西门子CPU317-2DP中央控制单元6ES7317-2AJ10-0AB0 西门子CPU317-2DP中央控制单元6ES7317-2AJ10-0AB0
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电气原理图设计的四个基本步骤
电气原理图设计的基本步骤是：
（l）根据确定的拖动方案和控制方式设计系统的原理框图。
（2）设计出原理框图中各个部分的具体电路。设计时按主电路、控制电路、辅助电路、联锁与保护、总体检查反复修改与完善的先后顺序进行。
（3）绘制总原理图。
（4）恰当选用电器元件，并制订元器件明细表。
设计过程中，可根据控制电路的简易程度适当地选用上述步骤。
1）光电式传感器的外形结构
光电传感器的种类很多，应用场合也各不相同，外形结构更是多种多样。图1所示是部分光电传感器的外形结构图。
2）光电传感器的应用
它可用于检测直接引起光量变化的非电量，如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等；也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量，如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度，以及物体的形状、工作状态的识别等。图3所示为光电传感器在实际生活中的应用实例。
彻底解剖三相异步电动机——三相异步电动机的详细结构
图1 三相异步电动机的分解图
三相异步电动机的结构
(一)定子（静止部分）
1.定子铁心: 定子铁心的作用是作为电机磁路的一部分，并在其上放置定子绕组。
2.定子绕组:定子绕组的是电动机的电路部分，通入三相交流电，产生旋转磁场。
主要绝缘项目有以下三种：
（1）对地绝缘
（2）相间绝缘
（3）匝间绝缘
接线盒(△接法)
定子三相绕组的接线方式
（1）星形接法(Y接)
（2）三角形接法(△接)
3.机座
（二）转子（旋转部分）
转子是电动机的旋转部分，包括转子铁心、转子绕组和转轴等部件。
1.转子铁心
作用:电机磁路的一部分，并放置转子绕组。一般用0.5毫米厚的硅钢片冲制、叠压而成，硅钢片外圆冲有均匀分布的孔，用来安置转子绕组。
2.转子绕组
作用是切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流，并形成电磁转矩而使电动机旋转。根据构造的不同分为鼠笼式转子和绕线式转子。如图1-5所示。
图1-5转子绕组
（1）鼠笼式转子：若去掉转子铁心，整个绕组的外形像一个鼠笼，故称笼型绕组。小型笼型电动机采用铸铝转子绕组，对于100KW以上的电动机采用铜条和铜端环焊接而成。如图1-6所示。
图1-6笼型转子
a）笼型绕组 b) 转子外形 c) 铸铝笼型转子
（2）绕线式转子：绕线转子绕组与定子绕组相似，也是一个对称的三相绕组，一般接成星形，三个出线头接到转轴的三个集电环（滑环）上，再通过电刷与外电路联接，如图1-7所示。
图1-7绕线式转子异步电动机的转子接线示意图
a）接线图 b)提刷装置
3. 转轴
用以传递转矩及支撑转子的重量，一般由中碳钢或合金钢制成。
（三）其它附件
端盖、轴承、轴承端盖、风扇
二.铭牌
图1-8 三相异步电动机铭牌
1.型号Y90L—4
2.额定功率PN 指电动机在额定运行状态下运行时电动机轴上输出的机械功率，单位为KW。
式中，UN1、IN1、ηN、cosφN分别为电动机额定的线电压、线电流、效率、功率因数。
3.额定电压UN1 指电动机在额定运行状态下运行时定子绕组所加的线电压，单位为V或KV。
4.额定电流IN1 指电动机加额定电压、输出额定功率时，流入定子绕组中的线电流，单位为A。
5.额定转速nN 指电动机在额定运行状态下运行时转子的转速，单位为r/min。
6.额定频率fN 我国规定工频为50HZ。
7.额定功率因数cosφN 指电动机在额定运行状态下运行时定子边的功率因数。
8.接法 指电动机定子三相绕组与交流电源的联接方法。
可编程序控制器PLC各组成部件的作用
1. CPU——是PLC的核心部分。与通用微机CPU一样，CPU在PC系统中的作用类似于人体的神经中枢。其功能：
