多年来，人们一直在说可编程逻辑控制器（PLC）的梯形逻辑（LL）已经过时。理由是许多源自C语言的高级语言将取代LL。
高停机成本
让我们简明扼要一点。PLC是一种工业计算机，常用于各种工业环境中的机器和过程控制。这种自动化是一项重要的节省成本的功能。毫不夸张地说，我们可以认为基于PLC的自动化是社会运行的关键基础设施。这包括我们的清洁水、工厂、海洋工业、暖通空调系统和卫生系统。
这是个好消息，但我们必须认识到，事情可能也会出错。PLC及其相关系统会出现故障，我们依赖于一支技术人员队伍来恢复这些PLC系统的全部功能。
**要点：**停机时间极其昂贵。对于小型企业，每分钟的停机成本可高达数百美元，对于大型复杂流程，每分钟的成本更是高达数万美元。因此，设备的设计和编程必须便于故障排除和快速修复。否则，将会导致劳动力闲置、公司在客户眼中的声誉受损、材料浪费以及为了恢复目标而支付的加班费。
什么是梯形逻辑？
梯形逻辑是一种用于PLC的图形编程形式，其历史可以追溯到最早的电气电路。我们可以将梯形逻辑视为一种类比，它模仿了自电报时代以来存在的继电器触点和线圈。使用熟悉的符号使得进入和退出PLC变得更容易。使用梯形逻辑，PLC的内部操作类似于PLC外部的控制继电器。
梯形逻辑是IEC 61131-3语言之一，还包括功能块图、结构化文本、顺序功能图和指令列表。大多数PLC可以用多种语言进行编程。例如，程序员可以用功能块编写基于代数的程序，如储罐容积计算，用顺序功能图编写状态机，用梯形逻辑编写基本I/O逻辑。有时，所有三种语言可以同时在一个PLC上运行。这是有利的，因为每种语言的优势可以用于特定任务，如本段所述。
技术人员的技能组合是什么？
了解PLC只是工业控制系统中的一个小但重要的部分。这种“小组件”的断言得到了PLC软件故障相对较少的事实支持，与其他可能出错的事情相比，软件故障的可能性相对较低。对于适当调试的机器，程序出现问题的几率很低，但并非为零；如果故障机器之前已经运行了许多个月，那么很可能不是软件故障。
这就提出了技术人员需要了解梯形逻辑的问题。
虽然这是一个有效的问题，但它与我们的底线相反。要知道，技术人员已经知道梯形逻辑，因为他们接受了维修与PLC相关的传感器、执行器、控制继电器和电动机启动器的培训。他们可以跟随线路图快速诊断问题。
梯形逻辑受欢迎的原因是技术人员可以无缝地继续他们的故障排除。他们可以从PLC外部的继电器思维继续到内部而不跳过任何步骤。
对于维护和修理真空管无线电发射机。这台机器的大小如同一个小卧室，包括水冷真空管，大小几乎与5加仑桶一样。发射机的控制是基于继电器的，启动顺序依次为：水、风扇、灯丝、延时、偏压、21.5 kV电板，然后是信号。它还包括一个基于凸轮的三击关闭电路。如果你感兴趣，本文末尾附有真空管的照片，见图2。
十年后，要求如何排除这个庞大发射机的故障。这并不容易，因为技术手册有3英寸厚，线路图经常跨越多页。某一时刻，我们想到使用梯形逻辑格式来呈现控制电路，带有rails 和rungs。完成后，图中大约有120个rungs。
完成图表后，我们有了一个顿悟。这是一个简单的想法，为什么不对可以观察到的继电器进行颜色编码呢？于是我们这么做了。如果继电器的状态可以直观观察到，我们就将其颜色编码为蓝色，并包含图1所示的小文本框。
图1：可以在机器运行时，安全观察到状态的蓝色控制继电器和接触器。
蓝色表示您可以在机器运行时安全地观察此控制继电器或接触器的状态。
对于使用新材料的第一批学生；在两周课程接近尾声时，刚刚插入了一个最难的问题。学生们剪断了postage继电器的线圈腿。通常情况下，学生们需要花费大半天时间来穿梭于技术手册中，因为症状和解决方案分隔在十几页中。
不再是这样了！
他们只用了大约20分钟就交给我们“有缺陷的”控制继电器。当被指责在解决问题的过程中走捷径时，他们展示了几乎完美的逻辑解释。知道可以观察到蓝色继电器是关键。他们知道确切的位置，通过几次电压测量就找到了问题。
这就是图形表示的力量。这也是梯形逻辑的力量，因为你的技术人员会使用可以观察到的——PLC的电子等效物“蓝色继电器”——来隔离问题。
梯形逻辑的局限性
我们已经定义梯形逻辑为IEC 61131-3下定义的PLC编程语言。我们还松散地使用该术语来描述PLC外部的控制继电器、传感器和执行器。最后，我们介绍了一种“蓝色继电器”的思维方式，认为这两个定义是不可分割的。结果是梯形逻辑将永远伴随我们。只要PLC连接到物理世界，它就会存在。
不要误解我的意思，我并不是在争辩梯形逻辑是唯一的方法。相反，我认为程序必须像我叙述中的蓝色继电器一样编写。代码要清晰，并考虑技术人员如何使用信息来恢复机器的全面运行。考虑到你的编程时间相对于未来的系统停机时间，这一点尤为重要。
如前所述，功能块图对于模拟信号很有用。例如，考虑一个带有4-20 mA输出的储罐液位指示器（TLI）。在我看来，用功能块图编写和解释程序比用梯形逻辑编写的同一个程序更容易阅读和解释。尤其是当我们考虑实时调试信息时，值显示在块输入和输出旁边时尤其如此。
同样，顺序功能图对于基于状态的机器也很有用。在某些情况下，它们更容易阅读。对于有许多状态的程序尤其如此，因为顺序功能图提供了紧凑的表示。这相比于梯形逻辑中的简单状态跨越多个rungs是有优势的。
**技术提示：**对于模拟信号，考虑一个中间转换，将值转换为人类可读的格式。例如，将ADC值转换为浮点型，值范围从4.0到20.0。然后转换为人类可读的值，如储罐高度。这将允许技术人员将过程表插入传感器回路，然后验证PLC值与表读数匹配。这是一种“蓝色继电器”解决方案，可以快速验证传感器回路和传感器是否按预期工作。对于大多数PLC，功能块图是首选方法，因为实时调试值显示在相应的块旁边。此外，不需要使用梯形逻辑时所需的中间存储位置。
没有提及用户定义功能块（UDFB）的讨论是不完整的。这是一把双刃剑。一方面，分层设计使程序更易于阅读。另一方面，过多的抽象可能会使故障排除过程变得复杂。
结论
梯形逻辑涵盖了PLC内部的代码以及PLC外部的控制继电器和现场设备的迷宫。毫无疑问，技术人员将被要求排除PLC所依赖的物理世界的故障。梯形逻辑概念已经融入了这个过程。我们最好编写PLC程序，使用路标使设备操作易于理解并快速恢复。
在许多情况下，梯形逻辑是你成功的蓝色继电器。
事实上，受过相关培训的技术人员能够快速诊断并恢复机器的全面运行。每分钟100至10,000美元甚至更多的成本值得我们深思。
图2：一组正在重建的真空管。F1086显著展示在前景中。