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PLC使用与继电器电路图*为相似的梯形图语言，如果用PLC改造继电器控制系统，根据继电器电路图来设计梯形图是一条捷径。这是因为原有的继电器控制系统经过长时间的使用和考验，已经被证明能完成系统要求的控制功能，而继电器电路图又与梯形图有很多相似之处，可以将继电器电路图“翻译”成梯形图，即用PLC的外部硬件接线图来模拟继电器系统的功能。这种设计方法一般不需要改动控制面板，保持了系统原有的外部特性，操作人员不用改变长期形成的操作习惯。1.基本方法继电器电路图是一个纯粹的硬件电路图，将它改为PLC控制时，需要用PLC的外部接线图和梯形图来等效继电器电路图。可以将PLC想象成一个控制箱，其外部接线图描述了这个控制箱的外部接线，梯形图是这个控制箱的内部“线路图”梯形图中的输入位和输出位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。在分析梯形图时可以将输入位的触点想象成对应的外部输入器件的触点，将输出位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，还受外部触点的控制。
将继电器电路图转换成功能相同的PLC的外部接线图和梯形图的步骤如下。
（1）了解和熟悉被控设备的工作原理、工艺过程和机械的动作情况，根据继电器电路图分析和掌握控制系统的工作原理。
（2）确定PLC的输入信号和输出负载。继电器电路图中的交流接触器和电磁阀等执行机构如果用PLC的输出位来控制，它们的线圈在PLC的输出端。按钮、操作开关和行程开关、接近开关等提供PLC的数字量输入信号，继电器电路图中的中间继电器和时间继电器的功能用PLC内部的存储器位和定时器来完成，它们与PLC的输入位、输出位无关。
（3）选择PLC的型号，根据系统所需要的功能和规模选择CPU模块、电源模块和数字量输入和输出模块，对硬件进行组态，确定输入、输出模块在机架中的安装位置和它们的起始地址。
（4）确定PLC各数字量输入信号与输出负载对应的输入位和输出位的地址，画出PLC的外部接线图。各输入和输出在梯形图中的地址取决于它们的模块的起始地址和模块中的接线端子号。
（5）确定与继电器电路图中的中间继电器、时间继电器
对应的梯形图中的存储器和定时器、计数器的地址。6）根据上述的对应关系画出梯形图。
图1-16系统硬件配置2.方法实例这部分以三相异步电动机的机动过程为例说明相应设计方法的使用。1）硬件配置系统所需的硬件及输入/输出端口分配如图1-16所示。由图可见，除可编程控制器之外，还增添了部分器件，其中，SB1为停止按钮，SB2为启动按钮，FR为热继电器的常开触点，KM1为主电源接触器，KM2 为△形运行接触器，KM3为形启动接触器。2）系统分析继电器电路如图1-17所示。根据启动过程中的时间变化，利用时间继电器来控制/△的换接。由图1-17（a）知，工作时，*合上开关QS，当接触器KM1及KM3接通时，电动机形启动。当接触器KM1及KM2接通时，电动机△形运行。图1-17（b）所示为控制回路，其工作过程分析如下：当SB2接通时，系统启动，并通过KM1接通KM3，启动时间继电器KT，此时电动机形启动，再经过一段时间，KT的延时接通触点KT接通KM2，并自锁，进行△形运行。
3）软件设计在编制梯形图时除应用前述的部分基本指令及软元件之外，还新增了软元件辅助继电器M10及定时器T40，其梯形图如图1-18所示。