（1）用扫描方式（后面介绍）接收现场输入装置的状态或数据，并存入输入映象寄存器或数据寄存器；
（2）接收并存储从编程器输入的用户程序和数据；
（3）诊断电源和PC内部电路的工作状态及编程过程中的语法错误；
（4）在PC进入运行状态后：
a） 执行用户程序——产生相应的控制信号（从用户程序存储器中逐条读取指令，经命令解释后，按指令规定的任务产生相应的控制信号，去启闭有关的控制电路）
b） 进行数据处理——分时、分渠道地执行数据存取、传送、组合、比较、变换等动作，完成用户程序中规定的逻辑或算术运算任务
c） 更新输出状态——输出实施控制（根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出映象寄存器的内容，再由输入映象寄存器或数据寄存器的内容，实现输出控制、制表、打印、数据通讯等）
2. 存储器
系统程序存储器——存放系统工作程序（监控程序）、模块化应用功能子程序、命令
解释、功能子程序的调用管理程序和系统参数
*不能由用户直接存取
用户存储器 用户程序存储器——存放用户程序。即用户通过编程器输入的用户程序。
功能存储器（数据区）——存放用户数据
PC的用户存储器通常以字（16位/字）为单位来表示存储容量。
注意：系统程序直接关系到PC的性能，不能由用户直接存取，所以，通常PC产品资料中所指的存储器形式或存储方式及容量，是指用户程序存储器而言。
3. I/O（输入/输出部件）（I/O模块：接口电路、I/O映像存储器）
——CPU与现场I/O装置或其他外部设备之间的连接部件。PLC提供了各种操作电平与驱动能力的I/O模块，以及各种用途的I/O组件供用户选用：
输入/输出电平转换
电气隔离
串/并行转换
数据传送
A/D、D/A转换
误码校验
其他功能模块
I/O模块可与CPU放在一起，也可远程放置。通常，I/O模块上还具有状态显示和I/O接线端子排。
4. 编程器等外部设备
编程器——PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的工具
作用： 用于用户程序的编制、编辑、调试、检查和监视
通过键盘和显示器去检测PLC内部状态和参数
通过通讯端口与CPU联系，实现与PLC的人机对话
分类： 简单型——只能联机编程；只能用指令清单编程
智能型——既可联机（Online），也可脱机（Offline）编程；可以采用指令清单（语句表）、梯形图等语言编程。常可直接以电脑作为编程器，安装相关的编程软件编程
注意： 编程器不直接加入现场控制运行。一台编程器可开发、监护许多台PLC的工作。
其他外设： 磁盘、光盘、EPROM写入器（用于固化用户程序）、打印机、图形监视系统或上位计算机等等。
5. 电源： 内部——开关稳压电源，供内部电路使用；大多数机型还可以向外提供DC24V稳压电源，为现场的开关信号、外部传感器供电。
外部——可用一般工业电源，并备有锂电池（备用电池），使外部电源故障时内部重要数据不致丢失。
数字逻辑电路读图要点和举例
数字逻辑电路的读图步骤和其它电路是相同的，只是在进行电路分析时处处要用逻辑分析的方法。读图时要： ① 先大致了解电路的用途和性能。 ② 找出输入端、输出端和关键部件，区分开各种信号并弄清信号的流向。 ③ 逐级分析输出与输入的逻辑关系，了解各部分的逻辑功能。 ④ 最后统观全局得出分析结果。
例 1 三路抢答器
图 11 是智力竞赛用的三路抢答器电路。裁判按下开关 SA4 ，触发器全部被置零，进入准备状态。这时 Q1 ～ Q3 均为1 ，抢答灯不亮；门 1 和门 2 输出为 0 ，门 3 和门 4 组成的音频振荡器不振荡，扬声器无声。
竞赛开始，假定 1 号台抢先按下 SA1 ，触发器 C1 翻转成 Q1=1 、 Q1=0 。于是： ① 门 2 输出为 1 ，振荡器振荡，扬声器发声； ②HL1 灯点亮； ③ 门 1 输出为 1 ，这时 2 号、 3 号台再按开关也不起作用。裁判宣布竞赛结果后，再按一下 SA4 ，电路又进入准备状态。
例 2 彩灯追逐电路
