[工业自动化-21]：西门子S7-15xxx编程 - 软件编程 - 如何快速看懂PLC梯形图？

目录

预备：电气图

1. 电路图

2. 电气图

一、梯形图概述

1.1 什么是梯形图

1.2 梯形图的作用

二、梯形图中的主要元素

三、梯形图的程序执行

3.1 梯形图扫描的原则

3.2 梯形图执行顺序

3.3 梯形图扫描

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预备：电气图

1. 电路图

电路组成：

• 能量：电源
• 控制：开关
• 负载：电阻

2. 电气图

• 能量：交流电L,N
• 控制：QF空开、按钮SA
• 负载: 灯EL

如果把电气电路变形如下：

3. PLC梯形图

同样我们的PLC梯形图也带有电路的特点：

电路构成：

• 能量：左母线是电源正极，右母线是电源负极
• 控制：常开触点、常闭触点（X、Y、M、C、T、.....）
• 负载：线圈（圆括号）

一、梯形图概述

1.1 什么是梯形图

梯形图（Ladder Diagram）是一种图示语言，用于表示可编程逻辑控制器（PLC）的逻辑控制程序。它是最常用和广泛接受的PLC编程语言之一。

梯形图的名称源自其图示形状，整个程序看起来像一张梯形。它由水平的横越线组成，这些横越线被垂直的侧栏划分为多个区域。每个区域代表一个逻辑步骤或操作。

1.2 梯形图的作用

梯形图在可编程逻辑控制器（PLC）编程中起着重要的作用。

以下是梯形图的主要作用：

1. 表示逻辑控制程序：梯形图可以清晰地表示逻辑控制程序的结构和流程。通过梯形图，工程师可以将复杂的控制逻辑拆解成简洁的逻辑步骤，并将其可视化表示。这有助于工程师理解和设计控制系统的功能和行为。

2. 易于理解和调试：梯形图使用直观的图形符号，使得控制逻辑更具可读性和易于理解。工程师可以轻松地查看梯形图，分析逻辑关系和操作步骤。此外，梯形图还可以用于调试控制程序，通过观察和分析梯形图中的逻辑及状态变化，可以帮助工程师快速定位和解决问题。

3. 支持程序的修改和维护：梯形图的结构清晰，使得对程序的修改和维护变得更加简便。当需要添加、删除或修改逻辑关系时，工程师可以通过修改梯形图来实现，而无需重新编写整个程序。这加快了系统的改进和迭代过程，提高了维护效率。

4. 通用性和标准化：梯形图是一种通用的PLC图形化编程语言，得到了广泛的应用和接受。它具有标准化的符号和规则，这使得不同厂商的PLC都能够读取和解释梯形图。这种通用性和标准化使得梯形图成为PLC编程的一种通用语言，降低了工程师的学习和应用成本。

总之，梯形图在PLC编程中起着关键的作用，可以清晰地表示逻辑控制程序，易于理解、调试和维护。它是一种通用、标准化的编程语言，被广泛应用于自动化控制系统中。

二、梯形图中的主要元素

梯形图是PLC控制系统中广泛使用的一种编程语言，主要用于图形化地表示和控制逻辑功能。

PLC梯形图是由一系列的逻辑元素所组成，这些元素在实现控制过程中扮演着至关重要的角色，梯形图中包含多种逻辑元素，其主要元素如下：

1. 母线：梯形图中两侧的竖线称为母线，梯形图母线是指位于梯形图最两侧的垂直导体，用于连接输入和输出模块的公共信号，并为逻辑元素提供电力和信号控制。母线通常由两个部分组成，一个是输入母线，用于连接输入模块，另一个是输出母线（如电源+），用于连接输出模块（如电源地）。

2. 梯形线：梯形图的每一行被称为一条梯形线，类似于梯子的踏板。每条梯形线都代表一个控制步骤或条件。类似C语言的一条复合语句。

3. 接触器（Contacts）：接触器是梯形图中的IO输入元素，用于检测输入信号的状态。接触器可以是常开接触器（NO）或常闭接触器（NC），根据实际连接情况设置。接触器一般用于表示：传感器、IO按钮等输入设备的信号状态。

4. 线圈（Coils）：线圈是梯形图中的IO输出元素，用于控制输出信号的状态。线圈可以是电磁继电器、电磁阀等输出设备。线圈还可以触发其他逻辑元素，例如计数器、计时器、锁存器等。

5. 比较器（Comparator）：比较器用于将两个输入信号进行逻辑运算、比较，输出比较结果。比较器有等于、不等于、大于、小于、大于等于、小于等于等多种比较方式。

