西门子平顶山PLC模块总代理

功能图(SFC)是描述控制系统的控制过程、功能和特征的一种图解表示方法。它具有简单、直观等特点，不涉及控制功能的具体技术，是一种通用的语言，是IEC（电工**）的编程语言，近年来在plc的编程中已经得到了普及与推广。

    功能图的基本思想是：设计者按照生产要求，将被控设备的一个工作周期划分成若干个工作阶段（简称“步”），并明确表示每一步要执行的输出，“步”与“步”之间通过制定的条件进行转换，在程序中，只要通过正确连接进行“步”与“步”之间的转换，就可以完成被控设备的全部动作。

    PLC执行功能图程序的基本过程是：根据转换条件选择工作“步”，进行“步”的逻辑处理。组成功能图程序的基本要素是步、转换条件和有向连线，如图所示。

    图    功能图

    1．步

    一个顺序控制过程可分为若干个阶段，也称为步或状态。系统初始状态对应的步称为初始步，初始步一般用双线框表示。在每一步中施控系统要发出某些“命令”，而被控系统要完成某些“动作”、“命令”和“动作”都称为动作。当系统处于某一工作阶段时，则该步处于激活状态，称为活动步。

    2．转换条件

    使系统由当前步进入下一步的信号称为转换条件。顺序控制设计法用转换条件控制代表各步的编程元件，让它们的状态按一定的顺序变化，然后用代表各步的编程元件去控制输出。不同状态的“转换条件”可以不同，也可以相同。当“转换条件”各不相同时，在功能图程序中每次只能选择其中一种工作状态（称为“选择分支”），当“转换条件”都相同时，在功能图程序中每次可以选择多个工作状态（称为“选择并行分支”）。只有满足条件状态，才能进行逻辑处理与输出。因此，“转换条件”是功能图程序选择工作状态（步）的“开关”。

    3．有向连线

    步与步之间的连接线称为“有向连线”，“有向连线”决定了状态的转换方向与转换途径。在有向连线上有短线，表示转换条件。当条件满足时，转换得以实现，即上一步的动作结束而下一步的动作开始，因而不会出现动作重叠。步与步之间必须要有转换条件。

    图中的双框为初始步，M0.0和M0.1是步名，I0.0、I0.1为转换条件，Q0.0、Q0.1为动作。当M0.0有效时，输出指令驱动Q0.0。步与步之间的连线称为有向连线头省略未画。

结合PLC的组成和结构分析PLC的工作原理容易理解。PLC是采用周期循环扫描的工作方式，CPU连续执行用户程序和任务的循环序列称为扫描。CPU对用户程序的执行过程是CPU的循环扫描，并用周期性地集中采样、集中输出的方式来完成的。一个扫描周期主要可分为：

（1）读输入阶段。 每次扫描周期的开始，先读取输入点的当前值，然后写到输入映像寄存器区域。在之后的用户程序执行的过程中，CPU访问输入映像寄存器区域，而并非读取输入端口的状态，输入信号的变化并不会影响到输入映像寄存器的状态，通常要求输入信号有足够的脉冲宽度，才能被响应。

（2）执行程序阶段。 用户程序执行阶段，PLC按照梯形图的顺序，自左而右，自上而下的逐行扫描，在这一阶段CPU从用户程序的条指令开始执行直到后一条指令结束，程序运行放入输出映像寄存器区域。在此阶段，允许对数字量I/O指令和不设置数字滤波的模拟量I/O指令进行处理，在扫描周期的各个部分，均可对中断事件进行响应。

（3）处理通信请求阶段。 是扫描周期的信息处理阶段，CPU处理从通信端口接收到的信息。

（4）执行CPU自诊断测试阶段。在此阶段CPU检查其硬件，用户程序存储器和所有I/O模块的状态。

（5）写输出阶段。每个扫描周期的结尾，CPU把存在输出映像寄存器中的数据输出给数字量输出端点（写入输出锁存器中），新输出状态。然后PLC进入下一个循环周期，重新执行输入采样阶段，周而复始。

如果程序中使用了中断，中断事件出现，立即执行中断程序，中断程序可以在扫描周期的任意点被执行。

如果程序中使用了立即I/O指令，可以直接存取I/O点。用立即I/O指令读输入点值时，相应的输入映像寄存器的值未被修改，用立即I/O指令写输出点值时，相应的输出映像寄存器的值被修改。

PLC输入/输出滞后时间

输入/输出滞后时间又称系统响应时间，是指可编程序控制器的外部输入信号发生变化的时刻至它控制的有关外部输出信号发生变化的时刻之间的时间间隔，它由输入电路滤波时间、输出电路的滞后时间和因扫描工作方式产生的滞后时间三部分组成。

输入模块的CPU滤波电路用来滤除由输入端引入的干扰噪声，消除因外接输入触点动作是产生的抖动引起的不良影响，滤波电路的时间常数决定了输入滤波时间的长短，其典型值为10ms左右。

输出模块的滞后时间与模块的类型有关，继电器型输出电路的滞后时间一般在10ms左右；双向可空硅型输出电路在负载接通时的滞后时间约为1ms，负载由导通到断开时的大滞后时间为10ms；晶体管型输出电路的滞后时间约为1ms。由扫描工作方式引起的滞后时间长可达到两个多扫描周期。可编程序控制器总的响应延迟时间一般只有几十ms，对于一般的系统是无关紧要的。要求输入—输出信号之间的滞后时间尽量短的系统，可以选用扫描速度快的可编程序控制器或采取其他措施。

