流程图法编程的步骤和原理

1.流程图法设计要点

流程图，用以表示系统工作过程的图形。由一系列框图、圆圈及其连线组成，如图3-60所示。方框代表动作；圆圈代表动作起始位与动作终了；连线代表流向；短横线代表一个动作到另一个动作转换的条件。此外，有时也有分支流程，不同条件有不同的流向。这种图，可以把控制对象的工作过程清楚地表示出来，是常用的计算机程序设计的方法。

流程图法要用到步指令，PLC多都有步指令。如实在无步指令，也可用移位、或基本的逻辑指令实现。

（1）常见流程图

1）顺序流程：图3-60a为顺序流程序。其进程是确定的，只有前一步骤进行后，建立了相应条件，其后续才可继而进行。

2）条件分支流程：图3-60b为条件分支程序。它依条件不同而改变程序流程。这对应于随机电路。

3）平行分支流程：图3-60c为平行分支程序。它依条件可进入平行的两个程序流程。

此外，还可能有循环流程。它的进程达到终点时，又返回到起点。

流程图法适合于动作步骤清晰的系统的控制逻辑设计。它的每一步对应一个动作，而步的转换，则看条件是否满足。所以，流程图画出来了，要求有多少步也就清楚了，而步的转换，有了条件也好设计。

（2）流程图法设计步骤

1）划分动作步。依控制对象的工作过程，划分动作步，画动作顺序图。

2）分配输入输出地址。分配与动作对应的输出地址。分配与步转换条件对应的输入地址。

3）设计流程图。这是动作顺序图的深入。要把I/O点号与动作顺序图的步建立联系。方框，即动作与O（输出）联系，而条件，即短横线与I（输入）联系。这个图应尽可能详尽，以便于进一步设计。

图3-60 三种流程图

4）建立步进逻辑程序。如果PLC有步进指令，可用它建立这个程序。若没有，可用移位指令，或直接用逻辑控制指令建立。

5）建立步与动作的关系。根据动作要求，一个步一个步地列写输出表达式，并依表达式画梯形图。

用流程图法设计的前提为所处理对象的工作步骤要比较清晰，便于划分；步转换的条件也较明确，便于建立逻辑关系。

2.流程图法设计实例

（1）机械手控制程序设计。图3-61所示为机械手工作简图。

其工作过程应是：机械手向下，直到A点———夹取工件———上升———右进———下降，直到在B点———松开工件———上升———左退到原位，停止工作。若夹取不到工件，则从A点上升后，不右进，并报警，提示无工件。其入出点的编号参见设计过程，这里略。

1）划分动作步。根据设计要求，划分动作步，并画出相应的动作顺序简图。图3-62a本例的工作顺序简图。从图可看出它的工作过程及可能的分支。

图3-61 机械手工作简图

图3-62 机械手动作过程简图

画动作顺序简图实际是设计要求的图形表示，弄清了设计要求，完成这一步是不难的。只是在这个图上，还要记上要使用的继电器地址。即如图所示的LR000、LR001……

2）分配输入输出地址。进入各个步，都要完成一定的动作。动作与相应输出点的状态有关。为此，就要分配与动作对应的输出地址。本例的动作（输出）分配如下：

下降———00500 ON，下降；OFF，下降停止。

上升———00502 ON，上升；OFF，上升停止。

夹紧———是用弹簧实现的。0501 ON弹簧松开，机械手松工件；0501OFF弹簧夹紧工

件。右移———00503 ON右移；OFF，右移停止。

左移———00504 ON左移；OFF，左移停止。

步的转换是有条件的。而条件多为输入产生的。所以，也要为输入分配地址。本例的条件（输入地址）分配如下：

下限位开关———00401 ON，达下位；OFF离开下位

上限位开关———00402 ON，达上位；OFF离开上位

有工件———00405 ON，有工件夹住；OFF，无工件。

右限位———00403 ON，达右位；OFF，离右位。

左限位———00404 ON，达左位；OFF，离左位。

起动———00000 ON起动。

3）流程图设计。过程图画出后，并作了I/O分配，弄清了步转换条件，则可在过程图的基础上，加入转换条件，并指定了相应的地址，即为流程图设计。图3-62b已设计好了本例的流程图。从图知：

