西門子PLC梯形圖的編程方法主要應(yīng)用于使用西門子PLC系統(tǒng)產(chǎn)品的電氣控制環(huán)境。電氣技術(shù)人員如果要在短時間內(nèi)掌握西門子PLC梯形圖的編程方法，要首先了解西門子PLC梯形圖的編程規(guī)則，知曉西門子PLC梯形圖的編程原則，編寫方法及注意編寫注意事項(xiàng)。然后在此基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際的西門子PLC梯形圖編程實(shí)例，體會西門子PLC梯形圖的編程特色，必定會在西門子PLC梯形圖的編程方面有所領(lǐng)略。
本文會為大家介紹一些西門子PLC梯形圖的編程規(guī)則，篇幅較長，大家做好準(zhǔn)備開始學(xué)習(xí)了嗎？
西門子PLC梯形圖的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
西門子PLC梯形圖主要由母線、觸點(diǎn)、線圈或用方框表示的指令框等構(gòu)成的，如圖3-1所示。

圖3-1 西門子PLC梯形圖
（1）母線
在西門子PLC梯形圖中，左右兩側(cè)的母線分別稱為左母線和右母線，是每條程序的起始點(diǎn)和終止點(diǎn)，也就是說梯形圖中的每一條程序都是始于左母線，終于右母線的。
一般情況下，西門子PLC梯形圖編程時，習(xí)慣性的只畫出左母線，省略右側(cè)母線，但其所表達(dá)梯形圖程序中的能流仍是由左母線經(jīng)程序中觸點(diǎn)I0.1、I0.2、線圈Q0.0等至右母線中的過程，如圖3-2所示。

圖3-2 西門子PLC梯形圖編程中的母線
（2）觸點(diǎn)
在西門子PLC梯形圖中，觸點(diǎn)可分為常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)，其中常開觸點(diǎn)符號為“-| |-”，常閉觸點(diǎn)符號為“-|/|-”，可使用字母I、Q、M、T、C進(jìn)行標(biāo)識，且這些標(biāo)識一般寫在其相應(yīng)圖形符號的正上方，如圖3-3所示。

圖3-3 西門子PLC梯形圖中的觸點(diǎn)

（3）線圈
西門子PLC梯形圖中的線圈符號為“-( )-”，可使用字母Q、M、SM等進(jìn)行標(biāo)識，且字母一般標(biāo)識在括號上部中間的位置，如圖3-4所示。

圖3-4 西門子PLC梯形圖線圈





西門子PLC梯形圖中常用編程元件標(biāo)識方法
在西門子PLC梯形圖中，將其觸點(diǎn)和線圈等稱為程序中的編程元件。編程元件也稱為軟元件，是指在PLC編程時使用的輸入/輸出端子所對應(yīng)的存儲區(qū)以及內(nèi)部的存儲單元、寄存器等。
根據(jù)編程元件的功能，西門子PLC梯形圖中的常用的編程元件主要有輸入繼電器（I）、輸出繼電器（Q）、輔助繼電器（M、SM）、定時器（T）、計(jì)數(shù)器（C）和一些其他較常見的編程元件等。
（1）輸入繼電器（I）的標(biāo)注
西門子PLC梯形圖中的輸入繼電器用“字母I+數(shù)字”進(jìn)行標(biāo)識，每個輸入繼電器均與PLC的一個輸入端子對應(yīng)，用于接收外部開關(guān)信號。
輸入繼電器由PLC端子連接的開關(guān)部件的通斷狀態(tài)（開關(guān)信號）進(jìn)行驅(qū)動，當(dāng)開關(guān)信號閉合時，輸入繼電器得電，其對應(yīng)的常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開，如圖3-7所示。

圖3-7 西門子PLC梯形圖中的輸入繼電器
（2）輸出繼電器（Q）的標(biāo)注
西門子PLC梯形圖中的輸出繼電器用“字母Q+數(shù)字”進(jìn)行標(biāo)識，每一個輸出繼電器均與PLC的一個輸出端子對應(yīng)，用于控制PLC外接的負(fù)載。
輸出繼電器可以由PLC內(nèi)部輸入繼電器的觸點(diǎn)、其他內(nèi)部繼電器的觸點(diǎn)或輸出繼電器自己的觸點(diǎn)來驅(qū)動，如圖3-8所示。

