西門子PLC中央控制單元CPU412-1西門子PLC中央控制單元CPU412-1西門子PLC中央控制單元CPU412-1PLC編程入門之梯形圖梯形圖(LAD)是PLC編程的**可視化語言，它看起來非常類似于繼電器電路圖，因此如果 你對繼電器控制和電子電路有所了解的話，那么學起來會非常容易!在這個教程中，我們將學習關(guān)于使用梯形圖進行PLC編程的有關(guān)知識。
現(xiàn)在，讓我們開始吧!什么是梯形圖？梯形圖是一種PLC編程語言，也被稱為梯形邏輯(Ladder Logic)。
之所以稱為梯形圖，是因為 這種程序由一條條水平線構(gòu)成，看起來很像梯子。
梯形圖是為電氣工程師發(fā)明的，它是一種圖形化的編程語言，這意味著編程的過程不是采用 文本，而是組合各種不同的圖形符號，由于目標用戶是電氣工程師，因此采用的符號非常類似于 電路符號，以便于電氣工程師理解。
梯形圖主要用于位邏輯操作，其規(guī)范有PLCOpen負責制定，因此梯形圖是標準化的PLC編程語言， 該標準為IEC 61131-3。
如何閱讀梯形圖？梯形圖和電路圖的一個區(qū)別在于編制繪制方法不同。
梯形圖通常從左到右、從上到下編制， 原因在于：1.更容易讀圖我們的眼睛自然地從左向右讀圖，然后繼續(xù)到下一行，就像你閱讀的時候一樣。
2.易于在計算機上編制當在計算機上編制梯形圖時，你可以一次編制一行。
當繪制出越來越多的行時，它們將疊加在一起， 看起來就像一個梯子。
查看一個行數(shù)眾多的梯形圖的**方式，就是沿著屏幕上下滾動。
3.執(zhí)行的順序*后一個原因在執(zhí)行的順序，也就是PLC運行梯形圖的先后順序，更確切的說，就是梯形圖中 的指令如何依次執(zhí)行：PLC總是從梯形圖頂部開始，然后依次向下執(zhí)行。
梯形圖看起來非常像電路圖。
大多數(shù)人也是這樣開始學習編制梯形邏輯圖的。
但是還是有一些不同之處，主要的差異在于：PLC每次執(zhí)行梯形圖的一行，然后才繼續(xù)下一行電氣系統(tǒng)則是許多回路同時激活了解了這些關(guān)鍵的區(qū)別，現(xiàn)在讓我們開始學習梯形邏輯。
梯形圖基礎(chǔ)創(chuàng)建梯形圖時，你首先看到的就是兩條豎線，就是在這兩條豎線之間進行梯形圖的編制，其中 每一條水平線被稱為一個Rung(橫線)：梯形邏輯符號就放置在這些水平線上，正如你在上圖中看到的，我在每一個水平線上標記了數(shù)字， 以便于理解PLC是如何執(zhí)行梯形邏輯的。
你可能聽說過PLC掃描時間或掃描周期，簡單地說，PLC首先 掃描其輸入，然后執(zhí)行程序，*后設(shè)置輸出。
但是PLC如何執(zhí)行我們的梯形邏輯?一次一條水平線。
這可能是梯形邏輯的*重要的一條規(guī)則：PLC一次只能執(zhí)行一條水平線，然后才是下一條。
實際上， PLC只能一次執(zhí)行一個邏輯符號。
編寫梯形邏輯梯形邏輯中的每個符號都是一個指令，初看起來這相當令人困惑。
但是別擔心，我將用簡單的例子 加以解釋。
讓我給你一個簡單的實例，在這個例子當中將引入兩個梯形邏輯符號。
那么，這些符號或指令到底是什么?它們是基本的邏輯指令，讓你可以創(chuàng)建一小段邏輯，也就是你的PLC程序。
如果你仔細看下面的 示例，可以看到兩個指令(符號)：閉路檢查指令第一個指令被稱為閉路檢查，指令的符號看起來是這樣：這是一個條件指令，意思是說這個指令用來檢查某個條件是否滿足，例如檢查某個數(shù)據(jù)位是否 處于ON的狀態(tài)。