6. 算术运算块（Mathematics）：算术运算块用于实现常用的算术运算，包括加、减、乘、除等。还可以实现数值比较、字串处理、位运算、逻辑运算等。

7. 计时器（Timer）：计时器用于控制一定时间内输出的信号状态。计时器一般包括累计计时器和定时计时器，可以按照需要设置时间参数和输入条件。

8. 计数器（Counter）：计数器用于计数、统计输入信号触发次数，并在满足一定条件时控制输出信号状态。计数器包括正计数、反计数、指定计数、定值计数等多种类型。

9. 锁存器（Latch）：锁存器用于锁定信号状态，其输出状态只会在满足一定条件时发生改变，可以用于控制方向、状态机等。

总之，梯形图中的主要元素包括输入接口、输出接口、逻辑运算块、计时器、计数器和锁存器等，这些元素通过组合和连接形成具有特定逻辑功能的梯形图，从而实现自动化控制和过程管理等任务。

三、梯形图的程序执行

3.1 梯形图扫描的原则

在PLC中，梯形图表示的控制逻辑是按照特定的时间顺序执行的，这个过程被称为梯形图扫描。

下面是梯形图扫描的基本原则：

1.按照从上到下的顺序扫描：PLC中的梯形图按照从上到下的顺序执行，每次执行完成后，从上到下地再次扫描梯形图。这意味着，当一个逻辑元素（例如，在一个运算块之前的接触器）被触发时，下面的逻辑元素才能被执行。

2. 在一次扫描中，每个逻辑元素只执行一次：在梯形图的每个区域中只执行一次逻辑元素。例如，在执行一个特定的输出之前，其相应的运算块只能被执行一次。

3.时间顺序：梯形图扫描按照特定的时间顺序执行，即逻辑元素在网络中所列顺序的顺序。根据每个元素的执行速度和其他因素，需要制定正确的顺序，以确保逻辑能够在正确的顺序和时间上被执行。

4.优先级：梯形图扫描的优先级可以根据它们在网络中所列的顺序来确定。为具有同等优先级的逻辑元素且在同一网络中的顺序排列，以便能够在同步或无序的网络元素之间确保正确的顺序。

总之，这些原则提供了处理梯形图扫描和执行顺序的指南，帮助PLC工程师设计和优化PLC控制程序。理解这些原则非常重要，因为它们对系统的功能和可靠性至关重要。

3.2 梯形图执行顺序

梯形图在PLC中的执行顺序是按照从上到下的顺序执行，每个区域中的逻辑元素只执行一次。具体执行顺序如下：

1. 从梯形图的最左侧网络开始扫描。

2. 从最上面的逻辑元素开始执行，通常为一个接触器。

3. 如果该逻辑元素为接触器，那么它将检查其对应的输入是否满足逻辑条件。如果符合条件，则该接触器将通过信号向下传递，否则将被忽略。

4. 如果该逻辑元素为功能块，则它将根据输入条件执行相应的控制功能，例如计时、计数、逻辑运算等。

5. 当一个接触器和一个线圈对应时，如果接触器被触发，则线圈将被执行，改变其状态并输出相应的信号，控制相应的执行器或设备。

6. 执行完一个区域中的所有逻辑元素后，程序将继续扫描梯形图下一个区域，按照同样的顺序执行。

7. 在扫描整个梯形图后，程序将重新开始执行整个梯形图，以确定是否需要执行其他操作。

总之，梯形图的执行顺序是按照从上到下的顺序执行。这种执行顺序使PLC能够实时地对系统进行控制，从而实现各种自动化的任务，例如机器人、装配线等。掌握梯形图的执行顺序对于PLC编程和控制系统的设计非常重要。

3.3 梯形图扫描

梯形图扫描是指在PLC控制系统中，按照固定的执行顺序扫描梯形图的过程。通常，梯形图是由多个区域组成的，每个区域通常包括一些逻辑元素和一个输出元素。扫描梯形图的过程是周期性的，每当一个周期结束后，梯形图会被重新扫描，以响应新的输入并控制相应的输出。

梯形图扫描通常遵循以下步骤：

1. 扫描梯形图的第一个逻辑元素（通常为接触器），检查其相应的输入信号的状态。

2. 如果该逻辑元素的输入信号满足逻辑条件，则该逻辑元素将转换为“闭合”状态，然后扫描其后续的逻辑元素。

3. 如果该逻辑元素的输入信号未满足逻辑条件，则该逻辑元素将保持“断开”状态，并跳到下一个区域扫描。

4. 在扫描该区域中的所有逻辑元素后，该区域的输出元素（通常为线圈）将被更新，以控制其相应的输出设备。

5. 继续扫描下一个区域，直到扫描整个梯形图。

6. 在整个梯形图被扫描完成后，通常会执行一些标记或清除的操作，以准备下一次扫描。

梯形图扫描的目的是实现对PLC控制程序的周期性执行，以保证控制系统的稳定和可靠性。梯形图扫描还可以确定输入和输出之间的关系，并在逻辑上组合所有的控制元素，从而实现不同的自动化控制和过程管理任务。