梯形圖的編程方式是指根據(jù)功能表圖設(shè)計(jì)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(kāi)始執(zhí)行用戶程序時(shí)，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(shí)現(xiàn)做好了準(zhǔn)備。
1．使用通用指令的編程方式
編程時(shí)用輔助繼電器來(lái)代表步。某一步為活動(dòng)步時(shí)，對(duì)應(yīng)的輔助繼電器為“1”狀態(tài)，轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)時(shí)，該轉(zhuǎn)換的后續(xù)步變?yōu)榛顒?dòng)步。由于轉(zhuǎn)換條件大都是短信號(hào)，即它存在的時(shí)間比它激活的后續(xù)步為活動(dòng)步的時(shí)間短，因此應(yīng)使用有記憶（保持）功能的電路來(lái)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mi-1、mi和mi+l是功能表圖中順序相連的3步，xi是步mi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(dòng)條件和停止條件。根據(jù)轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的基本規(guī)則，轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的條件是它的前級(jí)步為活動(dòng)步，并且滿足相應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件，所以步mi變?yōu)榛顒?dòng)步的條件是mi-1為活動(dòng)步，并且轉(zhuǎn)換條件xi＝1，在梯形圖中則應(yīng)將mi-1和xi的常開(kāi)觸點(diǎn)串聯(lián)后作為控制mi的起動(dòng)電路，如圖1b所示。當(dāng)mi和xi+1均為“l(fā)”狀態(tài)時(shí)，步mi+1變?yōu)榛顒?dòng)步，這時(shí)步mi應(yīng)變?yōu)椴换顒?dòng)步，因此可以將mi+1=1作為使mi變?yōu)椤?”狀態(tài)的條件，即將mi+1的常閉觸點(diǎn)與mi的線圈串聯(lián)。也可用set、rst指令來(lái)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(diǎn)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(hào)的plc。
如圖2所示是根據(jù)液壓滑臺(tái)系統(tǒng)的功能表圖使用通用指令編寫的梯形圖。開(kāi)始運(yùn)行時(shí)應(yīng)將m300置為“1”狀態(tài)，否則系統(tǒng)無(wú)法工作，故將m8002的常開(kāi)觸點(diǎn)作為m300置為“1”條件。m300的前級(jí)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(lái)劃分的，所以梯形圖中輸出部分的編程極為簡(jiǎn)單，可以分為兩種情況來(lái)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?lái)用這些輸出繼電器來(lái)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(fèi)用，所以一般情況下全部用輔助繼電器來(lái)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(cuò)的優(yōu)點(diǎn)。
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(kāi)觸點(diǎn)并聯(lián)后，驅(qū)動(dòng)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(kāi)觸點(diǎn)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(tái)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(jì)的梯形圖與功能表圖的對(duì)應(yīng)關(guān)系。圖中要實(shí)現(xiàn)xi對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換必須同時(shí)滿足兩個(gè)條件：前級(jí)步為活動(dòng)步（mi-1=1）和轉(zhuǎn)換條件滿足（xi=1），所以用mi-1和xi的常開(kāi)觸點(diǎn)串聯(lián)組成的電路來(lái)表示上述條件。兩個(gè)條件同時(shí)滿足時(shí)，該電路接通時(shí)，此時(shí)應(yīng)完成兩個(gè)操作：將后續(xù)步變?yōu)榛顒?dòng)步（用set mi指令將mi置位）和將前級(jí)步變?yōu)椴换顒?dòng)步(用rst mi-1 指令將mi-1復(fù)位)。這種編程方式與轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的基本規(guī)則之間有著嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，用它編制復(fù)雜的功能表圖的梯形圖時(shí)，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(hào)燈控制系統(tǒng)的時(shí)序圖、功能表圖和梯形圖。初始步時(shí)僅紅燈亮，按下起動(dòng)按鈕x0，4s后紅燈滅、綠燈亮，6s后綠燈和黃燈亮，再過(guò)5s后綠燈和黃燈滅、紅燈亮。按時(shí)間的先后順序，將一個(gè)工作循環(huán)劃分為4步，并用定時(shí)器t0～t3來(lái)為3段時(shí)間定時(shí)。開(kāi)始執(zhí)行用戶程序時(shí)，用m8002的常開(kāi)觸點(diǎn)將初始步m300置位。按下起動(dòng)按鈕x0后，梯形圖第2行中m300和x0的常開(kāi)觸點(diǎn)均接通，轉(zhuǎn)換條件x0的后續(xù)步對(duì)應(yīng)的m301被置位，前級(jí)步對(duì)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(shí)器t0的線圈通電，4s后t0的常開(kāi)觸點(diǎn)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(hào)燈控制系統(tǒng)
a）時(shí)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(shí)，不能將輸出繼電器的線圈與set、rst指令并聯(lián)，這是因?yàn)閳D4中前級(jí)步和轉(zhuǎn)換條件對(duì)應(yīng)的串聯(lián)電路接通的時(shí)間是相當(dāng)短的，轉(zhuǎn)換條件滿足后前級(jí)步馬上被復(fù)位，該串聯(lián)電路被斷開(kāi)，而輸出繼電器線圈至少應(yīng)該在某一步活動(dòng)的全部時(shí)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(jì)了專門用于編制順序控制程序的指令和編程元件，如美國(guó)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(jiǎn)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。
