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发布：2023-06-05 16:29，更新：2023-10-26 04:00

在PC发展的初期，沿用了设计继电器电路图的方法来设计梯形图。即在一些典型电路的基础上，根据被控对象对控制系统的具体要求，不断地修改和完善梯形图。有时需要多次反复地调试和修改梯形图，增加很多辅助触点和中间编程元件。*后才能得到一个较为满意的结果。这种方法没有普遍的规律可以遵循，具有很大的试探性和随意性，*后的结果不是唯一的。设计所用的时间、设计的质量与设计者的经验有很大的关系。所以有人把这种设计方法叫做经验设计法。它可以用于较简单的梯形图（如手动程序）的设计。下面通过自动上下料启动机械手控制的例子让读者来体会这种设计方法的麻烦。
表自动上下料气动机械手控制系统plc I/O地址分配

功能名称	动作器件	I / O地址
工作方式选择	SB1=OFF 单周期，SB1=ON 自动循环	I0.0
单周期启动	SB2	I0.1
自动循环启动	SB3	I0.2
自动循环停止	SB4	I0.3
上限位	SQ1	I0.4
下限位	SQ2	I0.5
左限位	SQ3	I0.6
右限位	SQ4	I0.7
右工位空	SQ5	I1.0
下降	YV1	Q0.0
右行	YV2	Q0.1
夹持	YV3	Q0.2
加工	YV4	Q0.3
工作状态指示	HL1	Q0.4

图1 自动上下料气动机械手示意图

图2 自动上下料气动机械手控制电路

图3 自动上下料气动机械手控制程序

顺序设计法或步进梯形图设计的概念是在继电器控制系统中形成的，步进梯形图是用有触点的步进式选线器（或鼓形控制器）来实现的。但是由于触点的磨损和接触不良，工作很不可靠。上世纪70年代出现的控制器主要由分立元件和中小规模集成电路组成。因为其功能有限，可靠性不高，已经基本上被PC替代。可编程序控制器的设计者们继承了前者的思想，为控制程序的编制提供了大量通用和专用的编程元件和指令，开发了供编制步进控制程序用的功能表图语言，使这种**的设计方法成为当前PC梯形图设计的主要方法。
这种设计方法很容易被初学者接受。对于有经验的工程师，也会提高设计的效率。程序的调试、修改和阅读也很容易。
1、顺序功能图的设计步骤
（1）首先根据系统的工作过程中状态的变化，将控制过程划分为若干个阶段。这些阶段称为步（Step）。步是根据PC输出量的状态划分的。只要系统的输出量的通/断状态发生了变化，系统就从原来的步进入新的步。在各步内，各输出量的状态应保持不变，如图1所示。

图1 状态步的划分
    （2）各相邻步之间的转换条件。转换条件使系统从当前步进入下一步。常见的转换条件有限位开关的通/断，定时器、计数器常开触点的接通等。转换条件也可能是若干个信号的与、或逻辑组合。
    （3）画出顺序功能图或列出状态表。
    （4）根据顺序功能图或状态表，采用某种编程方式，设计出系统的梯形图程序。
    顺序功能图又称为功能表图，它是一种描述顺序控制系统的图解表示方法，是专用于工业顺序控制程序设计的一种功能说明性语言。它能形象、直观、完整地描述控制系统的工作过程、功能和特性，是分析、设计电气控制系统控制程序的重要工具。
    功能图主要由“状态”、“转移”及有向线段等元素组成。如果适当运用组成元素，就可得到控制系统的静态表示方法，再根据转移触发规则模拟系统的运行，就可以得到控制系统的动态过程。
2、步（状态）
    步也就是状态，是控制系统中一个相对不变的性质，对应于一个稳定的情形。可以将一个控制系统划分为被控系统和施控系统。例如在数控车床系统中，数控装置是施控系统，而车床是被控系统。对于被控系统，在某一步中要完成某些“动作”（action），对于施控系统，在某一步中则要向被控系统发出某些“命令”(command)。步的符号如图2所示。矩形框中可写上该状态的编号或代码。
    (1)初始状态。初始状态是功能图运行的起点，一个控制系统至少要有一个初始状态。初始状态的图形符号为双线的矩形框，如图2(a)所示。在实际使用时，有时也是画单线矩形框，有时画一条横线表示功能图的开始。
    (2)工作状态。工作状态是控制系统正常运行时的状态，如图2(b)所示。根据系统是否运行，状态可分为动态和静态两种。动状态是指当前正在运行的状态，静状态是没有运行的状态。不管控制程序中包括多少个工作状态，在一个状态序列中同一时刻*多只有一个工作状态在运行中，即该状态被激活。
    (3)与状态对应的动作。在每个稳定的状态下，可能会有相应的动作。动作的表示方法如图2(b)所示。

图2 顺序功能图基本符号
3、转移
为了说明从一个状态到另一个状态的变化，要用转移概念，即用一个有向线段来表示转移的方向，连接前后两个状态。如果转移是从上向下的（或顺向的），则有向线段上的方向箭头可省略。两个状态之间的有向线段上再用一段横线表示这一转移。转移的符号如图2(c)所示。
转移是一种条件，当此条件成立，称为转移使能。该转移如果能够使状态发生转移，则称为触发。一个转移能够触发必须满足：状态为动状态及转移使能。转移条件是指使系统从一个状态向另一个状态转移的必要条件，通常用文字、逻辑方程及符号来表示。

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