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PLC 梯形圖基本原理
前言、PLC 的發(fā)展背景及其功能概述置位
PLC，(Programmable Logic Controller)，乃是一種電子裝置，早期稱為順序控制器“Sequence
Controller”，1978 NEMA(National Electrical Manufacture Association)美國國家電氣協(xié)會正式命名為
Programmable Logic Controller，PLC)，其定義為一種電子裝置，主要將外部的輸入裝置如：按鍵、感應器、
開關及脈沖等的狀態(tài)讀取后，依據(jù)這些輸入信號的狀態(tài)或數(shù)值并根據(jù)內部儲存預先編寫的程序，以微處理機
執(zhí)行邏輯、順序、計時、計數(shù)及算式運算，產生相對應的輸出信號到輸出裝置如：繼電器(Relay)的開關、電
磁閥及馬達驅動器，控制機械或程序的操作，達到機械控制自動化或加工程序之目的。并藉由其外圍的裝置
(個人計算機/程序書寫器)輕易地編輯/修改程序及監(jiān)控裝置狀態(tài)，進行現(xiàn)場程序的維護及試機調整。而普遍使
用于PLC程序設計的語言，即是梯形圖(Ladder Diagram)程序語言。
而隨著電子科技之發(fā)展及產業(yè)應用之需要，PLC的功能也日益強大，例如位置控制及網(wǎng)絡功能等，輸出
/入信號也包含了DI (Digital Input)、AI (Analog Input)、PI (Pulse Input)及NI (Numerical Input)，DO (Digital
Output)、AO (Analog Output)、PO (Pulse Output)及NO (Numerical Output)，因此PLC在未來的工業(yè)控制
中，仍將扮演舉足輕重的角色。
1.1 梯形圖工作原理
梯形圖為二次世界大戰(zhàn)期間所發(fā)展出來之自動控制圖形語言，是歷史最久、使用最廣之自動控制語言，
最初只有 A（常開）接點、B（常閉）接點、輸出線圈、定時器、計數(shù)器等基本機構裝置（今日仍在使用之
配電盤即是），直到可程控器PLC出現(xiàn)后，梯形圖之中可表示的裝置，除上述外，另增加了諸如微分接點、
保持線圈等裝置以及傳統(tǒng)配電盤無法達成之應用指令，如加、減、乘及除等數(shù)值運算功能。
無論傳統(tǒng)梯形圖或 PLC 梯形圖其工作原理均相同，只是在符號表示上傳統(tǒng)梯形圖以較接近實體之符號
表示，而 PLC 則采用較簡明且易于計算機或報表上表示之符號表示。在梯形圖邏輯方面可分為組合邏輯和
順序邏輯兩種，茲分述如下：
1. 組合邏輯：
分別以傳統(tǒng)梯形圖及PLC梯形圖表示組合邏輯之范例。
傳統(tǒng)梯形圖 PLC梯形圖
X0 Y0 X0
Y0
X1 Y1 X1
Y1
X2 X4
X2 X4 Y2
Y2
X3
X3
列1：使用一常開開關X0（NO：Normally Open）亦即一般所謂之〝A〞開關或接點。其特性是在平常（未
壓下）時，其接點為開路（Off）狀態(tài)，故 Y0 不導通，而在開關動作（壓下按鈕）時，其接點變?yōu)?br/>導通（On），故Y0導通。
列2：使用一常閉開關X1（NC：Normally Close）亦即一般所稱之〝B〞開關或接點，其特性是在平常時，
其接點為導通，故Y1導通，而在開關動作時，其接點反而變成開路，故Y1不導通。
DVP-PLC 應用技術手冊 1-11
PLC 梯形圖基本原理
列3：為一個以上輸入裝置之組合邏輯輸出的應用，其輸出Y2只有在X2不動作或X3動作且X4為動作
時才會導通。
2. 順序邏輯：
順序邏輯為具有回授結構之回路，亦即將回路輸出結果拉回當輸入條件，如此在相同輸入條件下，會因
前次狀態(tài)或動作順序之不同，而得到不同之輸出結果。