起动后（00000 ON），即进入第一步。这时，00500 ON，00501 ON，可使机械手松开，并下降，准备抓取工件。

达到下位（00401 ON）后，使00500、00501OFF，下降停止，并夹紧工件。为可靠计，应令其延时2s，可以保证夹住工件。为此，此时起动定时器TIM000。定时器定时到，使机械手上升，即00502 ON。

到达上限，即00402 ON后，上升停。判断机械手是否夹到工件。若无工件，00405 OFF，它的常闭触点（），即00405的非为 ON，这时产生报警，机械手不再工作。这时，如使00001 ON，可停止报警，并使步进程序结束。若有工件，00405 ON，则机械手右移（00503 ON）。

右移到右位，00403 ON，右移停止，并开始下降，即00504 ON。

下降到下限位，00401 ON，00501 ON，松开。为可靠松开，也延时2s。为此起动定时器TIM001。(www.xing528.com)

TIM001时间到，则00501 OFF，并使00502 ON。前者机械手又夹紧，但已无工件，无关紧要。后者使机械手上升。

到上限位，00402 ON，上升停，并00504 ON，左移。

到左限位，00404 ON，左移到，步进程序结束。又等待00000新命令，再起动新的过程。图3-62b与图3-62a不同的是，它的动作与条件是以I/O编号表示的，更详细一些。

4）建立步进逻辑程序。本例假设用的是PLC有STEP及SNXT两条步进指令，可用以建立步进逻辑程序。这8步及辅助的步的程序如图3-63所示。

5）建立步与动作的逻辑关系。由于本例子较简单，图3-63也把这个关系画了出来。从图3-62知，它共有9步。即STEP LR0000～LR0008。另外还有两个停止步，即不带标号的STEP，分划处在SNXT LR0011及SNXT LR0010之后。这意味着，只要执行这两条SNXT，步进程序即行结束。

再者，这里的第四步，即STEPLR0003，有两个分支，00405的ON或OFF区分。ON则转为STEP LR0005，机械手右移。而00405OFF则转为STEPLR0004，报警。若此时使00001 ON，报警停，也使步进程序结束。

应指出的是，步进程序可与别的程序并存。如还有别的程序，PLC除进行机械手控制之外，还可进行别的控制。

附带说明一下OMR ON步指令的特点：

①步指令起动，可用任何一个步号，不一定非从第一位开始。只要使对应的继电器（如图3-62所示的LR0000～LR0002）ON即可。

图3-63 步进逻辑程序

②进入步后，起动位可不保持。步信号（上例的对LR继电器位）会自保持。故可用脉冲信号起动步。而且，即使起动信号保持，步的程序完成后，也不会再起动步程序。而要再起动，先要把起动信号复位（OFF），然后再ON，才能再起动步工作。

③转入新步后，旧的步先复位，然后起动新步。新的步与旧的步不同时工作，但总有一个工作，这点与别的PLC，如三菱的，略不同。后者，新旧可同时ON一个周期。旧的步复位后，其所有输出均复位，但计数器保持当时值。

④步指令使用的继电器不受限制，任何继电器均可用。只要不与别的重复使用即可。这说明，它的步数几乎是不受限制的。而别的厂家的PLC步的使用多是特殊指定的继电器，如三菱、西门子，用的是步继电器S。

⑤步的程序可与一般程序并存。而且，在一个程序中，还可有多组步程序。只是它不能调子程序。

要注意的是，按OMR ON步进指令的使用要点，这些步进指令应放在子程序之前，主程序之后。如把它放在子程序之后，这些步指令将不执行。如把主程序放在它之后，那放在它之后主程序将不执行。

