西門(mén)子PLC中央控制單元CPU412-1西門(mén)子PLC中央控制單元CPU412-1西門(mén)子PLC中央控制單元CPU412-1PLC編程入門(mén)之梯形圖梯形圖(LAD)是PLC編程的**可視化語(yǔ)言，它看起來(lái)非常類(lèi)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(huà)，那么學(xué)起來(lái)會(huì )非常容易!在這個(gè)教程中，我們將學(xué)習關(guān)于使用梯形圖進(jìn)行PLC編程的有關(guān)知識。
現在，讓我們開(kāi)始吧!什么是梯形圖？梯形圖是一種PLC編程語(yǔ)言，也被稱(chēng)為梯形邏輯(Ladder Logic)。
之所以稱(chēng)為梯形圖，是因為 這種程序由一條條水平線(xiàn)構成，看起來(lái)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(yǔ)言，這意味著(zhù)編程的過(guò)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(hù)是電氣工程師，因此采用的符號非常類(lèi)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，其規范有PLCOpen負責制定，因此梯形圖是標準化的PLC編程語(yǔ)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(gè)區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，然后繼續到下一行，就像你閱讀的時(shí)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(shí)，你可以一次編制一行。
當繪制出越來(lái)越多的行時(shí)，它們將疊加在一起， 看起來(lái)就像一個(gè)梯子。
查看一個(gè)行數眾多的梯形圖的**方式，就是沿著(zhù)屏幕上下滾動(dòng)。
3.執行的順序*后一個(gè)原因在執行的順序，也就是PLC運行梯形圖的先后順序，更確切的說(shuō)，就是梯形圖中 的指令如何依次執行：PLC總是從梯形圖頂部開(kāi)始，然后依次向下執行。
梯形圖看起來(lái)非常像電路圖。
大多數人也是這樣開(kāi)始學(xué)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每次執行梯形圖的一行，然后才繼續下一行電氣系統則是許多回路同時(shí)激活了解了這些關(guān)鍵的區別，現在讓我們開(kāi)始學(xué)習梯形邏輯。
梯形圖基礎創(chuàng )建梯形圖時(shí)，你首先看到的就是兩條豎線(xiàn)，就是在這兩條豎線(xiàn)之間進(jìn)行梯形圖的編制，其中 每一條水平線(xiàn)被稱(chēng)為一個(gè)Rung(橫線(xiàn))：梯形邏輯符號就放置在這些水平線(xiàn)上，正如你在上圖中看到的，我在每一個(gè)水平線(xiàn)上標記了數字， 以便于理解PLC是如何執行梯形邏輯的。
你可能聽(tīng)說(shuō)過(guò)PLC掃描時(shí)間或掃描周期，簡(jiǎn)單地說(shuō)，PLC首先 掃描其輸入，然后執行程序，*后設置輸出。
但是PLC如何執行我們的梯形邏輯?一次一條水平線(xiàn)。
這可能是梯形邏輯的*重要的一條規則：PLC一次只能執行一條水平線(xiàn)，然后才是下一條。
實(shí)際上， PLC只能一次執行一個(gè)邏輯符號。
編寫(xiě)梯形邏輯梯形邏輯中的每個(gè)符號都是一個(gè)指令，初看起來(lái)這相當令人困惑。
但是別擔心，我將用簡(jiǎn)單的例子 加以解釋。
