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西門子PLC梯形圖的編程方法主要應用于使用西門子PLC系統(tǒng)產品的電氣控制環(huán)境。電氣技術人員如果要在短時間內掌握西門子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。然后在此基礎上，結合實際的西門子PLC梯形圖編程實例，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，大家做好準備開始學習了嗎？
西門子PLC梯形圖的結構特點
西門子PLC梯形圖主要由母線、觸點、線圈或用方框表示的指令框等構成的，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，左右兩側的母線分別稱為左母線和右母線，是每條程序的起始點和終止點，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，習慣性的只畫出左母線，省略右側母線，但其所表達梯形圖程序中的能流仍是由左母線經程序中觸點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
在西門子PLC梯形圖中，觸點可分為常開觸點和常閉觸點，其中常開觸點符號為“-| |-”，常閉觸點符號為“-|/|-”，可使用字母I、Q、M、T、C進行標識，且這些標識一般寫在其相應圖形符號的正上方，如圖3-3所示。

圖3-3 西門子PLC梯形圖中的觸點

（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等進行標識，且字母一般標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識方法
在西門子PLC梯形圖中，將其觸點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/輸出端子所對應的存儲區(qū)以及內部的存儲單元、寄存器等。
根據編程元件的功能，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）、計數器（C）和一些其他較常見的編程元件等。
（1）輸入繼電器（I）的標注
西門子PLC梯形圖中的輸入繼電器用“字母I+數字”進行標識，每個輸入繼電器均與PLC的一個輸入端子對應，用于接收外部開關信號。
輸入繼電器由PLC端子連接的開關部件的通斷狀態(tài)（開關信號）進行驅動，當開關信號閉合時，輸入繼電器得電，其對應的常開觸點閉合，常閉觸點斷開，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）的標注
西門子PLC梯形圖中的輸出繼電器用“字母Q+數字”進行標識，每一個輸出繼電器均與PLC的一個輸出端子對應，用于控制PLC外接的負載。
輸出繼電器可以由PLC內部輸入繼電器的觸點、其他內部繼電器的觸點或輸出繼電器自己的觸點來驅動，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，一種為特殊標志位輔助繼電器。
①通用輔助繼電器的標注。通用輔助繼電器，又稱為內部標志位存儲器，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)，或存儲其他相關數字，用“字母M+數字”進行標識，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，也不直接驅動外接負載，它只是作為程序處理的中間環(huán)節(jié)，起到橋梁的作用。
②特殊標志位輔助繼電器的標注。特殊標志位輔助繼電器，用“字母SM+數字”標識，如圖3-10所示，通常簡稱為特殊標志位繼電器，它是為保存PLC自身工作狀態(tài)數據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備的狀態(tài)和運算結果，根據讀取信息實現控制需求等。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梯形圖中的特殊標志位輔助繼電器

（4）定時器（T）的標注
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+數字”進行標識，數字從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算公式相同，即
T=PT×S
（T為定時時間，PT為預設值，S為分辨率等級）
其中，PT預設值根據編程需要輸入設定值數值，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定時器號碼對應的分辨率等級及最大值等參數

①接通延時定時器（TON）的標注。接通延時定時器是指定時器得電后，延時一段時間（由設定值決定）后其對應的常開或常閉觸點才執(zhí)行閉合或斷開動作；當定時器失電后，觸點立即復位。
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為時間預設值端（PT外部的“???”為預設值的數值）；S為定時器分辨率，與定時器的編號有關，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，預設值PT為300，定時分辨率為100ms，如圖3-12所示。
可以計算出，該定時器的定時時間為300×100ms=30000ms=30s；則在該程序中，當輸入繼電器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）應用

