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GRAPH编程语言在西门子PLC中的应用
付建彬 张远梅 2024/1/3 20:36:18
（广东省岭南工商第一技师学院 广东岭南 510800）
摘要：S7-GRAPH编程语言是西门子PLC的一种顺序功能图编程语言，适用于顺序逻辑控制系统，在日常的工业生产控制系统中大部分的控制都是顺序逻辑控制,熟练运用GRAPH编程语言进行程序设计与编程能大大减小复杂控制系统程序设计的难度，因此学好GRAPH编程语言对程序设计者而言显得非常重要。在西门子PLC中S7-300、S7-400、S7-1500等PLC都拥有GRAPH编程语言编程功能，本文针对GRAPH编程语言的特点及其在设计顺序逻辑控制程序中的运用进行阐述，通过运用GRAPH编程语言能有效降低程序设计的难度，从而提高编程效率。
关键词：S7-GRAPH；西门子PLC；顺序逻辑控制；工业生产；程序设计
前言：在日常的工业生产控制系统中，大部分的控制都是顺序逻辑控制。所谓顺序逻辑控制：即按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输入信号的作用下，根据内部状态和时间顺序，在生产过程中的各个执行机构自动地、有序地进行操作。S7-GRAPH编程语言就是一种顺序功能图编辑语言，它类似于工作流程图的编程，利用GRAPH编程语言进行程序编程相对比较方便，程序编程也较容易理解，因此GRAPH编程语言的运用对程序设计者而言显得非常重要。本文针对顺序逻辑控制的特点，结合教学实例：“机械动力头控制系统”作为案例进行探讨说明，如何利用GRAPH编程语言实现对顺序逻辑控制的程序编写。
一、S7-GRAPH编程语言简介
S7-GRAPH编程语言是西门子PLC的一种顺序功能图编程语言，该编程语言适用于顺序逻辑控制系统，在西门子S7-300、S7-400、S7-1500等PLC中都拥有GRAPH编程语言功能。而在西门子博图编程软件中，只有在FB函数块里才能使用GRAPH编程语言进行编程。其中GRAPH编程界面为图形界面，能让设计者更直观的查看及分析其控制功能顺序。在GRAPH编程控制中最多有8个顺控器，每个顺控器最多250个步骤，每个步骤最多100个动作，每个顺控器最多250个转换条件及250个分支条件等。
二、顺序功能图的特点
1.顺序功能图的基本结构分为以下三种，如下图1所示：
（1）单序列结构：单序列功能图的流程只有一路，每一步的后面只有一个转换，每个转换后面只有一个步。
（2）选择性序列结构：当功能图的流程产生分支时，便形成选择序列。在选择序列的分支处转换符只能标在水平线之下，选择序列的结束称为合并，转换符只能标在水平线之上。
（3）并行性序列结构：当转换导致几个序列同时被激活时，这些序列称为并行序列。为强调转换的同步实现，水平连线用双线显示，且水平线上只允许一个转换符。
图1-顺序功能图结构图
2.顺序功能图执行规则：
（1）步的开始：每个顺序功能图都是以一个初始步或者多个位于顺序功能图任意位置的初始步开始的。
（2）一个激活步的退出：任意激活的干扰，如互锁条件的消除或确认，并且至后续步的转换条件满足时，激活步就退出。
（3）满足转换条件的后续步被激活。
（4）顺控器的结束位置的处理：如有一个跳转指令，指向本顺控器的任意步，或者其他顺控器，此指令可以实现顺控器的循环操作。
（5）激活的步：激活的步是一个当前自身的动作正在被执行的步。
三、GRAPH编程语言在实例教学中的应用
1.本文以教学实例中的工业机械动力头控制系统为例，运用GRAPH编程语言进行程序设计，通过GRAPH编程语言的运用能较好的实现其控制要求程序的编写，大大减小了学生在程序设计及程序编写时的难度，对学生进行程序理解及程序编程有很好的教学效果。其中，机械动力头控制动作示意图如下图2所示：
图2 机械动力头控制动作示意图
机械动力头控制要求：
（1）该控制有手动控制和自动控制两种运行模式，由转换开关SA实现模式切换；
（2）手动模式下，可以分别进行：快进、工进、快退、减速等操作；
（3）自动模式下，机械动力头在机械原点（压住SQ4）时，按下启动按钮，机械动力头按上图2所示动作自动进行连续工作；按下停止按钮后，机械动力头必须完成这一周动作后才能停下来；
（4）机械动力头（未完，下一页）
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