1.3 识读PLC梯形图和指令语句表的方法和步骤

对于一般的PLC控制系统，都给出PLC控制电路与梯形图。PLC控制电路包括PLC控制电路主电路与PLC的I/O接线。这就是识读PLC梯形图和指令语句表的原始资料。

1. 总体分析

（1）系统分析

依据控制系统所需完成的控制任务，对被控对象的工艺过程、工作特点以及控制系统的控制过程、控制规律、功能和特征进行详细分析。明确输入、输出的物理量是开关量还是模拟量，明确划分控制的各个阶段及其特点，阶段之间的转换条件，画出完成的工作流程图和各执行元件的动作节拍表。

（2）看PLC控制电路主电路

通过看PLC控制电路主电路进一步了解工艺流程和对应的执行装置和元器件。

（3）看PLC控制系统的I/O配置表和PLC的I/O接线图

通过看PLC控制系统的I/O配置表和PLC的I/O接线图，了解输入信号和对应输入继电器编号、输出继电器的分配及其所接对应的负载。

在没有给出输入/输出设备定义和I/O配置的情况下，应根据PLC的I/O接线图或梯形图和指令语句表，定义输入/输出设备和配置I/O。

（4）通过PLC的I/O接线图了解梯形图和语句表

PLC的I/O接线是连接PLC控制电路主电路和PLC梯形图的钮带。

接触器—继电器电路图中的交流接触器和电磁阀等执行机构用PLC的输出继电器来控制，它们的线圈接在PLC的I/O接线的输出端。按钮、控制开关、限位开关、接近开关等用来给PLC提供控制命令和反馈信号，它们的触点接在PLC的I/O接线的输入端。

① 根据用电器（如电动机、电磁阀、电加热器等）主电路控制电器（接触器、继电器）主触点的文字符号，在PLC的I/O接线图中找出相应控制电器的线圈，并可得知控制该控制电器的输出继电器，再在梯形图或语句表中找到该输出继电器的梯级或程序段，并将相应输出设备的文字代号标注在梯形图中输出继电器的的线圈及其触点旁。

②根据PLC I/O接线的输入设备及其相应的输入继电器，在梯形图（或语句表）中找出输入继电器的动合触点、动断触点，并将相应输入设备的文字代号标注在梯形图中输入继电器的触点旁。值得注意的是，在梯形图和语句表中，没有输入继电器的线圈。

2. 梯形图和指令语句表的结构分析

采用一般编程方法还是采用顺序功能图编程方法。采用顺序功能图编程时是单序列结构还是选择序列结构、并行序列结构，是使用启保停电路、步进顺控指令进行编程还是用置位复位指令进行编程。

另外，还要注意在程序中使用了哪些功能指令，对程序中不熟悉的指令，还要查阅相关资料。

3. 梯形图和指令语句表的分解

由操作主令电路（如按钮）开始，查线追踪到主电路控制电器（如接触器）动作，中间要经过许多编程元件及其电路，查找起来比较困难。

无论多么复杂的梯形图和指令语句表，都是由一些基本单元构成的。按主电路的构成情况，利用逆读溯源法，把梯形图和指令语句表分解成与主电路的用电器（如电动机）相对应的几个基本单元，然后利用顺读跟踪法，一个环节一个环节地分析，再利用顺读跟踪法把各环节串起来。

将梯形图分解成若干个基本单元，每一个基本单元可以是梯形图的一个梯级（包含一个输出元件）或几个梯级（包含几个输出元件），而每个基本单元相当于继电器接触器控制电路的一个分支电路。

（1）按钮、行程开关、转换开关的配置情况及其作用

在PLC的I/O接线图中有许多行程开关和转换开关，以及压力继电器、温度继电器等。这些电器元件没有吸引线圈，它们的触点的动作是依靠外力或其他因素实现的，因此必须先找到引起这些触点动作的外力或因素。其中行程开关由机械联动机构来触压或松开，而转换开关一般由手工操作。这样，使这些行程开关、转换开关的触点，在设备运行过程中便处于不同的工作状态，即触点的闭合、断开情况不同，以满足不同的控制要求，这是看图过程中的一个关键。

这些行程开关、转换开关的触点的不同工作状态，单凭看电路图难于搞清楚，必须结合设备说明书、电器元件明细表，明确该行程开关、转换开关的用途；操纵行程开关的机械联动机构；触点在不同的闭合或断开状态下，电路的工作状态等。

（2）采用逆读溯源法将多负载（如多电动机电路）分解为单负载（如单电动机）电路

根据主电路中控制负载的控制电器的主触点文字符号，在PLC的I/O接线图中找出控制该负载的接触器线圈的输出继电器，再在梯形图和指令语句表中找出控制该输出继电器的线圈及其相关电路，这就是控制该负载的局部电路。

