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梯形图（Ladder Diagram，LAD）是目前使用最多的一种编程语言。它是以触点符号代替传统电气控制回路中的按钮开关、接触器及继电器触点的一种编程语言。
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梯形图主要是由母线、触点及线圈构成的，如图 3 -1所示。其中，左、右的垂直线被称为左、右母线；触点对应电气控制原理图中的开关、按钮、继电器触点、接触器触点等电气部件；线圈对应电气控制原理图中的继电器线圈、接触器线圈等，通常用来控制外部的指示灯、变频器、继电器线圈、接触器线圈等输出元件。
需要注意的是，不同厂家都各有自己的一套梯形图符号。图 3-1 为三菱公司生产的PLC中所使用的图形符号及文字标识，具体可参照相关手册。
图3-1 三菱公司生产的PLC中所使用的图形符号及文字标识
梯形图中两侧的竖线为母线，在分析梯形图的逻辑关系时，可参照电气原理图的分析方式进行分析。
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图 3-2 为典型电气原理图。电流由电源的正极流出，经开关SB1 加到灯泡HL1 上，与电源负极构成一个完整的回路，灯泡HL1 点亮。
图3-2 典型电气原理图
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图 3-3 为电气原理图所对应的梯形图。假定左母线代表电源正极，右母线代表电源负极，母线之间有“能流”，能流代表电流，从左向右流动，即能流由左母线经触点X0 加到线圈Y0 上，与右母线构成一个完整的回路，线圈Y0 得电。
图3-3 电气原理图所对应的梯形图
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能流是一种假想的“能量流”或“电流”，在梯形图中从左向右流动，与执行用户程序时逻辑运算的顺序一致。
能流不是真正存在的物理量，它是为理解、分析和设计梯形图而假想出来的类似“电流”的一种形象表示。梯形图中的能流只能从左向右流动。根据该原则，不仅对理解和分析梯形图很有帮助，而且在设计时也起到了关键的作用。图 3-4 为梯形图中引入能流概念在编写程序时起到的作用。
图3-4 梯形图中引入能流概念在编写程序时起到的作用
图（a）中，根据从左向右的原则，能流的流动“线路”为：
●经过触点X1、X2；
●经过触点X1、X5、X4；
●经过触点X3、X4；
●经过触点X3、X5、X2。
由此可知，触点 5 可能有两个方向的能流流过 5，不符合能流只能自左向右流动的原则，因此在设计时一般不采用这种方式，可将其改为图（b）方式，此时能流的流动“线路”为：
●经过触点X3、X5、X2；
●经过触点X1、X2；
●经过触点X1、X5、X4；
●经过触点X3、X4。
均符合自左向右的原则。
在PLC的梯形图中有两类触点，分别为常开触点和常闭触点。触点的通/断情况与触点的逻辑赋值有关。若逻辑赋值为“0”，则常开触点断开，常闭触点断开；若逻辑赋值为“1”，则常开触点闭合，常闭触点闭合。
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图 3-5 为PLC梯形图内部触点的动作过程。从图中可以看出，当常开触点X1 赋值为“1”，X2 赋值为“1”时，线圈Y0 才可得电。
图3-5 PLC梯形图内部触点的动作过程
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在PLC梯形图上的连线代表各“触点”的逻辑关系，在PLC内部不存在这种连线，而是采用逻辑运算来表征逻辑关系。在继电器—接触器控制线路中，继电器、接触器、连线等都是实体的，在电路中有电流流动。而在梯形图中，某些“触点”或支路接通，却并不存在电流流动，而是代表支路的逻辑运算取值或结果为“1”。
在PLC的梯形图中，线圈的种类有很多，如输出继电器线圈、辅助继电器线圈、定时器线圈等，一般用符号“
”标识。线圈的通/断情况与线圈的逻辑赋值有关。若逻辑赋值为“0”，则线圈失电；若逻辑赋值为“1”，则线圈得电。
PLC梯形图的内部是由许多不同功能的元件构成的。它们并不是真正的硬件物理元件，而是由电子电路和存储器组成的软元件，也被称为软继电器。每一个软继电器都与PLC存储器中映像寄存器的一个存储单元相对应。
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不同厂家PLC的软继电器的图形符号及文字标识有所不同。例如，三菱PLC中的“X”代表输入继电器，是由输入电路和输入映像寄存器构成的，用于直接输入给PLC的物理信号；“Y”代表输出继电器，是由输出电路和输出映像寄存器构成的，用于从PLC直接输出物理信号；“T”代表定时器；“M”代表辅助继电器；“C”代表计数器；“S”代表状态继电器；“D”代表数据寄存器，它们都是由存储器组成的，用于PLC内部的运算。又如，西门子PLC中“I”代表输入继电器；“Q”代表输出继电器；“T”代表定时器；“M”和“SM”代表辅助继电器；“C”代表计数器；“V”代表变量存储器等。