*处理单元(CPU)一般由控制器、运算器和寄存器组成，这些电路都集成在一个芯片内。CPU通过数据总线、地址总线和控制总线与存储单元、输入输出接口电路相连接。与一般计算机一样，CPU是PLC的**，它按PLC中系统程序赋予的功能指挥PLC有条不紊地进行工作。用户程序和数据事先存入存储器中，当PLC处于运行方式时，CPU按循环扫描方式执行用户程序。
CPU的主要任务有：控制用户程序和数据的接收与存储；用扫描的方式通过I/O部件接收现场的状态或数据。并存人输入映像寄存器或数据存储器中；诊断PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误等；PLC进入运行状态后，从存储器逐条读取用户指令，经过命令解释后按指令规定的任务进行数据传送、逻辑或算术运算等；根据运算结果，新有关标志位的状态和输出映像寄存器的内容，再经输出部件实现输出控制、制表打印或数据通讯等功能。不同型号的PLC其CPU芯片是不同的，有采用通用CPU芯片的，有采用厂家自行设计的**CPU芯片的。CPU芯片的性能关系到PLC处理控制信号的能力与速度，CPU位数越高，系统处理的信息量越大，运算速度也越快。PLC的功能是随着CPU芯片技术的发展而提高和增强的。

6ES72111BE400XB0	CPU 1211C   AC/DC/Rly,6输入/4输出,集成2AI
6ES72111AE400XB0	CPU 1211C   DC/DC/DC,6输入/4输出,集成2AI
6ES72111HE400XB0	CPU 1211C   DC/DC/Rly,6输入/4输出,集成2AI
6ES72121BE400XB0	CPU 1212C   AC/DC/Rly,8输入/6输出,集成2AI
6ES72121AE400XB0	CPU 1212C   DC/DC/DC,8输入/6输出,集成2AI
6ES72121HE400XB0	CPU 1212C   DC/DC/Rly,8输入/6输出,集成2AI
6ES72141BG400XB0	CPU 1214C   AC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI
6ES72141AG400XB0	CPU 1214C   DC/DC/DC,14输入/10输出,集成2AI
6ES72141HG400XB0	CPU 1214C   DC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI
6ES72151BG400XB0	CPU 1215C   AC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI/2AO
6ES72151AG400XB0	CPU 1215C   DC/DC/DC,14输入/10输出,集成2AI/2AO
6ES72151HG400XB0	CPU 1215C   DC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI/2AO
6ES72171AG400XB0	CPU 1217C   DC/DC/DC,14输入/10输出,集成2AI/2AO

 1）、可靠性高，抗干扰能力强。工业生产一般对控制设备的可靠性要求很高，并且要有很强的抗干扰能力。PLC能在恶劣的环境中可靠的工作，平均无故障时间达到数万小时以上，已被公认为可靠的工业控制设备之一。

 

    PLC本身具有较强的自诊断功能，保证硬件**设备（CPU、存储器、I/O总线等）在正常情况下执行用户程序，一旦出现故障则立即给出出错信号，停止用户程序的执行，切断所有输出信号，等待修复。PLC的主要模块均采用大规模和大规模集成电路，I/O系统设计有完善的通道保护与信号调理电路。在结构上对耐热、防潮、防尘、抗震等都有精确的考虑，在硬件上采用隔离，屏蔽、滤波、接地等抗干扰措施，在软件上采用数字滤波等措施。与继电器系统和通用计算机相比，PLC能适应工业现场环境要求。

 

    2） 硬件配套齐全，使用方便，适应性强

 

    PLC是通过执行程序实现控制的。当控制要求发生改变时，只要修改程序即可，大限度地缩短了工艺新所需要的时间。PLC的产品已标准化、系列化、模块化，而且PLC及配套产品的模块品种多，用户可以灵活方便地进行系统配置组合成各种不同规模、不同功能的控制系统。在PLC控制系统中，只需在PLC的端子上接入相应的输入/输出信号线即可，不需要进行大量且复杂的硬接线，并且PLC有较强的带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和交流接触器。

 

    3）、编程直观、易学易会

 

    PLC提供了多种编程语言，其中梯形图使用普遍。PLC是面向用户的设备，PLC的设计者充分考虑到现场工程技术人员的技能和习惯，因此PLC程序的编制采用梯形图的简单指令形式。梯形图与继电原理图相似，这种编程语言形象直观，易学易懂，不需要专门的计算机知识和语言，现场工程技术人员可在短时间内学会使用。用户在购买PLC后，只需按说明书的提示，做少量的接线和进行简易的用户程序编制工作，就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。

 

    4）、系统的设计、安装、调试工作量小，维护方便

 

    PLC用软件取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大为减少。同时PLC的用户程序大部分可以在实验室进行模拟调试，模拟调试好后再将PLC控制系统安装到生产现场，进行联机调试，既安全，又快捷方便。

    PLC的故障率很低，并且有完善的自诊断和显示功能。当发生故障时，可以根据PLC的状态指示灯显示或编程器提供的信息迅速查找到故障原因，排除故障。

 

    5）、体积小，能耗低

 

    由于PLC采用了半导体集成电路，其体积小，重量轻，结构紧凑、功耗低、便于安装，是机电一体化的理想控制器。对于复杂的控制系统，采用PLC后，一般可将开关柜的体积缩小到原来的1/10~1/2。