1、应用三菱 GX Developer 编程软件编写 SFC 顺序功能图的方法 顺序功能图（Sequeential Function Chart）是一种新颖、按工艺流程图进行编程的图形化编程语言，也是一种符合国际电工委员会（IEC）标准，被首选推荐用于可编程控制器的通用编程语言，在 PLC 应用领域中应用广泛及推广。采用 SFC 进行 PLC 应用编程的优点是：1、在程序中可以直观地看到设备的动作顺序。SFC 程序是按照设备（或工艺）的动作顺序而编写，所以程序的规律性较强，容易读懂，具有一定的可视性。2、在设备发生故障时能很容易的找出故障所在位置。3、不需要复杂的互锁电路，更容易设计和维护系统。根
2、据国际电工委员会（IEC）标准，SFC 的标准结构是：步+ 该步工序中的动作或命令有向连接转换和转换条件SFC，参见图 1：图 1SFC 程序的运行规则是：从初始步开始执行，当每步的转换条件成立，就由当前步转为执行下一步，在遇到 END 时结束所有步的运行。现在大多 PLC 制造公司，都为自己的工控产品提供了相关的编程软件，以便利用计算机实现在线编程。三菱公司提供的编程软件 GX Developer 中，就提供了 SFC 编程方法，但由于相关书籍和学习资料跟不上，致使很多初学者不知道如果用该软件来进行 SFC 编程，这给广大初学者学习 PLC 应用编程带来了不便。这里，我根据自己学习和掌握的知
3、识，依据三菱公司提供的编程手册，讲解如何利用 GX Developer 软件来进行 SFC 的编程，为初学者掌握 SFC 编程方法，提供一个入门的机会。一、单流程结构编程方法单流程结构是顺序控制中最常见的一种流程结构，其结构特点是程序顺着工序步，步步为序的向后执行，中间没有任何的分支。掌握了单流程 SFC 编程方法，也就是迈进了 SFC大门。这里，我们以“双灯自动闪烁信号生成”为例，讲解 SFC 编程的入门。例题 1：双灯自动闪烁信号生成。要求：在 PLC 上电后，其输出 Y0 和 Y1 各以一秒钟的时间间隔，周期交替闪烁。本例梯形图和指令表见图 2。在 GX Developer 中，一个完整
4、的 SFC 程序是由初始状态、有向线段、转移条件和转移方向等内容组成（见图 3）的，而 PLC 编程就是完整的获得这几个组成部分。根据 PLC 教程规定，SFC 程序主要由初始状态、通用状态、返回状态等几种状态来构成，但在编程中，这几个状态的编写方式不一样，因此需要引起注意。SFC 程序从初始状态开始，因而编程的第一步就是给初始状态设置合适的启动条件。本例中，梯形图的第一行就是表示如何启动初始步，在 SFC 程序中，初始步的启动采用梯形图方式。下面开始软件中的程序输入。1、启动 GX Develop 编程软件，单击 “工程”菜单，点击创建新工程菜单项或点击新建工程按钮 见图 4。2、弹出的创建
5、新工程对话框见图 5，要对三菱系列的 CPU 和 PLC 进行选择，以符合对应系列的编程代码，否则容易出错。这里讲述的主要是三菱 FX2N 系列的 PLC，所以，需在如下几个项目中做选择和输入：a.在 PLC 系列下拉列表框中选择 FXCPU；b.在 PLC 类型下拉列表框中选择 FX2N（C） ；c.在程序类型项中选择 SFC；d.在工程设置项中设置好工程名和保存路径完成上述项目后之后点击确定。3、完成上述工作后会弹出如图 6 所示的块列表窗口。按图中所示，双击第零块。4、双击第零块或其它块后，会弹出块信息设置对话框见图 7。这里，是对块编辑进行类型选择的进入窗口，有两个选择：SFC 块和梯