讓我給你一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)例，在這個(gè)例子當中將引入兩個(gè)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(gè)指令(符號)：閉路檢查指令第一個(gè)指令被稱(chēng)為閉路檢查，指令的符號看起來(lái)是這樣：這是一個(gè)條件指令，意思是說(shuō)這個(gè)指令用來(lái)檢查某個(gè)條件是否滿(mǎn)足，例如檢查某個(gè)數據位是否 處于ON的狀態(tài)。
閉路檢查指令用來(lái)檢查某個(gè)地址的特定位，在上圖中指的是一個(gè)數字輸入的特定位，它也可以是 內存位，甚至是輸出位。
閉路檢查指令也被稱(chēng)為常開(kāi)指令，基本上它類(lèi)似于電路中的常開(kāi)觸點(diǎn)，因此可以對應于一個(gè)點(diǎn)動(dòng)開(kāi)關(guān)。
需要指出的是，每個(gè)閉路檢查指令必須要設置PLC中的一個(gè)地址。
輸入和輸出都是PLC中的內存點(diǎn)位。
在上面的示例中，閉路判斷指令設置地址I0.0作為條件， 這個(gè)地址屬于PLC的第一個(gè)輸入。
其工作原理如下：當PLC掃描周期開(kāi)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(xiě)入內存中， 如果輸入是LOW，那么對應的內存位置位0，如果輸入是HIGH，則對應的內存位置為1.輸出線(xiàn)圈指令每個(gè)指令本身在PLC內存中也有個(gè)位置，PLC會(huì )將指令的結果存入。
要了解PLC使用結果做什么，讓我們 看下一個(gè)指令：輸出線(xiàn)圈指令用來(lái)打開(kāi)或關(guān)閉一個(gè)數據位。
正如你看到的，該符號位于水平線(xiàn)的右側，意思是(同一水平線(xiàn)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*終結果，來(lái)了解其工作過(guò)程：PLC 掃描 | 輸入 -> I0 字節程序執行 | I0.0 -> Xic結果在上面的動(dòng)畫(huà)中，你會(huì )看到PLC首先掃描所有的輸入，并將輸入狀態(tài)存入內存。
一個(gè)內存 字節是彼此相鄰的8位。
一旦PLC保存了所有輸入的狀態(tài)，程序將開(kāi)始運行。
第一個(gè)要執行的指令是閉路檢查指令， 該指令的結果與內存位狀態(tài)一致 —— 這也是該指令被稱(chēng)為常開(kāi)指令的原因 —— 在正常狀態(tài) (內存位為0)，觸點(diǎn)將保持常開(kāi)，結果將為0，但是如果內存位為1，觸點(diǎn)將閉合，結果也 變?yōu)?。
*后，讓我們看這條線(xiàn)的輸出：XiC結果 -> 輸出線(xiàn)圈輸出線(xiàn)圈 -> 輸出字節現在，輸出線(xiàn)圈指令使用了前序指令的結果作為條件。
這被稱(chēng)為RLO(邏輯操作結果)。
邏輯操作 結果保存在PLC內存中的特定位置。
在西門(mén)子S7系列PLC中，這個(gè)位置被稱(chēng)為狀態(tài)字。
在PLC術(shù)語(yǔ)中，一個(gè)WORD是16位，或2個(gè)字節。
輸出線(xiàn)圈指令很簡(jiǎn)單，它只是將其結果設置為與條件相同的值。
在PLC中所有的數字輸出也映射到內存地址。
我們將其稱(chēng)為輸出位，因此地址Q(chēng)0對應Q0.0 - Q0.7. 輸出線(xiàn)圈指令的結果將被寫(xiě)入內存位Q0.0。
當PLC執行完整個(gè)程序，它將設置輸出。
每個(gè)輸出被設置為與輸出內存位一致的狀態(tài)。
掃描周期這個(gè)概念非常重要，當你在編制梯形邏輯時(shí)一定要記住。
否則你的程序可能會(huì )有 奇怪的行為。
我們將在下一個(gè)示例中展示這一點(diǎn)，同時(shí)引入3個(gè)新的梯形邏輯指令。
輸出鎖存在前面的示例中，我們學(xué)會(huì )了如何讀取數字輸入的狀態(tài)，并將數字輸出設置為同樣的狀態(tài)。
需要指出數字輸入是一個(gè)暫態(tài)按鈕，因為它內部有個(gè)彈簧，這意味著(zhù)按鈕只有在你一直按下 時(shí)才會(huì )保持激活。