图 12 是 4 位移位寄存器控制的彩灯电路。开始时按下 SA ，触发器 C1 ～ C4 被置成 1000 ，彩灯 HL1 被点亮。 CP脉冲来到后，寄存器移 1 位，触发器 C1 ～ C4 成 0100 ，彩灯 HL2 点亮。第 2 个 CP 脉冲点亮 HL3 ，第 3 个点亮 HL4，第 4 个 CP 又把触发器 C1 ～ C4 置成 1000 ，又点亮 HL1 。如此循环往复，彩灯不停闪烁。只要增加触发器可使灯数增加，改变 CP 的频率可变化速度。
555 集成时基电路的特点
555 集成电路开始出现时是作定时器应用的，所以叫做 555 定时器或 555 时基电路。但是后来经过开发，它除了作定时延时控制外，还可以用于调光、调温、调压、调速等多种控制以及计量检测等作用；还可以组成脉冲振荡、单稳、双稳 和脉冲调制电路，作为交流信号源以及完成电源变换、频率变换、脉冲调制等用途。由于它工作可靠、使用方便、价格低廉，因此目前被广泛用于各种小家电中。
555 集成电路内部有几十个元器件，有分压器、比较器、触发器、输出管和放电管等，电路比较复杂，是模拟电路和数字电路的混合体。它的性能和参数要在非线性模拟 集成电路手册中才能查到。 555 集成电路是 8 脚封装，图 1 （ a ）是双列直插型封装，按输入输出的排列可画成图 1 （ b ）。其中 6 脚称阀值端（ TH ），是上比较器的输入。 2 脚称触发端（），加上低电砰（＜ 0.3 伏）时可使输出成低电平。 5 脚称控制电压端（ V C ），可以用它改变上下触发电平值。8 脚是电源， 1 脚为地端。
PLC控制系统设计的一般流程与要求
PLC控制系统设计的一般步骤与传统的继电器——接触器控制系统的设计相比较，组件的选择代替了原来的器件选择，程序设计代替了原来的逻辑电路设计。
（1）根据工艺流程分析控制要求，明确控制任务，拟定控制系统设计的技术条件。技术条件一般以设计任务书的形式来确定，它是整个设计的依据。工艺流程的特点和要求是开发PLC控制系统的主要依据，所以必须详细分析、认真研究，从而明确控制任务和范围。如需要完成的动作（动作时顺、动作条件，相关的保护和联锁等）和应具备的操作方式（手动、自动、连续、单周期，单步等）。
（2）确定所需的用户输入设备（按钮、操作开关、限位开关、传感器等）、输出设备（继电器、接触器、信号灯等执行元件）以及由输出设备驱动的控制对象（电动机、电磁阀等），估算PLC的I/O点数；分析控制对象与PLC之间的信号关系，信号性质，根据控制要求的复杂程度，控制精度估算PLC的用户存储器容量。
（3）选择PLC。PLC是控制系统的核心部件，正确选择PLC对于保证整个控制系统的各项技术、经济指标起着重要的作用，PLC的选择包括机型的选择、容量的选择、I/O模块的选择、电源模块的选择等。选择PLC的依据是输入输出形式与点数，控制方式与速度、控制精度与分辨率，用户程序容量。
（4）分配、定义PLC的I/O点，绘制I/O连接图。根据选用的PLC所给定的元件地址范围（如输入、输出、辅助继电器、定时器、计数器。数据区等），对控制系统使用的每一个输入、输出信号及内部元件定义专用的信号名和地址，在程序设计中使用哪些内部元件，执行什么功能格都要做到清晰，无误。
（5）PLC控制程序设计。包括设计梯形图、编写语句表、绘制控制系统流程图。控制程序是控制整个系统工作的软件，是保证系统工作正常，安全。可靠的关键，因此，控制程序的设计必须经过反复测试。修改，直到满足要求为止。
（6）控制柜（台）设计和现场施工。在进行控制程序设计的同时，可进行硬件配备工作，主要包括强电设备的安装、控制柜（台）的设计与制作、可编程序控制器的安装、输入输出的连接等。在设计继电器控制系统时，必须在控制线路设计完成后，才能进行控制柜（台）设计和现场施工。可见，采用PLC控制系统，可以使软件设计与硬件配备工作平行进行，缩短工程周期。如果需要的话，尚需设计操作台、电气柜、模拟显示盘和非标准电器元部件。
（7）试运行、验收、交付使用，并编制控制系统的技术文件。编制控制系统的技术文件包括说明书、设计说明书和使用说明书、电器图及电器元件明细表等。
传统的电器图，一般包括电器原理图、电器布置图及电器安装图。在PLC控制系统中，这一部分图可以统称为“硬件图”。它在传统电器图的基础上增加了PLC部分，因此在电器原理图中应增加PLC的I/O连接图。此外，在PLC控制系统的电器图中还应包括程序图（梯形图），可以称它为“软件图”。向用户提供“软件图”，可便于用户发生发展或工艺进时修改程序，并有利于用户在维修时分析和排除故障。根据具体任务，上述内容可适当调整。
