4. 梯形图编程基础
梯形图（Ladder Diagram，简称 LD）是 Studio 5000 Logix Designer 中最贴近继电器控制逻辑的编程语言。它的核心思想是把控制关系画成“能流”从左母线经触点、线圈流向右侧，能流是否通过取决于触点状态。本节围绕五类最常用的指令展开：位指令、计时器、计数器、比较指令和数学指令，并给出可直接在 Studio 5000 中复现的典型控制逻辑。
一、位指令：XIC、XIO、OTE 与 OTL/OTU
位指令操作的是 BOOL 型标签，本质是对某一位的读取或写入。最常用的四条是：
- XIC（Examine If Closed，常开触点）：当标签值为 1 时导通，相当于“条件成立”。
- XIO（Examine If Open，常闭触点）：当标签值为 0 时导通，相当于“条件不成立”。
- OTE（Output Energize，输出线圈）：能流通过时把标签置 1，能流断开时置 0，是“跟随型”输出。
- OTL / OTU（锁存 / 解锁）：OTL 一旦被触发就把位保持为 1，直到同一标签被 OTU 复位，用于启保停中的“保持”环节。
需要特别注意的是：OTE 在同一扫描周期内如果被多次赋值，最终结果由最后一次执行决定；而 OTL/OTU 是保持型，适合做状态记忆。位指令的标签建议按功能命名，例如 Start_PB、Stop_PB、Motor_Run，避免使用 B3:0/0 这类无意义地址。
二、计时器指令：TON、TOF、RTO
Studio 5000 的计时器是结构体标签，包含 .EN（使能位）、.TT（计时中）、.DN（完成位）、.PRE（预设值）和 .ACC（当前值）。时间基准固定为 1 ms，因此预设值 5000 表示 5 s。
- TON（延时导通）：条件为真时开始累加，
.ACC达到.PRE时.DN置 1；条件断开则立即复位。 - TOF（延时断开）：条件为真时输出立即为 1，条件断开后开始计时，到时后输出变 0。
- RTO（保持型延时导通）：条件断开后
.ACC保持，需用RES指令复位，适合累计运行时间。
典型用法是“启动后延时 5 秒再输出”：用 XIC 触发 TON，预设值 5000，再用 TON 的 .DN 位驱动 OTE。若需要循环计时，可在 .DN 为真时用 XIO 串在使能前形成自复位。
三、计数器指令：CTU、CTD、RES
计数器同样是结构体，包含 .CU（加计数使能）、.CD（减计数使能）、.DN（完成位）、.OV（溢出）、.UN（下溢）、.PRE 和 .ACC。CTU 在每个上升沿使 .ACC 加 1，达到 .PRE 时 .DN 置 1；CTD 则减 1；RES 把 .ACC 清零并复位完成位。
计数器的关键点是“边沿触发”：只有 .CU 从 0 变 1 的那一次扫描才计数，因此输入信号必须保证有明确的通断变化。典型应用是“工件计数到 10 个后报警”，用 CTU 预设 10，.DN 驱动报警输出，操作员确认后用 RES 复位。
四、比较指令：EQU、NEQ、GRT、LES、GEQ、LEQ、LIM
比较指令用于判断两个数值的关系，结果为 BOOL。常用指令包括：EQU（等于）、NEQ（不等于）、GRT（大于）、LES（小于）、GEQ（大于等于）、LEQ（小于等于）以及 LIM（限值判断，判断值是否落在下限与上限之间）。
比较指令常与计时器、计数器配合，例如：Timer_1.ACC >= 3000 时触发中段报警；Counter_1.ACC < 5 时允许继续进料。LIM 指令在模拟量处理中很实用，可判断 Analog_In 是否在 4～20 mA 对应的 0～10000 范围内。
五、数学指令：ADD、SUB、MUL、DIV、MOV、CPT
数学指令对数值标签进行运算，结果写入目标标签。ADD/SUB/MUL/DIV 分别完成加、减、乘、除；MOV 用于赋值；CPT 可用表达式完成复合计算，例如 (A+B)*0.5。运算时要注意数据类型：INT 与 DINT 混用可能产生溢出或截断，除法要防止除数为 0。
典型场景是“产量换算”：用 CTU 统计工件数，再用 MUL 乘以单件重量得到总重量，用 MOV 把结果送到 HMI 显示标签。若需要保留小数，应使用 REAL 类型并注意浮点比较不要直接用 EQU，而应判断差值绝对值小于某个容差。
六、典型控制逻辑的编写与验证
把上述指令组合起来，可以完成一个“启动延时后计数、计数到限报警、并换算总重量”的完整逻辑。编写时建议按以下顺序组织：
- 先定义标签：
Start_PB、Stop_PB、Run、T1（TON）、C1（CTU）、Alarm_Flag、Total_Wt（REAL）。 - 第一梯级写启保停：XIC Start_PB 与 XIO Stop_PB 串联，驱动 OTE Run，并用 Run 的 XIC 并联在 Start_PB 两端实现自锁。
- 第二梯级用 XIC Run 驱动 TON T1，预设 5000（5 s）。
- 第三梯级用 XIC T1.DN 驱动 CTU C1，预设 10；再用 XIC C1.DN 驱动 OTE Alarm_Flag。
- 第四梯级用 XIC Alarm_Flag 触发 MUL，把 C1.ACC 乘以 2.5 得到 Total_Wt，并用 MOV 送到 HMI 显示标签。
- 第五梯级用 XIC Reset_PB 驱动 RES C1、RES T1 和 OTU Alarm_Flag，完成复位。
验证时可在 Studio 5000 中切换到“监视”模式，观察各标签的实时值：按下 Start_PB 后 Run 应为 1；5 s 后 T1.DN 应为 1；每来一个计数脉冲 C1.ACC 加 1；到 10 时 Alarm_Flag 为 1，Total_Wt 显示 25.0。若计数不动作，优先检查输入信号是否有上升沿；若计时不启动，检查 TON 的使能条件是否持续为真。