梯形圖的編程方式是指根據(jù)功能表圖設(shè)計出梯形圖的方法。為了適應(yīng)各廠家的plc在編程元件、指令功能和表示方法上的差異，下面主要介紹使用通用指令的編程方式、以轉(zhuǎn)換為中心的編程方式、使用STL指令的編程方式和仿STL指令的編程方式。

為了便于分析，我們假設(shè)剛開始執(zhí)行用戶程序時，系統(tǒng)已處于初始步（用初始化脈沖M8002將初始步置位），代表其余各步的編程元件均為OFF，為轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)做好了準(zhǔn)備。

1．使用通用指令的編程方式

編程時用輔助繼電器來代表步。某一步為活動步時，對應(yīng)的輔助繼電器為“1”狀態(tài)，轉(zhuǎn)換實現(xiàn)時，該轉(zhuǎn)換的后續(xù)步變?yōu)榛顒硬�。由于轉(zhuǎn)換條件大都是短信號，即它存在的時間比它激活的后續(xù)步為活動步的時間短，因此應(yīng)使用有記憶（保持）功能的電路來控制代表步的輔助繼電器。屬于這類的電路有“起保停電路”和具有相同功能的使用SET、RST指令的電路。

如圖1a所示M_i-1、M_i和M_i+l是功能表圖中順序相連的3步，X_i是步M_i之前的轉(zhuǎn)換條件。

圖1  使用通用指令的編程方式示意圖

編程的關(guān)鍵是找出它的起動條件和停止條件。根據(jù)轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的基本規(guī)則，轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的條件是它的前級步為活動步，并且滿足相應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件，所以步M_i變?yōu)榛顒硬降臈l件是M_i-1為活動步，并且轉(zhuǎn)換條件X_i＝1，在梯形圖中則應(yīng)將M_i-1和X_i的常開觸點串聯(lián)后作為控制Mi的起動電路，如圖1b所示。當(dāng)M_i和X_i+1均為“l(fā)”狀態(tài)時，步M_i+1變?yōu)榛顒硬剑�這時步M_i應(yīng)變?yōu)椴换顒硬�，因此可以將M_i+1=1作為使M_i變?yōu)椤?”狀態(tài)的條件，即將M_i+1的常閉觸點與M_i的線圈串聯(lián)。也可用SET、RST指令來代替“起保停電路”，如圖1c所示。

這種編程方式僅僅使用與觸點和線圈有關(guān)的指令，任何一種PLC的指令系統(tǒng)都有這一類指令，所以稱為使用通用指令的編程方式，可以適用于任意型號的PLC。

如圖2所示是根據(jù)液壓滑臺系統(tǒng)的功能表圖使用通用指令編寫的梯形圖。開始運行時應(yīng)將M300置為“1”狀態(tài)，否則系統(tǒng)無法工作，故將M8002的常開觸點作為M300置為“1”條件。M300的前級步為M303，后續(xù)步為M301。由于步是根據(jù)輸出狀態(tài)的變化來劃分的，所以梯形圖中輸出部分的編程極為簡單，可以分為兩種情況來處理：

1）某一輸出繼電器僅在某一步中為“1”狀態(tài)，如Y1和Y2就屬于這種情況，可以將Y1線圈與M303線圈并聯(lián)，Y2線圈與M302線圈并聯(lián)�？雌饋碛眠@些輸出繼電器來代表該步（如用Y1代替M303），可以節(jié)省一些編程元件，但PLC的輔助繼電器數(shù)量是充足、夠用的，且多用編程元件并不增加硬件費用，所以一般情況下全部用輔助繼電器來代表各步，具有概念清楚、編程規(guī)范、梯形圖易于閱讀和容易查錯的優(yōu)點。

2）某一輸出繼電器在幾步中都為“1”狀態(tài)，應(yīng)將代表各有關(guān)步的輔助繼電器的常開觸點并聯(lián)后，驅(qū)動該輸出繼電器的線圈。如Y0在快進(jìn)、工進(jìn)步均為“1”狀態(tài)，所以將M301和M302的常開觸點并聯(lián)后控制Y0的線圈。注意，為了避免出現(xiàn)雙線圈現(xiàn)象，不能將Y0線圈分別與M301和M302的線圈并聯(lián)。