6、形图块。在编程理论中我们学到，SFC 程序由初始状态开始，故初始状态必须激活，而激活的通用方法是利用一段梯形图程序，且这一段梯形图程序必须放在 SFC 程序的开头部分。同理，在以后的 SFC 编程中，初始状态的激活都需由放在 SFC 程序的第一部分（即第一块）的一段梯形图程序来执行，这是需要注意的一点。所以，在这里应点击梯形图块，在块标题栏中，填写该块的说明标题，也可以不填。5、点击执行按钮弹出梯形图编辑窗口见图 8，在右边梯形图编辑窗口中输入启动初始状态的梯形图。在编程理论中曾学到，初始状态的激活一般采用辅助继电器 M8002 来完成，也可以采用其它触点方式来完成，这只需要在它们之间建立一个
7、并联电路就可以实现。本例中我们利用PLC 的辅助继电器 M8002 的上电脉冲使初始状态生效。在梯形图编辑窗口中单击第零行输入初始化梯形图如图 9 所示，输入完成单击“变换”菜单选择“变换”项或按 F4 快捷键，完成梯形图的变换。需注意，在 SFC 程序的编制过程中每一个状态中的梯形图编制完成后必须进行变换，才能进行下一步工作，否则弹出出错信息。6、在完成了程序的第一块（梯形图块）编辑以后，双击工程数据列表窗口中的“程序”“MAIN”见图 10，返回块列表窗口见图 6。双击第一块，在弹出的块信息设置对话框中块类型一栏中选择 SFC 见图 12，在块标题中可以填入相应的标题或什么也不填，点击执行
8、按钮，弹出 SFC 程序编辑窗口见图 13。在 SFC 程序编辑窗口中光标变成空心矩形。7、转换条件的编辑。SFC 程序中的每一个状态或转移条件都是以 SFC 符号的形式出现在程序中，每一种 SFC符号都对应有图标和图标号，现在输入使状态发生转移的条件。在 SFC 程序编辑窗口将光标移到第一个转移条件符号处（如图 13 所标注）并单击，在右侧将出现梯形图编辑窗口，在此中输入使状态转移的梯形图。读者从图 13 中可以看出，T0 触点驱动的不是线圈，而是 TRAN 符号，意思是表示转移（Transfer） ，这一点提请注意。在 SFC 程序中，所有的转移都用 TRAN 表示，不可以采用 SETS
9、语句表示，否则将告知出错。对转换条件梯形图的编辑，可按 PLC 编程的要求，按上面的叙述可以自己完成，需注意的是，每编辑完一个条件后应按 F4 快捷键转换，转换后梯形图则由原来的灰色变成亮白色，完成转换后再看 SFC 程序编辑窗口中 1 前面的问号（？）会消失。8、通用状态的编辑。在左侧的 SFC 程序编辑窗口中把光标下移到方向线底端，按工具栏中的工具按钮 或单击F5 快捷键弹出步序输入设置对话框见图 14。输入步序标号后点击确定，这时光标将自动向下移动，此时，可看到步序图标号前面有一个问号（？） ，这是表明此步现在还没进行梯形图编辑，同时右边的梯形图编辑窗口呈现为灰色也表明为不可编辑状态，见
10、图 15。下面对通用工序步进行梯形图编程。将光标移到步序号符号处，在步符号上单击后右边的窗口将变成可编辑状态，现在，可在此梯形图编辑窗口中输入梯形图。需注意，此处的梯形图是指程序运行到此工序步时所要驱动哪些输出线圈，在本例中，现在所要获得的通用工 序步 20 是驱动输出线圈 Y0 以及 T0 线圈，参见图 2 程序梯形图和指令表。用相同的方法把控制系统一个周期内所有的通用状态编辑完毕。需说明的是，在这个编辑过程中，每编辑完一个通用步后，不需要再操作“程序”“MAIN”而返回到块列表窗口（见图 6） ，再次执行块列表编辑，而是在一个初始状态下，直接进行 SFC 图形编辑。9、系统循环或周期性的工
11、作编辑。SFC 程序在执行过程中，无一例外的会出现返回或跳转的编辑问题，这是执行周期性的循环所必须的。要在 SFC 程序中出现跳转符号，需用 或（ JUMP）指令加目标号进行设计。现在进行返回初始状态编辑见图 16 所示。输入方法是：把光标移到方向线的最下端，按F8 快捷键或者点击 按钮，在弹出的对话框中填入要跳转到的目的地步序号，然后单击确定按钮。说明：如果在程序中有选择分支也要用 JUMP+“标号”来表示。当输入完跳转符号后，在 SFC 编辑窗口中我们将会看到，在有跳转返回指向的步序符号方框图中多出一个小黑点儿，这说明此工序步是跳转返回的目标步，这为我们阅读 SFC 程序也提供了方便，参见