閉路檢查指令用來檢查某個地址的特定位，在上圖中指的是一個數(shù)字輸入的特定位，它也可以是 內(nèi)存位，甚至是輸出位。
閉路檢查指令也被稱為常開指令，基本上它類似于電路中的常開觸點，因此可以對應(yīng)于一個點動開關(guān)。
需要指出的是，每個閉路檢查指令必須要設(shè)置PLC中的一個地址。
輸入和輸出都是PLC中的內(nèi)存點位。
在上面的示例中，閉路判斷指令設(shè)置地址I0.0作為條件， 這個地址屬于PLC的第一個輸入。
其工作原理如下：當PLC掃描周期開始，PLC將首先檢查所有輸入的狀態(tài)，然后將輸入狀態(tài)(0或1)寫入內(nèi)存中， 如果輸入是LOW，那么對應(yīng)的內(nèi)存位置位0，如果輸入是HIGH，則對應(yīng)的內(nèi)存位置為1.輸出線圈指令每個指令本身在PLC內(nèi)存中也有個位置，PLC會將指令的結(jié)果存入。
要了解PLC使用結(jié)果做什么，讓我們 看下一個指令：輸出線圈指令用來打開或關(guān)閉一個數(shù)據(jù)位。
正如你看到的，該符號位于水平線的右側(cè)，意思是(同一水平線上)之前的指令作為該指令的條件。
在我們的示例中，之前的指令就是閉路檢查指令。
讓我們檢查下該指令的*終結(jié)果，來了解其工作過程：PLC 掃描 | 輸入 -> I0 字節(jié)程序執(zhí)行 | I0.0 -> Xic結(jié)果在上面的動畫中，你會看到PLC首先掃描所有的輸入，并將輸入狀態(tài)存入內(nèi)存。
一個內(nèi)存 字節(jié)是彼此相鄰的8位。
一旦PLC保存了所有輸入的狀態(tài)，程序?qū)㈤_始運行。
第一個要執(zhí)行的指令是閉路檢查指令， 該指令的結(jié)果與內(nèi)存位狀態(tài)一致 —— 這也是該指令被稱為常開指令的原因 —— 在正常狀態(tài) (內(nèi)存位為0)，觸點將保持常開，結(jié)果將為0，但是如果內(nèi)存位為1，觸點將閉合，結(jié)果也 變?yōu)?。
*后，讓我們看這條線的輸出：XiC結(jié)果 -> 輸出線圈輸出線圈 -> 輸出字節(jié)現(xiàn)在，輸出線圈指令使用了前序指令的結(jié)果作為條件。
這被稱為RLO(邏輯操作結(jié)果)。
邏輯操作 結(jié)果保存在PLC內(nèi)存中的特定位置。
在西門子S7系列PLC中，這個位置被稱為狀態(tài)字。
在PLC術(shù)語中，一個WORD是16位，或2個字節(jié)。
輸出線圈指令很簡單，它只是將其結(jié)果設(shè)置為與條件相同的值。
在PLC中所有的數(shù)字輸出也映射到內(nèi)存地址。
我們將其稱為輸出位，因此地址Q0對應(yīng)Q0.0 - Q0.7. 輸出線圈指令的結(jié)果將被寫入內(nèi)存位Q0.0。
當PLC執(zhí)行完整個程序，它將設(shè)置輸出。
每個輸出被設(shè)置為與輸出內(nèi)存位一致的狀態(tài)。
掃描周期這個概念非常重要，當你在編制梯形邏輯時一定要記住。
否則你的程序可能會有 奇怪的行為。
我們將在下一個示例中展示這一點，同時引入3個新的梯形邏輯指令。
輸出鎖存在前面的示例中，我們學會了如何讀取數(shù)字輸入的狀態(tài)，并將數(shù)字輸出設(shè)置為同樣的狀態(tài)。
