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类似梯形图的表现形式!
发布时间:2025-09-05        浏览次数:1        返回列表

除了 PLC 编程中常用的梯形图(LD) ,工业自动化领域还有多种功能相似、侧重 “图形化逻辑表达” 的编程语言或表现形式,核心都是通过直观的图形符号描述逻辑关系(如条件判断、顺序控制、联锁保护),适配不同场景下的编程需求。以下是与梯形图逻辑表达逻辑相近的典型形式,按 “工业标准语言”“专用领域工具”“简化表达形式” 分类说明:

一、IEC 61131-3 标准中的 “梯形图近亲”(工业通用)

IEC 61131-3 是工业控制领域的编程标准,梯形图(LD)是其中之一,同标准下还有 3 种图形化图形化 / 结构化语言,逻辑表达思路与梯形图相通,且可与梯形图混合使用:

1. 功能块图(Function Block Diagram, FBD)

  • 表现形式:用 “功能块”(矩形模块)、“连接线”(信号 / 信号流向)和 “输入 / 输出端子” 组成,每个功能块对应一个特定功能(如与门、或门、定时器、PID 控制),通过连线连接不同功能块的输入输出,形成逻辑链路。
    例:实现 “启动按钮(I0.0)按下且停止按钮(I0.1)未按下时,输出 Q0.0 得电” 的逻辑:

    plaintext

    I0.0(常开) → [AND](与门功能块) → Q0.0(输出)
    I0.1(常闭) → [AND](与门功能块) →


  • 与梯形图的关联:本质是 “梯形图的功能块化重构”—— 梯形图的 “触点 + 线圈” 逻辑,可直接转换为 FBD 的 “输入端子 + 功能块 + 输出端子” 结构;适合表达复杂的数学运算(如 PID、四则运算)或模块化逻辑(如重复调用的控制单元),比梯形图更简洁。

  • 适用场景:流程工业(如化工、水处理)的连续控制,或需要频繁调用标准功能(如温控、计数)的场景,主流 PLC(西门子、施耐德、三菱)均支持。

2. 顺序功能图(Sequential Function Chart, SFC)

  • 表现形式:用 “步”(矩形框,代表一个控制阶段,如 “待机”“运行”“报警”)、“转移条件”(斜线框,如 I0.0=1)、“动作”(步关联的输出,如 Q0.0=1)和 “连接线” 组成,按 “步→转移条件→下一步” 的顺序描述时序逻辑。
    例:电机启停的时序控制:

    plaintext

    步1:待机(初始步) → 转移条件:I0.0(启动按钮)按下 → 步2:运行(Q0.0=1)
    步2:运行 → 转移条件:I0.1(停止按钮)按下 → 步1:待机(Q0.0=0)


  • 与梯形图的关联:梯形图描述时序逻辑时需大量定时器、计数器和中间继电器,易出现 “逻辑缠绕”;SFC 则直接按 “阶段 + 条件” 拆分,相当于 “梯形图的时序可视化拆解”,尤其适合多步骤、顺序执行的场景(如流水线、装配线)。

  • 适用场景:离散制造业的顺序控制(如机械手动作、包装机流程),可与梯形图混合使用(步的动作逻辑用梯形图编写)。

3. 结构化文本(Structured Text, ST)

  • 表现形式:类高级语言(如 Pascal/C)的文本形式,但逻辑表达与梯形图对应,通过IF-THEN-ELSECASEAND/OR等关键词描述逻辑,例如:

    st

    // 对应“启动I0.0且停止I0.1未按,Q0.0得电”的逻辑
    IF (I0.0 = TRUE) AND (I0.1 = FALSE) THEN
        Q0.0 := TRUE;
    ELSE
        Q0.0 := FALSE;
    END_IF;


  • 与梯形图的关联:本质是 “梯形图的文本化表达”—— 梯形图的每一行逻辑,可直接转换为 ST 的一条条件语句;适合复杂逻辑(如嵌套判断、数组运算),比梯形图更易调试和维护(可直接添加注释、断点)。

  • 适用场景:复杂控制算法(如运动控制、多轴联动)或需要批量处理数据的场景(如数据采集、报表生成),高端 PLC 和 PAC(可编程自动化控制器)优先支持。

二、专用领域的 “梯形图式” 表达(场景化工具)

除了标准编程语言,部分工业软件或设备专用工具也采用类似梯形图的图形化逻辑,适配特定场景的简化操作:

1. 触摸屏(HMI)的 “逻辑组态”

  • 表现形式:主流触摸屏(如威纶通、显控、西门子精智面板)的编辑软件中,提供 “逻辑组态” 功能,用类似梯形图的 “触点(如按钮状态、PLC 寄存器值)+ 动作(如弹窗、变量赋值、画面切换)” 组成逻辑,无需编写 PLC 程序,直接在触摸屏本地执行。
    例:威纶通 EBPro 软件中,实现 “当 PLC 的 D0>100 时,触摸屏弹窗报警”:

    plaintext

    [D0 > 100](条件触点) → [弹窗动作:显示“温度超限”](输出动作)