12、图 18。10，程序变换。当所有 SFC 程序编辑完后，我们可点击变换按钮进行 SFC 程序的变换（编译） ，如果在变换时弹出了块信息设置对话框，可不用理会，直接点击执行按钮即可。经过变换后的程序如果成功，就可以进行仿真实验或写入 PLC 进行调试了。如果想观看 SFC 程序所对应的顺序控制梯形图，我们可以这样操作：点击工程 编辑数据改变程序类型，进行数据改变（见图 19） 。执行改变数据类型后，可以看到由 SFC 程序变换成的梯形图程序见图 20。小结：以上介绍了单序列的 SFC 程序的编制方法，通过学习，我们已经基本了解了 SFC程序中状态符号的输入方法。需要强调的是两点：（1）在 SFC
13、 程序中仍然需要进行梯形图的设计；（2）SFC 程序中所有的状态转移需用 TRAN 表示。二、多流程结构的编程方法多流程结构是指状态与状态间有多个工作流程的 SFC 程序。多个工作流程之间通过并联方式进行连接，而并联连接的流程又可以分为选择性分支、并行分支、选择性汇合、并行汇合等几种连接方式。下面以具体实例来介绍。例题 2：某专用钻床用来加工圆盘状零件均匀分布的 6 个孔，操作人员放好工件后，按下起动按钮 X0，Y0 变为 ON，工件被夹紧，夹紧后压力继电器 X1 为 ON，Y1 和 Y3 使两个钻头同时开始工作，钻到由限位开关 X2 和 X4 设定的深度时， Y2 和 Y4 使两个钻头同时上
14、行，升到由限位开关 X3 和 X5 设定的起始位置时停止上行。两个都到位后， Y5 使工件旋转 600，旋转到位时，X6 为 ON，同时设定值为 3 的计数器 C0 的当前值加 1，旋转结束后，又开始钻第二对孔。3 对孔都钻完后，计数器的当前值等于设定值 3，Y6 使工件松开，松开到位时，限位开关 X7 为 ON，系统返回初始状态。根据例题要求写出 I/O 表：1、输入 2、 输出启动按钮 X0 工件加紧 Y0压力继电器 X1 两钻头下行 Y1、 Y3两钻孔限位 X2、 X4 两钻头上升 Y2、 Y4两个钻头原始位 X3、 X5 工作旋转 Y5旋转限位 X6 工作松开 Y6工作松开限位 X7
15、功能示意图：分析：由题目要求我们可在练习纸上编辑出顺序控制功能图（如图 21）所示。打开 GX developer 软件，设置方法同第一部分的单序列结构，在此不赘述。本例中还是利用 M8002 作为启动脉冲，在程序的第一块输入梯形图，请参照单序列 SFC 程序输入方法。本例中我们要求初始状态时要做工作，复位 C0 计数器，因此对初始状态我们做些处理，把光标移到初始状态符号处，在右边窗口中输入梯形图（如图 22） ，接下来的状态转移程序输入与第一部分相同。程序运行到 X1 为 ON 时（压力继电器敞开触点闭合）要求两个钻头同时开始工作，程序开始分支（如图 22） 。接下来输入并行分支，控制要求
16、X1 触点接通状态发生转移，将光标移到条件 1 方向线的下方，单击工具栏中的并列分支写入按钮 或者按 ALT+F8 快捷键，使并列分支写入按钮处于按下状态，在光标处按住鼠标左键横向拖动，直到出现一条细蓝线，放开鼠标，这样一条并列分支线就被输入（如图 23） 。注意：在用鼠标操作进行划线写入时，只有出现蓝色细线时才可以放开鼠标，否则输入失败。并列分支线的输入也可以采用另一种方法输入，双击转移条件 1 弹出 SFC 符号输入对话框（如图 24） 。在图标号下拉列表框中选择第三行“=D”项，单击确定按钮返回，一条并列分支线被输入。并行分支线输入以后（如图 25）所示。利用第一部分所学知识，分别在两个