上面的梯形圖可以正常工作，不過(guò)你可能注意到，只有輸入激活時(shí)輸出才會(huì )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(gè)通風(fēng)系統 里的風(fēng)機，那么要求操作員一直按著(zhù)按鈕就很不合理了。
我們需要一個(gè)辦法來(lái)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(shí)現這一點(diǎn)：如果你熟悉電路，就會(huì )發(fā)現這很類(lèi)似，這杯稱(chēng)為鎖存(Latching)或者自我保持(self holding)。
這個(gè)名稱(chēng)揭示了其工作原理：線(xiàn)圈簡(jiǎn)單的維持自己前一個(gè)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(gè)梯形邏輯程序時(shí)(按下按鈕時(shí))，輸出將被激活，就像前一個(gè)例子一樣。
有趣的事情發(fā)生在后續運行邏輯的時(shí)候。
因為這是一個(gè)暫態(tài)按鈕，它不會(huì )一直激活。
依賴(lài)于 PLC程序的運行總時(shí)長(cháng)，按鈕可能在第二次、第三次或第四次運行時(shí)不再激活。
讓我們進(jìn)入按鈕釋放之后的第一個(gè)掃描周期。
輸出還處于激活狀態(tài)，因為上一個(gè)掃描周期按鈕被按下。
這時(shí)PLC將再次讀取輸入并存入對應 的內存位。
內存位I0.0”這次將存入“0”。
因此I0.0的閉路判斷指令結果為false或“0”。
但是你可以看到，還有另一個(gè)并行的閉路判斷指令，不過(guò)該指令的條件是輸出內存位，因此 其結果為true或“1”，因為這是輸出還處于激活狀態(tài)。
只要輸出內存位是“1”，輸出就會(huì )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)的原因在于構造一個(gè)OR條件，在這個(gè)示例當中，I0.0或Q0.0中 的一個(gè)為true都會(huì )激活輸出。
開(kāi)路檢查指令你剛學(xué)習了如何編制一個(gè)有用的PLC梯形圖程序。
一個(gè)激活輸出的按鈕。
在我們的示例中，這個(gè) 可能是連接到一個(gè)風(fēng)機的觸點(diǎn)，輸出可以自保持。
但是這個(gè)程序有個(gè)問(wèn)題，怎么關(guān)掉風(fēng)機?我們希望能夠再次關(guān)掉風(fēng)機。
*簡(jiǎn)單的方法是添加一個(gè)停機按鈕，該按鈕將連接到PLC的第二 個(gè)輸入，因此其內存地址為I0.1。
問(wèn)題是，我們?yōu)橥C按鈕使用什么指令?更重要的，我們應當將其放在梯形圖的哪里?第一個(gè)問(wèn)題的答案是另一個(gè)梯形邏輯指令：開(kāi)路檢查指令，它看起來(lái)如下：這個(gè)指令和閉路檢查指令的工作方式恰恰相反，其結果是條件的反轉。
這意味著(zhù)，如果條件 為“0”，那么結果為“1”，反之亦然。
如果你考慮一下，就會(huì )發(fā)現這恰恰就是我們希望停機按鈕做的事情。
要關(guān)閉輸出線(xiàn)圈，我們 必須給出條件“0”。
現在是第二個(gè)問(wèn)題，在哪里放置這個(gè)指令?我們需要將其放在自鎖指令之后，或者說(shuō)，串聯(lián)起來(lái)。
否則當停機按鈕按下時(shí)，還是會(huì )輸出“1”。
現在，梯形邏輯如下：你可以看到開(kāi)路檢查指令將其條件的反轉結果傳遞給輸出線(xiàn)圈。
要再次激活輸出，就需要 再次按下啟動(dòng)按鈕。
在上面的示例中，我使用了一個(gè)開(kāi)路判斷指令作為停機按鈕。
這不是好的實(shí)踐!我們*終遵循**實(shí)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(méi)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。