梯形图的特点及编程规则

梯形图直观易懂，与继电器控制电路图相近，很容易为电气技术人员所掌握，是应用最多的一种编程语言。尽管梯形图与继电器控制电路图在结构形式、元件符号及逻辑控制功能等方面是相类似的，但它们又有很多不同之处。梯形图具有自己的特点及设计规则。

PLC梯形图中每个网络由多个梯级组成，每个梯级由一个或多个支路组成，并有一个输出元件，右边的元件必须是输出元件。例如，图1.1-1中的梯形图由一个梯级组成，梯形图有四个编程元件（X0、X1、X2、和Y0），最右边的Y0是输出元件。

1.梯形图的特点

图1.1-1所示的PLC梯形图具有以下一些特点。

1）PLC的梯形图是按先后顺序（从上到下、从左到右）逐行绘制的，两侧的竖线类似电气控制图的电源线，通常称作母线（BusBar），大部分梯形图只保留左母线，而将右母线省略；梯形图的每一行是“从左到右”绘制，左侧总是输入触点，最右侧为输出元素，触点代表逻辑“输入”条件，如开关、按钮、内部条件等；线圈通常代表逻辑“输出”结果，如指示灯、接触器、中间继电器、电磁阀等。

2）电气控制电路左右母线为电源线，中间各支路都加有电压，当支路接通时，有电流流过支路上的触点与线圈。而梯形图的左右母线是一种界限线，并非实际电源的两端，并未加电压，梯形图中的支路（逻辑行）接通时，并没有电流流动，有时称有“电流”流过，只是一种假想电流或称概念电流，是用户程序执行过程中满足输出条件的形象表示方式。

在梯形图中并没有真实的电流流动，为了便于分析PLC的周期扫描原理以及信息存储空间分布的规律，假想在梯形图中有“电流”流动，这就是“能流”。“能流”在梯形图中只能做单方向流动——从左向右流动，层次的改变（接通顺序）只能先上后下。

3）梯形图中使用的各种PLC内部器件，如辅助继电器、定时器、计数器等，也不是真的电器器件，每个继电器均为存储器中的一位，因此称为“编程元件或软继电器”。梯形图中每个继电器和触点均为PLC存储器中的一位，相应位为“1”，表示继电器线圈通电、动合触点闭合或动断触点断开；相应位为“0”，表示继电器线圈失电、动合触点断开或动断触点闭合。

在梯形图中，除了输入继电器没有线圈，只有触点外，其他继电器既有线圈，又有触点。

梯形图中的线圈是广义的，除了输出继电器、辅助继电器线圈外，还包括计时器、计数器、移位寄存器以及各种运算的结果等。

4）梯形图中的继电器触点既可动合，又可动断，其动合、动断触点的数目理论上是无穷多个，也不会磨损。因此，梯形图设计中，可不考虑触点数量，这给设计者带来很大方便。对于外部输入信号，只要接入一个信号到PLC即可。

5）梯形图中，前面所有逻辑行的逻辑执行结果，将立即被后面逻辑行的逻辑操作所利用。

6）电气控制电路中各支路是同时加上电压并行工作的，而PLC是采用循环扫描方式工作，梯形图中各元件是按扫描顺序依次执行的，是一种串行处理方式，不存在不同逻辑行同时开始执行的情况。由于扫描时间很短（一般不过几十毫秒），所以控制效果同电气控制电路是基本相同的。但在设计梯形图时，对这种并行处理与串行处理的差别有时应予注意，特别是那些在程序执行阶段还要随时对输入、输出状态存储器进行刷新操作的PLC，不要因为对串行处理这一特点考虑不够而引起偶然的误操作。

2.梯形图编程的基本规则

梯形图的设计必须满足控制要求，这是设计梯形图的前提条件。此外，在绘制梯形图时，还要遵循以下几条基本规则。

1）梯形图按“自上而下，从左到右”的顺序绘制。与每个输出线圈相连的全部支路形成一个逻辑行，即一层阶梯。它们形成一组逻辑关系，控制一个动作。如图1.4-1所示，每一个逻辑行起于左母线，然后是触点的连接，最后终止于输出线圈。绘制梯形图时应注意，输出线圈与右母线之间不能有任何触点，而输出线圈与左母线之间必须要有触点。

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图1.4-1 梯形图按“自上而下、从左到右”的顺序绘制

2）在每一逻辑行中，串联触点多的支路应放在上方。如果将串联触点多的支路放在下方，则语句增多、程序变长，如图1.4-2所示。

在每个逻辑行中，并联触点多的电路应放在左方。如果将并联触点多的电路放在右方，则语句增多、程序变长，如图1.4-3所示。

图1.4-2 串联触点多的支路应放在上方

a）合理 b）不合理

图1.4-3 并联触点多的支路应放在左方

3）梯形图中的触点应画在水平支路上，不应画在垂直支路上。梯形图中，不允许一个触点上有双向“电流”通过。如图1.4-4a所示，触点5上有双向“电流”通过，该梯形图不可编程。对于这样的梯形图，应根据其逻辑功能做适当的等效变换，如图1.4-4b所示，再将其简化成为图1.4-4c。

图1.4-4 不允许一个触点上有双向“电流”通过

a）不允许 b）等效变换 c）合理

4）在梯形图中，如果两个逻辑行之间互有牵连，逻辑关系又不清晰，应将梯形图进行变换，以便编程。如图1.4-5a所示。梯形图可变换为图1.4-5b所示梯形图。

图1.4-5 变换

a）逻辑关系不清晰的梯形图 b）变换后的梯形图