17、分支下面输入各自的状态符号和转移条件符号（如图26） 。图中每条分支表示一个钻头的工作状态。两个分支输入完成后要有分支汇合。将光标移到步符号 23 的下面，双击鼠标弹出 SFC 符号输入对话框选择“=C”项，单击确定安扭返回（如图 27） 。继续输入程序，当两条并列分支汇合完毕后，此时钻头都已回到初始位置，接下来是工件旋转 60 度，程序见图 27，输入完成后程序又出现了选择分支。将光标移到步符号 27 的下端双击鼠标，弹出的 SFC 符号输入对话框，在图标号下拉列表框中选择 “-D”项，单击确定按钮返回 SFC 程序编辑区，这样一个选择分支被输入， （如图 27） 。如果利用鼠标操作输入选择
18、分支符号，单击工具栏中的工具按钮 或点击快捷键 ALT+F7 此时选择分支划线写入按钮呈按下状态，把光标移到需要写入选择分支的地方按住鼠标左键并拖动鼠标，直到出现蓝色细线时放开鼠标，一条选择分支线写入完成。继续输入程序（如图 28） ，在程序结尾处，我们看到本程序用到了两个 JUMP 符号，在SFC 程序中状态的返回或跳转都用 JUMP 符号表示，因此在 SFC 程序中 符号可以多次使用，只须在 JUMP 符号后面加目的标号即可达到返回或跳转的目的。继续输入程序（如图 28） ，在程序结尾处，我们看到本程序用到了两个 JUMP 符号，在SFC 程序中状态的返回或跳转都用 JUMP 符号表示，因
19、此在 SFC 程序中 符号可以多次使用，只须在 JUMP 符号后面加目的标号即可达到返回或跳转的目的。以上我们完成了整个程序的输入。如果我们双击 JUMP 符号弹出的 SFC 符号输入对话框中，我们会看到步属性下拉框处于激活状态而且两个选项分别是无 和R，当我们选择R 时，跳转符号由 变为 ，R表示复位操作，意思是复位目的标号处的状态继电器。利用R的复位作用我们可以在系统中增加暂停或急停等操作。小节：以上我们对多流程结构的编程方法做了介绍，结合第一部分的学习的方法，在右边输入梯形图也非常简单。本部分主要是对选择分支、并列分支、并行汇合符号的输入方法做了详细介绍，几种输入方法都要掌握，在编程操作
20、时我们可以利用输入最快的方法来提高效率，为了快速高效的编制 SFC 程序，可尽量使用键盘操作。人皆见花深千尺，不见明台矮半截基于 GPPW 软件的 PLC 顺序功能图绘制与仿真 胡乾坤 （黄淮学院电子科学与工程系，463000）摘要：以人行道红绿灯控制为例，介绍了在三菱 GPPW 软件中绘制多流程结构SFC 图的方法、步骤和注意问题，指出了利用三菱 GX-Simulator 实现在 GPPW中离线仿真的途径和办法。关键词：GPPW；SFC；仿真中图分类号：571.6 +1 文献标识码：B 文章编号：1004-0420(2010)03-0023-030 引言顺序功能图（Sequential Fu
21、nction Chart 简写为 SFC）是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，是描述顺序控制过程的一种有效工具。利用顺序功能图并结合步进顺控指令来编写顺序控制梯形图已经成为当前 PLC 梯形图设计的主要方法1。三菱 PLC 的 SFC 图的绘制可在 GX Developer（GPPW）软件中实现。但笔者根据近几年的教学经历以及搜索网上资料发现，目前对于 SFC 图绘制和仿真的应用资料介绍的相对较少，特别对于多流程结构的 SFC 图更是少之又少。笔者结合具体实例，重点介绍三菱多流程结构 SFC 图的绘制方法和软件仿真实现，希望能给大家的学习提供一定的参考。1 应用实例：按钮人行道红绿
22、灯控制按钮人行道红绿灯控制在城市交通指挥控制中有着广泛应用，其控制要求如图 1 所示。根据控制要求及其过程分析，我们很容易设计出它的按钮人行道控制顺序功能图2，见图 2。从图 2 中可以看出，此顺序功能图为多流程结构（并行分支结构），同时该结构中又有跳转和计数循环（S33 向 S32 跳转，通过 C0 实现 5 次循环）。需要强调说明一点的是：在 GX Developer 软件绘制出来的 SFC 图和图 2 所示的是有区别的，参见图 5。图 1 按钮人行道红绿灯控制要求图 2 按钮人行道红绿灯控制 SFC2 顺序功能图（SFC）绘制 3-4三菱 PLC 编程软件主要有 GPPW(GX Deve
