浅谈 SFC 图编写 PLC 程序摘 要：可编程序控制器是在工业自动化控制系统中不可或缺的设备，是支撑工业自动化控制系统的主要部件之一。在电气工程及其自动化专业和机电一体化专业的中职学生中，可编程序控制器也是一门主干专业课。对于 20 世纪的老电工而言，他们还依赖于继电控制系统，对于现在的中职生而言，学好可编程序控制器课程意味着在企业有生存空间和发展提升空间。本文详细讲解了中职学校 PLC的教学方法和途径。 关键词：SFC 图 可编程序控制器 中职学生 GX Developer 软件 一、可编程序控制器的特点及工作过程 20 世纪 60 年代末，美国汽车制造工业竞争激烈，为了适应不断更新的生产工艺，1968 年美国通用汽车公司首先公开招标。1969 年，第一台可编程序控制器的出现，给自动化控制带来了一场革命。 1.PLC 软件简单易学 PLC 有多种程序设计语言，但人们常用的还是梯形图和指令语句表。我们可以通过采用梯形图，轻易地把继电器控制系统改装为 PLC 控制系统。为了形成一套完整体系，我们把梯形图中的图形符号对应出指令语句形成表格，这就是指令语句表。 2.使用和维护方便 PLC 的安装、使用和维护都很方便，可编程序控制器在设计和制造过程中采取了多层次抗干扰和精选元件措施，可以在恶劣的工业环境下与强电设备一起工作，能够安全可靠地长时间运行，在传统的继电器系统这些是无法实现的。PLC 也集成了电子设备电路，内部处理不依赖接点，所以元件的使用寿命多半为永久性。 3.可编程序控制器的基本工作过程 可编程序控制器的品牌众多，型号也众多，但它们的工作方式完全相同，都是按三个阶段每次扫描循环执行。输入采样阶段：这个阶段是 PLC 首先对输入端子进行扫描，并将各输入状态保存于对应的输入映像寄存器中，直至下一个扫描开始，映像寄存器中的数据是不会变化的。程序执行阶段：这个阶段也是 PLC 工作的阶段，PLC 按照程序员事先写好的程序，按从上到下、从左到右的循序逐句扫描程序。如果有输入或输出状态时，就从对应的映像寄存器“读取 ”上一阶段的状态，然后进行相应的逻辑运算，并将运算结果存入元件映像寄存器中。 输出刷新阶段：当用户程序执行结束后，元件映像寄存器中所有输出继电器的状态，在输出刷新阶段转存到输出锁存器中，并通过一定方式输出，驱动外部负载。 完成在以上三个阶段一次，我们称之为一个扫描周期，PLC 的扫描周期很短一般为几十毫秒之几百毫秒。 二、可编程序控制器的特点 1.PLC 通用编写方法 PLC 有多种程序设计语言，但人们常用的还是梯形图和指令语句表。使用中可以通过采用梯形图的方法，把继电器控制系统改装为 PLC 控制系统。为了形成一套完整体系，可把梯形图中的图形符号对应出指令语句形成表格，这就是指令语句表。 2.使用和维护方便 PLC 的安装、使用和维护都很方便。可编程序控制器在设计和制造过程中采取了多层次抗干扰和精选元件措施，可以在恶劣的工业环境下与强电设备一起工作，能够安全可靠地长时间运行，而传统的继电器系统无法实现。PLC 也集成了电子设备电路，内部处理不依赖接点，所以元件的使用寿命多半为永久性。 三、PLC 的开关量与模拟量的应用 1.开关量的控制 对于中职学生来说，掌握开关量的控制是重中之重，因为在 PLC 中，开关量的控制是最为基础且运用最广的一种量的控制，适用于单一设备控制。在传统的继电器控制系统中大部分就是开关量的控制，这也是 PLC 能取代的原因之一。 2.模拟量的控制 在工业生产中，不只会出现开关量“0，1” ，还会出现一些模糊的、连续的物理量，如温度、速度、压力、液位等等，这都是模拟量。对于中职学生来说，了解这些量的转换即可。 四、通过 SFC 步进顺序控制方法快速有效地学会可编程序控制器 1.步进顺序 SFC 图与传统的梯形图 在传统 PLC 编程教学中，都是让学生画出梯形图和指令语句表。殊不知步进顺序控制更为方便和快捷。梯形图的扫描方法虽然是从上到下、从左到右的方式进行扫描执行，但在逻辑思维较为复杂的情况下，用梯形图需要花上几个课时的时间才能完成，所以在最后呈现结果时，会或多或少的有些差异，但这些差异在严格的自动化生产线中是绝对不允许的。 步进顺序 SFC 图在设计时就有严谨规则且方式简单。对于较复杂的、具有一定循环的动作方式，既编写方便，又能增强程序的阅读性。当每一个状态转移后，前一个状态中的执行情况将会立即失效，这样对于逻辑思维判断的要求可以大大减少，增加学生对 PLC 软件编程的兴趣。 2.枚举案例 接下来，笔者将以一个十字路口交通灯为例子，说明 SFC 图编写程序的方法是否快捷有效。 某十字路口控制要求为：东西绿灯 30 秒，黄灯 3 秒，红灯 23 秒；南北绿灯 20 秒，黄灯 3 秒，红灯 33 秒。 根据交通灯的特性，若东西绿灯时南北应该是红灯，反之南北绿灯时东西红灯。分析控制要求后，选用三菱FX2N-48MR 型 PLC。 先画出 I/O 分配表，打开 GX Developer V8.86 版本软件，选择 PLC 系列和 PLC 类型后，程序类型选择“SFC”，在 MAIN 程序中新建一个“梯形图块”和“SFC 块” 。 根据控制要求，画出了 SFC 图后，在图里填写内容即可。图中的框为某一个状态，框后面的数字为状态 S 的编号，框下面的一横且后面跟着数字的地方为执行以下步骤的条件。在填写内容过程中，填写状态里的编写基本和梯形图没有太大区别，关键在于填写条件。条件是需要在前一个状态中能体现得到。写好了条件之后跟上“TRAN”指令即可。 通过上述例子可以发现，SFC 图编写程序就像是一个填涂游戏一样简单。对于中职学生来说，其应该是很容易上手的一种方法。同样的，对于一些基础不好或没有基础的中级技工来说，这样的编程方法也是一种不错的选择。五、小结 在 SFC 编制 PLC 步进顺序控制程序时，学生只要能清晰地分析其顺序及规律，正确地画出 SFC 图及控制要求，然后把内容填写进去，就能完成真正有活力的程序。SFC图编写不仅在程序修改方面比基本指令编写梯形图方便，在阅读 SFC 图上面也更为简洁、直观。