圖3-8 西門子PLC梯形圖中的輸出繼電器

（3）輔助繼電器（M、SM）的標(biāo)注
在西門子PLC梯形圖中，輔助繼電器有兩種，一種為通用輔助繼電器，一種為特殊標(biāo)志位輔助繼電器。
①通用輔助繼電器的標(biāo)注。通用輔助繼電器，又稱為內(nèi)部標(biāo)志位存儲器，如同傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)中的中間繼電器，用于存放中間操作狀態(tài)，或存儲其他相關(guān)數(shù)字，用“字母M+數(shù)字”進(jìn)行標(biāo)識，如圖3-9所示。

圖3-9 西門子PLC梯形圖中的通用輔助繼電器

由圖3-9可以看到，通用輔助繼電器M0.0既不直接接受外部輸入信號，也不直接驅(qū)動外接負(fù)載，它只是作為程序處理的中間環(huán)節(jié)，起到橋梁的作用。
②特殊標(biāo)志位輔助繼電器的標(biāo)注。特殊標(biāo)志位輔助繼電器，用“字母SM+數(shù)字”標(biāo)識，如圖3-10所示，通常簡稱為特殊標(biāo)志位繼電器，它是為保存PLC自身工作狀態(tài)數(shù)據(jù)而建立的一種繼電器，用于為用戶提供一些特殊的控制功能及系統(tǒng)信息，如用于讀取程序中設(shè)備的狀態(tài)和運(yùn)算結(jié)果，根據(jù)讀取信息實(shí)現(xiàn)控制需求等。一般用戶對操作的一些特殊要求也可通過特殊標(biāo)志位輔助繼電器通知CPU系統(tǒng)。

圖3-10 西門子PLC梯形圖中的特殊標(biāo)志位輔助繼電器

（4）定時器（T）的標(biāo)注
在西門子PLC梯形圖中，定時器是一個非常重要的編程元件，用“字母T+數(shù)字”進(jìn)行標(biāo)識，數(shù)字從0～255，共256個。不同型號的PLC，其定時器的類型和具體功能也不相同。在西門子S7-200系列PLC中，定時器分為3種類型，即接通延時定時器（TON）、保留性接通延時定時器（TONR）、斷開延時定時器（TOF），三種定時器定時時間的計(jì)算公式相同，即
T=PT×S
（T為定時時間，PT為預(yù)設(shè)值，S為分辨率等級）
其中，PT預(yù)設(shè)值根據(jù)編程需要輸入設(shè)定值數(shù)值，分辨率等級一般有1ms、10ms、100ms三種，由定時器類型和編號決定，見表3-3所示。
表3-3 西門子S7-200定時器號碼對應(yīng)的分辨率等級及最大值等參數(shù)

①接通延時定時器（TON）的標(biāo)注。接通延時定時器是指定時器得電后，延時一段時間（由設(shè)定值決定）后其對應(yīng)的常開或常閉觸點(diǎn)才執(zhí)行閉合或斷開動作；當(dāng)定時器失電后，觸點(diǎn)立即復(fù)位。
接通延時定時器（TON）在PLC梯形圖中的表示方法如圖3-11所示，其中，方框上方的“???”為定時器的編號輸入位置；方框內(nèi)的TON代表該定時器類型（接通延時）；IN為起動輸入端；PT為時間預(yù)設(shè)值端（PT外部的“???”為預(yù)設(shè)值的數(shù)值）；S為定時器分辨率，與定時器的編號有關(guān)，可參照表3-3。

