2.1 梯形图的设计方法与LAD编辑、编译

1.根据继电器—接触器控制电路设计梯形图的方法

继电器—接触器控制电路与梯形图在表示方法和分析方法上有很多相似之处，因此可以根据继电器—接触器控制电路来设计梯形图（即LAD）。

（1）根据经验设计法设计梯形图

PLC的梯形图设计经验法，就是要依靠平时所积累的设计经验来设计梯形图。PLC发展初期就沿用了设计继电器—接触器控制电路的方法来设计梯形图，既在已有的典型继电器—接触器控制电路的基础上，根据被控制对象对控制的要求，不断地修改完善成梯形图。这种方法没有普遍的规律可以遵循，一切都要靠设计者的经验来实现，就是把设计继电器—接触器控制电路的思维转化为PLC梯形图设计思维。它一般用于逻辑关系较简单的梯形图设计。

经验设计法是沿用设计继电器—接触器控制电路的方法来设计梯形图，即在一些典型电路的基础上，根据被控对象对控制系统的要求，不断地修改和完善梯形图。从实践来看，经验设计法可用于较简单的梯形图设计。

（2）电动机正转控制电路

图2-1 电动机正转控制电路

1）控制要求

按下启动按钮SB1，电动机自锁正转；按下停止按钮SB2，电动机停转。电动机正转控制电路如图2-1所示。

2）PLC输入/输出分配

根据“经验设计法”可以进行I/O资源分配，电动机正转控制电路的I/O资源配置见表2-1。

停止时：按下停止按钮SB2→停止信号I0.1为“1”→I0.1常闭触点断开→线圈“失电”（低电平）→电动机停转。

表2-1 电动机正转控制电路的I/O资源配置

图2-2 PLC外部接线

PLC外部接线如图2-2所示。

根据电动机工作原理，可以进行图2-3所示的梯形图编程。启动时：按下启动按钮SB1→启动信号I0.0为“1”（高电平）→I0.0常开触点接通；不按停止按钮SB2→停止信号I0.1为“0”（低电平）→I0.1常闭触点接通→Q0.0线圈“有电”（高电平）→Q0.0触点闭合“自锁”→电动机连续正转。如果按下停止按钮，则Q0.0不能自保而掉电，电动机停止运行。具体的波形图如图2-4所示。

图2-3 PLC梯形图

图2-4 波形图

（3）相同点与不同点

相同点：继电器—接触器控制系统电路与梯形图在表示方法和分析方法上有很多相似之处。如：PLC控制元件也称为继电器，有线圈、常开触点、常闭触点，当某个继电器线圈有电时，其常开触点闭合，常闭触点断开。

不同点：梯形图是PLC的程序，是一种软件，继电器—接触器控制电路是由硬件元件组成的。

2.LAD编辑与编译

（1）打开已有项目

对于已经建立的一个文件，如何去打开它呢？用户可以从STEP 7-Micro/WIN中，使用文件菜单，选择下列选项之一：

1）打开——允许用户浏览至一个现有项目，并且打开该项目；

2）文件名称——如果用户最近在一个项目中工作过，该项目在“文件”菜单下列出，可直接选择，不必使用“打开”对话框。

当然也可以使用Windows Explorer浏览至适当的目录，无需将STEP 7-Micro/WIN作为一个单独的步骤启动即可打开用户所在的项目。在STEP 7-Micro/WIN V4.0版中，项目包含在带有.mwp扩展名的文件中。

（2）LAD编辑图形组件和逻辑网络

当用户以LAD（梯形图）方式写入程序时，其编辑手段就是使用图形组件，并将该组件排列成一个逻辑网络。

常用的图形组件包括以下三种：

1）触点代表电源可通过的开关。

电源仅在正常打开的触点闭合（逻辑值1）时接通；正常关闭或负值（非）触点（逻辑值0）闭合时接通。

2）线圈代表由使能位充电的继电器或输出。

3）方框代表当使能位到达方框时执行的一项功能（例如，定时器、计数器或数学运算）。

网络由以上图形组件组成并代表一个完整的梯形图线路，电源从左边的电源母线流过（在LAD编辑器中由窗口左边的一条垂直线代表）闭合触点，为线圈或方框充电。如图2-5所示为其中一个网络。

图2-5 网络

在LAD编辑中，对于组件和网络都有一定的要求：

1）放置触点的规则：每个网络必须以一个触点开始，网络不能以触点终止。

2）放置线圈的规则：网络不能以线圈开始；线圈用于终止逻辑网络。一个网络可有若干个线圈，只要线圈位于该特定网络的并行分支上。不能在网络上串联一个以上线圈（即不能在一个网络的一条水平线上放置多个线圈）。

3）放置方框的规则：如果方框有ENO（即允许输出），使能位扩充至方框外；这意味着用户可以在方框后放置更多的指令。在网络的同级线路中，可以串联若干个带ENO的方框。如果方框没有ENO，则不能在其后放置任何指令。

ENO允许用户以串联（水平方向）方式连接方框，不允许以并联（垂直方向）方式连接方框。如果方框在输入位置有使能位，且方框执行无错误，则ENO输出将使能位传输至下一个元素。如果方框执行过程中检测到错误，则在生成错误的方框位置终止使能位。

4）网络尺寸限制：用户可以将程序编辑器窗口视作划分为单元格的网格（单元格是可放置指令、为参数指定值或绘制线段的区域）。在网格中，一个单独的网络最多能垂直扩充32个单元格或水平扩充32个单元。用户可以用鼠标右键在程序编辑器中点击，并选择“选项”菜单项目，改变网格大小。

（3）LAD常见逻辑结构

LAD编辑中常见的逻辑结构如下所示：

1）自保：图2-6所示网络使用一个正常的触点（“开始”）和一个负（非）触点（“停止”）。一旦继电器输出成功激活，则保持锁定，直至符合“停止”条件。

图2-6 自保

2）中线输出：如果符合第一个条件，初步输出（输出二）在第二个条件评估之前显示。用户还可以建立有中线输出的多个级档，如图2-7所示。

图2-7 中线输出

3）串行方框指令：如果第一个方框指令评估成功，电源顺网络流至第二个方框指令。用户可以在网络的同一级上将多条ENO指令用串联方式级联。如果任何指令失败，剩余的串联指令不会执行；使能位停止（错误不通过该串联级联），串行方框指令如图2-8所示。

图2-8 串行方框指令

4）并行方框（线圈）输出：当符合起始条件时，所有的输出（方框和线圈）均被激活。如果一个输出未评估成功，电源仍然流至其他输出；不受失败指令的影响，并行方框（线圈）输出如图2-9所示。

图2-9 并行方框（线圈）输出

图2-10 编译命令

（4）LAD编译

LAD编辑结束后，就可以选用下列一种方法启动STEP 7-Micro/WIN项目编译器：

1）点击“编译”按钮或选择菜单命令PLC（PLC）＞编译（Compile），编译当前激活的窗口（程序块或数据块）。

2）点击“全部编译”按钮或选择菜单命令PLC（PLC）＞全部编译（Compile All），编译全部项目组件（程序块、数据块和系统块）。

3）用鼠标右键点击指令树中的某个文件夹，然后由弹出菜单中选择编译命令（见图2-10）。项目、程序块文件夹、系统块文件夹及数据块文件夹都有编译命令。

编译流程如图2-11所示。

图2-11 编译流程