圖2  使用通用指令編程的液壓滑臺系統(tǒng)梯形圖。

2．以轉(zhuǎn)換為中心的編程方式

如圖3所示為以轉(zhuǎn)換為中心的編程方式設(shè)計的梯形圖與功能表圖的對應(yīng)關(guān)系。圖中要實現(xiàn)X_i對應(yīng)的轉(zhuǎn)換必須同時滿足兩個條件：前級步為活動步（M_i-1=1）和轉(zhuǎn)換條件滿足（X_i=1），所以用M_i-1和X_i的常開觸點串聯(lián)組成的電路來表示上述條件。兩個條件同時滿足時，該電路接通時，此時應(yīng)完成兩個操作：將后續(xù)步變?yōu)榛顒硬剑ㄓ肧ET  Mi指令將M_i置位）和將前級步變?yōu)椴换顒硬?用RST  M_i-1 指令將M_i-1復(fù)位)。這種編程方式與轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的基本規(guī)則之間有著嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系，用它編制復(fù)雜的功能表圖的梯形圖時，更能顯示出它的優(yōu)越性。

圖3  以轉(zhuǎn)換為中心的編程方式

如圖4所示為某信號燈控制系統(tǒng)的時序圖、功能表圖和梯形圖。初始步時僅紅燈亮，按下起動按鈕X0，4s后紅燈滅、綠燈亮，6s后綠燈和黃燈亮，再過5s后綠燈和黃燈滅、紅燈亮。按時間的先后順序，將一個工作循環(huán)劃分為4步，并用定時器T0～T3來為3段時間定時。開始執(zhí)行用戶程序時，用M8002的常開觸點將初始步M300置位。按下起動按鈕X0后，梯形圖第2行中M300和X0的常開觸點均接通，轉(zhuǎn)換條件X0的后續(xù)步對應(yīng)的M301被置位，前級步對應(yīng)的輔助繼電器M300被復(fù)位。M301變?yōu)椤?”狀態(tài)后，控制Y0（紅燈）仍然為“l(fā)”狀態(tài)，定時器T0的線圈通電，4s后T0的常開觸點接通，系統(tǒng)將由第2步轉(zhuǎn)換到第3步，依此類推。

圖4  某信號燈控制系統(tǒng)

a）時序圖 b）功能表圖 c）以轉(zhuǎn)換為中心編程的梯形圖

使用這種編程方式時，不能將輸出繼電器的線圈與SET、RST指令并聯(lián)，這是因為圖4中前級步和轉(zhuǎn)換條件對應(yīng)的串聯(lián)電路接通的時間是相當(dāng)短的，轉(zhuǎn)換條件滿足后前級步馬上被復(fù)位，該串聯(lián)電路被斷開，而輸出繼電器線圈至少應(yīng)該在某一步活動的全部時間內(nèi)接通。

3．使用STL指令的編程方式

許多PLC廠家都設(shè)計了專門用于編制順序控制程序的指令和編程元件，如美國GE公司和GOULD公司的鼓形控制器、日本東芝公司的步進(jìn)順序指令、三菱公司的步進(jìn)梯形指令等。

步進(jìn)梯形指令（Step Ladder Instruction）簡稱為STL指令。FX系列就有STL指令及RET復(fù)位指令。利用這兩條指令，可以很方便地編制順序控制梯形圖程序。

FX_2N系列PLC的狀態(tài)器S0～S9用于初始步，S10～S19用于返回原點，S20～S499為通用狀態(tài)，S500～S899有斷電保持功能，S900～S999用于報警。用它們編制順序控制程序時，應(yīng)與步進(jìn)梯形指令一起使用。FX系列還有許多用于步進(jìn)順控編程的特殊輔助繼電器以及使?fàn)顟B(tài)初始化的功能指令I(lǐng)ST，使STL指令用于設(shè)計順序控制程序更加方便。

使用STL指令的狀態(tài)器的常開觸點稱為STL觸點，它們在梯形圖中的元件符號如圖5所示。圖中可以看出功能表圖與梯形圖之間的對應(yīng)關(guān)系，STL觸點驅(qū)動的電路塊具有三個功能：對負(fù)載的驅(qū)動處理、指定轉(zhuǎn)換條件和指定轉(zhuǎn)換目標(biāo)。

圖5  STL指令與功能表圖

除了后面要介紹的并行序列的合并對應(yīng)的梯形圖外，STL觸點是與左側(cè)母線相連的常開觸點，當(dāng)某一步為活動步時，對應(yīng)的STL觸點接通，該步的負(fù)載被驅(qū)動。當(dāng)該步后面的轉(zhuǎn)換條件滿足時，轉(zhuǎn)換實現(xiàn)，即后續(xù)步對應(yīng)的狀態(tài)器被SET指令置位，后續(xù)步變?yōu)榛顒硬�，同時與前級步對應(yīng)的狀態(tài)器被系統(tǒng)程序自動復(fù)位，前級步對應(yīng)的STL觸點斷開。