圖3-11 接通延時定時器（TON）在PLC梯形圖中的表示方法
例如，某段PLC梯形圖程序中所用定時器編號為T37，預(yù)設(shè)值PT為300，定時分辨率為100ms，如圖3-12所示。
可以計(jì)算出，該定時器的定時時間為300×100ms=30000ms=30s；則在該程序中，當(dāng)輸入繼電器I0.3閉合后，定時器T37得電，延時30s后控制輸出繼電器Q0.0的延時閉合的常開觸點(diǎn)T37閉合，使輸出繼電器Q0.0線圈得電。

圖3-12 接通延時定時器（TON）應(yīng)用

②保留性接通延時定時器（TONR）的標(biāo)注。保留性接通延時定時器（TONR）與上述的接通延時定時器（TON）原理基本相同，不同之處在于在計(jì)時時間段內(nèi)，未達(dá)到預(yù)設(shè)值前，定時器斷電后，可保持當(dāng)前計(jì)時值，當(dāng)定時器得電后，從保留值的基礎(chǔ)上再進(jìn)行計(jì)時，可多間隔累加計(jì)時，當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)設(shè)值時，其觸點(diǎn)相應(yīng)動作（常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開）。
保留性接通延時定時器（TONR）在PLC梯形圖中的表示方法如圖3-13所示，其中，方框上方的“???”為定時器的編號輸入位置；方框內(nèi)的TONR代表該定時器類型（接通延時）；IN為起動輸入端；PT為時間預(yù)設(shè)值端（PT外部的“???”為預(yù)設(shè)值的數(shù)值）；S為定時器分辨率，與定時器的編號有關(guān)，可參照表3-3。

圖3-13 保留性接通延時定時器（TONR）在PLC梯形圖中的表示方法
③斷開延時定時器（TOF）的標(biāo)注。斷開延時定時器（TOF）是指定時器得電后，其相應(yīng)常開或常閉觸點(diǎn)立即執(zhí)行閉合或斷開動作；當(dāng)定時器失電后，需延時一段時間（由設(shè)定值決定），其對應(yīng)的常開或常閉觸點(diǎn)才執(zhí)行復(fù)位動作。
斷開延時定時器（TOF）在PLC梯形圖中的表示方法與上述兩種定時器基本相同，如圖3-14所示為斷開延時定時器（TOF）的典型應(yīng)用。

圖3-14 斷開延時定時器（TOF）的應(yīng)用
由圖3-14可以看到，該程序中所用定時器編號為T33，預(yù)設(shè)值PT為60，定時分辨率為10ms。
可以計(jì)算出，該定時器的定時時間為60×10ms=600ms=0.6s；則該程序中，當(dāng)輸入繼電器I0.3閉合后，定時器T38得電，控制輸出繼電器Q0.0的延時斷開的常開觸點(diǎn)T38立即閉合，使輸出繼電器Q0.0線圈得電；當(dāng)輸入繼電器I0.3斷開后，定時器T38失電，控制輸出繼電器Q0.0的延時斷開的常開觸點(diǎn)T38延時0.6 s后才斷開，輸出繼電器Q0.0線圈失電。

（5）計(jì)數(shù)器（C）的標(biāo)注
在西門子PLC梯形圖中，計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)和使用與定時器基本相似，也是應(yīng)用廣泛的一種編程元件，用來累計(jì)輸入脈沖的次數(shù)，經(jīng)常用來對產(chǎn)品進(jìn)行計(jì)數(shù)。用“字母C+數(shù)字”進(jìn)行標(biāo)識，數(shù)字從0～255，共256個。
不同型號的PLC，其定時器的類型和具體功能也不相同。在西門子S7-200系列PLC中，計(jì)數(shù)器分為3種類型，即增計(jì)數(shù)器（CTU）、減計(jì)數(shù)器（CTD）、增減計(jì)數(shù)器（CTUD），一般情況下，計(jì)數(shù)器與定時器配合使用。
①增計(jì)數(shù)器（CTU）的標(biāo)注。增計(jì)數(shù)器（CTU）是指在計(jì)數(shù)過程中，當(dāng)計(jì)數(shù)端輸入一個脈沖式時，當(dāng)前值加1，當(dāng)脈沖數(shù)累加到等于或大于計(jì)數(shù)器的預(yù)設(shè)值時，計(jì)數(shù)器相應(yīng)觸點(diǎn)動作（常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開）。
在西門子S7-200系列PLC梯形圖中，增計(jì)數(shù)器的圖形符號及文字標(biāo)識含義如圖3-17所示，其中方框上方的“???”為增計(jì)數(shù)器編號輸入位置，CU為計(jì)數(shù)脈沖輸入端，R為復(fù)位信號輸入端（復(fù)位信號為0時，計(jì)數(shù)器工作），PV為脈沖設(shè)定值輸入端。