23、loper)和 FXGPWIN。FXGPWIN 主要用于三菱 FX 系列 PLC 编程，而 GPPW 能够适用于三菱 Q、A、FX 等所有系列 PLC编程,所以后者安装应用较多。本文以图 2 所示的 SFC 为例，介绍在 GX Developer 软件中进行 SFC 绘制的步骤和方法。2.1 SFC 文件创建GX Developer 软件运行后，点击【工程】中的“创建新工程”，在“创建新工程”对话框中选定好“PLC 系列”，“PLC 类型”和“程序类型”后，点击“确定”。注意：程序类型一定要选 SFC。如图 3 所示。图 3 SFC 文件创建2.2 定义“块标题”和“块类型” 绘制 SFC 图
24、需要先定义“块标题”和“块类型”。见图 4。图 4 块标题和块类型（1）初始块：从开始处到初始状态（图 2 中从最上端到 S0 处）。初始块的块类型一定是梯形图，否则程序运行会出错。（2）SFC 块：从初始状态开始的整个控制块（图 2 中 S0 处以后部分）。SFC块的块类型为 SFC。2.3SFC 整体结构的绘制定义好 2.2 中的两部分内容后，双击图 4 中块标题 1，进入 SFC 图编辑区和运行输出/转移条件程序编辑区。在 GX Developer SFC 图编辑区中绘制 SFC 图符号有两种方法：划线写入和非划线写入。划线写入是直接移动鼠标方式进行如选择分支写入、并行分支写入等，优点是
25、快捷高效。非划线写入是基于对话框方式，需要进行选择回答后自动绘制，所以写入时比较慢，没有第一种方法灵活。按钮人行道红绿灯控制在 GX Developer 中绘制的 SFC 如图 5 所示。对照图 5，绘制过程如下：图 5 GX Developer 中绘制中 SFC 图（1）将光标移至（3，1），点击 SFC 符号工具栏中按钮，水平拖动鼠标适当距离（本文中水平移动 1 个距离）输入并行分支线。（2）接着在（4，1）处，点击 SFC 符号工具栏中按钮，输入 S21 状态框。（3）接着在（5，1）处，点击 SFC 符号工具栏中按钮，输入转换条件线。（4）按照（2）（3）中方法，分别将光标移至（7，1
26、）、（8，1）、（10，1）、（4， 2）、（5，2）、（7，2）、（8，2）、（10，2）、（11，2）（13，2）处，分别输入 S22、S23、S30、S31、S32、S33 的状态框和相应转换条件线。（5）将光标移至（14，2）处，点击 SFC 符号工具栏中按钮，水平拖动鼠标适当距离（本文中水平移动 1 个距离）输入选择分支线。（6）分别将光标移至（15，2）（15，3）处，按照（3）中方法，输入转换条件线 6、7。（7）将光标移至（16，2）处，按照（2）中方法，输入 S34 的状态框。（8）将光标移至（16，3）处，点击 SFC 符号工具栏中按钮，输入跳转符号S32。非连续状态转移（
27、即跳转处理）一定先画选择分支线，再画转移条件，最后画跳转和跳转的具体状态步（步符号）。（9）将光标移至 S23 状态框的下面一行，点击，向下拖动光标至（16，1）即画出一条竖线。竖线长短视第二分支的长度来定，否则画汇合分支时会出现问题。（10）将光标移至（17，1）处，点击按钮，水平拖动鼠标适当距离（本文中水平移动 1 个距离）画出并列合并线。(11)将光标依次移至（18，1）（19，1）处，按照上述讲到的方法画出转移条件线 8 和跳转符号（跳转步号为 0）。至此整个 SFC 图的结构已经绘制完毕。2.4 状态框的标记状态框的标记需要注意两个问题。(1)SFC 的起始状态要从 S0S9 选择初