工作过程分析如下：按下启动按钮 SB2时，输入继电器I0.0的常开触点闭合，并通过主控触点（M10常开触点）自锁，输出继电器Q0.1接通，接触器KM3得电吸合，接着Q0.0接通，接触器KM1得电吸合，电动机在形接线方式下启动；定时器T0 开始计时，延时8s后T40动作，使Q0.1断开。Q0.1断开后，KM3失电，互锁解除，使输出继电器Q0.2接通，接触器KM2得电，电动机在△形接线方式下运行。按下 SB1按钮或过载保护（FR）动作，不论电动机是在启动还是运行情况下都可使主控触点断开，电动机停止运行。3.注意事项根据继电器电路图设计PLC的外部接线图和梯形图时应注意以下问题。（1）应遵守梯形图语言中的语法规定。由于工作原理不同，梯形图不能照搬继电器电路中的某些处理方法。例如，在继电器电路中，触点可以放在线圈的两侧，在梯形图中，线圈必须放在电路的较右边。
（2）适当分离继电器电路图中的某些电路。设计继电器电路图时的一个基本原则是尽量减少图中使用的触点的个数，因为这意味着成本的节约，这往往会使某些线圈的控制电路交织在一起。在设计梯形图时首要的问题是设计的思路要清楚，设计出的梯形图容易阅读和理解，不要在意是否多用几个触点，因为这不会增加硬件的成本，只是在输入程序时需要多花一点时间。
（3）尽量减少PLC的输入和输出点。PLC的价格与I/O点数有关，减少输入、输出信号的点数是降低硬件费用的主要措施。在PLC的外部输入电路中，各输入端可以接常开触点或常闭触点，也可以接接触点组成的串、并联电路。PLC不能识别外部电路的结构和触点类型，只能识别外部电路的通断。（4）时间继电器的处理。时间继电器除了有延时动作的触点外，还有在线圈通电瞬间接通的瞬动触点。在梯形图中，可以在定时器的线圈两端并联存储器位的线圈，它的触点相当于定时器的瞬动触点。（5）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，在梯形图中可以设置中间单元，即用该电路来控制某存储器位，在各线圈的控制电路中使用其常开触点。这种中间元件类似于继电器电路中的中间继电器。（6）设立外部互锁电路。控制异步电动机正反转的交流流接触器如果动作，将会造成三相电源短路。为了防止出现这样的事故，应在PLC外部设置硬件互锁电路。
（7）外部负载的额定电压。PLC的双向晶闸管输出模块一般只能驱动额定电压为AC220V的负载，如果系统原来的交流接触器的线圈电压为380V，应换成220V的线圈，或是设置外部中间继电器。
1.7.3梯形图顺序设计方法在生产机械的自动控制领域，PLC顺序控制系统的应用量大而广。工艺不同的生产机械要求设计不同的控制系统梯形图。目前，不少电气设计人员仍然采用经验设计法来设计PLC顺序控制系统，这不仅设计效率低，容易出差错，设计阶段难以发现错误，需要多次调试、修改才符合设计要求。如果一个控制系统可以分解成几个独立的控制动作，且这些动作必须严格按照一定的先后次序执行才能保证生产过程的正常运行，这样的控制系统称为顺序控制系统，也称为步进控制系统。其控制总是一步一步按顺序进行。在工业控制领域中，顺序控制系统的应用很广，尤其在机械行业，几乎无一例外地利用顺序控制来实现加工的自动循环。
图1-19顺序控制设计法图例所谓顺序控制设计法就是针对顺序控制系统的一种专门的设计方法。它是一种通用的技术语言，主要由步、有向连线、、转换、转换条件和动作或命令组成，其基本结构
这种设计方法很容易被初学者接受，对于有经验的工程师，也会提高设计的效率，程序的调试、修改和阅读也很方便，是当前较为**的梯形图设计方法。PLC的设计者们为顺序控制系统的程序编制提供了大量通用和*的编程元件，开发了专门供编制顺序控制程序用的功能表图，使这种**的设计方法成为当前PLC程序设计的主要方法。1.顺序控制设计法的设计步骤
采用顺序控制设计法进行程序设计的基本步骤及内容如下。
1）步的划分顺序控制设计法较基本的思想是将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段，这些阶段称为步，并且用编程元件（辅助继电器M或状态器S）来代表各步。步是根据PLC输出状态的变化来划分的，在任何一步之内，各输出状态不变，相邻步之间的输出状态是不同的。步的这种划分方法使代表各步的编程元件与PLC各输出状态之间有着*为简单的逻辑关系，如图1-20所示。步也可根据被控对象工作状态的变化来划分，但被控对象工作状态的变化应该是由PLC输出状态变化引起的。