圖3-17 增計(jì)數(shù)器的圖形符號及文字標(biāo)識含義
例如，某段PLC梯形圖程序中計(jì)數(shù)器類型為CTU，增計(jì)數(shù)器，編號為C1，預(yù)設(shè)值PV為80，復(fù)位端由輸出繼電器Q0.0的常閉觸點(diǎn)控制，如圖3-18所示。
可以看到，該程序中，初始狀態(tài)下，輸出繼電器Q0.0的常閉觸點(diǎn)閉合，即計(jì)數(shù)器復(fù)位端為1，計(jì)數(shù)器不工作；當(dāng)PLC外部輸入開關(guān)信號使輸入繼電器I0.0閉合后，輸出繼電器Q0.0線圈得電，其常閉觸點(diǎn)Q0.0斷開，計(jì)數(shù)器復(fù)位端信號為0，計(jì)數(shù)器開始工作；同時輸出繼電器Q0.0的常開觸點(diǎn)閉合，定時器T37得電。

圖3-18 增計(jì)數(shù)器（CTU）的應(yīng)用
在定時器T37控制下，其常開觸點(diǎn)T37每6min閉合一次，即每6min向計(jì)數(shù)器C1脈沖輸入端輸入一個脈沖信號，計(jì)數(shù)器當(dāng)前值加1，當(dāng)計(jì)數(shù)器當(dāng)前值等于80時（歷時時間為8h），計(jì)數(shù)器觸點(diǎn)動作，即控制輸出繼電器Q0.0的常閉觸點(diǎn)在接通8h后自動斷開。

②減計(jì)數(shù)器（CTD）的標(biāo)注。減計(jì)數(shù)器（CTD）是指在計(jì)數(shù)過程中，將預(yù)設(shè)值裝入計(jì)數(shù)器當(dāng)前值寄存器，當(dāng)計(jì)數(shù)端輸入一個脈沖式時，當(dāng)前值減1，當(dāng)計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值等于0時，計(jì)數(shù)器相應(yīng)觸點(diǎn)動作（常開觸點(diǎn)閉合、常閉觸點(diǎn)斷開），并停止計(jì)數(shù)。
在西門子S7-200系列PLC梯形圖中，減計(jì)數(shù)器的圖形符號及文字標(biāo)識含義如圖3-19所示，其中方框上方的“???”為減計(jì)數(shù)器編號輸入位置，CD為計(jì)數(shù)脈沖輸入端，LD為裝載信號輸入端，PV為脈沖設(shè)定值輸入端。

圖3-19 增計(jì)數(shù)器的圖形符號及文字標(biāo)識含義
當(dāng)裝載信號輸入端LD信號為1時，其計(jì)數(shù)器的設(shè)定值PV被裝入計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值寄存器，此時當(dāng)前值為PV。只有裝載信號輸入端LD信號為0時，計(jì)數(shù)器才可以工作。
例如，某段PLC梯形圖程序中計(jì)數(shù)器類型為CTD，減計(jì)數(shù)器，編號為C1，預(yù)設(shè)值PV為3，如圖3-20所示。