S7-200系列PLC编程器的使用示例
Siemens编程器S7-200系列用在中小型设备上的自动系统的控制单元，适用于各行各业，各种场合中的检测，监测及控制。
在这里，和大家一起来讨论S7-200几个使用方面的情况。
1.步进，伺服脉冲定位控制。
在设备的控制系统中，有关运动控制是很重要的，下面我们来看一看西门子S7-200系列PLC怎样来实现这 个功能。
首先，确定使用哪个端口来发脉冲，如采用Q0.0发脉冲，则它的控制字为SMB67，脉冲同期为SMW68，脉 冲个数存放在SMD72中，
下面是控制字节的说明：
Q0.0 Q0.1 控制字节说明
SM67.0 SM77.0 PTO/PWM更新周期值 0=不更新，1=更新周期值
SM67.1 SM77.1 PWM更新脉冲宽度值 0=不更新，1=脉冲宽度值
SM67.2 SM77.2 PTO更新脉冲数 0=不更新，1=更新脉冲数
SM67.3 SM77.3 PTO/PWM时间基准选择 0=1微秒值，1=1毫秒值
SM67.4 SM77.4 PWM更新方法 0=异步更新，1=同步更新
SM67.5 SM77.5 PTO操作 0=单段操作，1=多段操作
SM67.6 SM77.6 PTO/PWM模式选择 0=选择PTO，1=选择PWM
SM67.7 SM77.7 PTO/PWM允许 0=禁止PTO/PWM，1=允许
这样根据以上表格，我们得出Q0.0控制字：SMB67为：10000101
采用PTO输出，微妙级周期，发脉冲的周期（也就是频率）与脉冲个数都要重新输入。10000101转化为 16进制 为85，有了控制字以后，我们来写这一段程序：
根据上面这段程序，我们知道了控制字的使用，同时也知道步进电机的脉冲周期与冲个数的存放位置（对 Q0.0来说是SMW68与SMD72）。当然，VW100与VD102内的数据不同的话，步进电机的转速和转动圈数就不一样。
还有一点需要说明得是：M0.0导通---PLC捕捉到上升沿发动脉冲输出后，想停止的话，只须改变端口脉冲的 控制字，再启动PLS即可，程序如下：
2.高速计数功能。
西门子S7-200系列PLC具有高速计数的功能；举一例子来谈谈高速计数的用途，我们采用普通电机来带动丝杆转动，我们想控制转动距离，怎么来解决这个问题？那么我们可在电机另一头与一编码器联接，电机转一圈，编码器也随之转一圈，同时根据规格发出不同的脉冲数。当然，这些脉冲数的频率比较高，PLC不能用普通的上升沿计数来取得这些脉冲，只能通过高速计数功能了。
启动高速计数功能，也要具有控制字
HSCO HSC1 描述
SM37.0 SM47.0 复位有效电平控制位 0=高电平有效， 1=低电平有效
SM37.1 SM47.1 启动有效电平控制位于 0=高电平有效， 1=低电平有效
SM37.2 SM47.2 正交计数器速率选择 0=4X计数率， 1=1X计数率
SM37.3 SM47.3 计数方向控制位 0=减计数， 1=正计数
SM37.4 SM47.4 向HSC中写入计数方向 0=不更新， 1=更新计数方向
SM37.5 SM47.5 向HSC中写入预置值 0=不更新， 1=更新预置值
SM37.6 SM47.6 向HSC中写入当前值 0=不更新， 1=更新当前值
SM37.7 SM47.7 HSC允许 0=禁止HSC， 1=允许HSC
参照上面的表格，我们选择HSC1高速计数器，控制字为SMB47，现在我们启动高速计数器HSC1，选择为增计数，更新计数方向，重新设置值，更新当前值：这样的话，HSC1的启动控制高为：11111000转化为16进制为 F8，将启动计数器时当前值存放在SMD48中，将预存置放在SMD52中，具体的程序 如下：
同样的，如果计数器在工作状态下想停止计数器，也必须改变它的控制字后，启动HSC具体程序 如下：
３． PID回路控制功能。
