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PLC功能表图的组成要素

    图5-8所示为功能表图的一般形式。它主要由步、转换、转换条件、有向连线和动作等要素组成。

    (1)步  在功能表图中用矩形框表示，如，方框内是该步的编号。图5-8所示各步的编号为n-1、n、n+1。编程时一般用PLC内部编程元件来代表各步，因此经常直接用代表该步的编程元件的元件号作为步的编号，如M300等，这样在根据功能表图设计梯形图时较为方便。

    图5-8    功能表图的一般形式

    (2)初始步  即与系统的初始状态相对应的步。初始状态一般是系统等待启动命令的相对静止的状态。初始步用双线方框表示，每一个功能表图至少应该有一个初始步。

    (3)活动步  当系统正处于某一步时，该步处于活动状态，称该步为“活动步”。步处于活动状态时，相应的动作被执行。若为保持型动作则该步不活动时继续执行该动作，若为非保持型动作则指该步不活动时，动作也停止执行。一般在功能表图中保持型的动作应该用文字或助记符标注，而非保持型动作不要标注。

    (4)动作  一个控制系统可以划分为被控系统和施控系统，例如在数控车床系统中，数控装置是施控系统，而车床是被控系统。对于被控系统，在某一步中要完成某些“动作”，对于施控系统，在某一步中则要向被控系统发出某些“命令”，将动作或命令简称为动作，并用矩形框中的文字或符号表示，该矩形框应与相应的步的符号相连。如果某一步有几个动作，可以用如图5-9所示的两种画法来表示，但是图中并不隐含这些动作之间的任何顺序。

    图5-9  多个动作的画法

    (5)有向连线、转换和转换条件  如图5-9所示，步与步之间用有向连线连接，并且用转换将步分隔开。步的活动状态进展是按有向连线规定的路线进行。有向连线上无箭头标注时，其进展方向是从上到下、从左到右。如果不是上述方向，应在有向连线上用箭头注明方向。步的活动状态进展是由转换来完成的。转换是用与有向连线垂直的短划线来表示。步与步之间不允许直接相连，必须有转换隔开，而转换与转换之间也同样不能直接相连，必须有步隔开。转换条件是与转换相关的逻辑命题。转换条件可以用文字语言、布尔代数表达式或图形符号标注在表示转换的短划线旁边。

    转换条件X和，分别表示当二进制逻辑信号X为“1”和“0”状态时条件成立；转换条件X↑和X↓分别表示的是，当X从“0”（断开）到“1”（接通）和从“1”到“0”状态时条件成立。

功能表图又称做状态转移图，它是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，也是设计PLC的顺序控制程序的有力工具。功能表图并不涉及所描述的控制功能的具体技术，它是一种通用的技术语言，可以用于迸一步设计和不同专业的人员之间进行技术交流。

    各个PLC厂家都开发了相应的功能表图，各国家也都制定了功能表图的国家标准。我国于1986年颁布了功能表图的国家标准(GB6988. 6-1986)。

1．步的划分

    分析被控对象的工作过程及控制要求，将系统的工作过程划分成若干阶段，这些阶段称为“步”。步是根据PLC输出量的状态划分的，只要系统的输出量状态发生变化，系统就从原来的步进入新的步。如图5-7(a)所示，某液压动力滑台的整个工作过程可划分为四步，即：0步A、B、C均不输出；1步A、B输出；2步B、C输出；3步C输出。在每一步内PLC各输出量状态均保持不变。

    步也可根据被控对象工作状态的变化来划分，但被控对象的状态变化应该是由PLC输出状态变化引起的。如图5-7(b)所示，初始状态是停在原位不动，当得到启动信号后开始快进，快进到加工位置转为工进，到达终点加工结束又转为快退，快退到原位停止，又回到初始状态。因此，液压滑台的整个工作过程可以划分为停止（原位）、快进、工进、快退四步。但这些状态的改变都必须是由PLC输出量的变化引起的，否则就不能这样划分。例如：若从快进转为工进与PLC输出无关，那么快进、工进只能算一步。

    总之，步的划分应以PLC输出量状态的变化来划分，因为我们是为了设计PLC控制的程序，所以PLC输出状态没有变化时，就不存在程序的变化。

    图5-7    步的划分

    (a)划分方法；(b)划分方法二

    2．转换条件的确定

    确定各相邻步之间的转换条件是顺序控制设计法的重要步骤之一。转换条件是使系统从当前步进入下一步的条件。常见的转换条件有按钮、行程开关、定时器和计数器触点的动作（通/断）等。

    如图5-7(b)所示，滑台由停止（原位）转为快进，其转换条件是按下启动按钮SB1（即SB1的动合触点接通）；由快进转为工进的转换条件是行程开关SQ2动作；由工进转为快进的转换条件是终点行程开关SQ3动作；由快退转为停止（原位）的转换条件是原位行程开关SQ1动作。转换条件也可以是若干个信号的逻辑（与、或、非）组合。如：A1·A2、B1+B2。

    3．功能表图的绘制

    根据以上分析画出描述系统工作过程的功能表图，是顺序控制设计法中为关键的一个步骤。

    4．梯形图的编制

    根据功能表图，采用某种编程方式设计出梯形图程序。

  PLC在控制系统的应用中，外部硬件接线部分较为简单，对被控对象的控制作用，都体现在PLC的程序上。因此，PLC程序设计得好坏，直接影响控制系统的性能。PLC在逻辑控制系统中的程序设计方法主要有经验设计法、逻辑设计法和继电器控制电路移植法三种。

    经验设计法实际上是沿用了传统继电器系统电气原理图的设计方法，即在一些典型单元电路（梯形图）的基础上，根据被控对象对控制系统的具体要求，不断地修改和完善梯形图。有时需要多次反复调试和修改梯形图，增加很多辅助触点和中间编程元件，后才能得到一个较为满意的结果。这种设计方法没有规律可遵循，具有很大的试探性和随意性，后的结果因人而异。设计所用时间、设计质量与设计者的经验有很大关系，所以称之为经验设计法，一般可用于较简单的梯形图程序设计。

    继电器控制电路移植法，主要用于继电器控制电路改造时的编程，按原电路图的逻辑关系对照翻译即可。

    在逻辑设计法中为常用的是功能表图设计法（又称顺序控制设计法）。本节将主要介绍功能表图的绘制方法。

    在工业控制领域中，顺序控制的应用很广，尤其在机械行业，几乎无例外地利用顺序控制来实现加工的自动循环。可编程序控制器的设计者们继承了顺序控制的思想，为顺序控制程序的编制提供了大量通用和的编程元件，开发了专门供编制顺序控制程序用的功能表图，使这种*的设计方法成为当前PLC程序设计的主要方法。

    这种设计方法很容易被初学者接受，程序的调试、修改和阅读也很容易，并且大大缩短了设计周期，提高了设计效率。

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