三菱FX PLC学习之顺序功能图（SFC）

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大部分的工业控制系统都是顺序控制系统，所谓顺序控制系统，通俗来讲，就是在整个控制过程中，确定系统应该先做什么，再做什么，最后做什么，即将整个生产过程按顺序进行步骤化，每个步骤对应一个控制任务，各个步骤之间都有转移方向与转移条件。

基于顺序控制系统的任务可以步骤化的特点，各种品牌PLC都开发了与顺控程序有关的指令。而顺序功能图(SFC)亦是顺控程序设计的一种图形语言，用于描述控制流程功能和特性，如下图18-1为一简单的SFC示例图。

图18-1

啥?图18-1看不懂?看不懂就对了，因为这篇文章就是要让大家如何看懂它的!

相信大家已经开始摩拳擦掌，迫不及待了吧，那么，废话不多说，我们开始这次的学习分享吧!

一、顺序功能图(SFC)与其组成

顺序功能图，即SFC，又称状态转移图或功能表图。它是用状态继电器(S)来描述工步状态的工艺流程图，由状态步、有向连线(转移方向)、转移条件、以及命令和动作组成。

(1)状态步

状态步，又称步或状态，指控制系统的一个工作状态，可分为初始状态步和一般状态步，如图18-2所示。

图18-2

状态步用状态框表示，框内为状态继电器编号，这些编号可连续，也可不连续。

其中初始状态步用双线矩形框表示，是SFC的第一个状态步，即系统等待启动命令的状态。一般状态步用单线矩形框表示，除初始状态步之外，其他均为一般状态步。

这些状态步一旦被激活，就处于活动状态，其中的动作和命令均得到执行。

显然，未被激活的状态步，其命令与动作不能被执行。在SFC中，下一个状态被激活时，前一个状态必须要关闭。例如下图18-3所示，当S20状态步被激活，里面的指令均得到执行，此时初始步S0已被关闭。

图18-3

这里要注意是，虽然状态继电器编号可连续，也可不连续，但还是有相关的规定，如下图18-4所示。S0～S9为初始状态专用，S10～S19为IST指令专用，S20～S899为一般状态通用，所以一般状态使用的状态继电器最小编号为20。

图18-4

(2)有向连线(转移方向)

有向连线是指两个状态之间的连线，表示了状态的转移方向，其方向一般默认为从上到下，所以表示从上到下的有向连线的箭头可省略。除此之外，其他的有向连线一般需带箭头，如下图18-5所示。

图18-5

图18-5所示，左边为顺序功能图，右边为软件中的SFC图，状态S0与S20之间有向连线的箭头已省略，状态S20跳转到状态S0的有向连线带有箭头。

(3)转移条件

转移条件，在SFC中用短划线表示，如下图18-6所示。状态与状态之间的转移，必须在条件满足的情况下才可以进行。例如图18-5中的状态S20要转移到状态S21，X2就必须接通。转移条件不一定是单个触点，也可以是一段程序。

图18-6

(4)命令和动作

这里的命令与动作，是指每一个状态中的命令与动作，即每一个状态的控制要求以及完成该要求对应的程序。命令与动作用相应的文字符号写在状态框的旁边，并用直线与状态框连接，如下图18-7所示。

图18-7

综上，状态步、有向连线(转移方向)、转移条件以及命令与动作是SFC的基本要素，其总的示例如下图18-8所示。至此，能否看懂图18-1，我想，大家应该心里有数了吧。

图18-8

但，知道了SFC有哪些组成部分，显然还不足够让大家能完全看懂SFC，例如图18-1中的分支是怎么回事。所以，接下来我们再一起看看，SFC的基本结构有哪些吧!

二、顺序功能图(SFC)基本结构

(1)单流程结构

顺序功能图中，最简单的结构是单流程结构，即有向连线没有分支线，为单一线段，如下图18-9所示。在单流程SFC中，状态的激活由初始状态开始，从上到下依次进行，在整个控制过程中，除转移瞬间(在此过渡期间，两个状态同时处于活动状态)，只能有一个状态步处于激活状态，其命令和动作正在被执行。

图18-9

SFC中除了比较简单的单流程SFC外，还有分支SFC，即有向连线出现两个或两个以上的分支。那么，我们一起来看看分支SFC有哪些吧。

(2)选择性分支与汇合结构

所谓选择性，是指在各个分支中，只能有一条分支流程被选择，即多选一。如下图18-10所示，左边为有选择性分支与汇合的顺序功能图，右边为软件中的SFC示例图。

在单流程向选择性分支转移时，根据转移条件是否成立，只能向其中一个分支进行转移。若此时X2接通，S20向S22转移，S22被激活，同时S21、S23保持非活动状态。

图18-10

同理，选择性汇合是指多个选择性分支流程汇合成单流程时，只能有一个分支被转移，如图18-10中的S21、S22、S23只能有一个被转移到S30。

(3)并行性分支与汇合结构

所谓并行性，是指在各个分支中，它们的转移条件相同，全部分支流程均被选择。如下图18-11所示，左边为有并行性分支与汇合的顺序功能图，右边为软件中的SFC示例图。

在单流程向并行性分支转移时，根据转移条件是否成立，向所有分支进行转移。若此时X0接通，S21、S22、S23同时被激活，先后被扫描。

图18-11

同理，并行性汇合是指多个并行性分支流程都已完成且转移条件成立后，同时汇合成单流程，如图18-11中的S21、S22、S23全部完成，X1接通，流程转移到S30，S30被激活。

SFC除了单流程结构和分支结构外，还有几个特殊结构，即跳转、重复以及循环。

(3)跳转、重复以及循环

SFC中跳转，类似于功能指令中的CJ，即跳过中间的部分状态，直接向其他状态转移，可分为转移和分离两种情况，如下图18-12所示。

图18-12

当跳转可以在流程自身中进行，即图18-12中左图所示，若X10接通，流程转移到S31，跳过S21、S30。

另外，跳转也可以在两个SFC流程之间进行，称为分离。如图18-12中右图所示，若X10接通，本流程停止执行，转移到另一个流程中的状态S52。

重复是指流程中的某几个状态被重复执行，即向前跳转，当被重复执行的状态只有一个，即向本状态重复，则称为复位。

如下图18-13的左图所示，若转移条件成立，S21、S30、S31被重复执行，重复的次数由转移条件确定，或如下图18-13的中图所示，若转移条件成立，S30被重复执行。而所谓循环，是指流程结束，又跳转后初始状态重复执行，如下图18-13的右图所示。

图18-13

其实，不管是跳转、分离，还是重复、循环，都只不过是转移的几种不同形式，而一个完整的SFC，往往是几种不同结构的结合。在理解基本结构的情况下，我们才能更好地理解一个复杂的SFC，或者设计一个SFC。

这次的分享，主要是讲解什么是SFC，下次将会结合梯形图对SFC进行更深入的学习，所以，这次的学习分享就相当于让大家热一下身啦，嘿嘿。

注：本文章内容都是基于三菱FX PLC 2N所写

选自《三菱FX系列PLC顺序控制应用》第二章第3～4课时

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