西门子S7-200系列PLC的PID控制相当的简单，可以通过micro/win软件的一个向导程序，按照提示,一步一步执行您所要求PID控制的属性即可，在这里谈一谈PID这三个参数的具体意义：P为增益项，Ｐ越大，响应起就快，在调节流量阀时：设定流量为50%，当目前流量接近50%，刚超过，如果P值很大的话，那么流量阀会马上会关闭，而不会控制在某一区域。这就是增益项太大引起。在调节的过程中应该先将P值调节比较适当了，再去调节I值，它为积分项，是在控制器回路中控制对当前值与设定值相等的偏差范围。D为微分项，主要作用是避免给定值的微分作用而引起的跳变。
在现场的PID参数的调整过程中，针对西门子S7-200型PLC我的建议是在不同的控制阶段，采用不同的PID参数组，具体而言就是当目前距离设定值差距较大时，采用P值较大的一套PID参数，如果当前值快接近设定值范围时，采用P值较小的一套PID参数。
S7-200PLC 数据转换指令
数据转换指令
|
名称 |
指令格式 （语句表） |
功能 |
操作数 |
|
数据类型转换指令 |
BTI IN，OUT |
将字节输入数据IN转换成整数类型，结果送到OUT，无符号扩展 |
IN：VB，IB，QB，MB，SB，SMB，LB，AC，*VD，*AC，*LD，常数 OUT：VW，IW，QW，MW，SW，SMW，LW，T，C，AC，*VD，*AC，*LD |
|
ITB IN，OUT |
将整数输入数据IN转换成一个字节，结果送到OUT。输入数据超出字节范围（0~255）则产生溢出 |
IN：VW，IW，QW，MW，SW，SMW，LW，T，C，AIW，AC，*VD，*AC，*LD，常数 OUT：VB，IB，QB，MB，SB，SMB，LB，AC，*VD，*AC，*LD |
|
|
DTI IN，OUT |
将双整数输入数据IN转换成整数，结果送到OUT。 |
IN：VD，ID，QD，MD，SD，SMD，LD，HC，AC，*VD，*AC，*LD，常数 OUT：VW，IW，QW，MW，SW，SMW，LW，T，C，AC，*VD，*AC，*LD |
|
|
ITD IN，OUT |
将整数输入数据IN转换成双整数（符号进行扩展），结果送到OUT |
IN：VW，IW，QW，MW，SW，SMW，LW，T，C，AIW，AC，*VD，*AC，*LD，常数 OUT：VD，ID，QD，MD，SD，SMD，LD，AC，*VD，*AC，*LD |
|
|
ROUND IN，OUT |
将实数输入数据IN转换成双整数，小数部分四舍五入，结果送到OUT |
IN，OUT：VD，ID，QD，MD，SD，SMD，LD，AC，*VD，*AC，*LD IN还可以是常数 在ROUND指令中IN还可以是HC |
|
|
TRUNC IN，OUT |
将实数输入数据IN转换成双整数，小数部分直接舍去，结果送到OUT |
||
|
DTR IN，OUT |
将双整数输入数据IN转换成实数，结果送到OUT |
IN，OUT：VD，ID，QD，MD，SD，SMD，LD，AC，*VD，*AC，*LD IN还可以是HC和常数 |
|
|
BCDI OUT |
将BCD码输入数据IN转换成整数，结果送到OUT。IN的范围为0~9999 |
IN，OUT：VW，IW，QW，MW，SW，SMW，LW，T，C，AC，*VD，*AC，*LD IN还可以是AIW和常数 AC和常数 |
|
|
IBCD OUT |
将整数输入数据IN转换成BCD码，结果送到OUT。IN的范围为0~9999 |
||
|
编码译码指令 |
ENCO IN，OUT |
将字节输入数据IN的最低有效位（值为1的位）的位号输出到OUT指定的字节单元的低4位 |
IN：VW，IW，QW，MW，SW，SMW，LW，T，C，AIW，AC，*VD，*AC，*LD，常数 OUT：VB，IB，QB，MB，SB，SMB，LB，AC，*VD，*AC，*LD |
|
DECO IN，OUT |
根据字节输入数据IN的低4位所表示的位号将OUT所指定的字单元的相应位置1，其它位置0 |
IN：VB，IB，QB，MB，SB，SMB，LB，AC，*VD，*AC，*LD，常数 IN：VW，IW，QW，MW，SW，SMW，LW，T，C，AQW，AC，*VD，*AC，*LD |
|
|
段码指令 |
SEG IN，OUT |
