1.2.2 继电器、梯形图逻辑到PLC的演化

继电器无论在过去还是现在都一直被大量使用着，但是作为控制系统的核心，继电器已经很少使用了，而是被PLC所替代，这是因为PLC从一开始就融合了继电控制回路。

继电器的原理非常简单，以电磁式继电器为例，它一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等部分组成。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用下返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的，如图1.3所示。

图1.3 PLC与继电器

梯形图实现顺序控制逻辑的专用设计工具，用它来描述的控制逻辑非常直观易懂。如图1.4所示，线圈A、B和线圈C中常开、常闭触点与线圈的逻辑关系可以很方便地用梯形图逻辑来表示，输入A非与输入B相与，其结果就是输出C。由此看来，梯形图工具使得输入和输出的逻辑关系更加简便，开发效率高，对电路设计者的要求很低。

图1.4 梯形图的控制逻辑

梯形图以两根平行的竖线分别表示电源线和地线，在这两根竖线之间，用横线表示电气连接线，将各种代表逻辑量（“ON”或“OFF”）的元件触点及输出执行元件的线圈用横线串接成一条电气回路。多条这样的回路并列在一起，形状如同阶梯，就构成了实现所需顺序控制逻辑的梯形图。

一个典型的顺序控制电路的梯形图如图1.5所示。在梯形图回路中，当所有串联的触点全都处于“ON”状态时，回路就处于导通状态，回路末端的输出执行元件线圈被接通。例如，当A为“OFF”，B为“ON”时，执行元件C就被接通，产生输出动作。

图1.5 典型的顺序控制电路梯形图

从图1.5中可以看出，在这个控制电路中，输入和输出是被隔离的，它们之间的关系就是靠梯形图来建立的。假如这个梯形图不是固定的，是可以随意进行修改的，并通过存储器来保存，那么这个控制器就是可以编程的，这就是PLC。

在PLC的梯形图中，一般都规定执行元件不能多个串联，而其触点所代表的逻辑量则可以在梯形图中被多次反复引用，当然电路的各I/O信号也可以在梯形图中被多次反复引用。梯形图是一种软件，是PLC图形化的程序。在继电器电路图中，各继电器可以并行工作，而PLC则是串行工作的，即PLC的CPU在同一时间只能处理一种指令。