SFC順序功能圖編程教案

2015-2016學年度一學期教

案授課班級：科目（課題順序功能圖編程式授課教師：部門：電氣工程系授課教師科目時間課型

PLC應用技術2015年授新課

班級、人數(shù)課題、課時教學設備教學方式

（45人）SFC功能圖編程（4課時）計算機、投影設備理實一體化教學場地分析

1、教學地點6409PLC實訓室該實訓室有25臺三菱PLC學習板和26臺聯(lián)想電腦一共25個實訓工位、50把學生椅子、一塊教學白板。2、其中26臺電腦有25臺為學生機1臺為教師機。學生機安裝的軟件有GXDeveloper編程軟件多媒體教學平臺學生端軟件MicrosoftOffice軟件等；教師機安裝的軟件有GX編程軟件、多媒體教學平臺教師端軟件、MicrosoftOffice軟件等。3、25臺三菱PLC學習板中的空氣開關、接觸器、按鈕PLC等電氣元件都為正常。

學生分析

1、基本情況分析：本班為13電氣專業(yè)5年制高級班三年級學生，全班45人、全班都為男生。2、知識機構分析：本班學生是初中畢業(yè)的高級班，之前進行了四個學期的中級專業(yè)技能學習、已學過《計算機應用基礎動》和《PLC應用技術》的基本課程，并且進行過6周的PLC一體化學習。對有一些認識；對順序控制系統(tǒng)有基本的認識，由于沒有學習過功能圖編程，對SCF繪圖還不熟練，空間想象力較弱。課前準備

1、實訓設備、常用電工工具、實習任務書、評分標準及多媒體課件的準備。2、學生工位分配。一、教學標

1知識目標：（1）掌握SFC順序功能圖的符號及功能。（2）熟練掌握新建、設置SFC能圖。（3）掌握GXDeveloper編程軟件SFC編程編程的方法和技巧。2技能目標：（1）熟練識讀SFC功能圖。（2）能熟練掌握SFC功能圖的設計和編程快捷鍵。（3）掌握GXDeveloper編程軟件SFC編程編程方式。3能力目標：（1）培養(yǎng)學生利用GXDeveloper編程軟件的SFC功能對順序控制系統(tǒng)編程的應用技能。（2）培養(yǎng)學生能按照控制要求正確繪制、設計功能圖的能力。（3）培養(yǎng)學生的邏輯思維能力。（4）培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力。4社會能力目：（1）培養(yǎng)學生的溝通能力及團隊協(xié)作精神。（2）培養(yǎng)學生嚴謹、認真、細致、勇于創(chuàng)新、敬業(yè)樂業(yè)的工作作風。（3）培養(yǎng)學生的質量意識、安全意識、環(huán)保意識。（4）培養(yǎng)并強化學生自主探索學習的能力。二、教學容

（1）通過GXDeveloper編程軟件創(chuàng)建一個SFC功能圖。（2）通過案例練習熟悉每一個SCF編程的快捷鍵。（3）通過指定工作任務用SFC程、調試。三、教學重點與難點1教學重點：（2）SFC功能圖的識讀。（2）GXDeveloper編程軟件SFC功能的快捷鍵的使用。（3）十字路口交通燈SFC順序功能圖的設計與編程調試。（4）使學生鍛煉自己的編程思路。2教學難點：（1）十字路口交通燈SFC順序功能圖的設計與編程調試。四、教學程Ⅰ、講指導（一）組織教學分鐘）（二）安全教育分鐘）（三）復習提問分鐘）（四）導入新課分鐘）（五）講授新課分鐘）Ⅱ、示指導（一）示范操作分鐘）（二）組織學生分組練習及注意事項分鐘）Ⅲ、學練習與巡回導（60鐘）Ⅳ、結指導（一）任務評分（8分鐘）（二）課后總結（4分鐘）（三）布置作業(yè)。Ⅴ、板板畫設計Ⅵ、教反思。

Ⅰ講授指導：一：組織學（2分鐘）（1）組織學生提前8分鐘集合點名，記錄學生考勤；檢查學生是否整齊著裝（工作服、鞋儀容儀表是否符合課題一體化教學或安全操作規(guī)程的要

