功能图的概念

5.5.1　功能图的概念

功能图又称为功能流程图或状态转移图，它是一种描述顺序控制系统的图形表示方法，是专用于工业顺序控制程序设计的一种功能性说明语言。它能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远行，就可以得到控制系统的动态过程。

1．状态

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，状态的符号如图5-20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5-21所示。在实际使用时，有时也是单线矩形框，有时画一条横线表示功能图的开始。

图5-20　状态图形符号　

图5-21　初始状态图形符号

（2）工作状态　工作状态是控制系统正常运行时的状态，根据系统的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。动状态和静状态的概念不在此深入讨论。

（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5-22所示。

2．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。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5-23所示。

图5-22　状态下动作的表示

图5-23　转移表示

转移是一种条件，当此条件成立时，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。

3．功能图的构成规则

控制系统功能图的绘制必须满足以下规则：

（1）状态与状态不能相连，必须用转移分开；

（2）转移与转移不能相连，必须用状态分开；

（3）状态与转移、转移与状态之间的连接采用有向线段，从上向下画时，可以省暗箭头；当有向线段从下向上图时，必须画上箭头，以表示方向；

（4）一个功能图至少要有一个初始状态。

在顺序控制或步进控制中，常常将控制过程分成若干个顺序控制继电器（SCR）段，一个SCR段有时也称为一个控制功能步，简称步。每个SCR都是一个相对稳定的状态，都有段开始，段结束，段转移。在S7-200中，有3条简单的SCR指令与之对应。