在GX-Developer环境下的SFC 图编程

杨正勇 刘 欢 衡阳财经工业职业技术学院 421008

【文章摘要】

顺序功能图是设计PLC 顺序控制程序的工具，是一种位于其它编程语言之上的图形语言，其程序的规范性较强，容易读懂，具有一定的可视性。然而不少工程技术人员用顺序功能图编程后，还要使用STL 指令或起保停电路进行顺序控制梯形图的编辑，主要原因是不会使用编程软件编辑SFC 图。本文以全自动洗衣机控制系统设计为例，采用三菱FX2N 系统PLC进行绘制SFC 图。

【关键词】

PLC ；顺序功能图；GX-Developerl 软件SFC

0 引言

IEC1131 公布的IEC PLC 标准中，顺序功能图（Sequential Function Chart）被定为PLC 位居首位的编程语言。它是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，是设计PLC 顺序控制程序的工具，是一种通用的技术语言，体现了一种编程思路。然而不少工程技术人员用顺序功能图编程后，还要使用STL 指令或起保停电路进行顺序控制梯形图来编辑，主要原因是应用编程软件绘制SFC 图还不是很广泛，不知如何绘制SFC 图。本文以全自动洗衣机控制系统设计为例，采用三菱FX2N 系统PLC 进行绘制SFC 图，叙述顺序功能图绘制的方法和步骤。

1 全自动洗衣机控制系统设计

1.1 控制要求

全自动洗衣机的工作过程如下：接通电源后，按下启动按钮，洗衣机开始进水，当水位达到高水位时，停止进水并开始正向洗涤。正向洗涤5s，暂停2s，然后开始反向洗涤，反向洗涤5 s 后，暂停2s，如此反复进行。当正向洗涤和反向洗涤满10 次时。开始排水，当水位降到低水位时，开始脱水，并且继续排水。脱水10s 后，就完成一次从进水到脱水的大循环过程。然后进入下一次大循环过程。当大循环次数满3次时，洗完报警，报警10s 后结束全过程，自动停机。

1.2 I/O 分配地址

根据系统动作要求，I/O 分配如下：输入分配，启动和暂停按钮X0 ；高水位信号X3 ；低水位信号X4。输出分配，进水电磁阀Y0 ；电动机正转控制Y1 ；电动机反转控制Y2 ；排水电磁阀Y3 ；脱水电磁离合器Y4 ；报警蜂鸣器Y5。

1.3 程序将光标移到图2 的No0，双击“块标题”或“块类型”，于是出现一个梯形图编程界面。将光标移到右边的编辑窗口，输入M8002 常开触点，将S0 置位，并按F4进行转换。根据系统动作要求及I/O 分配地址，编写的程序见图1 ：

2 SFC 图的编辑

2.1 绘制SFC 图的准备工作

运行“GX-Developer”软件，创建新工程，要求选择“PLC 系列”、“PLC 类型”、“程序类型”以及“设置工程名”，注意“程序类型”必须选SFC ；单击“确定”，出现一个对话框，在该对话框中对“块标题”和“块类型”进行定义，如图2 所示。由于编辑SFC图时，首先在程序中必须用初始化脉冲M8002 的常开触点作为转换条件，将初始步预置为活动步，因此No0“块类型”中一定要选择“梯形图块”，而No1“块类型”中选择“SFC 块”。

2.2 初始化的编辑

基金项目：湖南省教育厅科学研究项目：《车用管类金属配件自动生产线的研制》（12C0978）

2.3 SFC 图框架的绘制

双击图2 中No1 中“块标题”或“块类型”，就出现SFC 图编辑区（左边窗口）和输出/ 转换条件程序编辑区（右边窗口）；此时，程序自动给出初始步、有向连线（箭头省略）、转换（与有向连线垂直的短划线）等图形，无需我们绘制。接下来就可以进行SFC 图整个框架的绘制了，具体操作如下：

（１）将光标移到（4,1）并双击，出现如图3 所示的SFC 符号输入界面，图标号为“STEP”，默认指定号为“10”。因为SFC 的通用状态步一定要从S20~S499 选择，一般从S20 开始，并且从小到大进行标记，所以应将“10”改为“20”，然后单击“确定”或按“Enter”键，即完成了S20 状态步输入。