②保留性接通延時定時器（TONR）的標注。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，不同之處在于在計時時間段內，未達到預設值前，定時器斷電后，可保持當前計時值，當定時器得電后，從保留值的基礎上再進行計時，可多間隔累加計時，當到達預設值時，其觸點相應動作（常開觸點閉合，常閉觸點斷開）。
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為時間預設值端（PT外部的“???”為預設值的數值）；S為定時器分辨率，與定時器的編號有關，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）的標注。斷開延時定時器（TOF）是指定時器得電后，其相應常開或常閉觸點立即執(zhí)行閉合或斷開動作；當定時器失電后，需延時一段時間（由設定值決定），其對應的常開或常閉觸點才執(zhí)行復位動作。
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）的典型應用。

圖3-14 斷開延時定時器（TOF）的應用
由圖3-14可以看到，該程序中所用定時器編號為T33，預設值PT為60，定時分辨率為10ms。
可以計算出，該定時器的定時時間為60×10ms=600ms=0.6s；則該程序中，當輸入繼電器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T38立即閉合，使輸出繼電器Q0.0線圈得電；當輸入繼電器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T38延時0.6 s后才斷開，輸出繼電器Q0.0線圈失電。

（5）計數器（C）的標注
在西門子PLC梯形圖中，計數器的結構和使用與定時器基本相似，也是應用廣泛的一種編程元件，用來累計輸入脈沖的次數，經常用來對產品進行計數。用“字母C+數字”進行標識，數字從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，計數器分為3種類型，即增計數器（CTU）、減計數器（CTD）、增減計數器（CTUD），一般情況下，計數器與定時器配合使用。
①增計數器（CTU）的標注。增計數器（CTU）是指在計數過程中，當計數端輸入一個脈沖式時，當前值加1，當脈沖數累加到等于或大于計數器的預設值時，計數器相應觸點動作（常開觸點閉合，常閉觸點斷開）。
在西門子S7-200系列PLC梯形圖中，增計數器的圖形符號及文字標識含義如圖3-17所示，其中方框上方的“???”為增計數器編號輸入位置，CU為計數脈沖輸入端，R為復位信號輸入端（復位信號為0時，計數器工作），PV為脈沖設定值輸入端。

圖3-17 增計數器的圖形符號及文字標識含義
例如，某段PLC梯形圖程序中計數器類型為CTU，增計數器，編號為C1，預設值PV為80，復位端由輸出繼電器Q0.0的常閉觸點控制，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的常閉觸點閉合，即計數器復位端為1，計數器不工作；當PLC外部輸入開關信號使輸入繼電器I0.0閉合后，輸出繼電器Q0.0線圈得電，其常閉觸點Q0.0斷開，計數器復位端信號為0，計數器開始工作；同時輸出繼電器Q0.0的常開觸點閉合，定時器T37得電。

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

②減計數器（CTD）的標注。減計數器（CTD）是指在計數過程中，將預設值裝入計數器當前值寄存器，當計數端輸入一個脈沖式時，當前值減1，當計數器的當前值等于0時，計數器相應觸點動作（常開觸點閉合、常閉觸點斷開），并停止計數。
在西門子S7-200系列PLC梯形圖中，減計數器的圖形符號及文字標識含義如圖3-19所示，其中方框上方的“???”為減計數器編號輸入位置，CD為計數脈沖輸入端，LD為裝載信號輸入端，PV為脈沖設定值輸入端。

圖3-19 增計數器的圖形符號及文字標識含義
當裝載信號輸入端LD信號為1時，其計數器的設定值PV被裝入計數器的當前值寄存器，此時當前值為PV。只有裝載信號輸入端LD信號為0時，計數器才可以工作。
例如，某段PLC梯形圖程序中計數器類型為CTD，減計數器，編號為C1，預設值PV為3，如圖3-20所示。

