3.1 梯形图的梯级结构

一般地，梯形图中每个梯级的结构由输入指令和输出指令两部分组成，在编写梯形图例程结构的时候，控制器操作系统会识别指令的类型，并自动地将输入指令放置在左边，将输出指令放置在右边，如图3-2所示。输入指令和输出指令并非数据的输入和数据的输出，而是直译过来，原意大约指的是位于梯级的位置。

图3-2 梯级结构

输入指令决定了梯级条件，输出指令则按照梯级条件执行。输出指令用来完成控制的动作，任何一个梯级，可以没有输入指令，但必须有输出指令，没有输出指令的梯级在编辑时是不能被接受，属于语法错误。

对于需要依赖梯级条件的持续存在才能执行的输出指令，它所在的梯级可以没有输入指令，不妨认为是无条件或梯级条件永远成立，该条输出指令将在例程的每个扫描周期都会执行；对于需要梯级条件跳变才能执行的输出指令，它所在的梯级没有输入指令，可能令输出指令一直被使能，如果后面的梯级没有做本条指令使能复位的特殊处理，这条指令在执行一次动作后，将不再执行。

1.输入指令

输入指令是决定梯级条件是否成立的指令，只有当梯级条件成立，后面的输出指令才有可能执行，输入指令通常是以下三类指令：

●位指令 位指令输入只有常开XIO和常闭XIC两条指令，却是在梯形图中用得最多的，根据生产控制过程的开关量设备状态，或某些中间结果位，编制与、或、非等逻辑关系的逻辑结构，其逻辑运算结果必为逻辑，是或不是，从而决定梯级条件是否成立。

●比较指令 这是一组用于范围判断的比较指令，用大小相等关系进行比较，也可以对限定的数值范围进行判定，甚至直接对表达式运算的结果进行比较，其比较结果必为逻辑结果，是或不是，从而决定梯级条件是否成立。

●检测或诊断输入指令 限于两条特殊的输入指令，顺序器输入指令SQI和数据传送指令DTR对操作对象进行较为复杂的检测和诊断，这是一种按照事先设定对照参数的检测和诊断，其对照结果的相同或不同必为某个逻辑结果，是或不是，从而决定梯级条件是否成立。

显然，以上三种情况，所获得的结果都是逻辑的结果，逻辑的结果只有是或不是，也即梯级条件成立或不成立，以此来决定梯级条件。

控制器例程的执行过程是按照梯级顺序对每个梯级扫描，首先对梯级的输入指令扫描，判断梯级条件是否成立，梯级条件不成立，离开此梯级，继续扫描下一个梯级；梯级条件成立，则执行后面的输出指令，实施真正的操作动作。梯级条件仅仅是决定要不要实施输出指令的操作动作，梯级条件的存在有两种情形，如图3-3所示。

图3-3 梯级条件存在的两种情形

梯级条件的存续时间，直接影响输出指令的执行，不同的输出指令对梯级条件的要求是不一样的，有的输出指令依赖梯级条件的存在持续使能，有的输出指令需要梯级条件前沿触发使能，指令被使能将会如何动作，都是我们要弄清楚的。有时我们希望输出指令能够连续不断地执行，有时我们希望输出指令只被执行一次，梯级条件的怎样给予，是编写输出指令的重要依据，它将确定输入指令和输出指令配合使用的关系，不合适的输入指令和输出指令的搭配关系，可能会得出编程者所不希望的结果。

2.输出指令

输出指令才是完成执行动作的实质性操作，它将根据梯级条件来执行，不同的输出指令，对梯级条件的要求是不一样的，按照不同的梯级条件而引起的执行动作，通常分类为非保持型输出指令和保持型输出指令：

●非保持型输出指令 当例程被扫描时，在梯级条件持续期间执行操作，梯级条件消失后便停止执行操作，最具代表性的是计时器指令，运算、转换和传送指令通常都是非保持型输出指令，如下所列：

-计时器指令TON、TOF和RTO；

-非保持型输出位指令OTE；

-传送指令MOV、MVM和BTD；

-转换指令TOD、FRD和DEG、RAD；

-算逻运算指令ADD、SUB、MUL、DIV、CPT和AND、OR、XOR、NOT；

-拷贝指令COP和CPS；

-清除指令CLR、充填指令FLL。

●保持型输出指令 当例程被扫描时，在梯级条件跳变时执行操作，依靠梯级条件的前沿触发引起执行动作，最具代表性的是计数器指令。寄存器操作指令或数组操作指令通常都是保持型输出指令，如下所列：

-计数器指令CTU和CTD；

-位锁存指令OTL和位解锁指令OUT；

-寄存器移位指令BSL和BSR；

-数组堆栈操作指令FFL、FFU和LFL、LFU；

-顺序器输出指令SQO和顺序器装载指令SQL；

-数组操作指令FAL。

每当编写一条输出指令时，一定要认真研究这条输出指令对梯级条件的要求，不同的输出指令对梯级条件的要求是不同的，只有当输出指令获得了必需的梯级条件（持续或跳变），才能正确地执行，达到编程预期的结果。每个梯级、输出指令与梯级条件都有匹配的关系，输入指令就要提供正确匹配关系的保证。