再就是，这些“动作完成”信号，最好“脉冲化”，一旦进入新“动作”，相应的“动作完成”信号即可OFF。这样，可避免进入新动作时，不会错误产生动作完成信号而出错。

用步进指令和流程图法进行程序设计是很方便的，只是稍繁一些，程序量大些。但扫描时间不增加，而且反而少了。因为未起动的步，或已复位的步，程序是不扫描的。

（2）组合机床动力头运动控制。设计要求见3.3.4节3.组合机床动力头运动控制。在此，用流程图法再对其进行设计。

1）划分动作步。根据动作要求，可分为六步，即第一次快进（LR0.01），第一次进（LR0.02），第一次快退（LR0.03），第二次快进（LR0.04），第二次进（LR0.05），第二次快退（LR0.06），如图3-64所示。

2）分配输入输出地址。为了简化，全部用符号地址。

输出用DT1（ON进），（OFF退）。DT2（ON快），（OFF慢）。为输出符号地址。

输入用Q ON（起动）。XK1、XK2、XK3、XK4为各相应的行程开关ON。为XK2 OFF。

图3-64 动力头运动控制动作步划分

3）设计流程图。根据题意，对每一步的输出及步到步之间的转换条件进行标注，如图3-64b所示。

4）建立步进逻辑程序。这里用步进指令建立步程序。共6步，分别用LR0.01、LR0.02……代表这6个步。如图3-63所示。

5）建立步与动作的关系。按要求，在每步中，都用常ON触点（P_ON）使输出DT1或DT2 ON。在进入新的步后，如不使其ON的，即自动使其转为OFF。这是OM-RON步进指令的特点。故这里使输出OFF的操作不必加入。具体梯形图如图3-65所示。

（3）煤气加热炉切阀、转换阀控制。设计对象的工作情况与工艺要求与本章3.3.4节5.煤气加热炉切阀、转换阀控制相同。输出也用3个变量L、M、R，分别代表左煤气切阀，空气烟气转换阀及右煤气切阀方向控制。设计过程如下：

1）划分动作步。根据动作要求，可分为六步。即第一步LR0.00、输出100，第二步LR0.01、输出000，第三步LR0.02、输出010，第四步LR0.03、输出011，第五步LR0.04、输出010，第六步LR0.05、输出000。如图3-66a所示。

2）分配输入输出地址。为了简化，全部用符号地址。

输出用L（ON左切阀开，OFF左切阀关），M（ON转换阀置右，OFF转换阀置左），R（ON右切阀开，OFF右切阀关）。

输入用A（主令信号），Ld、Ln、Md、Mn、Rd、Rn（反馈信号，含义同样3.3.4节5.煤气加热炉切阀、转换阀控制）。

3）设计流程图。根据题意，对每一步的输出及步到步之间的转换条件进行标注，如图3-66b所示。

4）建立步进逻辑程序。这里用步进指令建立步程序。共6步，分别用LR0.00、LR0.02……代表这6个步。

5）建立步与动作的关系。按要求，在每步中，都用常ON触点（P_ON）使输出L、M及RON。在进入新的步后，如不使其ON的，即自动使其转为OFF。这是OMRON步进指令的特点。故这里使输出OFF的操作不必加入。具体梯形图如图3-67所示。

从以上介绍可知，用流程图法，设计那些步骤分明的程序，是很简单的。

图3-65 动力头运动步进控制梯形图程序

图3-66 切阀、转换阀步进控制

图3-67 切阀、转换阀步进控制程序

应指出的是，流程图法多用于步进控制程序的设计，但不等于只能用于这种程序的设计。其实，条件逻辑控制也可用它，只要用相应的中间继电器作好“记忆”，处理好逻辑“相混”问题，不仅可用，而且用起来也很方便。