根据字节输入数据IN的低4位有效数字产生相应的七段码，结果输出到OUT，OUT的最高位恒为0 |
IN，OUT：VB，IB，QB，MB，SB，SMB，LB，AC，*VD，*AC，*LD IN还可以是常数 |
|
字符串转换指令 |
ATH IN，OUT，LEN |
把从IN开始的长度为LEN的ASCⅡ码字符串转换成16进制数，并存放在以OUT为首地址的存储区中。合法的ASCⅡ码字符的16进制值在30H~39H，41H~46H之间，字符串的最大长度为255个字符 |
IN，OUT，LEN：VB，IB，QB，MB，SB，SMB，LB，*VD，*AC，*LD LEN还可以是AC和常数 |
PLC动作原理分析——PLC内、外典型输入电路
1、PLC内部的典型输入电路——动作原理分析
2、PLC内部输出电路——动作原理分析
◆PLC工作1个循环需要“经历”若干步骤(一般为5个)，对这若干步骤按顺序“扫描”1遍所花的时间，称为“扫描周期T”。
◆T的典型值＝10ms
◆程序越长，T就越大。
◆T过大→会导致PLC失控。
【背景案例1-1】 交流电动机——继电器长动(启保停)控制电路——原理分析
★猜猜看……如果在电动机M通电旋转时，接触器KM的自保触点突然松脱，M会怎样？
接触器——文字符号KM
——主触点的额定电流大，用于控制电动机主电路的通电与断电
——辅助触点(额定电流3A或5A)→用于→辅助电路
热继电器——文字符号FR
——发热元件→串联于→电动机主电路
——发热元件的动作电流→整定成→电动机的额定电流
——物理触点→用于→辅助电路
——发热元件[断电]→再等3－5min→物理触点[可自动复位或手动复位]
定时器与计数器组合的延时PLC程序梯形图
利用定时器与计数器级联组合可以扩大延时时间，如图5-13所示。图中T4形成一个20s的自复位定时器，当X4接通后，T4线圈接通并开始延时，20s后T4常闭触点断开，T4定时器的线圈断开并复位，待下一次扫描时，T4常闭触点才闭合，T4定时器线圈又重新接通并开始延时。所以当X4接通后，T4每过20s其常开触点接通一次，为计数器输入一个脉冲信号，计数器C4计数一次，当C4计数100次时，其常开触点接通Y3线圈。可见从X4接通到Y3动作，延时时间为定时器定时值（20s）和计数器设定值（100）的乘积（2000s）。图中M8002为初始化脉冲，使C4复位。
PLC是专为工业控制而开发的装置，其主要使用者是工厂广大电气技术人员，为了适应他们的传统习惯和掌握能力，通常PLC不采用微机的编程语言，而常常采用面向控制过程、面向问题的“自然语言”编程。国际电工委员会（IEC）1994年5月公布的IEC1131-3（可编程控制器语言标准）详细地说明了句法、语义和下述5种编程语言：功能表图（sequential function chart）、梯形图（Ladder diagram）、功能块图（Function black diagram）、指令表（Instruction list）、结构文本（structured text）。梯形图和功能块图为图形语言，指令表和结构文本为文字语言，功能表图是一种结构块控制流程图。
梯形图是使用得最多的图形编程语言，被称为PLC的第一编程语言。梯形图与电器控制系统的电路图很相似，具有直观易懂的优点，很容易被工厂电气人员掌握，特别适用于开关量逻辑控制。梯形图常被称为电路或程序，梯形图的设计称为编程。
梯形图编程中，用到以下四个基本概念：
1．软继电器
PLC梯形图中的某些编程元件沿用了继电器这一名称，如输入继电器、输出继电器、内部辅助继电器等，但是它们不是真实的物理继电器，而是一些存储单元（软继电器），每一软继电器与PLC存储器中映像寄存器的一个存储单元相对应。该存储单元如果为“1”状态，则表示梯形图中对应软继电器的线圈“通电”，其常开触点接通，常闭触点断开，称这种状态是该软继电器的“1”或“ON”状态。如果该存储单元为“0”状态，对应软继电器的线圈和触点的状态与上述的相反，称该软继电器为“0”或“OFF”状态。使用中也常将这些“软继电器”称为编程元件。
2．能流
