Learning Objectives
- 讀懂階梯圖的電源線、rung、接點與線圈
- 用串聯與並聯寫出 AND 與 OR 的條件
- 寫出「按一下啟動、按一下停止」的自保持電路
- 說明停止按鈕為什麼用常閉的實體接點，以及在階梯圖裡怎麼寫
為什麼 PLC 的程式長得像電路圖
在 PLC 出現以前，工廠的自動控制靠的是一整面牆的繼電器：按鈕、繼電器接點、線圈用電線接起來， 改一個動作順序就要重新配線。PLC 取代了這面牆，但為了讓原本看得懂電路圖的電機技術人員也能寫程式， 最常用的 PLC 語言就畫得像繼電器電路圖，這就是階梯圖（Ladder Diagram，LD）。
這一課要回答：
- 階梯圖怎麼讀？為什麼「串聯是 AND、並聯是 OR」？
- 按鈕放開之後，馬達怎麼繼續轉？
- 停止按鈕為什麼要用「常閉」的？
讀階梯圖
| 部分 | 樣子 | 意思 |
|---|---|---|
| 左右兩條直線 | ‖ … ‖ | 電源線：想像左邊有電、右邊接地 |
| rung（梯級） | 一橫列 | 一條規則：左邊是條件，右邊是結果 |
| 常開接點（NO） | -| |- |
這個位元是 1 時導通 |
| 常閉接點（NC） | -|/|- |
這個位元是 0 時導通 |
| 線圈（OUT） | -( )- |
左邊有電流流到這裡時，這個位元變成 1，否則是 0 |
想像電流從左往右流：接點串在一起（串聯），要每個都導通電流才過得去，這就是 AND； 接點上下並排（並聯），任何一條路導通都可以，這就是 OR。
位址 I0.0 是第 0 號輸入的第 0 個位元（接按鈕、感測器），Q0.0 是輸出（接燈、馬達）。各廠牌的寫法不同
（例如 %I0.0、X0、I:0/0），但意思一樣。
PLC 不是一直「通電」：它不斷重複掃描：讀所有輸入 → 由上而下算完每一條 rung → 一次更新所有輸出。一輪通常只要幾毫秒。
自保持：按一下啟動、按一下停止
工廠的按鈕大多是按下才通、放開就斷的瞬時按鈕。如果線圈只接在啟動按鈕後面，手一放開馬達就停了。
解法是自保持（seal-in，也叫自鎖）：在啟動按鈕旁邊並聯一個「馬達自己的輸出」接點 Q0.0。
‖ I0.0 啟動 I0.1 停止 Q0.0
‖────| |────┬────────| |────────────────( )────‖
‖ Q0.0 │
‖────| |────┘
- 按下啟動：I0.0 導通，Q0.0 變成 1。
- 下一輪掃描，並聯的 Q0.0 接點也導通了；這時候放開啟動，電流改走 Q0.0 這條路，輸出自己撐住自己。
- 按下停止：串聯的停止接點斷開，Q0.0 變成 0；並聯的 Q0.0 接點也跟著斷開，放開停止後也不會再啟動。
停止按鈕為什麼用常閉的實體接點
上圖的停止接點畫成常開 -| |-，看起來很奇怪，其實是刻意的：實體的停止按鈕用常閉（NC）接點接到 PLC，
沒按的時候電路是通的，I0.1＝1；按下時斷開，I0.1＝0。
這樣如果停止按鈕的電線被扯斷、接觸不良，I0.1 也會變成 0，機器就停下來，這叫故障安全（fail-safe）。 如果用常開按鈕，電線斷了反而按不停。所以階梯圖裡寫的是「停止訊號還在（I0.1＝1）才能運轉」，用常開接點去檢查它。
結論：階梯圖的接點檢查的是位元的值，不是實體按鈕的樣子。先知道實體接點是常開還是常閉，再決定階梯圖要用哪一種接點。
小測驗：讀階梯圖
一條 rung 是「I0.0 常開」串聯「I0.1 常閉」，接到線圈 Q0.0。I0.0＝1、I0.1＝1 時，Q0.0 是多少？
「A 或 B 都可以讓燈亮」要怎麼畫？
PLC 一次掃描的順序是？
小測驗：自保持與安全
自保持電路裡，和啟動按鈕並聯的接點是什麼？
下面的 Python 模擬兩輪掃描的自保持，會印出什麼？
q = 0
for start, stop in [(1, 1), (0, 1), (0, 0), (0, 1)]:
q = (start or q) and stop
print(int(q), end=" ")
重點整理
- 階梯圖從左電源線往右讀：左邊是條件（接點），右邊是結果（線圈）。
- 常開接點
-| |-在位元＝1 時導通，常閉接點-|/|-在位元＝0 時導通。 - 串聯＝AND，並聯＝OR。
- 自保持：在啟動接點旁並聯輸出自己的接點，放開按鈕也能維持。
- 停止按鈕用常閉的實體接點（故障安全），階梯圖裡用常開接點檢查「停止訊號還在」。
- PLC 不斷掃描：讀輸入 → 由上而下執行 → 更新輸出。
下一課加入時間與次數：計時器 TON、TOF 與計數器 CTU。