圖3-20 減計(jì)數(shù)器（CTD）的應(yīng)用
由圖3-20可以看到，該程序中，由輸入繼電器常開觸點(diǎn)I0.1控制計(jì)數(shù)器C1的裝載信號輸入端；輸入繼電器常開觸點(diǎn)I0.0控制計(jì)數(shù)器C1的脈沖信號，I0.1閉合，將計(jì)數(shù)器的預(yù)設(shè)值3裝載到當(dāng)前值寄存器中，此時計(jì)數(shù)器當(dāng)前值為3，當(dāng)I0.0閉合一次，計(jì)數(shù)器脈沖信號輸入端輸入一個脈沖，計(jì)數(shù)器當(dāng)前值減1，當(dāng)計(jì)數(shù)器當(dāng)前值減為0時，計(jì)數(shù)器常開觸點(diǎn)C1閉合，控制輸出繼電器Q0.0線圈得電。
③增減計(jì)數(shù)器（CTUD）的標(biāo)注。增減計(jì)數(shù)器（CTUD）有兩個脈沖信號輸入端，其在計(jì)數(shù)過程中，可進(jìn)行計(jì)數(shù)加1，也可進(jìn)行計(jì)數(shù)減1。
在西門子S7-200系列PLC梯形圖中，增減計(jì)數(shù)器的圖形符號及文字標(biāo)識含義如圖3-21所示，其中方框上方的“???”為增減計(jì)數(shù)器編號輸入位置，CU為增計(jì)數(shù)脈沖輸入端，CD為減計(jì)數(shù)脈沖輸入端，R為復(fù)位信號輸入端，PV為脈沖設(shè)定值輸入端。
當(dāng)CU端輸入一個計(jì)數(shù)脈沖時，計(jì)數(shù)器當(dāng)前值加1，當(dāng)計(jì)數(shù)器當(dāng)前值等于或大于預(yù)設(shè)值時，計(jì)數(shù)器由OFF轉(zhuǎn)換為ON，其相應(yīng)觸點(diǎn)動作；當(dāng)CD端輸入一個計(jì)數(shù)脈沖時，計(jì)數(shù)器當(dāng)前值減1，當(dāng)計(jì)數(shù)器當(dāng)前值小于預(yù)設(shè)值時，計(jì)數(shù)器由OFF轉(zhuǎn)換為ON，其相應(yīng)觸點(diǎn)動作。

圖3-21 增減計(jì)數(shù)器的圖形符號及文字標(biāo)識含義
例如，某段PLC梯形圖程序中計(jì)數(shù)器類型為CTUD，增減計(jì)數(shù)器，編號為C48，預(yù)設(shè)值PV為4，如圖3-22所示。

圖3-22 增減計(jì)數(shù)器（CTUD）的應(yīng)用
由圖3-22可以看到，當(dāng)輸入繼電器常開觸點(diǎn)I0.0閉合一次，為計(jì)數(shù)器CU輸入一個脈沖，計(jì)數(shù)器當(dāng)前值加1，當(dāng)累加至4時，計(jì)數(shù)器C48動作，其常開觸點(diǎn)C48閉合，輸出繼電器Q0.0線圈得電；當(dāng)輸入繼電器常開觸點(diǎn)I0.1閉合一次，為計(jì)數(shù)器CD輸入一個脈沖，計(jì)數(shù)器當(dāng)前值減1，當(dāng)減至4時，計(jì)數(shù)器C48動作，其常開觸點(diǎn)C48閉合，輸出繼電器Q0.0線圈得電。

