从继电器控制原理图演变而来的编程语言

梯形图（LADDER）是一种图形编程语言，它是从继电器控制原理图的基础上演变而来的。PLC的梯形图与继电器控制系统原理图的基本思想是一致的，它沿用继电器的触点（触点在梯形图中又常称为接点）、线圈、串并联等术语和图形符号，同时还增加了一些继电器-接触器控制系统中没有的特殊功能符号。对于熟悉继电器控制线路的电气技术人员来说，很容易被接受，且不需要学习专门的计算机知识。因此，在PLC应用中，梯形图是最基本的、最普遍的编程语言。需要说明的是，这种编程方式只能用编程软件通过计算机下载到PLC当中去。如果使用编程器编程，还需要将梯形图转变为语句表用助记符将程序输入PLC中。

PLC的梯形图虽然是从继电器控制线路图发展而来的，但与其又有一些本质的区别。

（1）PLC的梯形图中的某些元件沿用了“继电器”这一名称，例如：输入继电器、输出继电器、中间继电器等。但是，这些继电器并不是实际存在的物理继电器，而是“软继电器”，也可以说是存储器。它们中的每一个都与PLC的用户程序存储器中的数据存储区中的元件映像寄存器的一个具体存储单元相对应。如果某个存储单元为“1”状态，则表示与这个存储单元相对应的那个继电器的“线圈得电”。反之，如果某个存储单元为“0”状态，则表示与这个存储单元相对应的那个继电器的“线圈断电”。这样，我们就能根据数据存储区中某个存储单元的状态是“1”还是“0”判断与之对应的那个继电器的线圈是否“得电”。

（2）PLC梯形图中仍然保留了动合触点和动断触点的名称，这些触点的接通或断开，取决于其线圈是否得电（这是继电器、接触器的最基本的工作原理）。在梯形图中，当程序扫描到某个继电器的触点时，就去检查其线圈是否“得电”，即去检查与之对应的那个存储单元的状态是“1”还是“0”。如果该触点是动合触点，就取它的原状态，如果该触点是动断触点，就取它的反状态。

（3）PLC梯形图中的各种继电器触点的串并联连接，实质上是将这些基本单元的状态依次取出来，进行“逻辑与”、“逻辑或”等逻辑运算。而计算机对进行这些逻辑运算的次数是没有限制的，因此，可在编制程序时无限次使用这些触点。就像马路上路灯的状态可以被无数眼睛看到那样。特别需要注意的是在梯形图程序中同一个继电器的线圈一般只能使用一次，其触点形式及使用次数是随意的。

（4）如图1-2是典型的梯形示意图，左右两条垂直的线称为母线。母线之间是触点的逻辑连线和线圈的输出，不过多数PLC现在只保留左母线了。

图1-2 梯形图举例

梯形图的一个关键概念是“能流”（POWER FLOW），这只是概念上的“能流”。图1-2中，把左边的母线假想为电源中的“零线”。如果有“能流”从左至右流向线圈，则线圈被激励。“能流”可以通过被激励（ON）的常开触点和未被激励（OFF）的常闭触点自左向右流，如图1-2中，当A、B、C接点都接通后，线圈M才能接通（被激励），只要其中一个触点不接通，线圈就不会接通；而X、Y、Z触点中任何一个接通，线圈N就被激励。

要强调指出的是，引入“能流”的概念，仅仅是为了和继电器-接触器控制系统相比较，使我们对梯形图有一个深入的认识，其实“能流”在梯形图中是不存在的。

在梯形图中，触点代表逻辑“输入”条件，如开关、按钮和内部条件等；线圈通常代表逻辑“输出”结果，它可驱动像接触器线圈、电磁阀、灯及警铃等直流或单相交流负载。(https://www.xing528.com)

（5）在继电器控制线路中，各个并联电路是同时加电压，并行工作的，由于实际元件动作的机械惯性可能会发生触点竞争现象。在梯形图中，各个编程元件的动作顺序是按扫描顺序依次执行的，或者说是按串行的方式工作的，在执行梯形图程序时，是自上而下，从左到右，串行扫描，不会发生触点竞争现象。

下面举两个例子说明，表面上看起来完全一样的继电器控制线路图与梯形图，它们产生的效果可能不完全一样，甚至某些作用完全相反。图1-3及图1-4给出了两组结构上完全一样的继电器控制线路图与梯形图，但最后的控制结果却不相同，我们先来看图1-3的情况。图1-3中a是继电器控制线路图，图1-3b是梯形图。

图1-3 继电器控制线路图不可能实现但梯形图能实现的情况

在图1-3a中，当S1工作后，A得电并自保持，且为C得电创造条件。接着S2动作，使B得电。B的动断点先切断A，A的动合点随之断开，此时虽然B的动合点闭合，但A已断开，使C总不能得电，更不用说自保持了。我们再来看看图1-3b，当S1动作后A“得电”并自保持，在S2动作后，B“得电”，本扫描周期内不会再改变A，当程序扫描到下面的A、B动合触点时，因其线圈此时均已“得电”，它们均处于接通状态。这样，C能“得电”且自保持。待到下个扫描周期时，虽然A被复位，动合点断开，但因C已自保持，所以C不会受到影响。始终处在闭合状态，达到了控制目的。

下面我们再来看图1-4的情况，这是个继电器控制线路图能实现但梯形图不能实现的例子，电动机单向连续与点动运行的控制线路，我们先看图1-4a，当按下SB1时，KM线圈得电，它的动合点随之闭合自锁。实现电动机连续运行；当按下SB2时，它的动断点使KM的自保持线路断开，实现电动机点动运行。再看图1-4b，当按下SB1时，同样能形成连续运行状态。当按下SB2时，就形成不了点动运行状态。具体分析一下，当按下SB2时，它的常开触点使KM“得电”，常闭触点断开了KM的自保持线路，当松开SB2时，由于PLC的周期性逐行扫描的特点，就会形成SB2的常开触点是断开了，但常闭触点闭合，而此时此刻的KM常开触点取上一个周期KM线圈的状态，也即闭合状态。这样一来就仍能形成KM“得电”，使KM不能随着SB2的断开而断开，从而也就形成不了点动的功能。

图1-4 继电器控制线路图能实现但梯形图不可能实现的情况

梯形图语言简单明了，易于理解，是所有编程语言的首选。