求；進行課堂紀律及安全教育。由班長組織提前分鐘進入實習課堂準備上課。（2上課師生問候師課師“請坐二：安全育（4分鐘）1學生安（1）學生必須按規(guī)定的時間上課，不得遲到早退或無故缺課。（2）實習前必須認真預習實習內容，明確實驗目的、原理、方法和步驟，準備接受指導教師提問，沒有預習或提問不合格者，須重新預習，方可進行實習。(3)學生進入實習室必須工作服保持安靜，遵守實習室各項規(guī)章制度，嚴禁高聲喧嘩、吸煙、隨地吐痰或吃零食，不得隨意動用與本實習無關的儀器。2設備安（1）PLC實訓室中的實訓臺采用的晶體管模擬電路，在實訓工程中要注意對試驗臺模擬電路的安全防護。（2）實訓臺上PLC的主體設備，在使用時要注意用電安全，通電前要由教師檢查無誤后方可通電。（3）使用編程電纜時，注意接頭位置的安裝，不能用力過猛，損壞設備。3用電安（1）進入實習室后，未經(jīng)老師允許不得使用電氣設備及各種電子儀器。完成實習準備后，未經(jīng)老師允許不得接通電源。（2）電路裝配好后，由實習教師檢查后方可通電運行。（3）在實習過程中，不允許帶電操作電路，如電路需改動，應及時切斷電源。（4）實習過程中，嚴禁學生打鬧嬉戲，以防止觸電事故。（5）實習結束后，需切斷所有電源，將工具和設備擺放到初始位置。

三：復習問（6分鐘）1、回顧上一節(jié)課說的內容進提問（1）狀態(tài)流程圖的三要素？（狀態(tài)任務、狀態(tài)轉移條件、狀態(tài)轉移方向）（2）狀態(tài)指令？（STL步進開始指令、步進返回指令）（3）多流程順序控制的概論（多流程順序控制是指具有兩個以上的分支的順序動作的控制過程，其狀態(tài)流程圖也具有兩條以上的狀態(tài)轉移支路，常見的多流程順序控制有選擇性分支、并行性分支（4）簡[ZRSTS20S40]一條指令的功能（這是一條區(qū)間置0指令表示從狀態(tài)繼電器S20開至S40間的20狀態(tài)繼電器被置0【提問方式】根據(jù)班級成績表進行隨機提問或針對個別后進生提問。通過提問的方式可以爭強學生對知識點的了解?！境煽兊怯洝扛鶕?jù)學生回到的情況對其進行評價、點評和成績的登記。四：導入課（4分鐘）1順序功圖的概念講（1）順序功能圖（SequeentialFunction）是一種新穎的、按工藝流程圖進行編程的圖形化編程語言，也是一種符合國際電工委員會IEC）標準，被首選推薦地用于可編程控制器的通用編程語言，現(xiàn)在，在PLC的應用領域中得到廣泛的推廣和應用。（2現(xiàn)在大多PLC制造公司都為自己的工控產(chǎn)品提供了相關的編程軟件以便利用計算機實現(xiàn)在線編程。三菱公司提供的編程軟件GXDeveloper（版本號8.34）中，就提供了SFC編程方法。我們現(xiàn)在就開始學習SFC編程方法。五：講授課（分鐘）1采用SFC進行PLC應用編程優(yōu)點是：（1在程序中可以直觀地看到設備的動作順序因為SFC程序是按照設（或工藝）的動作順序編寫的，所以程序的規(guī)律性較強，容易讀懂，具有一定的可視性。（2）在設備發(fā)生故障時能很容易的找出故障所在位置。（3）不需要復雜的互鎖電路，更容易設計和維護系統(tǒng)。

