PLC梯形图编程基础知识详解

初学PLC梯形图编程，应要遵循一定的规则，并养成良好的习惯。下面以三菱FX系列PLC为例，简单介绍一下 PLC梯形图编程时需要遵循的规则，希望对大家有所帮助。有一点需要说明的是，本文虽以三菱PLC为例，但这些规则在其它PLC编程时也可同样遵守。

　　一，梯形阶梯都是始于左母线，终于右母线(通常可以省掉不画，仅画左母线)。每行的左边是接点组合，表示驱动 逻辑线圈的条件，而表示结果的逻辑线圈只能接在右边的母线上。接点不能出现在线圈右边。如下图(a)应改为(b)：



　　二，接点应画在水平线上，不应画在垂直线上，如下图(a)中的接点X005与其它接点间的关系不能识别。对此类桥式电路，应按从左到右，从上到下的单向性原则，单独画出所有的去路。如图(b)所示：



　　三，并联块串联时，应将接点多的去路放在梯形图左方(左重右轻原则);串联块并联时，应将接点多的并联去路放 在梯形图的上方(上重下轻的原则)。这样做，程序简洁，从而减少指令的扫描时间，这对于一些大型的程序尤为重要。如下图所示：



　　四，不宜使用双线圈输出。若在同一梯形图中，同一组件的线圈使用两次或两次以上，则称为双线圈输出或线圈的重 复利用。双线圈输出一般梯形图初学者容易犯的毛病之一。在双线圈输出时，只有最后一次的线圈才有效，而前面的线圈是无效的。这是由PLC的扫描特性所决定 的。

　　PLC的CPU采用循环扫描的工作方式。一般包括五个阶段(如图所示)：内部诊断与处理，与外设进行通讯，输入采样，用户程序执行和输出刷新。当方式开关处于STOP时，只执行前两个阶段：内部诊断与处理，与外设进行通讯。



　　1，输入采样阶段

　　PLC顺序读取每个输入端的状态，并将其存入到我们称之为输入映像寄存器的内在单元中。当进入程序执行阶段, 如输入端状态发生改变.输入映象区相应的单元信息并不会跟着改变,只有在下一个扫描周期的输入采样阶段,输入映象区相应的单元信息才会改变。因此，PLC 会忽视掉小于扫描周期的输入端的开关量的脉冲变化。

　　2，程序执行阶段

　　PLC从程序0步开始，按先上后下，先左后右的顺序扫描用户程序并进行逻辑运算。PLC按输入映象区的内容进 行逻辑运算，并把运算结果写入到输出映象区，而不是直接输出到端子。

　　3，输出刷新阶段

　　PLC根据输出映象区的内容改变输出端子的状态。这才是PLC的实际输出。

　　以上简单说明了PLC的工作原理，下面我们再以实例说明为什么编写梯形图程序，不宜重复使用线圈。如下图所示，设输入采样时，输入映象区中X001=ON，X002=OFF，Y003-ON，Y004=ON被实际写入到输出映象区。但继续往下执行时，因 X002=OFF，使Y003=OFF，这个后入为的结果又被写入输出映象区，改变原Y003的状态。所以在输出刷新阶段，实际外部输出 Y003=OFF，Y004=ON。许多新手就碰到过这样的问题，为什么X001已经闭合了，而Y003没有输出呢?逻辑关系不对。其实就是因为双线圈使用造成的。



　　注意：我们所说的是不宜(最好不要)使用双线圈，双线圈使用并不是绝对禁止的，在一些特殊的场合也可以使用双 线圈，这时就需要你有较丰富的编程经验和技巧了。下面我们会谈到这一点。但对于初学者还是不要冒这个险。其实，从以上的例子可以看出，重复利用线圈之所以会造成Y003的输出混乱，是由于程序是从上到下顺序执行的缘故造成的。但如果我们可以改变程序执行的顺序，保证在任何时刻两个线圈只有一个驱动逻辑发生，就可以使用双线圈。其中，最常用的方法就是使用跳转指令。如下图所示：