在梯形图和指令语句表中，很容易找到该输出继电器的线圈电路及其得电、失电条件，但引起该线圈的得电、失电及其相关电路就不容易找到，可采用逆读溯源法去寻找。

① 在输出继电器线圈电路中串、并联的其他编程元件触点，这些触点的闭合、断开就是该输出继电器得电、失电的条件。

② 由这些触点再找出它们的线圈电路及其相关电路，在这些线圈电路中还会有其他接触器、继电器的触点。

③ 如此找下去，直到找到输入继电器（主令电器）为止。

值得注意的是，当某编程元件得电吸合或失电释放后，应该把该编程元件的所有触点所带动的前后级编程元件的作用状态全部找出，不得遗漏。

找出某编程元件在其他电路中的动合触点、动断触点，这些触点为其他编程元件的得电、失电提供条件或者为互锁、联锁提供条件，引起其他电器元件动作，驱动执行电器。

（3）将单负载电路的进一步分解

控制单负载的局部电路可能仍然很复杂，还需要进一步分解，直至分解为基本单元电路。

（4）分解电路的注意事项

① 若电动机主轴连接有速度继电器，则该电动机按速度控制原则组成停车制动电路。

② 若电动机主电路中接有整流器，表明该电动机采用能耗制动停车电路。

4. 集零为整，综合分析

把基本单元电路串起来，采用顺读跟踪法分析整个电路。综合分析时应注意以下几个方面。

① 分析PLC梯形图和语句表的过程同PLC扫描用户过程一样，从左到右、自上而下，按梯级或程序段的顺序逐级分析。

② 值得指出的是，在程序的执行过程中，在同一周期内，前面的逻辑运算结果影响后面的触点，即执行的程序用到前面的最新中间运算结果；但在同一周期内，后面的逻辑运算结果不影响前面的逻辑关系。该扫描周期内除输入继电器以外的所有内部继电器的最终状态（线圈导通与否、触点通断与否），将影响下一个扫描周期各触点的通与断。

③ 某编程元件得电，其所有动合触点均闭合、动断触点均闭合。某编程元件失电，其所有已闭合的动合触点均断开（复位），所有已断开的动断触点均闭合（复位）。因此编程元件得电、失电后，要找出其所有的动合触点、动断触点，分析其对相应编程元件的影响。

④ 按钮、行程开关、转换开关闭合后，其相对应的输入继电器得电，该输入继电器的所有动合触点均闭合，动断触点均断开。

再找出受该输入继电器动合触点闭合、动断触点断开影响的编程元件，并分析使这些编程元件产生什么动作，进而确定这些编程元件的功能。值得注意的是，这些编程元件有的可能立即得电动作，有的并不立即动作而只是为其得电动作做准备。

在继电器—接触器控制电路中，停止按钮和热继电器均用动断触点，为了与继电器—接触器控制的控制电路相一致，在PLC梯形图中，同样也用动断触点，这样一来，与输入端相接的停止按钮和热继电器触点就必须用动合触点。在识读程序时必须注意这一点。

⑤ 继电器电路图中的中间继电器和时间继电器的功能用PLC内部的辅助继电器和定时器来完成，它们与PLC的输入继电器和输出继电器无关。

⑥ 设置中间单元。在梯形图中，若多个线圈都受某一触点串并联电路的控制，为了简化电路，在梯形图中可设置用该电路控制的辅助继电器，辅助继电器类似于继电器电路中的中间继电器。

⑦ 时间继电器瞬动触点的处理。除了延时动作的触点外，时间继电器还有在线圈得电或失电时马上动作的瞬动触点。对于有瞬动触点的时间继电器，可以在梯形图中对应的定时器的线圈两端并联辅助继电器，后者的触点相当于时间继电器的瞬动触点。

⑧ 外部联锁电路的设立。为了防止控制正反转的两个接触器同时动作，造成三相电源短路，除了在梯形图中设置与它们对应的输出继电器的线圈串联的动断触点组成的软互锁电路外，还应在PLC外部设置硬互锁电路。

5. 识读PLC梯形图示例

在分析PLC控制系统的功能时，可以将它想象成一个继电器控制系统中的控制箱，其外部接线图描述了这个控制箱的外部接线，梯形图或语句表是这个控制箱的内部“线路图”，梯形图中的输入继电器和输出继电器是这个控制箱与外部世界联系的“接口继电器”，这样就可以用分析继电器电路图的方法来分析PLC控制系统。在分析时可以将梯形图或语句表中输入继电器的触点想象成对应的外部输入器件的触点或电路，将输出继电器的线圈想象成对应的外部负载的线圈。外部负载的线圈除了受梯形图的控制外，还可能受外部触点的控制。