分別以傳統(tǒng)梯形圖及PLC梯形圖表示順序邏輯之范例。
傳統(tǒng)梯形圖 PLC梯形圖
X5 X6
X5 X6 Y3
Y3
Y3
Y3
在此回路剛接上電源時，雖X6開關為On，但X5開關為Off，故Y3不動作。在激活開關X5按下后，
Y3 動作，一旦 Y3 動作后，即使放開激活開關（X5 變成 Off）Y3 因為自身之接點回授而仍可繼續(xù)保持動作
（此即為自我保持回路），其動作可以下表表示：
裝置狀態(tài)
X5開關 X6開關 Y3狀態(tài)
動作順序
1 不動作 不動作 Off
2 動作 不動作 On
3 不動作 不動作 On
4 不動作 動作 Off
5 不動作 不動作 Off
由上表可知在不同順序下，雖然輸入狀態(tài)完全一致，其輸出結果亦可能不一樣，如表中之動作順序1和
3其X5和X6開關均為不動作，在狀態(tài)1的條件下Y3為Off，但狀態(tài)3時Y3卻為On，此種Y3輸出狀態(tài)
拉回當輸入（即所謂之回授）而使回路具有順序控制效果是梯形圖回路之主要特性。在本節(jié)范例中僅列舉A、
B接點和輸出線圈作說明，其它裝置之用法和此相同，請參考第3章〝基本指令〞。
1.2 傳統(tǒng)梯形圖及PLC梯形圖之差異
雖然傳統(tǒng)梯形圖和 PLC 梯形圖之工作原理是完全一致的，但實際上 PLC 僅是利用微電腦
（Microcomputer），來仿真?zhèn)鹘y(tǒng)梯形圖之動作，亦即利用掃描的方式逐一地查看所有輸入裝置及輸出線圈之
狀態(tài)，再將此等狀態(tài)依梯形圖之組態(tài)邏輯作演算和傳統(tǒng)梯形圖一樣之輸出結果，但因Microcomputer只有一
個，只能逐一地查看梯形圖程序，并依該程序及輸入/出狀態(tài)演算輸出結果，再將結果送到輸出接口，然后又
重新讀取輸入狀態(tài) (cid:214) 演算 (cid:214) 輸出，如此周而復始地循環(huán)執(zhí)行上述動作，此一完整之循環(huán)動作所費之時間
稱之為掃描時間，其時間會隨著程序之增大而加長，此掃描時間將造成PLC從輸入檢知到輸出反應之延遲，
延遲時間愈長對控制所造成之誤差愈大，甚至造成無法勝任控制要求之情況，此時就必須選用掃描速度更快
之PLC，因此PLC之掃描速度是PLC之重要規(guī)格，惟拜微電腦及ASIC（特定用途IC）技術精進之賜，現(xiàn)
今之PLC在掃描速度上均有極大之改善，下圖為PLC之梯形圖程序掃描之示意圖。
1-2 DVP-PLC 應用技術手冊1
PLC 梯形圖基本原理
(cid:1163)(cid:3410)(cid:947)(cid:2087)(cid:5981)(cid:1508)(cid:5102)(cid:738)(cid:5447)(cid:1744)(cid:4183)
(cid:3456)(cid:1300) X0 X1
(cid:3615)(cid:5149) 0 Y0
Y0
依梯形圖組態(tài)演算出輸出結果 M100X3 X10
Y1 周而復始的執(zhí)行
(尚未送到外界輸出點，但內部
裝置會實時輸出)
X100 M505
Y126
END
(cid:2783)(cid:5102)(cid:909)(cid:3477)(cid:1677)(cid:2649)(cid:1494)(cid:947)(cid:2087)(cid:5102)(cid:909)(cid:5447)
除上述掃描時間差異外，PLC 梯形圖和傳統(tǒng)梯形圖尚有如下之〝逆向回流〞之差異，如下圖傳統(tǒng)梯形
圖所示圖中，若X0，X1，X4，X6為導通，其它為不導通，在傳統(tǒng)之梯形圖回路上輸出Y0會如虛線所示形
成回路而為On。但在PLC梯形圖中，因演算梯形圖程序系由上而下，由左而右地掃描。在同樣輸入條件下，
以梯形圖編輯工具(WPLSoft)會檢查出梯形圖錯誤。
傳統(tǒng)梯形圖之逆向回流：
X0 X1 X2 Y0
X3 X4 X5