　　程序分析：M0闭合，程序跳至P0处(不执行X001语句)，M0常闭断开，CJP1不会发生，执行下一语句。此时，Y003将X002状态进行驱动。M0断开时，程序顺序执行并按X001的状态对T003进行驱动，M0常闭闭合，跳至P1按X003状态对 Y004进行驱动，即跳过了X002驱动Y003的语句。可见，在同一时刻，Y003驱动只有一个可以发生。此时，双线圈利用是可以的。

　　但在梯形图编程时，我们还是要尽量避免使用双线圈，而引入辅助继电器是一个常用的方法。如下图所示：



　　图(b)中，X001和X002接点控制辅助继电器M000，X003~X005接点控制辅助继电器 M001，再由两个继电器M000，M001接点的并联组合去控制线圈Y000。这样逻辑关系没变，却把双线圈变成单线圈。

plc梯形图中各符号的含义

三菱 FX 系列PLC的20条基本逻辑指令。

取指令与输出指令（LD/LDI/LDP/LDF/OUT）

（1）LD（取指令） 一个常开触点与左母线连接的指令，每一个以常开触点开始的逻辑行都用此指令。

（2）LDI（取反指令） 一个常闭触点与左母线连接指令，每一个以常闭触点开始的逻辑行都用此指令。

（3）LDP（取上升沿指令） 与左母线连接的常开触点的上升沿检测指令，仅在指定位元件的上升沿（由OFF→ON）时接通一个扫描周期。

（4）LDF（取下降沿指令） 与左母线连接的常闭触点的下降沿检测指令。

（5）OUT（输出指令） 对线圈进行驱动的指令，也称为输出指令。

取指令与输出指令的使用说明：

1）LD、LDI指令既可用于输入左母线相连的触点，也可与ANB、ORB指令配合实现块逻辑运算；

2）LDP、LDF指令仅在对应元件有效时维持一个扫描周期的接通。图1中，当M1有一个下降沿时，则Y3只有一个扫描周期为ON。

3）LD、LDI、LDP、LDF指令的目标元件为X 、Y 、M 、T、C、S；

4）OUT指令可以连续使用若干次（相当于线圈并联），对于定时器和计数器，在OUT指令之后应设置常数K或数据寄存器。

5）OUT指令目标元件为Y、M、T、C和S，但不能用于X。

触点串联指令（AND/ANI/ANDP/ANDF）

（1）AND（与指令） 一个常开触点串联连接指令，完成逻辑“与”运算。

（2）ANI（与反指令） 一个常闭触点串联连接指令，完成逻辑“与非”运算。

（3）ANDP 上升沿检测串联连接指令。

（4）ANDF 下降沿检测串联连接指令。

触点串联指令的使用的使用说明：

1）AND、ANI、ANDP、ANDF都指是单个触点串联连接的指令，串联次数没有限制，可反复使用。

2）AND、ANI、ANDP、ANDF的目标元元件为X、Y、M、T、C和S。

3）OUT M101指令之后通过T1的触点去驱动Y4称为连续输出。

触点并联指令（OR/ORI/ORP/ORF）

（1）OR（或指令） 用于单个常开触点的并联，实现逻辑“或”运算。

（2）ORI（或非指令） 用于单个常闭触点的并联，实现逻辑“或非”运算。

（3）ORP 上升沿检测并联连接指令。

（4）ORF 下降沿检测并联连接指令。

触点并联指令的使用说明：

1）OR、ORI、ORP、ORF指令都是指单个触点的并联，并联触点的左端接到LD、LDI、LDP或LPF处，右端与前一条指令对应触点的右端相连。触点并联指令连续使用的次数不限；

