2.2 PLC的梯形圖及其繪制

2.2.1 梯形圖與繼電器控制電路的區別

梯形圖是在原繼電器控制電路圖的基礎上演變而來的，但兩者在符號和表示方法上有所區別。它們的不同之處如下：

1）繼電器控制電路圖對不同輸入元件有不同的符號表示，如開關、按鈕、行程開關、轉換開關、繼電器觸點、接觸器觸點、斷路器觸點，用不同的圖形符號表示；而梯形圖中只用常開觸點或常閉觸點表示，無須考慮其物理屬性。

2）繼電器控制電路圖中的元件觸點數是固定的，而梯形圖中的元件觸點數是無限的。如具有2常開、2常閉輔助觸點的繼電器在使用中，最多用2常開、2常閉輔助觸點接成控制電路，電路若有更改變化，就要更換繼電器。而在梯形圖中，這個繼電器的常開、常閉輔助觸點數量可根據需要增減，不受限制。

3）繼電器控制電路圖由繼電器、時間繼電器和接觸器等硬件和許多連接線組成，而梯形圖使用的是PLC內部的“軟繼電器”和“軟接線”，靠軟件及編程實現控制。梯形圖的使用十分靈活方便，修改控制過程也非常方便。

4）繼電器控制電路中，最右側一般是各種繼電器線圈；而梯形圖中，最右側必須連接輸出元件，可以是表示線圈的存儲器“數”，也可以是計數器、定時器、中間繼電器等內部元件。

5）繼電器控制電路圖中的線圈一般為并聯，也可以是串聯；而梯形圖中的輸出元件只允許并聯，不能串聯。但梯形圖的觸點連接與繼電器控制電路的觸點一樣，可以串聯、并聯和復聯。

2.2.2 梯形圖的基本圖形符號

繪制梯形圖時，首先要用符號表示出各種元素，如常開觸點、常閉觸點、輸出、線圈、并聯常開、并聯常閉等。由于生產廠家不同，其符號表示也有所不同，具體的圖形符號應使用相應PLC編程器中的符號。由于梯形圖常用的基本符號大同小異，這里把常用的基本符號列在表2-1中^[1]，供繪制梯形圖時參考。

表2-1 梯形圖使用的基本符號

表2-1中：對于常開觸點，當該點為邏輯“1”時，梯形圖通；為邏輯“0”時，梯形圖斷。

對于常閉觸點，當該點為邏輯“0”時，梯形圖通；為邏輯“1”時，梯形圖斷。

對于繼電器線圈，當前面的條件通時，相當于線圈得電，該點輸出邏輯“1”，梯形圖通；當前面的條件斷時，相當于線圈失電，該點輸出邏輯“0”。

定時器指令、計數器指令、置位指令、復位指令和PID功能指令見2.3節有關內容。

2.2.3 梯形圖的繪制

梯形圖編程需要一定的格式，整個梯形圖指令由若干個梯級組成，通常每個梯級又由一個或幾個輸入元件（不同機型有不同的數量限制）和一個輸出元件組成，輸出元件必須在梯級的最右側，輸入元件必須在輸出元件的左側。

編程時要一個梯級一個梯級按從上至下的順序編制。梯形圖兩側的豎線稱作母線，梯形圖的各種符號都要以左母線為起點，右母線（通常省略右母線）為終點，從左向右逐個橫向寫入。

必須指出，梯形圖中的左右母線已失去意義，只是為了維持梯形圖的形狀而存在。因此，梯形圖中的電流稱為“虛擬電流”，并不是繼電器控制電路中的物理電流。

現以繼電器控制電路（見圖2-6a）為例，畫出PLC的梯形圖（見圖2-6b）。

梯形圖中，無論輸入是開關、按鈕、行程開關、轉換開關，還是繼電器、接觸器觸點，都只用常開觸點或常閉觸點表示，無須考慮其物理屬性。所以繪制梯形圖時，首先要用表2-1中的基本符號表示出各種元素，如常開觸點、常閉觸點、輸出、并聯常開、并聯常閉等。圖2-6a中，起動按鈕的常開觸點用表2-1中常開觸點符號表示，停止按鈕的常閉觸點和限位開關的常閉按鈕用表2-1中常閉觸點符號表示，繼電器的線圈用表2-1中線圈符號表示。圖2-6b中，輸入的常開觸點符號“放在”小單位區域“1”中，輸入的兩個常閉觸點符號分別“放在”“2”和“3”兩個小單位區域中，輸出的線圈符號“放在”小單位區域“4”中，第1個梯級由前面的3個輸入元件和后面的1個輸出元件組成，在繪制梯級時，將每一個單位區域連接起來。輸出元件出現在梯級的最右側，輸入元件出現在輸出元件的左側。圖2-6b中的元件符號表示元件類型或元件種類，元件在網格矩陣中的行列就可以表示名稱，它代表硬件中的具體地址，也是元件的一個必要屬性。

圖2-6 繼電器控制電路與PLC梯形圖的比較

在圖2-6b所示梯形圖中，當輸入觸點00000接通時，電流（虛擬電流）從梯形圖左側經過觸點00000（閉合）、觸點00001（常閉）、觸點00002（常閉）和線圈01000，使線圈01000得電工作，并使觸點01000閉合自鎖。由此可見，使用PLC梯形圖與使用繼電器的控制過程大致相同。

2.2.4 梯形圖的繪制規則

梯形圖語言作為一種標準PLC編程語言，在編制時必須遵循一定的規則，具體如下：

1）外部輸入/輸出繼電器、內部繼電器、定時器、計數器等器件的觸點可多次重復使用，無須用復雜的程序結構來減少觸點的使用次數。

2）梯形圖的每一行指令都在左母線右側開始畫起。

3）輸出指令不能直接與左母線相連，如果需要，可以通過一個沒有使用的內部繼電器的常閉觸點或者特殊內部繼電器的常開觸點來連接。

4）觸點應在水平線上，不能在垂直分支上，且應遵循自左至右、自上而下的原則。

5）不包含觸點的分支應放在垂直方向，不可放在水平位置，以便識別觸點的組合和對輸出線圈的控制路徑。

6）當幾個串聯回路并聯時，應將觸點最多的那個串聯回路放在梯形圖的最上面；當幾個并聯回路串聯時，應將觸點最多的并聯回路放在梯形圖的最左面。

7）不能將觸點畫在輸出線圈的右側，線圈僅能畫在同一行中所有觸點的最右側。

8）梯形圖中串聯點和并聯點的使用次數沒有限制，可無限次使用，如圖2-7所示。

9）兩個或兩個以上的線圈可以并聯輸出，如圖2-8所示。

圖2-7 規則8）的說明圖

圖2-8 規則9）的說明圖