什么是梯形圖？梯形圖編程的基本概念

PLC是專(zhuān)為工業(yè)控制而開(kāi)發(fā)的裝置，其主要使用者是工廠(chǎng)廣大電氣技術(shù)人員，為了適應他們的傳統習慣和掌握能力，通常PLC不采用微機的編程語(yǔ)言，而常常采用面向控制過(guò)程、面向問(wèn)題的“自然語(yǔ)言”編程。國際電工委員會(huì )（IEC）1994年5月公布的IEC1131-3（可編程控制器語(yǔ)言標準）詳細地說(shuō)明了句法、語(yǔ)義和下述5種編程語(yǔ)言：功能表圖（sequential function chart）、梯形圖（Ladder diagram）、功能塊圖（Function black diagram）、指令表（Instruction list）、結構文本（structured text）。梯形圖和功能塊圖為圖形語(yǔ)言，指令表和結構文本為文字語(yǔ)言，功能表圖是一種結構塊控制流程圖。

梯形圖是使用得最多的圖形編程語(yǔ)言，被稱(chēng)為PLC的第一編程語(yǔ)言。梯形圖與電器控制系統的電路圖很相似，具有直觀(guān)易懂的優(yōu)點(diǎn)，很容易被工廠(chǎng)電氣人員掌握，特別適用于開(kāi)關(guān)量邏輯控制。梯形圖常被稱(chēng)為電路或程序，梯形圖的設計稱(chēng)為編程。

梯形圖編程中，用到以下四個(gè)基本概念：

1．軟繼電器

PLC梯形圖中的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱(chēng)，如輸入繼電器、輸出繼電器、內部輔助繼電器等，但是它們不是真實(shí)的物理繼電器，而是一些存儲單元（軟繼電器），每一軟繼電器與PLC存儲器中映像寄存器的一個(gè)存儲單元相對應。該存儲單元如果為“1”狀態(tài)，則表示梯形圖中對應軟繼電器的線(xiàn)圈“通電”，其常開(kāi)觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，稱(chēng)這種狀態(tài)是該軟繼電器的“1”或“ON”狀態(tài)。如果該存儲單元為“0”狀態(tài)，對應軟繼電器的線(xiàn)圈和觸點(diǎn)的狀態(tài)與上述的相反，稱(chēng)該軟繼電器為“0”或“OFF”狀態(tài)。使用中也常將這些“軟繼電器”稱(chēng)為編程元件。

2．能流

如圖5-1所示觸點(diǎn)1、2接通時(shí)，有一個(gè)假想的“概念電流”或“能流”(Power Flow)從左向右流動(dòng)，這一方向與執行用戶(hù)程序時(shí)的邏輯運算的順序是一致的。能流只能從左向右流動(dòng)。利用能流這一概念，可以幫助我們更好地理解和分析梯形圖。圖5-1a中可能有兩個(gè)方向的能流流過(guò)觸點(diǎn)5（經(jīng)過(guò)觸點(diǎn)1、5、4或經(jīng)過(guò)觸點(diǎn)3、5、2），這不符合能流只能從左向右流動(dòng)的原則，因此應改為如圖5-1b所示的梯形圖。

圖5-1 梯形圖

a）錯誤的梯形圖 b）正確的梯形圖

3．母線(xiàn)

梯形圖兩側的垂直公共線(xiàn)稱(chēng)為母線(xiàn)(Bus bar)，。在分析梯形圖的邏輯關(guān)系時(shí)，為了借用繼電器電路圖的分析方法，可以想象左右兩側母線(xiàn)（左母線(xiàn)和右母線(xiàn)）之間有一個(gè)左正右負的直流電源電壓，母線(xiàn)之間有“能流”從左向右流動(dòng)。右母線(xiàn)可以不畫(huà)出。

4．梯形圖的邏輯解算

根據梯形圖中各觸點(diǎn)的狀態(tài)和邏輯關(guān)系，求出與圖中各線(xiàn)圈對應的編程元件的狀態(tài)，稱(chēng)為梯形圖的邏輯解算。梯形圖中邏輯解算是按從左至右、從上到下的順序進(jìn)行的。解算的結果，馬上可以被后面的邏輯解算所利用。邏輯解算是根據輸入映像寄存器中的值，而不是根據解算瞬時(shí)外部輸入觸點(diǎn)的狀態(tài)來(lái)進(jìn)行的。