2）OR、ORI、ORP、ORF指令的目标元件为X、Y、M、T、C、S。

块操作指令（ORB / ANB）

（1）ORB（块或指令） 用于两个或两个以上的触点串联连接的电路之间的并联。

ORB指令的使用说明：

1）几个串联电路块并联连接时，每个串联电路块开始时应该用LD或LDI指令；

2）有多个电路块并联回路，如对每个电路块使用ORB指令，则并联的电路块数量没有限制；

3）ORB指令也可以连续使用，但这种程序写法不推荐使用，LD或LDI指令的使用次数不得超过8次，也就是ORB只能连续使用8次以下。

（2）ANB（块与指令） 用于两个或两个以上触点并联连接的电路之间的串联。ANB指令的使用说明：

1）并联电路块串联连接时，并联电路块的开始均用LD或LDI指令；

2）多个并联回路块连接按顺序和前面的回路串联时，ANB指令的使用次数没有限制。也可连续使用ANB，但与ORB一样，使用次数在8次以下。

置位与复位指令（SET/RST）

（1）SET（置位指令） 它的作用是使被操作的目标元件置位并保持。

（2）RST（复位指令） 使被操作的目标元件复位并保持清零状态。

SET、RST指令的使用如图6所示。当X0常开接通时，Y0变为ON状态并一直保持该状态，即使X0断开Y0的ON状态仍维持不变；只有当X1的常开闭合时，Y0才变为OFF状态并保持，即使X1常开断开，Y0也仍为OFF状态。

SET 、RST指令的使用说明：

1）SET指令的目标元件为Y、M、S，RST指令的目标元件为Y、M、S、T、C、D、V 、Z。RST指令常被用来对D、Z、V的内容清零，还用来复位积算定时器和计数器。

2）对于同一目标元件，SET、RST可多次使用，顺序也可随意，但最后执行者有效。

微分指令（PLS/PLF）

（1）PLS（上升沿微分指令） 在输入信号上升沿产生一个扫描周期的脉冲输出。

（2）PLF（下降沿微分指令） 在输入信号下降沿产生一个扫描周期的脉冲输出。

　　利用微分指令检测到信号的边沿，通过置位和复位命令控制Y0的状态。

PLS、PLF指令的使用说明：

1）PLS、PLF指令的目标元件为Y和M；

2）使用PLS时，仅在驱动输入为ON后的一个扫描周期内目标元件ON，如图3-21所示，M0仅在X0的常开触点由断到通时的一个扫描周期内为ON；使用PLF指令时只是利用输入信号的下降沿驱动，其它与PLS相同。

主控指令（MC/MCR）

（1）MC（主控指令） 用于公共串联触点的连接。执行MC后，左母线移到MC触点的后面。

（2）MCR（主控复位指令） 它是MC指令的复位指令，即利用MCR指令恢复原左母线的位置。

　　在编程时常会出现这样的情况，多个线圈同时受一个或一组触点控制，如果在每个线圈的控制电路中都串入同样的触点，将占用很多存储单元，使用主控指令就可以解决这一问题。MC、MCR指令的使用如图8所示，利用MC N0 M100实现左母线右移，使Y0、Y1都在X0的控制之下，其中N0表示嵌套等级，在无嵌套结构中N0的使用次数无限制；利用MCR N0恢复到原左母线状态。如果X0断开则会跳过MC、MCR之间的指令向下执行。

MC、MCR指令的使用说明：

1）MC、MCR指令的目标元件为Y和M，但不能用特殊辅助继电器。MC占3个程序步，MCR占2个程序步；

2）主控触点在梯形图中与一般触点垂直（如图3-22中的M100）。主控触点是与左母线相连的常开触点，是控制一组电路的总开关。与主控触点相连的触点必须用LD或LDI指令。

3）MC指令的输入触点断开时，在MC和MCR之内的积算定时器、计数器、用复位/置位指令驱动的元件保持其之前的状态不变。非积算定时器和计数器，用OUT指令驱动的元件将复位，22中当X0断开，Y0和Y1即变为OFF。

4）在一个MC指令区内若再使用MC指令称为嵌套。嵌套级数最多为8级，编号按N0→N1→N2→N3→N4→N5→N6→N7顺序增大，每级的返回用对应的MCR指令，从编号大的嵌套级开始复位。