fx2n系列plc的狀態(tài)器s0～s9用于初始步，s10～s19用于返回原點(diǎn)，s20～s499為通用狀態(tài)，s500～s899有斷電保持功能，s900～s999用于報(bào)警。用它們編制順序控制程序時(shí)，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ist，使stl指令用于設(shè)計(jì)順序控制程序更加方便。
使用stl指令的狀態(tài)器的常開(kāi)觸點(diǎn)稱為stl觸點(diǎn)，它們?cè)谔菪螆D中的元件符號(hào)如圖5所示。圖中可以看出功能表圖與梯形圖之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，stl觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)的電路塊具有三個(gè)功能：對(duì)負(fù)載的驅(qū)動(dòng)處理、指定轉(zhuǎn)換條件和指定轉(zhuǎn)換目標(biāo)。
圖5stl指令與功能表圖
除了后面要介紹的并行序列的合并對(duì)應(yīng)的梯形圖外，stl觸點(diǎn)是與左側(cè)母線相連的常開(kāi)觸點(diǎn)，當(dāng)某一步為活動(dòng)步時(shí)，對(duì)應(yīng)的stl觸點(diǎn)接通，該步的負(fù)載被驅(qū)動(dòng)。當(dāng)該步后面的轉(zhuǎn)換條件滿足時(shí)，轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)，即后續(xù)步對(duì)應(yīng)的狀態(tài)器被set指令置位，后續(xù)步變?yōu)榛顒?dòng)步，同時(shí)與前級(jí)步對(duì)應(yīng)的狀態(tài)器被系統(tǒng)程序自動(dòng)復(fù)位，前級(jí)步對(duì)應(yīng)的stl觸點(diǎn)斷開(kāi)。
使用stl指令時(shí)應(yīng)該注意以下一些問(wèn)題：
1）與stl觸點(diǎn)相連的觸點(diǎn)應(yīng)使用ld或ldi指令，即ld點(diǎn)移到stl觸點(diǎn)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(diǎn)返回左側(cè)母線。各個(gè)stl觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)的電路一般放在一起，最后一個(gè)電路結(jié)束時(shí)—定要使用ret指令。
2）stl觸點(diǎn)可以直接驅(qū)動(dòng)或通過(guò)別的觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)y、m、s、t等元件的線圈，stl觸點(diǎn)也可以使y、m、s等元件置位或復(fù)位。
3）stl觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)，cpu不執(zhí)行它驅(qū)動(dòng)的電路塊，即cpu只執(zhí)行活動(dòng)步對(duì)應(yīng)的程序。在沒(méi)有并行序列時(shí)，任何時(shí)候只有一個(gè)活動(dòng)步，因此大大縮短了掃描周期。
4）由于cpu只執(zhí)行活動(dòng)步對(duì)應(yīng)的電路塊，使用stl指令時(shí)允許雙線圈輸出，即同一元件的幾個(gè)線圈可以分別被不同的stl觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)。實(shí)際上在一個(gè)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(méi)有并行序列時(shí)，一個(gè)狀態(tài)寄存器的stl觸點(diǎn)在梯形圖中只能出現(xiàn)一次。
6）stl觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)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(diǎn)驅(qū)動(dòng)的電路塊時(shí)，不管該stl觸點(diǎn)是否為“1”狀態(tài)，均執(zhí)行對(duì)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(duì)狀態(tài)寄存器使用ld、ldi、and、ani、or、ori、set、rst、out等指令，這時(shí)狀態(tài)器觸點(diǎn)的畫法與普通觸點(diǎn)的畫法相同。
8）使?fàn)顟B(tài)器置位的指令如果不在stl觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)的電路塊內(nèi)，執(zhí)行置位指令時(shí)系統(tǒng)程序不會(huì)自動(dòng)將前級(jí)步對(duì)應(yīng)的狀態(tài)器復(fù)位。
如圖6所示小車一個(gè)周期內(nèi)的運(yùn)動(dòng)路線由4段組成，它們分別對(duì)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(diǎn)（最左端），系統(tǒng)處于初始步，s0為“1”狀態(tài)。按下起動(dòng)按鈕x4，系統(tǒng)由初始步s0轉(zhuǎn)換到步s31。s31的stl觸點(diǎn)接通，y0的線圈“通電”，小車右行，行至最右端時(shí)，限位開(kāi)關(guān)x3接通，使s32置位，s31被系統(tǒng)程序自動(dòng)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(diǎn)，并停留在初始步。圖6中的梯形圖對(duì)應(yīng)的指令表程序如表所示.。
表 小車控制系統(tǒng)指令表
ld
set
stl
ld
set
stl
m8002
s0
s0
x4
s31
s31
out
ld
set
stl
out
ld
y0
x3
s32
s32
y1
x1
set
stl
out
ld
set
stl
s33
s33
y0
x2
s34
s34
out
ld
set
ret
y1
x0
s0
4．仿stl指令的編程方式
對(duì)于沒(méi)有stl指令的plc，也可以仿照stl指令的設(shè)計(jì)思路來(lái)設(shè)計(jì)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(dòng)作分別為開(kāi)爐門、推料、推料機(jī)返回和關(guān)爐門，分別用y0、y1、y2、y3驅(qū)動(dòng)動(dòng)作。x0是起動(dòng)按鈕，x1～x4分別是各動(dòng)作結(jié)束的限位開(kāi)關(guān)。與左側(cè)母線相連的m300～m304的觸點(diǎn)，其作用與stl觸點(diǎn)相似，它右邊的電路塊的作用為驅(qū)動(dòng)負(fù)載、指定轉(zhuǎn)換條件和轉(zhuǎn)換目標(biāo)，以及使前級(jí)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(kāi)觸點(diǎn)代替stl觸點(diǎn)，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(diǎn)的常開(kāi)觸點(diǎn)（如圖5-33中m300～m304的常開(kāi)觸點(diǎn)）相連的觸點(diǎn)，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(lái)完成代表前級(jí)步的輔助繼電器的復(fù)位，而不是由系統(tǒng)程序自動(dòng)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(shí)，應(yīng)將代表這幾步的輔助繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)并聯(lián)來(lái)控制該輸出繼電器的線圈。