例中，初始化脉冲SM0.1用来置位S0.0，即把S0.0（步1）激活；在步1的SCR段要做的工作是复位Q0.2。按启动按钮I0.0后，步发生转移，I0.0即为步转移条件，I0.0的常开触点将S0.1（步2）置位（激活）的同时，自动使原步S0.0复位。在步2的SCR段，要做的工作是置位Q0.1，当I0.1变为“1”状态时，步从步2（S0.1）转移到步3（S0.2），同时步2复位。在步3的SCR段，要做的工作是置位Q0.2，当I0.1断开时，步从步3（S0.2）转移到步4（S0.3）。在步4的SCR段，要做的工作是复位Q0.1，当I0.2断开时，步从步4（S0.3）转移到步1（S0.0）。

在SCR段输出时，常用特殊中间继电器SM0.0（常ON继电器）执行SCR段的输出操作。因为线圈不能直接和母线相连，所以必须借助于一个常闭的SM0.0来完成任务。有时也用发生转移条件的常闭接点来执行输出。

4.使用说明

（1）顺控指令仅对元件S有效，状态继电器S也具有一般继电器的功能，所以对它能够使用其他指令。

（2）SCR段程序能否执行取决于该步（S）是否被置位，SCRE与下一个LSCR之间的指令逻辑不影响下一个SCR段程序的执行。

（3）不能把同一个S位用于不同程序中，例如，如果在主程序中用了S1.1，则在子程序中就不能再使用它。

（4）在SCR段中不能使用JMP和LBL指令，就是说不允许跳入、跳出或在内部跳转，但可以在SCR段附近使用跳转和标号指令。

（5）在SCR段中不能使用FOR、NEXT和END指令。

（6）在步发生转移后，所有的SCR段的元器件一般也要复位，如果希望继续输出，可使用置位/复位指令，如图5-48中的Q0.1。

（7）在使用功能图时，状态继电器的编号可以不按顺序安排。