堆栈指令（MPS/MRD/MPP）

　　堆栈指令是FX系列中新增的基本指令，用于多重输出电路，为编程带来便利。在FX系列PLC中有11个存储单元，它们专门用来存储程序运算的中间结果，被称为栈存储器。

（1）MPS（进栈指令） 将运算结果送入栈存储器的第一段，同时将先前送入的数据依次移到栈的下一段。

（2）MRD（读栈指令） 将栈存储器的第一段数据（最后进栈的数据）读出且该数据继续保存在栈存储器的第一段，栈内的数据不发生移动。

（3）MPP（出栈指令） 将栈存储器的第一段数据（最后进栈的数据）读出且该数据从栈中消失，同时将栈中其它数据依次上移。

　　堆栈指令的使用说明：

1）堆栈指令没有目标元件；

2）MPS和MPP必须配对使用；

3）由于栈存储单元只有11个，所以栈的层次最多11层。

逻辑反、空操作与结束指令（INV/NOP/END）

（1）INV（反指令） 执行该指令后将原来的运算结果取反。反指令的使用如图10所示，如果X0断开，则Y0为ON，否则Y0为OFF。使用时应注意INV不能象指令表的LD、LDI、LDP、LDF那样与母线连接，也不能象指令表中的OR、ORI、ORP、ORF指令那样单独使用。

（2）NOP（空操作指令） 不执行操作，但占一个程序步。执行NOP时并不做任何事，有时可用NOP指令短接某些触点或用NOP指令将不要的指令覆盖。当PLC执行了清除用户存储器操作后，用户存储器的内容全部变为空操作指令。

（3）END（结束指令） 表示程序结束。若程序的最后不写END指令，则PLC不管实际用户程序多长，都从用户程序存储器的第一步执行到最后一步；若有END指令，当扫描到END时，则结束执行程序，这样可以缩短扫描周期。在程序调试时，可在程序中插入若干END指令，将程序划分若干段，在确定前面程序段无误后，依次删除END指令，直至调试结束。

FX系列PLC的步进指令

1．步进指令（STL/RET）

　　步进指令是专为顺序控制而设计的指令。在工业控制领域许多的控制过程都可用顺序控制的方式来实现，使用步进指令实现顺序控制既方便实现又便于阅读修改。

FX2N中有两条步进指令：STL（步进触点指令）和RET（步进返回指令）。

　　STL和RET指令只有与状态器S配合才能具有步进功能。如STL S200表示状态常开触点，称为STL触点，它在梯形图中的符号为-|| ||- ，它没有常闭触点。我们用每个状态器S记录一个工步，例STL S200有效（为ON），则进入S200表示的一步（类似于本步的总开关），开始执行本阶段该做的工作，并判断进入下一步的条件是否满足。一旦结束本步信号为ON，则关断S200进入下一步，如S201步。RET指令是用来复位STL指令的。执行RET后将重回母线，退出步进状态。

2．状态转移图

　　一个顺序控制过程可分为若干个阶段，也称为步或状态，每个状态都有不同的动作。当相邻两状态之间的转换条件得到满足时，就将实现转换，即由上一个状态转换到下一个状态执行。我们常用状态转移图（功能表图）描述这种顺序控制过程。，用状态器S记录每个状态，X为转换条件。如当X1为ON时，则系统由S20状态转为S21状态。

状态转移图中的每一步包含三个内容：本步驱动的内容，转移条件及指令的转换目标。如图1中S20步驱动Y0，当X1有效为ON时，则系统由S20状态转为S21状态，X1即为转换条件，转换的目标为S21步。

3．步进指令的使用说明

1）STL触点是与左侧母线相连的常开触点，某STL触点接通，则对应的状态为活动步；

2）与STL触点相连的触点应用LD或LDI指令，只有执行完RET后才返回左侧母线；

3）STL触点可直接驱动或通过别的触点驱动Y、M、S、T等元件的线圈；

4）由于PLC只执行活动步对应的电路块，所以使用STL指令时允许双线圈输出（顺控程序在不同的步可多次驱动同一线圈）；

5) STL触点驱动的电路块中不能使用MC和MCR指令，但可以用CJ指令；

6)在中断程序和子程序内，不能使用STL指令

学习PLC基本梯形图

plc梯形图编程基础知识详解 附plc梯形图中各符号的含义