如图5-1所示触点1、2接通时，有一个假想的“概念电流”或“能流”(Power Flow)从左向右流动，这一方向与执行用户程序时的逻辑运算的顺序是一致的。能流只能从左向右流动。利用能流这一概念，可以帮助我们更好地理解和分析梯形图。图5-1a中可能有两个方向的能流流过触点5（经过触点1、5、4或经过触点3、5、2），这不符合能流只能从左向右流动的原则，因此应改为如图5-1b所示的梯形图。
图5-1 梯形图
a）错误的梯形图 b）正确的梯形图
3．母线
梯形图两侧的垂直公共线称为母线(Bus bar)，。在分析梯形图的逻辑关系时，为了借用继电器电路图的分析方法，可以想象左右两侧母线（左母线和右母线）之间有一个左正右负的直流电源电压，母线之间有“能流”从左向右流动。右母线可以不画出。
4．梯形图的逻辑解算
根据梯形图中各触点的状态和逻辑关系，求出与图中各线圈对应的编程元件的状态，称为梯形图的逻辑解算。梯形图中逻辑解算是按从左至右、从上到下的顺序进行的。解算的结果，马上可以被后面的逻辑解算所利用。逻辑解算是根据输入映像寄存器中的值，而不是根据解算瞬时外部输入触点的状态来进行的。
自动装卸线PLC控制系统设计（附梯形图和语句表）
用PLC控制的一条自动装卸线。
电动机M1驱动装料机加料，电动机M2驱动料车升降，电动机M3驱动卸料机卸料。
装卸线操作过程是：
①料车在原位，显示原位状态，按启动按钮，自动线开始工作；
②加料定时5s，加料结束；
③延时1s，料车上升；
④上升到位，自动停止移动；
⑤延时1s ,料车自动卸料；
⑥卸料10s,料车复位并下降；
⑦下降到原位，料车自动停止移动。
答：I/O信号的地址分配表、PLC现场器件实际接线图以及梯形图如下图所示。1KM控制装料电动机M1，2KM控制升降电动机M2正转，使料车上升，3KM控制升降电动机M2反转，使料车下降，4KM控制卸料电动机M3，5KM控制料车复位，6KM控制原位指示灯。
现场器件与PLC内部继电器对照表
|
现场器件 |
内部继电器地址 |
说明 |
|
|
输入 |
1SB 2SB 3SB 1ST 2ST 3ST 4ST |
400 401 402 403 404 405 406 |
单周装载启动按钮 连续装载启动按钮 停止按钮 原位行程开关 上行程开关 卸料到位行程开关 卸料机复位到位行程开关 |
|
输出 |
1KM 2KM 3KM 4KM 5KM 6KM |
430 431 432 433 434 435 |
启动装载电动机M1 启动升降电动机M2正转（料车上升） 启动升降电动机M2反转（料车下降） 启动卸料电动机M3正转（料车卸料） 启动卸料电动机M3反转（料车复位） 原点指示灯亮 |
PLC与现场器件接线图：
梯形图为：
指令程序为：
LD 403
OUT 435
LD 401
OR 101
ANI 402
OUT 101
LD 101
AND 403
OUT 103
LD 400
OR 103
OR 430
ANI 450
ANI 402
OUT 430
LD 430
OUT 450
K 5
S 200
LD 200
OUT 451
K 6
LD 451
OR 431
ANI 404
ANI 402
OUT 431
LD 431
R 200
LD 404
OUT 452
K 1
LD 452
OR 433
ANI 405
ANI 402
OUT 433
LD 405
OUT 453
K 10
LD 453
OR 434
ANI 406
ANI 402
OUT 434
LD 434
OR 432
ANI 403
ANI 402
OUT 432
END
西门子PLC系统中数据表及其作用简介
数据表是用来存放字型数据的表格，如图1所示。表格的第一个字地址即首地址，为表地址，首地址中的数值是表格的最大长度（TL），即最大填表数。表格的第二个字地址中的数值是表的实际长度（EC），指定表格中的实际填表数。每次向表格中增加新数据后，EC加1。从第三个字地址开始，存放数据（字）。表格最多可存放100个数据（字），不包括指定最大填表数（TL）和实际填表数（EC）的参数。
图1 数据表
要建立表格，首先须确定表的最大填表数。如图2所示。
图2 输入表格的最大填表数
确定表格的最大填表数后，可用表功能指令在表中存取字型数据。表功能指令包括填表指令，表取数指令，表查找指令，字填充指令。所有的表格读取和表格写入指令必须用边缘触发指令激活。