PLC编程语言可完成各种不同的控制任务，根据控制任务的不同，绘制编写的梯形图也有所不同，但这些梯形图都是由AND运算电路、OR运算电路、自锁电路、互锁电路、时间电路及分支电路等基本电路构成的。
AND（与）运算电路是PLC编程语言中最基本、最常用的电路形式。它是指线圈接收触点的AND（与）运算结果。
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图 3-6 为典型AND（与）运算电路。当触点X1 和触点X2 均闭合时，线圈Y0 才可得电；当触点X1 和触点X2 任意一点断开时，线圈Y0 均不能得电。线圈Y0 接收的是触点X1 和触点X2 的AND（与）运算结果，因此该类型的电路被称为AND（与）运算电路。
图3-6 典型AND（与）运算电路
OR（或）运算电路也是最基本、最常用的电路形式。它是指线圈接收触点的OR（或）运算结果。
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图 3-7 为典型OR（或）运算电路。当触点X1 和触点X2 任意一点闭合时，线圈Y0 均得电。线圈Y0 接收的是触点X1 和触点X2 的OR（或）运算结果，因此该类型的电路被称为OR（或）运算电路。
图3-7 典型OR（或）运算电路
自锁电路是机械锁定开关电路编程中常用的电路形式。它是指输入继电器触点闭合，输出继电器线圈得电，控制输出继电器触点锁定输入继电器触点，当输入继电器触点断开后，输出继电器触点仍能维持输出继电器线圈得电。
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图 3-8 为一种典型的关断优先式自锁电路。该电路是指当输入继电器常闭触点X2 断开时，无论输入继电器常开触点X1 处于闭合状态还是断开状态，输出继电器线圈Y0 均能得电。
图3-8 关断优先式自锁电路
●当输入继电器常开触点X1 闭合时，输出继电器线圈Y0 得电，使输出继电器常开触点Y0 闭合自锁；当输入继电器常开触点X1 断开时，输出继电器常开触点Y0 仍能维持输出继电器线圈Y0 得电。
●当输入继电器常闭触点X2 断开时，输出继电器线圈Y0 失电，使输出继电器常开触点Y0 断开；当需再次启动输出继电器线圈Y0 时，需重新闭合输入继电器触点X1。
图 3-9 为一种启动优先式自锁电路。该电路是指输入继电器常开触点X1 闭合时，无论输入继电器常闭触点X2 处于闭合还是断开状态，输出继电器线圈Y0 均能得电。
图3-9 启动优先式自锁电路
●当输入继电器常开触点X1 闭合时，输出继电器线圈Y0 得电，使输出继电器常开触点Y0 闭合与输入继电器常闭触点X2 配合自锁；当输入继电器常开触点X1 断开时，输出继电器常开触点Y0 与输入继电器常闭触点X2 配合仍能维持输出继电器线圈Y0得电。
●当输入继电器常闭触点X2 断开时，输出继电器线圈Y0 才失电，使输出继电器常开触点Y0 断开；当需再次启动输出继电器线圈Y0 时，需重新闭合输入继电器触点X1。
互锁电路是控制两个继电器不能够同时动作的一种电路形式。它是指通过其中一个线圈触点锁定另一个线圈，使其不能得电。
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图 3-10 为典型互锁电路。当输入继电器触点X1 先闭合时，输出继电器线圈Y1 得电，使其输出继电器常开触点Y1 闭合自锁，输出继电器常闭触点Y1 断开互锁，此时即使闭合输入继电器触点X3，输出继电器线圈Y2 也不能得电。
当输入继电器触点X3 先闭合时，输出继电器线圈Y2 得电，使其输出继电器常开触点Y2 闭合自锁，输出继电器常闭触点Y2 断开互锁，此时即使闭合输入继电器触点X1，输出继电器线圈Y1 也不能得电。
分支电路是由一条输入指令控制两条输出结果的一种电路形式。
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图 3-11 为典型分支电路。当输入继电器触点X1 闭合时，输出继电器线圈Y0 和Y1 同时得电；当输入继电器触点X1 断开时，输出继电器线圈Y0 和Y1 同时失电。
图3-10 典型互锁电路
图3-11 典型分支电路
PLC梯形图是目前PLC系统使用最多的图形化编程语言，具有形象、直观、易懂的特点。它与电气控制系统中的原理图十分相似，不仅可以提供整个自动控制系统的设计方案（编程），同时也有助于人们了解现有的控制系统，便于进行调试或改造。下面对比电气控制原理图介绍一下梯形图的特点。
