导读
本章节主要介绍西门子公司S7-1200系列可编程序控制器（PLC）的基本结构与应用特点，对它的编程环境及应用进行详细的讲解，结合实例介绍典型指令编程方法，并介绍PLC应用设计中应注意的主要问题。
在设计复杂控制系统时，用大量的中间单元来完成记忆、互锁等功能，由于考虑因素很多，往往它们又交织在一起，分析非常困难。顺序控制功能图是在工序图的基础上，按照生产工艺过程，在各个输入信号的作用下，根据内部状态和时间顺序，在生产过程中各个执行机构自动有序地进行动作。为了提高编程效率，有的PLC提供了专门的顺序功能图语言，例如S7-300/400/1500的S7-Graph语言。S7-1200 没有专门的顺序功能图语言，但是可以用顺序功能图来描述控制系统的功能，根据它来设计梯形图程序。
1、顺序功能图
（1）步
顺序控制设计的基本思想是将系统的一个周期划分为若干个顺序相连的阶段，这些阶段称为步（Step），并用编程元件（例如位存储器M）来表示各步。每一步实现一定的动作或功能，用转换条件控制代表各步的编程元件，让它们的状态按一定的顺序变化。下面用一个例子来介绍顺序控制功能图的画法。有三台电动机，要求按照一定的先后顺序启动。当按下启动按钮I0.0时，第一台电动机M1.0（Q0.0控制）启动；延时5s，第二台电动机M2.0（Q0.1控制）启动；再延时15s，第三台电动机M3.0（Q0.2 控制）启动。当按下停止按钮I0.1时，三台电动机同时停止。
根据Q0.0～Q0.2的ON/OFF状态变化，可以将其工作过程划分为三步，分别用编程元件M5.1 ～M5.3来表示。另外还设置了一个等待启动的初始步，如图2-64 所示。图中用矩形方框表示步，矩形方框内编程元件的地址为步的代号。
（2）初始步和活动步
一个顺序控制程序必须有一个初始状态，初始状态对应顺序控制程序运行的起点。初始步用双线方框表示，每一个顺序控制功能图至少应该有一个初始步。当系统正处于某一步所在的阶段时，该步处于活动状态，称该步为“活动步”。当步处于活动状态时，执行该步内的动作；处于不活动状态时，该步内的动作不执行。
（3）动作
某一步执行的工作或命令统称为动作，用矩形框的文字或变量表示动作，并将该方框与对应的步相连。
（4）有向连线
有向连线表示步的转换方向。在绘制顺序控制功能图时，将代表各步的方框按先后顺序排列，并用有向连线将它们连接起来。表示从上到下或从左到右这两个方向的有向连线的箭头可以省略。
（5）转换与转换条件
转换用有向连线上与有向连线垂直的短划线来表示，将相邻两步分隔开。转换条件标注在转换短线的旁边。转换条件是与转换逻辑相关的触点，可以是常开触点、常闭触点或它们的组合。当转换条件为“1”时，从当前步转换到下一步，前一步关闭（不活动步），该步内的动作不再执行；后一步激活（变为活动步），执行该步的动作。
2、顺序控制功能图的基本结构
顺序控制功能图的基本结构有单流程结构、选择流程结构和并行流程结构。
（1）单流程结构
单流程结构如图2-65（a）所示，它是由一系列相继激活的步组成，其特点是所有的状态转换只有一个方向，而没有其他分支路径。
（2）选择流程结构
选择流程结构如图2-65（b）所示，选择序列称为分支，转换符号只能标在上部的水平线下的有向连线上。如果步5是活动步，当转换条件h为“1”时，则由步5转换到步6，执行左边的分支。当转换条件k为“1”时，则由步5转换到步8，执行右边的分支。两个分支同时只能选择一个分支执行，可以将转换条件k修改为h（即h的反状态），那么当h为“0”时，执行右边分支，当h为“1”时，执行左边分支，两个分支不会同时执行。
选择序列步的结束称为分支的合并，几个分支合并到一个公共序列步时，用与分支数相同的转换符号和水平连线来表示。如果正在执行左边的分支，当步7为活动步且转换条件j为“1”时，由步7转换到步10。如果正在执行右边的分支，当步9为活动步且转换条件n为“1”时，由步9转换到步10。
（3）并行流程结构
并行流程是用来表示系统的几个独立部分同时工作的情况。并行序列称为并行分支，当并行转换条件满足时，几个并行分支同时执行。其结构如图2-65（c）所示，当步5为活动步且转换条件e为“1”时，由步5转换到步6和步8，步6和步8同时变为活动步，步5变为不活动步。为了强调转换的同步实现，水平连线用双线表示。步6和步8同时激活后，两条分支的执行将是独立的。在表示同步的水平双线之上，只允许有一个转换符号。
并行分支的结束称为合并，在表示同步的水平双线之下，只允许有一个转换符号。当直接连在水平双线上的所有前级步（步7和步9）都处于活动状态，并且转换条件h为“1”时，才会转换到步10，即步7和步9同时变为不活动步，步10变为活动步。也可以将上面的两种或多种基本结构组合在一起构成复杂流程结构。
内容来源：《电气工程基础与应用》
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