使用STL指令時應(yīng)該注意以下一些問題：

1）與STL觸點相連的觸點應(yīng)使用LD或LDI指令，即LD點移到STL觸點的右側(cè)，直到出現(xiàn)下一條STL指令或出現(xiàn)RET指令，RET指令使LD點返回左側(cè)母線。各個STL觸點驅(qū)動的電路一般放在一起，最后一個電路結(jié)束時—定要使用RET指令。

2）STL觸點可以直接驅(qū)動或通過別的觸點驅(qū)動Y、M、S、T等元件的線圈，STL觸點也可以使Y、M、S等元件置位或復(fù)位。

3）STL觸點斷開時，CPU不執(zhí)行它驅(qū)動的電路塊，即CPU只執(zhí)行活動步對應(yīng)的程序。在沒有并行序列時，任何時候只有一個活動步，因此大大縮短了掃描周期。

4）由于CPU只執(zhí)行活動步對應(yīng)的電路塊，使用STL指令時允許雙線圈輸出，即同一元件的幾個線圈可以分別被不同的STL觸點驅(qū)動。實際上在一個掃描周期內(nèi)，同一元件的幾條OUT指令中只有一條被執(zhí)行。

5）STL指令只能用于狀態(tài)寄存器，在沒有并行序列時，一個狀態(tài)寄存器的STL觸點在梯形圖中只能出現(xiàn)一次。

6）STL觸點驅(qū)動的電路塊中不能使用MC和MCR指令，但是可以使用CJP和EJP指令。當(dāng)執(zhí)行CJP指令跳人某一STL觸點驅(qū)動的電路塊時，不管該STL觸點是否為“1”狀態(tài)，均執(zhí)行對應(yīng)的EJP指令之后的電路。

7）與普通的輔助繼電器一樣，可以對狀態(tài)寄存器使用LD、LDI、AND、ANI、OR、ORI、SET、RST、OUT等指令，這時狀態(tài)器觸點的畫法與普通觸點的畫法相同。

8）使?fàn)顟B(tài)器置位的指令如果不在STL觸點驅(qū)動的電路塊內(nèi)，執(zhí)行置位指令時系統(tǒng)程序不會自動將前級步對應(yīng)的狀態(tài)器復(fù)位。

如圖6所示小車一個周期內(nèi)的運動路線由4段組成，它們分別對應(yīng)于S31～S34所代表的4步，S0代表初始步。

圖6  小車控制系統(tǒng)功能表圖與梯形圖

假設(shè)小車位于原點（最左端），系統(tǒng)處于初始步，S0為“1”狀態(tài)。按下起動按鈕X4，系統(tǒng)由初始步S0轉(zhuǎn)換到步S31。S31的STL觸點接通，Y0的線圈“通電”，小車右行，行至最右端時，限位開關(guān)X3接通，使S32置位，S31被系統(tǒng)程序自動置為“0”狀態(tài)，小車變?yōu)樽笮�，小車將這樣一步一步地順序工作下去，最后返回起始點，并停留在初始步。圖6中的梯形圖對應(yīng)的指令表程序如表所示.。

表   小車控制系統(tǒng)<指令表

4．仿STL<指令的編程方式

對于沒有STL指令的PLC，也可以仿照STL指令的設(shè)計思路來設(shè)計順序控制梯形圖，這就是下面要介紹的仿STL指令的編程方式。

如圖7所示為某加熱爐送料系統(tǒng)的功能表圖與梯形圖。除初始步外，各步的動作分別為開爐門、推料、推料機返回和關(guān)爐門，分別用Y0、Y1、Y2、Y3驅(qū)動動作。X0<是起動按鈕，X1～X4分別是各動作結(jié)束的限位開關(guān)。與左側(cè)母線相連的M300～M304的觸點，其作用與STL觸點相似，它右邊的電路塊的作用為驅(qū)動負(fù)載、指定轉(zhuǎn)換條件和轉(zhuǎn)換目標(biāo)，以及使前級步的輔助繼電器復(fù)位。

圖7  加熱爐送料系統(tǒng)的功能表圖與梯形圖

由于這種編程方式用輔助繼電器代替狀態(tài)器，用普通的常開觸點代替STL觸點，因此，與使用STL指令的編程方式相比，有以下的不同之處：

1）與代替STL觸點的常開觸點（如圖5-33中M300～M304的常開觸點）相連的觸點，應(yīng)使用AND或ANI指令，而不是LD或LDI指令。

2）在梯形圖中用RST指令來完成代表前級步的輔助繼電器的復(fù)位，而不是由系統(tǒng)程序自動完成。

3）不允許出現(xiàn)雙線圈現(xiàn)象，當(dāng)某一輸出繼電器在幾步中均為“1”狀態(tài)時，應(yīng)將代表這幾步的輔助繼電器常開觸點并聯(lián)來控制該輸出繼電器的線圈。