浅谈SFC图编写PLC程序

袁学琦

摘 要：可编程序控制器（PLC）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（PLC） 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（GM）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（PLC）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（PLC）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（PLC）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（PLC）

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（置为SET指令除外），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”（注意：不是梯形图），在MAIN程序中新建一个“梯形图块”和“SFC块”。（下图所示）

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。

参考文献：

[1]许龙.浅谈可编程序控制器（PLC）在电气控制中的应用[J].科技论坛，2011（11）.

[2]徐英.基于可編程控制器的机械手控制系统的设计[J].电工电气，2011（3）.

[3]劳动和社会保障部教材办公室.可编程序控制器及其应用（第二版）[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2007.

（作者单位：江西赣州技师学院）