以3台电动机的延时顺序启动、分别定时关机或同时关机的顺序控制为例进行分析。其梯形图如图1-4所示。

1）控制要求

该电路有3台电动机，每隔10 min启动一台，每台运行8 h后自动关机，运行过程中可随时使电动机同时停机。

2）编程结构分析

首先在图1-4中，根据输入继电器的标志符I，找出各输入继电器相对应的动合触点与动断触点，再根据输出继电器的标志符，找出输出继电器Q0.1～Q0.3及其相对应的动合触点与动断触点，并标注在图1-5中。这样，就可以找出Q0.1～Q0.3的得电、保持与失电条件，如表1-15所示。

由此可见，该电路采用一般编程方法。利用定时器指令T37[2]、T39[5]控制电动机M1→M2→M3 延时启动；利用定时器指令与计数器指令（T38[2]与C1[3]、T40[5]与C2[6]、T41[8]与C3[9]）配合控制电动机M1、M2 或M3 运动8 h后自动停机。

3）采用逆读溯源法进行分析

根据表1-15，采用逆读溯源法进行分析。

（1）M1→M2→M3 的延时启动

若使电动机M1 启动←KM1 得电吸合←Q0.1[1]得电←◎I0.0[1]闭合←I0.0得电←启动按钮SB1 闭合。这样，按下启动按钮SB1，使Q0.1[3]得电并自锁→KM1 得电吸合→电动机M1 启动。

若使电动机M2 启动←KM2 得电吸合←Q0.2[4]得电←◎T37[4]闭合←T37[2]得电←Q0.1[2]闭合。这样，Q0.1[1]得电后，使电动机M1 启动，同时使T37[2]得电，通过T37使Q0.2[4]得电→使电动机M2 启动，实现M1→M2 延时启动。

若使电动机M3 启动←KM3 得电吸合←Q0.3[7]得电←◎T39[7]闭合←T39[5]得电←Q0.2[4]闭合。这样，Q0.2[4]得电后，使电动机M2 启动，同时使T39[5]得电，通过T39使Q0.3[7]得电→使电动机M3 启动，实现M2→M3 延时启动。

由此可见，按下启动按钮SB1，能实现3台电动机的顺序延时启动。

（2）M1、M2 或M3 运行8 h的自动停机

若使电动机M1 运行8 h后停止运动←KM1 失电释放←#C1[1]断开←C1[3]计数80次←◎T38[3]闭合80次←T38[2]自复位定时器，应工作80次←◎Q0.1[2]闭合。这样，Q0.1[1]得电后，使电动机M1 启动，同时使T38[2]得电，通过T38使C1[3]计数→C1[3]计数到80次→#C1[1]断开→Q0.1[1]失电→电动机M1 停转。

电动机M1、M2 运行8 h后停止运动的工作过程与M1 电动机相同，不再赘述。

4）识读要点

（1）电动机M1 的控制

① 输入继电器I0.0的动合触点◎I0.0[1]是控制M1 启动的触点，输入继电器I0.1的动断触点#I0.1[1]是控制M1 中途停机的触点；计数器C1的动断触点#C1[1]控制M1运行8 h后自动停机；输出继电器Q0.1控制M1 运行并自锁。

②电动机M1 启动后，定时器T37、T38开始计时。T38计时时间为600 s（10 min），其动合触点◎T37[4]用于控制电动机M2 启动。定时器T38和计数器C1联用，起定时扩展作用，定时时间为360 s × 80=28800 s=8 h，其动断触点#C1[1]控制电动机M1 运行8 h后自动停机。定时器T38是自动复位，计数器C1在Q0.1失电后复位。

（2）电动机M2 的控制

① 由定时器T37的动合触点◎T37启动电动机M2（在M1 启动10 min后M2 启动），计数器C2的动断触点#C2[4]控制电动机M2 运行8 h后自动停机。

② 定时器T40与计数器C2联用，其动断触点#C3[7]控制M3 运行8 h后自动停机。

（3）电动机M3 的控制

① 由定时器T39的动合触点◎T39[7]启动电动机M3，计数器C3的动断触点#C3[7]控制M3 在8 h后自动停机。

② 定时器T41与计数器C3联用，其动断触点#C3[7]控制M3 运行8 h后自动停机。

5）电路工作过程

（1）顺序延时启动、同时停车的控制过程

顺序延时启动的扫描动作顺序如图1-6所示。

电器元件和编程元件动作顺序：

PLC上电后：#Q0.1[3]闭合，计数器C1[3]清零；#Q0.2[6]闭合，计数器C2[6]清零；#Q0.3[9]闭合，计数器C3[9]清零。

电动机同时停机：按下中途停机按钮SB2→输入继电器I0.1得电→# I0.1[1]、# I0.1[4]、# I0.1[7]均断开→Q0.1、Q0.2、Q0.3失电→KM1、KM2、KM3 失电→电动机M1、M2、M3 停转。

（2）每台电动机运行8h后自动停机控制过程

以电动机M1 为例介绍运行8 h后自动停机控制，其扫描动作顺序如图1-7所示。

电器元件和编程元件动作顺序：