PLC的梯形图编程语言(LAD)

    梯形图( Ladder Diagram)表达式是在原电气控制系统中常用的接触器、继电器梯形图基础上演变而来的，它与电气操作原理图相呼应，形象、直观并且实用，为广大继电器控制的电气人员所熟知，特别适合于数字量逻辑控制，是使用最多的PLC编程语言，但不适合于编写大型控制程序。    图1-18所示是一个电动机启、停控制梯形图，它与图1-17所示电动机启、停控制电路相呼应：它们的电路结构形式大致相同，控制功能相同，但它们的表达方式有一定区别。PLC的梯形图使用的是内部继电器，定时器、计数器等也都由软件实现，使用方便、修改灵活，是原电气控制的继电器电路的硬接线无法比拟的。在PLC控制系统中，由按钮、限位开关这些输入元件提供的输入信号，以及提供给电磁阀、接触器、指示灯这些负载的输出信号，都只有两种完全相反的工作状态，如触点的接通和断开、电流的有和无、电平的高和低，它们都分别和逻辑代数中的“1”和“0”相对应。
    图1-17    电动机启、停控制电路
    图1-18    电动机启、停控制梯形图    (1)梯形图的格式。梯形图是PLC模拟继电器控制系统的编程方法。它由触点、线圈或功能方框等构成，梯形图竖线类似继电器控制图的电源线的左、右垂线，称为左、右母线( Bus Bar)，某些如Simatic S7系列PLC的右母线通常省略不画。在梯形图中，常把左母线看作是提供能量的母线，触点闭合后可以使能量流过，直到下一个元件的触点断开则阻止能量流过，这种能量流可称为“能流”。实际上，梯形图是CPU仿真的电气控制电路图，使来自“能源”的“能流”通过一系列逻辑控制条件，根据运算结果决定逻辑输出的模拟过程。    梯形图中的基本编程元素有触点、线圈和方框。    触点：代表逻辑控制条件。触点闭合时表示“能流”通过。触点分动合触点（-| |-）和动断触点（-|/|-）两种形式。    线圈：通常代表逻辑“输出”结果。“能流”流到线圈左侧时，则该线圈被激励。    方框：代表某种特定功能的指令，“能流”通过方框时，则执行方框所代表的功能。方框所能代表的功能有多种，如定时器、计数器、数据运算等。    每个梯形图网络由一个或多个梯级组成，每个输出元素（线圈或方框）可以构成一个梯级，每个梯级可由多个支路组成。通常每个支路可容纳的编程元素的个数和每个网络最多允许的分支路数都有一定的限制，最右边的元素必须是输出元素，简单的编程元素只占用1条支路（例如动合／动断触点、继电器线圈等），有些编程元素要占用多条支路（例如矩阵功能）。在用梯形图编程时，只有在一个梯级编制完整后才能继续后面的程序编制。PLC的梯形图从上至下按行绘制，每一行从左至右，左侧总是安排输入触点，并且把并联触点多的支路靠近最左端，输入触点不论是外部的按钮、行程开关，还是继电器触点，在图形符号上只用动合触点（-| |-）和动断触点（-|/|-）两种表示方式，而不计及其物理属性，输出线圈用圆型或椭圆形表示。    在梯形图中，每个编程元素应按一定的规则加标字母和数字串，不同的编程元素常用不同的字母符号和一定的数字串来表示。    (2) PLC梯形图编程的特点。梯形图与继电器控制电路图相呼应，但绝不是一一对应。由于PLC的结构、工作原理与继电器控制系统截然不同，因而梯形图与继电器控制电路图之间又存在许多差异。    1) PLC采用梯形图编程是模拟继电器控制系统的表示方法，梯形图内各种元件也沿用了继电器的叫法，如“软继电器”或“虚拟继电器”。梯形图中的“软继电器”或“虚拟继电器”不是物理继电器，各“软继电器”或“虚拟继电器”的输入触点均为存储器中的一位，相应位为“1”状态，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”状态，表示继电器线圈失电，动合触点断开或动断触点闭合。用“软继电器”或“虚拟继电器”就可以按继电器控制系统的形式来设计梯形图，当然也不能生搬硬套。    2)梯形图中流过的“能流”不是物理电流，只能从左到右、自上而下流动，“能流”不允许倒流。“能流”到，线圈则接通；“能流”是用户程序解算中满足输出执行条件的形象表示方式；对“能流”流向的规定顺应了PLC的扫描是自左向右、自上而下顺序地进行的，而继电器控制系统中的电流是不受方向限制的，导线连接到哪里，电流就可流到那里。    3)梯形图中的动合、动断触点不是现场物理开关的触点，它们对应于输入、输出映像寄存器中相应位的状态，而不是现场物理开关的触点状态。PLC把动合触点当成是取位状态操作，动断触点是位取反操作。因此，在梯形图中同一元件的一对动合、动断触点的切换没有时间的延迟，动合、动断触点只是互为相反状态，而继电器控制系统的电器是属于先断后合型的电器。    4)梯形图中的输出线圈不是物理线圈，不能用它直接驱动现场执行机构。输出线圈的状态对应输出映像寄存器相应位的状态，而不是现场电磁开关的实际状态。    5)编制程序时，PLC内部继电器的触点原则上可无限次重复使用，既可常开又可常闭，因为存储单元中位状态可取用任意次。而继电器控制系统中的继电器的触点数是有限的，例如一个中间继电器仅6～8对触点。但要注意PLC内部的线圈通常只引用一次，应特别慎重对待重复使用同一地址编号的线圈。    6)梯形图中的用户逻辑解算结果可以为后面用户程序的解算所利用。