28、始状态；(2)SFC 的通用状态一定要从 S20S499 选择，通常从 S20 开始，并且按照从小到大进行标记。首次绘制状态框时，点击后会自动出现一个对话框，输入需要填入的步号即可；重新编辑状态框标记，要双击对应的状态框，然后修改原来的步号。整个状态框标记见图 5 中所示。2.5 运行输出/转移条件程序编写运行输出/转移条件程序编写是为了确定 SFC 中的每步输出动作及各步的转移条件。其编写的正确与否关系到 SFC 能否正常运行。(1)将光标移至图 4 中块标题 N0.0 块（初始块）双击后，打开一个梯形图编辑界面，输入如下的指令：LD M8002；SET S0；然后按 F4 转换，把灰色背景
29、变成白色。(2)将光标移至图 4 中块标题 N0.1 块（按钮人行道控制）双击后重新进入 SFC编辑界面，在 SFC 编辑界面下，选中 S0 状态框，在运行输出/转移条件程序编辑区（界面中右侧部分），输入相应的梯形图，然后按 F4 转换。S0 状态的输出梯形图如图 6 所示。图 6 S0 对应的梯形图（动作输出） 图 7 转移条件 0 处程序（3）用同样的方法可以依次输入各个状态步相应的梯形图程序。 （4）在 SFC 图标编辑区，将光标定位在（2，1）处即图 2 中转移条件线 0，然后在运行输出/转移条件程序编辑区，输入相应的转移条件梯形图，最后按 F4转换；转移条件线 0 处的梯形图程序如图
30、 7 所示。（5）用同样的方法可以输入其它各个转换条件程序。2.6 几点注意的问题（1）从图 2 和图 5 中 SFC 图比较可看出，在 GX Developer 中绘制的 SFC 和一般教科书上绘制的 SFC 是有区别的：GX Developer 中绘制的转移线（即转移条件），在相邻步之间只画一个；另外，SFC 图绘制和对应各步输出程序和转移条件程序在 GX Developer 中是分开编辑的。（2）如果转换条件有多个，如图 2 中 S0 到 S21、S30 的转换条件，S33 到 S32跳转条件等。在 GX 中绘制时只能画一条标志线（见图 5 中的转移线 0、7），因此在 GX 右侧梯形图
31、编辑区输入时，需要将 0 处的 X0/X1 两个常开触点并联，而在 7 处是将 T5 的常开触点和 C0 的常闭触点串联。图 7 是图 4 中 0 线的转移条件梯形图。（3）每步动作输出和每个转移条件编辑完成后，都要按 F4 进行变换，所有工作编辑完成后还要进行全变换（按 Alt+Ctrl+F4，GX 软件自动编辑所有程序），如果全变换没有出错，说明 SFC 的绘制工作全部完成，整个程序运行没有问题，可以进行随后的仿真或运行控制。3 仿真软件的离线仿真功能能够让学习者在没有 PLC 硬件设备的情况下自己练习编程,而且很快就可以知道自己编制的程序是否正确，把抽象的程序变得形象化,更加容易理解，提
32、高了学习效率。正确实现三菱 PLC 离线仿真，必须首先要安装仿真软件。即安装 GX-Simulator。本文用 GX-Simulator-6 中文版+GX Developer 8.52E(简体中文版)实现 PLC 编程和仿真。当前面所有工作完成后，点击工具菜单栏下“梯形图逻辑测试启动/结束”按钮，经过 PLC 写入后（需稍等），然后在右侧编辑区点击右键，选中“软元件测试”后就进入软元件测试对话界面，在软元件编辑区输入 X0 或者 X1,再点击“强制 ON”后确定，这时在 SFC 编辑区就可以看见各个状态步和转移条件运行情况。当再次点击后，仿真结束。4 结束语PLC 学习需要熟练掌握基本指令、步进指令后，再掌握功能指令，编起程序来就变化无穷，得心应手。为了达到上述目的和及时观察程序的正确性，需要在软件上进行各种形式和结构的编程和仿真练习，熟练地学会软件编程和仿真的各种技巧和方法。