2、SFC的組：（1）SFC是用狀態(tài)元件描述工步狀態(tài)的工藝流程圖，通常由以下組成：步（初始步、活動步、一般步令和動作、有向連線、轉移方向、轉移條件；（2）名詞解釋：【步】SFC步是指控制系統(tǒng)的一個工作狀態(tài)。在三菱FXPLC，把步稱為“狀態(tài)”，即一個步就是一個工作狀態(tài)。【有向連線】有向連線是狀態(tài)與狀態(tài)之間的連接線。它表示狀態(tài)被激活的先后順序?！巨D移條件轉移條件是一個邏輯信號。如：按鈕、開關、傳感器、定時器、計數(shù)器等的邏輯開關變量。步+該步工序中的動作和命令＋有向連接＋轉換方向和轉換條件＝SFC，參（見圖）圖13、SFC序的運從初始步開始執(zhí)行，成立時，就由當前步到END時結束Ⅱ示范指導一、示范操作40分）

行規(guī)則：當每步的轉換條件轉為執(zhí)行下一步，所有步的運行?！驹谡虒W過程中邊講解邊示范，步要慢速演示；步、7要重點演示；奏需要重演示；步奏、9要糾正誤演示。通多種演的方法加深學生學習內容的象，把論知識和實操作聯(lián)起來】1、單流程結構編程方法（10分鐘）單流程結構是順序控制中最常見的一種流程結構，其結構特點是程序順著工序步，步步為序的向后執(zhí)行中間沒有任何的分支掌握了單流程的SFC編程方法也就是邁進了SFC的大門。這里，我們以“雙燈自動閃爍信號生成”為例，講SFC編程的入門。【例題】：雙燈自動閃爍信號生成。要求：在PLC上電后，其輸出Y0和Y1各

以一秒鐘的時間間隔，周期交替閃爍。本例梯形圖和指令表（見圖2）。在GXDeveloper中，一個完整的SFC程序是由初始狀態(tài)、有向線段、轉移條件和轉移方向等內容組成（見圖）的，所以，我們的編程就是完整的獲得這幾個組成部分。根據(jù)PLC的教程規(guī)定SFC程序主要由初始狀態(tài)、通用狀態(tài)、返回狀態(tài)等幾種狀態(tài)來構成，但在編程中，這幾個狀態(tài)的編寫方式是不一樣的，這需要注意SFC程序從初始狀態(tài)開始，所以，編程的第一步是給初始狀態(tài)設置合適的啟動條件。本例中，梯形圖的第一行表示的是如何啟動初始步在SFC程序中初始步的啟動采用梯形圖方式。下面開始在軟件中的程序輸入。【圖2閃爍信號梯形圖和指令】【圖3閃爍信號SFC程序】

2、操過程：（30鐘）【步奏】

啟動GXDevelop編程軟件，單擊“工程”菜單，點擊創(chuàng)建新工程菜單項或點擊新建工程按鈕

（見圖4）?！緢D4GXDevelop編程軟件窗口】【步奏】

創(chuàng)建新工程彈出的創(chuàng)建新工程對話框（見圖5）中，要對三菱系列的CPU和PLC進行選擇，以符合對應系列的編程代碼，否則容易出錯。這里講述的主要是三菱FX2N系列的PLC，所以，需做如下幾個項目的選擇和輸入：a.在PLC系列下拉列表框中選擇FXCPU；b.在PLC類型下拉列表框中選擇FX2N（C）;c.在程序類型項中選擇SFC；d.在工程設置項中設置好工程名和保存路徑完成上述項目后之后點擊確定。

【圖5新工程創(chuàng)建】【步奏】

進入塊設置完成上述工作后會彈出如圖6所示的塊列表窗口?！緢D6塊列表窗口】按圖中所示，雙擊第零塊。

【步奏】

【7塊信息設置對話框】梯形圖塊的新建雙擊第零塊或其它塊后，會彈出塊信息設置對話框（見圖7）。這里，是對塊編輯進行類型進行選擇的進入窗口，有兩個選擇：SFC和梯形圖塊。在編程理論中我們學到，SFC程序由初始狀態(tài)開始，故初始狀態(tài)必須激活，而激活的通用方法是利用一段梯形圖程序，且這一段梯形圖程序必須放在程序的開頭部分理在以后的SFC編程中始狀態(tài)的激活都需由放在SFC程序的第一部分（即第一塊）的一梯形圖程序來執(zhí)行，這是需要注意的一點。所以在這里應點擊梯形圖塊在塊標題欄中，填寫該塊的說明標題也可以不填。【步奏】

