淺談UNITY Pro SFC的編寫

郝蘭英

摘要：可編程控制器的開(kāi)發(fā)人員開(kāi)發(fā)了若干編程元件以及功能圖表，實(shí)現(xiàn)對(duì)順序控制系統(tǒng)的更有效控制和編寫。本文主要從程序編寫方面淺談施耐德UNITY Pro SFC編寫經(jīng)驗(yàn)及編寫注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：可編程控制器；順序控制；功能圖

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2018）09-0079-03

1 引言

在工業(yè)應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)有許多控制系統(tǒng)都需要嚴(yán)格按照事先設(shè)計(jì)好的常規(guī)順序進(jìn)行進(jìn)一步加工，并且加工工藝受到系統(tǒng)狀態(tài)或時(shí)間等內(nèi)在或外界因素影響的信號(hào)作用，有序的開(kāi)展加工流程，而這種系統(tǒng)由于具有鮮明的順序性特點(diǎn)，因此被稱之為順序控制系統(tǒng)，或步進(jìn)控制系統(tǒng)。對(duì)于該系統(tǒng)的定義較多，最普遍的定義認(rèn)為，順序控制系統(tǒng)分為若干個(gè)子系統(tǒng)，分別執(zhí)行獨(dú)立的動(dòng)作，并且動(dòng)作的實(shí)施要具有明確的順序性，從而保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。順序控制系統(tǒng)廣泛的應(yīng)用在如機(jī)械行業(yè)自動(dòng)循環(huán)過(guò)程等領(lǐng)域內(nèi)，對(duì)推動(dòng)現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展具有積極作用。

順序控制設(shè)計(jì)法是專門用來(lái)控制順序控制系統(tǒng)的方法，這種方法的特點(diǎn)是相對(duì)簡(jiǎn)便，即使是初學(xué)者也能很快的掌握，并且其內(nèi)容豐富，能夠極大的提升經(jīng)驗(yàn)豐富的控制人員的設(shè)計(jì)效率。同時(shí)，對(duì)于程序進(jìn)行調(diào)試、調(diào)整更加簡(jiǎn)便。PLC控制系統(tǒng)的程序員，開(kāi)發(fā)了如SFC（Sequential Function Chart）等專門用于順序控制系統(tǒng)的功能表圖、編程元件，其中順序功能圖作為一種全新的圖形編程語(yǔ)言，能夠按照事先設(shè)定好的程序執(zhí)行，這也是國(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)推薦的最主要的編程語(yǔ)言[1]。SFC程序可以很直觀體現(xiàn)設(shè)備的動(dòng)作順序，可對(duì)復(fù)雜的過(guò)程或操作由頂?shù)降椎剡M(jìn)行輔助開(kāi)發(fā)。SFC允許一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題逐層地分解為步和較小的能夠被詳細(xì)分析的順序。因此，SFC在PLC程序設(shè)計(jì)中，具有其他語(yǔ)言所無(wú)法替代的突出作用，使得SFC設(shè)計(jì)方法成為了PLC控制系統(tǒng)所采用的最主要編程方法。有些PLC配備順序功能圖語(yǔ)言，有些PLC沒(méi)有配備順序功能圖語(yǔ)言，但不同品牌的PLC的SFC的編程大同小異[2]。下面我就針對(duì)在現(xiàn)場(chǎng)遇到的一些問(wèn)題淺談一下施耐德UNITY Pro SFC的編寫經(jīng)驗(yàn)和注意事項(xiàng)。

2 UNITY Pro SFC的程序編寫

2.1 編程環(huán)境：Unity Pro 11.0

首先要根據(jù)設(shè)備的動(dòng)作工藝將其拆分幾個(gè)SFC。在程序新建段，選擇SFC，如圖1所示。語(yǔ)言：下拉菜單，選擇SFC。保護(hù)：根據(jù)程序重要性，選擇是否為“不可讀寫”。條件：為BOOL變量，用來(lái)決定該SFC是否啟用，現(xiàn)場(chǎng)用。名稱：可用中文命名。但必須進(jìn)行向應(yīng)的設(shè)定：選擇工具——然后選擇項(xiàng)目設(shè)置——然后選擇變量——最后在屬性標(biāo)簽字符集設(shè)置屬性值unicode”，如圖2所示。

2.2 程序編寫

SFC包含步驟、宏步（嵌入式子步）、轉(zhuǎn)換（轉(zhuǎn)換條件）、跳轉(zhuǎn)、鏈路、替代分支、替代結(jié)點(diǎn)、并行分支、并行結(jié)點(diǎn)。具體的含義可以參考一下UNITYPro的幫助參看。下面簡(jiǎn)單介紹一下如何使用編寫。