（6）其他編程元件（V、L、S、AI、AQ、HC、AC）的標(biāo)注
西門子PLC梯形圖中，除上述5種常用編程元件外，還包含一些其他基本編程元件。
①變量存儲器（V）的標(biāo)注。變量存儲器用字母V標(biāo)識，用來存儲全局變量，可用于存放程序執(zhí)行過程中控制邏輯操作的中間結(jié)果等。同一個存儲器可以在任意程序分區(qū)被訪問。
②局部變量存儲器（L）的標(biāo)注。局部變量存儲器用字母L標(biāo)識，用來存儲局部變量，同一個存儲器只和特定的程序相關(guān)聯(lián)。
③順序控制繼電器（S）的標(biāo)注。順序控制繼電器用字母S標(biāo)識，用于在順序控制和步進(jìn)控制中，是一種特殊的繼電器。
④模擬量輸入、輸出映像寄存器（AI、AQ）的標(biāo)注。模擬量輸入映像寄存器（AI）用于存儲模擬量輸入信號，并實(shí)現(xiàn)模擬量的A/D轉(zhuǎn)換；模擬量輸出映像寄存器（AQ）為模擬量輸出信號的存儲區(qū)，用于實(shí)現(xiàn)模擬量的D/A轉(zhuǎn)換。
⑤高速計(jì)數(shù)器（HC）的標(biāo)注。高速計(jì)數(shù)器（HC）與普通計(jì)數(shù)器基本相同，其用于累計(jì)高速脈沖信號。高速計(jì)數(shù)器比較少，在西門子S7-200系列PLC中，CPU226中高速計(jì)數(shù)器為HC（0～5），共6個。
⑥累加器（AC）的標(biāo)注。累加器（AC）是一種暫存數(shù)據(jù)的寄存器，可用來存放運(yùn)算數(shù)據(jù)、中間數(shù)據(jù)或結(jié)果數(shù)據(jù)，也可用于向子程序傳遞或返回參數(shù)等。西門子S7-200系列PLC中累加器為AC（0～3），共4個。
西門子PLC梯形圖的編寫要求
西門子PLC梯形圖在編寫格式上有嚴(yán)格的要求，使用西門子PLC梯形圖編程的技術(shù)人員要對西門子PLC梯形圖中各元素的編程格式、編寫順序以及梯形圖梯次的編排等有所了解，采用正確規(guī)范的程序編寫格式，方可確保西門子PLC梯形圖編程的正確有效。
（1）西門子PLC梯形圖中觸點(diǎn)的編寫要求
在西門子PLC梯形圖中，觸點(diǎn)的編寫方法、排列順序?qū)Τ绦驁?zhí)行可能會帶來很大的影響，有時甚至?xí)钩绦驘o法運(yùn)行，因此需要采取正確方法的進(jìn)行編寫。
觸點(diǎn)應(yīng)畫在梯形圖的水平線上，所有觸點(diǎn)均位于線圈符號的左側(cè)，且應(yīng)根據(jù)控制要求遵循自左至右、自上而下的原則，如圖3-23所示。

圖3-23 西門子PLC梯形圖中觸點(diǎn)的編寫原則


（2）西門子PLC梯形圖中線圈的編寫要求
西門子PLC梯形中，線圈僅能畫在同一行所有觸點(diǎn)的最右邊，而且，由于線圈輸出作為邏輯結(jié)果必有條件，體現(xiàn)在梯形圖中時，線圈與左母線之間必須有觸點(diǎn)，如圖3-26所示。

圖3-26 西門子PLC梯形圖中線圈的編寫原則

（3）西門子PLC梯形圖中母線分支的優(yōu)化規(guī)則
在進(jìn)行編程時，常遇到并聯(lián)輸出的支路，即一個條件下可同時實(shí)現(xiàn)兩條或多條線路輸出。西門子PLC梯形圖一般用堆棧指令操作實(shí)現(xiàn)并聯(lián)輸出的功能，但由于通過堆棧操作會增加程序存儲器容量等缺點(diǎn)，一般不編寫并聯(lián)輸出支路，而是將每個支路都作為一條單獨(dú)的輸出進(jìn)行編寫，如圖3-28所示。

圖3-28 西門子PLC梯形圖中并聯(lián)輸出支路的編寫原則
（4）西門子PLC梯形圖一些特殊編程元件的使用規(guī)則
在西門子PLC梯形圖中一些特殊編程元件需要成對出現(xiàn)，即需要配合使用才能實(shí)現(xiàn)正確編程。
例如，西門子PLC梯形圖中的置位和復(fù)位操作，一般這兩個操作均是由指令實(shí)現(xiàn)的，其在西門子PLC梯形圖中一般寫在線圈符號內(nèi)部，如圖3-29所示。

圖3-29 西門子PLC梯形圖中的置位和復(fù)位