2）转换条件的确定使系统由当前步转入下一步的信号称为转换条件。转换条件可能是外部输入信号，如按钮、指令开关或限位开关的接通/断开等，也可能是PLC内部产生的信号，如定时器、计数器触点的接通/断开等，转换条件也可能是若干个信号的与、或、非逻辑组合。图1-20中的I0.0、I0.1、I0.2均为转换条件。图1-20顺序功能图顺序控制设计法用转换条件控制代表各步的编程元件，让它们的状态按一定的顺序变化，用代表各步的编程元件去控制各输出继电器。
3）功能表图的绘制根据以析和被控对象的工作内容、步骤、顺序和控制要求画出功能表图。绘制功能表图是顺序控制设计法中较为关键的一个步骤。绘制功能表图的具体方法将在后面详细介绍。4）梯形图的编制根据功能表图，按某种编程方式写出梯形图程序。如果PLC支持功能表图语言，则可直接使用该功能表图作为较终程序。2.功能表图的绘制
功能表图又称为状态转移图，它是描述控制系统的控制过过程、功能和特性的一种图形，也是设计PLC顺序控制程序的有力工具。功能表图并不涉及所描述的控制功能的具体技术，它是一种通用的技术语言，可以用于设计，以及和不同*的人员之间进行技术交流。
各个PLC厂家都开发了相应的功能表图，各地区也都**了功能表图的地区标准。我国于1986年颁布了功能表图的地区标准（GB6988.6—1986）。
功能表图主要由步、有向连线、转换、转换条件和动作或命令组成。1）步与动作●步在功能表图中用矩形框表示步，方框内是该步的编号。如图1-21所示，各步的编号为n-1、n、n+1。编程时一般用PLC内部编程元件来代表各步，经常直接用代表该步的编程元件的元件号作为步的编号，这样在根据功能表图设计梯形图时较为方便。●初始步图1-21步的编号与系统的初始状态相对应的步称为初始步。初始状态一般是系统等待启动命令时的相对静止的状态。初始步用双线方框表示，每一个功能表图至少应该有一个初始步。
●动作一个控制系统可以划分为被控系统和施控系统，例如，在数控车床系统中，数控装置是施控系统，而车床是被控系统。对于被控系统，在某一步中要完成某些“动作”，对于施控系统，在某一步中则要向被控系统发出某些“命令”，将动作或命令简称为动作，并用矩形框中的文字或符号表示，该矩形框应与相应的步的符号相连。如果某一步有几个动作，可以用图1-22所示的两种画法来表示，图中并不隐含这些动作之间的任何顺序。
图1-22 多个动作的表示●活动步当系统正处于某一步时，该步处于活动状态，称该步为“活动步”。步处于活动状态时，相应的动作被执行。若为保持型动作则该步不活动时继续执行该动作，若为非保持型动作则指该步不活动时，动作也停止执行。一般在功能表图中保持型的动作应该用文字或助记符标注，而非保持型动作不要标注。2）有向连线、转换与转换条件●有向连线在功能表图中，随着时间的推移和转换条件的实现，将会发生步的活动状态的顺序进展，这种进展按有向连线规定的路线和方向进行。在画功能表图时，将代表各步的方框按它们成为活动步的先后次序顺序排列，并用有向连线将它们连接起来。活动状态的进展方向习惯上是从上到下或从左至右，在这两个方向，有向连线上的头可以省略。如果不是上述方向，应在有向连线上用头注明进展方向。
●转换转换是用有向连线上与有向连线垂直的短线来表示的，转换将相邻两步分隔开。步的活动状态的进展是由转换的实现来完成的，并与控制过程的发展相对应。
●转换条件转换条件是与转换相关的逻辑条件，转换条件可以用文字语言、布尔代数表达式或图形符号标注在表示转换的短线旁边。转换条件X和X分别表示在逻辑信号X为“1”状态和“0”状态时转换实现。符号X↑和X↓分别表示当X从0→1状态和从1→0状态时转换实现。使用较多的转换条件表示方法是布尔代数表达式，如转换条件（X0+X3）·C0。