程序的編寫點擊執(zhí)行按鈕彈出梯形圖編輯窗口（見圖），在右邊梯形圖編輯窗口中輸入啟動初始狀態(tài)的梯形圖。【提醒學生】在編程理論中曾學到，初始狀態(tài)的激活一般采用輔助繼電器M8002來完成，也可以采用其它觸點方式來完成，這只需要在它們之間建立一個并聯(lián)電路就可以實現(xiàn)。本例中我們利PLC的輔助繼電器M8002的上電脈沖使初始狀態(tài)生效。在梯形圖編輯窗口中單擊第零行輸入初始化梯形圖如圖9所示，輸入完成單擊“變換”菜單選擇“變換”項或按F4快捷鍵，完成梯形圖的變換。

【圖8梯形圖編輯窗口】【圖9梯形圖編輯窗口】

【圖10梯型圖輸入完畢窗口】【注意在程序的編制過程中每一個狀態(tài)中的梯形圖編制完成后必須進行變換，才能進行下一步工作，否則彈出出錯信息。【圖11出錯信息】【步奏】

塊程序的編輯在完成了程序的第一塊（梯形圖塊）編輯以后，雙擊工程數(shù)據(jù)列表窗口中的“程序”\“MAIN”（見圖10），返回塊列表窗口（見圖6）。雙擊第一塊，在彈出的塊信息設置對話框中塊類型一欄中選擇SFC見圖12），在塊標題中可以填入相應的標題或什么也不填擊執(zhí)行按鈕出SFC程序編輯窗見圖13程序編輯窗口中光標變成空心矩形?！緢D12塊信息設置】【圖13SFC程序編輯窗口】【步奏】

轉移條件編輯轉換條件的編輯SFC程序中的每一個狀態(tài)或轉移條件都是以SFC符號的形式出

現(xiàn)在程序中，每一種SFC符號都對應有圖標和圖標號，現(xiàn)在輸入使狀態(tài)發(fā)生轉移的條件。在SFC程序編輯窗口將光標移到第一個轉移條件符號處（如圖13所標注）并單擊，在右側將出現(xiàn)梯形圖編輯窗口，在此中輸入使狀態(tài)轉移的梯形圖?！咎嵝褜W生】我們從圖13中可以看出，T0點驅動的不是線圈，而是TRAN符號，意思是表示轉移（Transfer），這一點提請注意。在SFC程序中，所有的轉移都用TRAN表示，不可以采用SET＋S□語句表示，否則將告知出錯。對轉換條件梯形圖的編輯，可按PLC編程的要求，按上面的敘述可以自己完成?！咀⒁狻棵烤庉嬐暌粋€條件后應按F4快捷鍵轉換，轉換后梯形圖則由原來的灰色變成亮白色，完成轉換后再看SFC程序編輯窗口中前面的問號（？）會消失?！静阶唷?/p>

通用狀態(tài)的編輯在左側的SFC程序編輯窗口中把光標下移到方向線底端工具欄中的工具按鈕

或單擊F5快捷鍵彈出步序輸入設置對話框（見圖14）?！緢D14SFC符號輸入】輸入步序標號后點擊確定，這時光標將自動向下移動，此時，可看到步序圖標號前面有一個問號（？），這是表明此步現(xiàn)在還沒進行梯形圖編輯，同時右邊的梯形圖編輯窗口呈現(xiàn)為灰色也表明為不可編輯狀態(tài)，（見圖15。下面對通用工序步進行梯形圖編程。將光標移到步序號符號處，在步符號上單擊后右邊的窗口將變成可編輯狀態(tài)，現(xiàn)在，可在此梯形圖編輯窗口中輸入梯形圖?！咀⒁狻看颂幍奶菪螆D是指程序運行到此工序步時所要驅動哪些輸出線圈，在本例中，現(xiàn)在所要獲得的通用工序步是驅動輸出線圈Y0以及T0線圈，參見圖2程序梯形圖和指令表。【圖15還沒有編輯的狀態(tài)步】