首先，在空白SFC的段中，點(diǎn)擊工具欄中SFC要素，進(jìn)行添加。畫成如圖3所示的SFC流程圖，但是流程圖中必須有初始步，雙擊步S_3_1，在步屬性中勾選，如圖3所示。在圖3中MS_3_8是宏步，雙擊可以繼續(xù)添加一個(gè)SFC流程圖，進(jìn)行嵌套。具體情況可根據(jù)設(shè)備的復(fù)雜程度來(lái)設(shè)計(jì)。

然后，就是進(jìn)行步內(nèi)容的添加，也就是按照工藝進(jìn)行每一步的執(zhí)行動(dòng)作。雙擊步，在步屬性設(shè)定動(dòng)作，如圖4所示。需要說(shuō)明的是動(dòng)作是按順序執(zhí)行的，動(dòng)作順序需要按照加工工藝進(jìn)行添加。限制器中常用有：N--當(dāng)前步執(zhí)行；R/S--復(fù)位和置位，多用來(lái)表示該動(dòng)作需要跨步進(jìn)行；D--延時(shí)執(zhí)行該動(dòng)作。時(shí)間格式為：T#3S，或者為TIME變量。動(dòng)作區(qū)域里可以用變量，如果復(fù)雜邏輯就需用動(dòng)作段來(lái)進(jìn)行編寫。

如果在當(dāng)前步完成后，需要設(shè)定轉(zhuǎn)換條件，可以為變量（接近開(kāi)關(guān)）或者段，如圖5所示。如果動(dòng)作段或者轉(zhuǎn)換段編寫完后，需要修改，可以在程序》任務(wù)中找到，如圖6所示。

最后，通過(guò)以上就可以簡(jiǎn)單做一個(gè)SFC程序。但是在實(shí)際運(yùn)行中還要考慮運(yùn)行退出的問(wèn)題。

2.3 現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)

下面以一實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)為例，在該現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用了INITCHART功能塊如圖7所示。相對(duì)于用于序列控制的所有功能和功能塊，INITCHART具有最高優(yōu)先級(jí)，可以將該SFC所有步復(fù)位。但是需要注意：其中S置位動(dòng)作和段里的輸出點(diǎn)不能復(fù)位，需要單獨(dú)復(fù)位。

INITCHART功能塊的輸入輸出參數(shù)描述如表1所示。

在現(xiàn)場(chǎng)中替代分支和并行分支使用也很大，下面我就簡(jiǎn)單分享一下在該現(xiàn)場(chǎng)幫助很大的替代分支和并行分支。運(yùn)行肯定會(huì)有多工位運(yùn)行或者有選擇的工位運(yùn)行，該現(xiàn)場(chǎng)則分為左、右，如圖8所示。

圖8中最上面和最下面的水平連線為一組，中間的兩條水平連線為一組，正常情況下都應(yīng)該都像中間的兩條水平連線一樣，并行開(kāi)始并行結(jié)束或替代開(kāi)始替代結(jié)束。實(shí)際應(yīng)用中左和右的選擇是隨時(shí)切換，用替代分支結(jié)束來(lái)替換并行結(jié)束這樣就可以簡(jiǎn)化程序，在下一個(gè)工位前判斷完成位就可以了。用替代分支還需打開(kāi)多令牌行為，如圖9所示，選擇工具—然后選擇項(xiàng)目設(shè)置—然后選擇程序—然后選擇語(yǔ)言—最后選擇SFC多令牌。

但是需要注意的是：并行分支結(jié)束：需要所有分支都要進(jìn)行完畢，建議在動(dòng)作步下面再建一個(gè)空白步，否則在當(dāng)前分支完成后，等待其他分支完成時(shí)，其輸出動(dòng)作還在繼續(xù)。替代分支結(jié)束，并不是上面所有的步結(jié)束，其另外一個(gè)并行分支還在繼續(xù)，如果條件滿足會(huì)繼續(xù)執(zhí)行，一定要做好互鎖條件，當(dāng)前SFC完成后，用INICHART退出SFC。

3 結(jié)語(yǔ)

順序功能圖（SFC）是一種圖形化語(yǔ)言，可以在一個(gè)程序內(nèi)按照時(shí)間順序?qū)?dòng)作進(jìn)行編輯描述，這些動(dòng)作可以作為獨(dú)立的編程對(duì)象。SFC的編程有固定的方法和步驟可以遵循，整個(gè)過(guò)程清晰、直觀，可以大大減少編程的工作量，大大提高了編程效率。所以對(duì)于比較復(fù)雜的步進(jìn)順控過(guò)程應(yīng)優(yōu)先選用SFC編程。本文簡(jiǎn)單談了談施耐德UNITY Pro SFC的編寫，總結(jié)了一些編寫經(jīng)驗(yàn)及編寫注意事項(xiàng)，比如：現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用 INITCHART功能塊及分支使用注意事項(xiàng)。

參考文獻(xiàn)

[1]侍壽永.西門子S7-200 SMART PLC編程及應(yīng)用教程[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2016.

[2]趙曉明，鄭淵.三菱PLC控制技術(shù)應(yīng)用[M].中國(guó)電力出版社，2014.