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图 3-12 为电气控制原理图与PLC梯形图的关系。
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在一般情况下，PLC梯形图中各触点符号与传统继电器控制系统中各元件的电路符号有一定的对应关系，见表 3-1。
需要注意的是，不同生产厂家所生产的PLC，其梯形图中所使用的触点符号、线圈符号及文字标识都会有所不同，具体可参照相关产品的用户使用手册，但其基本构成、符号代表含义、内部软元件及基本电路基本相同（表 3-1为三菱公司生产的PLC梯形图与传统控制系统中元件的对应关系）。
图3-12 电气控制原理图与PLC梯形图的关系
表3-1 PLC梯形图与传统控制系统中元件的对应关系
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图 3-13 为典型电动机的连续控制系统原理图，主要由电源总开关QF、启动按钮SB1、停止按钮SB2、交流接触器KM、过热保护继电器FR、运行指示灯HL1 及停机指示灯HL2 等构成。
图3-13 典型电动机的连续控制系统原理图
电气控制系统的启动过程：
合上电源总开关QF，接通三相电源，停机指示灯HL2 点亮。按下启动按钮SB1，交流接触器KM线圈得电，常开辅助触点KM-2 闭合实现自锁功能；常开主触点KM-1 闭合，三相交流电动机接通三相电源启动运转；常闭辅助触点KM-4 断开，切断停机指示灯HL2 的供电电源，HL2 熄灭；常开辅助触点KM-3 闭合，运行指示灯HL1 点亮，指示三相交流电动机处于工作状态。
电气控制系统的停机过程：
当需要三相交流电动机停机时，按下停止按钮SB2，交流接触器KM线圈失电，常开辅助触点KM-2 复位断开，解除自锁功能；常开主触点KM-1 复位断开，切断三相交流电动机的供电电源，三相交流电动机停止运转；常开辅助触点KM-3 复位断开，切断运行指示灯HL1 的供电电源，HL1 熄灭；常闭辅助触点KM-4 复位闭合，停机指示灯HL2点亮，指示三相交流电动机处于停机状态。
将如图 3-13 所示的电动机连续控制系统改为用PLC进行控制时，需要按照上述控制过程及要求用PLC的编程语言编写程序，使其实现同样的功能。
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图 3-14 为将上述电气控制系统改写为PLC梯形图。
图3-14 电气控制系统改写为PLC梯形图
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图 3-15 为上述电气控制系统所对应的PLC控制系统，输入元件将控制信号由PLC输入端子送入，PLC根据预先编写好的程序（梯形图）对其输入的信号进行处理，并由输出端子输出驱动信号，驱动外部的输出元件，进而实现对电动机的连续控制。
图3-15 电气控制系统所对应的PLC控制系统
PLC控制系统的启动过程：
合上电源总开关QF，接通三相电源。 PLC内的输出继电器Y2 线圈得电，控制外接停机指示灯HL2 点亮。
按下启动按钮SB1，将PLC内的输入继电器触点X1 至“1”，即该触点闭合。
X1 闭合，输出继电器线圈Y0 得电，常开自锁触点Y0 闭合自锁；控制Y1 的常开触点Y0 闭合，输出继电器线圈Y1 得电；常闭触点Y0 断开，输出继电器线圈Y2 失电。
输出继电器线圈Y0 得电，控制PLC外接交流接触器KM线圈得电，常开主触点KM-1闭合，三相交流电动机接通三相电源启动运转。
输出继电器线圈Y1 得电，控制PLC外接运行指示灯HL1 点亮。
输出继电器线圈Y2 失电，控制PLC外接停机指示灯HL2 熄灭。
PLC控制系统的停机过程：
按下停止按钮SB2，将PLC内的输入继电器触点X2 至“0”，即该触点断开。
X2 断开，输出继电器线圈Y0 失电，常开自锁触点Y0 断开解除自锁；控制Y1 的常开触点Y0 断开，输出继电器线圈Y1 失电；常闭触点Y0 闭合，输出继电器线圈Y2 得电。
输出继电器线圈Y0 失电，使PLC外接交流接触器KM线圈失电，常开主触点KM-1断开，切断三相交流电动机的供电电源，三相交流电动机停止运转。
输出继电器线圈Y1 失电，使PLC外接运行指示灯HL1 熄灭。
输出继电器线圈Y2 得电，使PLC外接停机指示灯HL2 点亮。
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根据对传统控制系统和PLC控制系统的分析可知，传统控制系统与PLC控制系统的工作原理基本相同。实际上，PLC控制系统是利用CPU来模拟传统控制系统中开关、接触器线圈、指示灯等的动作，然后利用PLC梯形图编写出与传统控制系统输出结果一样的梯形图程序。该方法在一些传统控制设备改造中应用十分广泛。当然，梯形图的编写并不是仅仅局限于对原电气原理图的改写，在很多自动控制系统中都用到了梯形图程序。