用相同的方法把控制系統(tǒng)一個周期內所有的通用狀態(tài)編輯完畢。需說明的是，在這個編輯過程中，每編輯完一個通用步后，不需要再操作“程序”“MAIN”而返回到塊列表窗口（見圖6），再次執(zhí)行塊列表編輯，而是在一個初始狀態(tài)下，直接進行SFC圖形編輯?！静阶唷?/p>

系統(tǒng)循環(huán)或周期性的工作編輯。SFC程序在執(zhí)行過程中，無一例外的會出現(xiàn)返回或跳轉的編輯問題，這是執(zhí)行周期性的循環(huán)所必須的。要在SFC程序中出現(xiàn)跳轉符號，需用指令加目標號進行設計。

或（JUMP）現(xiàn)在進行返回初始狀態(tài)編輯（見16）所示。輸入方法是：把光標移到方向線的最下端，按快捷鍵或者點擊的目的地步序號，然后單擊確定按鈕。

按鈕，在彈出的對話框中填入要跳轉到【圖16跳轉符號輸入】說明：如果在程序中有選擇分支也要用JUMP+“標號”來表示。當輸入完跳轉符號后，在SFC編輯窗口中我們將會看到，在有跳轉返回指向的步序符號方框圖中多出一個小黑點兒，這說明此工序步是跳轉返回的目標步，這為我們閱讀SFC程序也提供了方便（見圖18）。【步奏10

程序變換。當所有SFC程序編輯完后們可點擊變換按鈕

進行SFC程序的變換（編譯），如果在變換彈出了塊信息設置對話框，可不用理會，直接點擊執(zhí)行按鈕即可。經(jīng)過變換后的程序如果成功，就可以進行仿真實驗或寫入PLC進行調試了。如果想觀看SFC程序所對應的順序控制梯形圖我們可以這樣操作點擊工程\編輯數(shù)據(jù)\改變程序類型，進行數(shù)據(jù)改變（見圖19）。

【圖18完整的SFC程序】【圖19數(shù)據(jù)變換】執(zhí)行改變數(shù)據(jù)類型后可以看到由SFC程序變換成的梯形圖程序（見圖20）。【圖20轉化后的梯形圖】小結：以上介紹了單序列的SFC程序的編制方法，通過學習，我們已經(jīng)基本了解了SFC程序中狀態(tài)符號的輸入方法。

二、組織生分組（課已經(jīng)安排好）教學地6409實訓室該實訓室有25臺三PLC學習板25臺聯(lián)想電腦一共25個實訓工位、50把學生椅子。由于本班學生有45人不能每一個學生分配一臺實訓設備，就按學號分配實訓設備每兩人為一組。個別后進生就分配一人一臺給多點上機實訓的機會給后進生，讓他們更熱愛學習。練習任務1、項目說明（2鐘）模擬十字路口交通燈的信號，控制車輛有次序的在東西向、南北向通行（如下圖所示信號受啟動、停止按鈕的控制，當按啟動按鈕時，系統(tǒng)開始工作，并周而復始的循環(huán)工作，當按停止按鈕時，系統(tǒng)將停止在初始狀態(tài)，即南北紅燈亮，禁止通行，東西綠燈亮，允許通行。十字路口交通信號燈控制實驗板2、控制要求（3分鐘）（1）下啟動按鈕S1，系統(tǒng)始工作；（2）北紅燈亮7s同時東西綠燈亮5s然后東西黃燈亮2s后熄滅，然后在切換成東西紅燈亮7s，同南北綠燈亮后然后南北黃燈亮滅，如此不斷循環(huán)；（3）下停止按鈕S2，系統(tǒng)止工作；3、任務分析（5鐘）根據(jù)綠、黃、紅燈的控制過程列出時序圖如下：注意事項1、安注意事項（鐘）

（1）使用編程電纜時，注意接頭位置的安裝，不能用力過猛，損壞設備。（2）在實習過程中，不允許帶電操作電路，如電路需改動，應及時切斷電源。（3）實習過程中，嚴禁學生打鬧嬉戲，以防止觸電事故。（4）實習結束后，需切斷所有電源，將工具和設備擺放到初始位置。2、編注意事項（鐘）（1）每編輯完一個條件后應按F4捷鍵轉換，轉換后梯形圖則由