第五章 PLC程序设计的功能表图方法
概 述
功能表图 ( Function Chart ) 亦称顺序功能表图 ( Sequence Function Chart )，简称SFC。
在前面我们已经系统地介绍了梯形图设计方法，这种方法绝大多数是采用经验设计方法，是从传统的继电器逻辑设计方法继承而来，它的基本设计思想是：被控制过程由若干个状态所组成，每个状态都由输入的某些命令信号建立，辅助继电器用于区分状态且构成执行元件的输入变量，而辅助继电器的状态由输入的命令信号控制，正确找出辅助继电器、命令信号及执行元件之间的逻辑关系，也就基本完成了程序设计任务。
经验法仅适用于简单的单一顺序问题的程序设计，且设计无一定的规律可循，对稍复杂的程序设计起来显得较为困难，而对具有并发顺序选择顺序的问题就更显得无能为力，故有必要寻求一种能解决更广泛顺序类型问题的程序设计方法。
功能表图是一种能很好解决上述问题的程序设计方法，它是描述控制系统的控制过程、功能、特性的一种图形，它最初很象一种工艺性的流程图，它并不涉及所描述的控制功能之具体技术，是一种通用的技术语言。这种设计方法很容易被初学者接受，对有一定经验的技术人员而言也会提高设计效率，有资料称这种设计方法可减少2/3的设计时间，且用此法设计出的程序调试、修改、阅读也很容易。
这种设计方法是在80年代初由法国科技人员最先提出的，因为它有许多优越性，很快得到了推广，法、德等国并对此推出了相关的国家标准，IEC了于88年公布了类似的国际标准，我国也已在86年颁布了功能表图的国标。
功能表图法在PLC程设中有两种用法：
直接根据功能表图的原理研制PLC，即将功能表图作为一种编程语言直接使用，目前已有此类产品，多数应用在大、中型PLC上，其编程主要通过CRT终端，直接使用功能表图输入控制要求。
用功能表图说明PLC所要完成的控制功能，然后再据此找出逻辑关系并画出梯形图。这种应用法较多，本节主要讨论这种方法。
功能表图的基本概念
功能表图是一种描述顺序控制系统过程、功能和特性的图形表示方法。主要由步、转移，有向线等元素组成。
步
步是控制系统中一相对不变的状态，在功能表图中，步通常表示某个或某些执行元件的状态，其符号见图5-1。步又分成起始步、动步、静步。
1．起始步：
起始步对应于控制系统的初始状态，是系统运行的起点。一个控制系统至少要有1个起始步，起始步的符号见图5-2
2．动步、静步
静步是指控制系统当前没有运行的步。
动步是指控制系统当前正在运行的步。
动步用1个小黑点放在步的方框图中表示，见图5-3。
动步、静步是系统分析时用的术语，平时进行程设时并不用。
3．步对应的动作
步是一个稳定的状态，表示过程中的一个动作。在该步的右边用1个矩形框表示，见图5-4，当一个步对应多个动作时，可用图5-5表示。
有向线和转移
有向线
在控制系统中动步是变化的，会向前转移的，转移的方向是按有向线规定的路线进行，习惯上是从上到下、由左至右；如不是上述方向，应在有向线上用箭头标明转移方向。
必要时为了便于理解也可加箭头。
转移条件
动步的转移是有条件的，转移条件在有向线上划一短横线表示，见图5-6，横线旁边注明转移条件。
若同一级步都是动步，且该步后的转移条件满足，则实现转移，即后一静步变为动步，原来的动步变为静步。
功能表图的构成规则
画控制系统功能表图必须遵循以下规则：
步与步不能直接相连，必须用转移分开。
转移与转移不能相连，必须用步分开。
步与步之间的连接采用有向线，从上→下或由左→右画时，可以省略箭头。当有向线从下→上或由右→左时，必须画箭头，以明示方向。
至少有1个起始步。
功能表图的基本形式
单一序列
单一序列由一系列前后相继激活的步组成，每步的后面紧接一个转移，每个转移后面只有一个步，见图5-7（a）。
选择序列
选择序列的开始称为分支，见
图5-68(b)，转移符号只能标在水平
连线之下。如果步5是活动的，并且转移条件 e＝1，则发生由步5→步6的进展。
如果步5是活动的，并且f＝1，则发生由步5→步9的进展。一般只允许同时选择一个序列。
选择序列的结束称为合并，见图5-7(c)。几个选择序列合并到一个公共序列时，转移符号和需要重新组合的序列数量相同，转移符号只允许标在水平连线之上。如果步7是活动步，并且转移条件m＝1，则发生由步7→步13的进展。如果步8是活动步，并且n =1,则发生由步8→步13的进展。
并发序列
并发序列的开始称为分支，见图5-8(a)。当转移的实现导致几个序列同时激活时，这些序列称为并发序列。当步3是活动的，并且转移条件d＝1时，步4、步6、步8这三步同时变为活动步。同时步3变为静步。为了强调转移的同步实现。水平连线用双线表示。步4、步6、步8被同时激活后，每个序列中活动步的进展将是独立的。在表示同步的水平双线之上。只允许有一个转移符号。
并发序列的结束称为合并，见图5-8(b)。在表示同步的水平双线之下，只允许有一个转移符号。当直接连在双线上的所有前级步都处于活动状态，并且转移条件e=1时，才会发生步2、步5、步7到步9的进展，即步2、步5、步7同时变为静步，而步9变为活动步。
并发序列用来表示系统的几个同时工作的独立部分的工作情况。
例如：图5-9是一个三工位钻床的工作台示意图。图5-10是该工作台控制系统的功能表图。步1是初始步，按下起动按钮后，三个工位同时工作。一个工位将工件送到圆形工作台上，然后送料推杆退回。另一个工位将工件夹紧并钻孔，钻完后钻头向上返回初始位置并松开工件。在第三个工位用深度计测量加工的孔
是否合格：如果合格，则测量头上升，并自动卸下加工好的工件。然后卸料杆返回；如果不合格，测量头返回后人工取走次品，并用按钮发出人工卸料完成的信号。三个工位的操作都完成以后，工作台顺时针旋转120℃，最后系统返回初始
步。步4、步9、步14并不完成什么动作，是为同时结束三个并发步而设置的等待步。图5-10中水平双线之下的转移条件“=1”表示转移条件总是满足的，即只要步4、步9、步14都是活动的，就会发生步4、步9、步14到步17的转移，步4、步9、步14变为静步，而步17变为活动步。