需要指出數(shù)字輸入是一個暫態(tài)按鈕，因為它內(nèi)部有個彈簧，這意味著按鈕只有在你一直按下 時才會保持激活。
上面的梯形圖可以正常工作，不過你可能注意到，只有輸入激活時輸出才會激活。
因此你不 得不用手指一直按住按鈕，才能讓輸出保持激活。
但是想一下，如果輸出控制的是一個通風系統(tǒng) 里的風機，那么要求操作員一直按著按鈕就很不合理了。
我們需要一個辦法來保持輸出 激活，即使操作員已經(jīng)釋放了按鈕。
在梯形邏輯中，有兩種辦法實現(xiàn)這一點：如果你熟悉電路，就會發(fā)現(xiàn)這很類似，這杯稱為鎖存(Latching)或者自我保持(self holding)。
這個名稱揭示了其工作原理：線圈簡單的維持自己前一個掃描周期的狀態(tài)。
讓我們單步分析一下：當PLC第一次運行這個梯形邏輯程序時(按下按鈕時)，輸出將被激活，就像前一個例子一樣。
有趣的事情發(fā)生在后續(xù)運行邏輯的時候。
因為這是一個暫態(tài)按鈕，它不會一直激活。
依賴于 PLC程序的運行總時長，按鈕可能在第二次、第三次或第四次運行時不再激活。
讓我們進入按鈕釋放之后的第一個掃描周期。
輸出還處于激活狀態(tài)，因為上一個掃描周期按鈕被按下。
這時PLC將再次讀取輸入并存入對應(yīng) 的內(nèi)存位。
內(nèi)存位I0.0”這次將存入“0”。
因此I0.0的閉路判斷指令結(jié)果為false或“0”。
但是你可以看到，還有另一個并行的閉路判斷指令，不過該指令的條件是輸出內(nèi)存位，因此 其結(jié)果為true或“1”，因為這是輸出還處于激活狀態(tài)。
只要輸出內(nèi)存位是“1”，輸出就會激活， 它就像自己的條件一樣。
自保持指令與其他指令并聯(lián)的原因在于構(gòu)造一個OR條件，在這個示例當中，I0.0或Q0.0中 的一個為true都會激活輸出。
開路檢查指令你剛學習了如何編制一個有用的PLC梯形圖程序。
一個激活輸出的按鈕。
在我們的示例中，這個 可能是連接到一個風機的觸點，輸出可以自保持。
但是這個程序有個問題，怎么關(guān)掉風機?我們希望能夠再次關(guān)掉風機。
*簡單的方法是添加一個停機按鈕，該按鈕將連接到PLC的第二 個輸入，因此其內(nèi)存地址為I0.1。
問題是，我們?yōu)橥C按鈕使用什么指令?更重要的，我們應(yīng)當將其放在梯形圖的哪里?第一個問題的答案是另一個梯形邏輯指令：開路檢查指令，它看起來如下：這個指令和閉路檢查指令的工作方式恰恰相反，其結(jié)果是條件的反轉(zhuǎn)。
這意味著，如果條件 為“0”，那么結(jié)果為“1”，反之亦然。
如果你考慮一下，就會發(fā)現(xiàn)這恰恰就是我們希望停機按鈕做的事情。
要關(guān)閉輸出線圈，我們 必須給出條件“0”。
現(xiàn)在是第二個問題，在哪里放置這個指令?我們需要將其放在自鎖指令之后，或者說，串聯(lián)起來。
否則當停機按鈕按下時，還是會輸出“1”。
現(xiàn)在，梯形邏輯如下：你可以看到開路檢查指令將其條件的反轉(zhuǎn)結(jié)果傳遞給輸出線圈。
要再次激活輸出，就需要 再次按下啟動按鈕。
在上面的示例中，我使用了一個開路判斷指令作為停機按鈕。
這不是好的實踐!我們*終遵循**實踐，修改后的梯形圖如下：雖然我們修改了指令，梯形圖的運行沒有變化，這是因為我們同樣修改了物理停機按鈕的 工作方式。