（２）将光标移到（5,1）并双击，出现SFC 符号输入界面，图标号为TR，无需改变指定号数值，单击“确定”或按“Enter”键，即完成转换条件输入。

（3）按照（1）、（2）中的方法，分别将光标移到（7,1）、（8,1）、（10,1）、（11,1）、（13,1）、（14,1）、（16,1）、（19,1）、（20,1）、（22,1）、（25,1）、（26,1）等处，分别进行状态步和转换条件的设定。注意在设置状态步时，要将“STEP”的默认指定号“10”依次改为“21~27”。

（4）将光标移到（17,1）并双击，出现SFC 符号输入界面，见图4。选中选择性分支开始符号“——D”后，点击“确定”或按“Enter”键。这样选择序列分支的编辑输入完毕。用同样的方法完成（23,1）处的编辑。

（5）将光标分别移到（18,1）、（18,2）、（24,1）、（24,2）处，按照（2）中的方法完成转换条件5、6、8、9 处的编辑。

（6）将光标移到(19，2) 并双击，会出现SFC 符号输入界面，选择“JUMP”，输入指定号“21”，即要跳转到的目标步，然后单击“确定”或按“Enter”键。在有跳转返回指向的目标步方框图中多出一个小黑点，这说明该工序步是跳转返回的目标步。用同样的方法完成（25,2）、（28,1）等处的跳转，这样就完成了周期性循环工作的编辑。 至此，SFC 图框架的绘制基本完成，如图5 所示。图中有“？”存在，表示还没有对动作输出和转换条件进行编辑。

2.4 输出及转换条件

（1）将光标移到图5 中SFC 图编辑区（左边窗口）初始步的“？ 0”处，就可在输出程序编辑区（右边窗口）进行动作输出的编辑。根据图1，在输出程序编辑区可输入“ZRST C0 C1 ”，单击“确定”或按“Enter”键，按F4 快捷键进行转换，转换后梯形图则由原来的灰色变成亮白色，完成转换后“？ 0”中的“？”消失。有的程序初始步常设计为无输出，这时，无需编辑。该处的“？”仍然存在。用同样的方法可完成通用状态步“？ 20~ ？ 27”的动作输出的编辑。注意每编辑完一个状态步的输出，一定要按F4 快捷键进行转换。

（２）将光标移到图5 中SFC 图编辑区（左边窗口）转换“？ 0”处，就可在右边窗口进行编辑。根据图1，在右边窗口输入“ld x0” 单击“确定”或按“Enter”键，然后再输入“tran”，按“Enter”键。按F4 快捷键进行转换。这时“？ 0”处的“？”消失，表示转换条件输入完成。用同样的方法可完成“？ 1~ ？ 10”转换条件的编辑。这样即完成了所有的动作输出和转换条件的编辑，生成如图6 所示的SFC 图。

2.5 程序变换

当所有SFC 程序编辑完后，点击变换（编辑中所有程序），进行SFC 程序的变换（编译），变换成功后就可以进行仿真实验或写入PLC 进行调试了。

3 SFC 图编辑的优点

使用SFC 图编辑，无需再用STL 指令或起保停电路进行顺序控制梯形图的编辑，这样大大降低了编程的复杂性，减少编程错误，缩短编程时间，提高了编程效率，而且容易转换成所需要的形式；与传统的梯形图编辑方法相比，无需复杂的互锁电路，具有简单、直观、程序结构清晰、规范、易于理解和检查的优点，尤其是当设备发生故障时，较容易找出故障所在位置。特别适合于多进程同时运行的控制对象，利用它的并列、选择分支编程功能，能较好地实现项目任务要求的顺序控制功能。笔者在车用金属管类零件自动检测机项目中得到了很好验证。

【参考文献】

[1] 廖常初.《PLC 基础及应用》. 北京：机械工业出版社，2003 年4 月。

[2] 华满湘.《电气控制及PLC 应用》. 北京：北京大学出版社，2009 年9 月。

[3] 郑燕.《PLC 项目教程》. 北京：人民邮电出版社，2010 年12 月。

【作者简介】

杨正勇（1968— ），男，湖南宜章人，衡阳财经工业职业技术学院，副教授，硕士，研究方向实训教学和自动化应用技术的推广应用。