  • 与梯形图的关联:相当于 “轻量化梯形图”,仅处理 HMI 本地逻辑(如界面交互、简单联锁),避免占用 PLC 资源;逻辑符号与梯形图一致(常开 / 常闭触点、边沿检测),上手门槛低。

  • 适用场景:HMI 本地的界面控制(如按钮权限判断、变量异常弹窗、画面自动切换)。

2. 变频器 / 伺服驱动器的 “参数逻辑”

  • 表现形式:部分高端变频器(如西门子 G120、施耐德 ATV340)或伺服驱动器(如三菱 MR-J5、松下 A6),支持通过 “参数逻辑” 配置简单控制逻辑,用类似梯形图的 “输入端子(如 DI1、DI2)+ 逻辑运算(与 / 或)+ 输出功能(如启动、正转)” 设置,无需外部 PLC。
    例:施耐德 ATV340 变频器,实现 “DI1(启动)和 DI2(使能)同时闭合时,变频器启动”:

    plaintext

    DI1(常开) → [AND] → 输出功能:启动
    DI2(常开) → [AND] →


  • 与梯形图的关联:本质是 “硬件端子的梯形图逻辑”,将 PLC 梯形图的 “软触点” 替换为驱动器的 “硬端子”,逻辑运算规则完全一致;适合简单的单机控制(如电机启停、速度切换),减少外部 PLC 的依赖。

  • 适用场景:单机设备的驱动控制(如传送带、风机、小型机床),无需复杂逻辑时可替代 PLC。

3. 组态软件的 “脚本 / 逻辑块”

  • 表现形式:工业组态软件(如 WinCC、KingView、Intouch)中,提供 “图形化逻辑块” 或 “类梯形图脚本”,用类似梯形图的 “变量条件(如温度 > 50℃)+ 控制动作(如开关阀门、记录数据)” 描述监控系统的逻辑,关联 PLC 或传感器数据。
    例:组态王(KingView)中,实现 “当液位传感器 I0.2=1(液位满)时,关闭进水阀 Q0.3”:

    plaintext

    I0.2(常开,液位满) → [OUT](输出) → Q0.3(复位,关闭阀门)


  • 与梯形图的关联:相当于 “监控层的梯形图”,逻辑对象从 PLC 内部触点扩展为 “监控变量”(如传感器数据、界面按钮),动作从 “PLC 输出” 扩展为 “监控系统动作”(如弹窗、报表、设备控制);适合上下位机协同控制(如 PLC 负责底层逻辑,组态软件负责监控和联动)。

  • 适用场景:工业监控系统(如车间生产线监控、水处理厂远程控制)的逻辑联动。

三、简化版 “梯形图”(入门 / 教学场景)

为降低入门门槛,部分教学工具或简化控制器采用 “极简梯形图”,保留核心逻辑符号,去除复杂功能:

1. 教学用 “继电器梯形图”

  • 表现形式:完全模拟传统继电器控制电路,用 “继电器线圈”“常开 / 常闭触点”“定时器”“计数器” 等物理元件符号,不涉及 PLC 的软元件(如 D 寄存器、特殊辅助继电器),例如:

    plaintext

    电源 → 常开触点(SB1,启动) → 常闭触点(SB2,停止) → 线圈(KM1,电机接触器) → 电源
            常开触点(KM1,自锁) →


  • 与梯形图的关联:PLC 梯形图的 “原型”,逻辑规则完全一致(如自锁、互锁),仅用于教学或理解继电器逻辑,无实际编程功能。

2. 小型控制器的 “简化梯形图”

  • 表现形式:小型 PLC(如三菱 FX1S、西门子 S7-200 SMART 继电器型)或 Arduino 扩展模块的编程工具中,提供简化版梯形图,仅保留 “触点 + 线圈 + 基础指令(定时器 T、计数器 C)”,去除复杂功能(如 PID、运动控制),例如:

    plaintext

    I0.0(常开) → T37(定时器,设定值K50,5秒) → Q0.0(线圈)
    T37(常开触点) →


  • 与梯形图的关联:精简版工业梯形图,适合入门学习或控制简单设备(如指示灯、小型电机),逻辑表达完全兼容工业 PLC 梯形图。

核心共性:为何这些形式与梯形图相似?

所有类似梯形图的表达形式,都遵循 3 个核心逻辑:


  1. “条件→结果” 的直观映射:用图形符号(触点 / 条件块)表示 “触发条件”,用输出符号(线圈 / 动作块)表示 “控制结果”,符合工业人员 “电路逻辑” 的思维习惯;

  2. 模块化 / 可复用:支持将复杂逻辑拆分为独立单元(如功能块、步、脚本函数),可重复调用,降低冗余;

  3. 与硬件紧密关联:无论是 PLC 软元件、驱动器端子还是监控变量,都直接对应实际硬件状态,便于调试和故障排查(如通过符号直接定位到具体端子或传感器)。


根据场景选择即可:需标准化、跨品牌兼容,选 IEC 61131-3 的 FBD/SFC/ST;需简化操作、本地控制,选 HMI 逻辑组态或驱动器参数逻辑;需教学或简单控制,选简化版梯形图。

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