圖3-20 減計數器（CTD）的應用
由圖3-20可以看到，該程序中，由輸入繼電器常開觸點I0.1控制計數器C1的裝載信號輸入端；輸入繼電器常開觸點I0.0控制計數器C1的脈沖信號，I0.1閉合，將計數器的預設值3裝載到當前值寄存器中，此時計數器當前值為3，當I0.0閉合一次，計數器脈沖信號輸入端輸入一個脈沖，計數器當前值減1，當計數器當前值減為0時，計數器常開觸點C1閉合，控制輸出繼電器Q0.0線圈得電。
③增減計數器（CTUD）的標注。增減計數器（CTUD）有兩個脈沖信號輸入端，其在計數過程中，可進行計數加1，也可進行計數減1。
在西門子S7-200系列PLC梯形圖中，增減計數器的圖形符號及文字標識含義如圖3-21所示，其中方框上方的“???”為增減計數器編號輸入位置，CU為增計數脈沖輸入端，CD為減計數脈沖輸入端，R為復位信號輸入端，PV為脈沖設定值輸入端。
當CU端輸入一個計數脈沖時，計數器當前值加1，當計數器當前值等于或大于預設值時，計數器由OFF轉換為ON，其相應觸點動作；當CD端輸入一個計數脈沖時，計數器當前值減1，當計數器當前值小于預設值時，計數器由OFF轉換為ON，其相應觸點動作。

圖3-21 增減計數器的圖形符號及文字標識含義
例如，某段PLC梯形圖程序中計數器類型為CTUD，增減計數器，編號為C48，預設值PV為4，如圖3-22所示。

圖3-22 增減計數器（CTUD）的應用
由圖3-22可以看到，當輸入繼電器常開觸點I0.0閉合一次，為計數器CU輸入一個脈沖，計數器當前值加1，當累加至4時，計數器C48動作，其常開觸點C48閉合，輸出繼電器Q0.0線圈得電；當輸入繼電器常開觸點I0.1閉合一次，為計數器CD輸入一個脈沖，計數器當前值減1，當減至4時，計數器C48動作，其常開觸點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）的標注。變量存儲器用字母V標識，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）的標注。局部變量存儲器用字母L標識，用來存儲局部變量，同一個存儲器只和特定的程序相關聯。
③順序控制繼電器（S）的標注。順序控制繼電器用字母S標識，用于在順序控制和步進控制中，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，并實現模擬量的A/D轉換；模擬量輸出映像寄存器（AQ）為模擬量輸出信號的存儲區(qū)，用于實現模擬量的D/A轉換。
⑤高速計數器（HC）的標注。高速計數器（HC）與普通計數器基本相同，其用于累計高速脈沖信號。高速計數器比較少，在西門子S7-200系列PLC中，CPU226中高速計數器為HC（0～5），共6個。
⑥累加器（AC）的標注。累加器（AC）是一種暫存數據的寄存器，可用來存放運算數據、中間數據或結果數據，也可用于向子程序傳遞或返回參數等。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格的要求，使用西門子PLC梯形圖編程的技術人員要對西門子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梯形圖中觸點的編寫要求
在西門子PLC梯形圖中，觸點的編寫方法、排列順序對程序執(zhí)行可能會帶來很大的影響，有時甚至會使程序無法運行，因此需要采取正確方法的進行編寫。
觸點應畫在梯形圖的水平線上，所有觸點均位于線圈符號的左側，且應根據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的最右邊，而且，由于線圈輸出作為邏輯結果必有條件，體現在梯形圖中時，線圈與左母線之間必須有觸點，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
在進行編程時，常遇到并聯輸出的支路，即一個條件下可同時實現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現并聯輸出的功能，但由于通過堆棧操作會增加程序存儲器容量等缺點，一般不編寫并聯輸出支路，而是將每個支路都作為一條單獨的輸出進行編寫，如圖3-28所示。

圖3-28 西門子PLC梯形圖中并聯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，即需要配合使用才能實現正確編程。
例如，西門子PLC梯形圖中的置位和復位操作，一般這兩個操作均是由指令實現的，其在西門子PLC梯形圖中一般寫在線圈符號內部，如圖3-29所示。

圖3-29 西門子PLC梯形圖中的置位和復位