Che cos’è la logica ladder?
Ladder Logic è uno dei primi 5 tipi più diffusi di linguaggi di programmazione PLC utilizzati negli ambienti di produzione. Prima dei controllori logici programmabili, gli impianti di produzione utilizzavano circuiti basati su relè per eccitare carichi diversi in base al modo in cui i relè venivano cablati insieme. I relè erano costosi, richiedevano una manutenzione costante e non potevano essere facilmente riconfigurati., Come PLC ha assunto questo processo, era essenziale per mantenere una somiglianza del vecchio sistema; così, logica ladder è stato creato come il primo linguaggio di programmazione PLC.
Logica ladder è etichettato come tale perché il software è disposto a forma di scala. Sul lato sinistro, le istruzioni logiche ladder sono impostate come condizioni, mentre quelle sul lato destro sono istruzioni che vengono attivate se le condizioni sono soddisfatte. Ogni gradino della scala si estende da sinistra a destra e viene eseguito dall’alto verso il basso dal PLC.
Come accennato in precedenza, la logica ladder è estremamente popolare tra i programmatori PLC., È facile da imparare, imita i circuiti elettrici ed è facile da risolvere una volta distribuito.
La logica ladder di apprendimento è in genere il punto di ingresso in una carriera nei sistemi di controllo come programmatore PLC. In questo post, andremo oltre componenti logici ladder, coprire i principi di base, e delineare ciò che serve per padroneggiare questo linguaggio di programmazione.
Ladder Logic Basics
Proprio come i computer, i PLC funzionano con segnali binari; ognuno può essere impostato su zero o uno. Nel mondo della programmazione, questo tipo di dati è chiamato booleano., Un booleano prende un singolo bit nella memoria, può essere impostato su 0 o 1 e viene utilizzato nella maggior parte delle istruzioni PLC di base.
Il PLC esegue il programma caricato in esso un gradino alla volta. Quando il PLC inizia a elaborare il ramo, legge le istruzioni a sinistra e determina se la logica su quel lato del ramo è impostata su TRUE. La Logica valuta TRUE quando una corrente ipotetica è in grado di passare attraverso le istruzioni. Ogni istruzione ha una serie di condizioni che la rendono VERA o FALSA.,
Per questo scopo di questo tutorial, inizieremo con due delle istruzioni più basilari nella programmazione plc ladder logic: Esaminare se chiuso e Produrre energia.
Esamina se chiuso – Questa istruzione di input esaminerà il bit booleano specificato e valuterà la condizione su TRUE quando il bit è impostato su 1 (o ALTO). Mentre il bit è impostato su 0 (o BASSO), l’istruzione valuterà FALSE.
Output Energize-Questa istruzione di output imposterà il bit specificato su 1 (o ALTO) se le condizioni dell’istruzione di input sono VERE., Se sono FALSE, l’istruzione Output Energize imposterà il bit su 0 (o BASSO).
Logica di base Ladder Rung Analysis
- Passo 1 – La corrente ipotetica inizia a muoversi da sinistra a destra.
- Step 2-Quando l’ipotetica corrente incontra e l’istruzione XIC, controlla se la condizione è VERA o FALSA. Se l’XIC è Falso, il PLC interrompe questo ramo.
- Passo 3-La corrente ipotetica passa all’istruzione successiva. Ripete il passaggio 2 fino al completamento del gradino.
- Passo 4-Il PLC si sposta sul gradino sottostante.,
Nell’esempio precedente, l’istruzione XIC è legata al bit “Condizioni1”. Poiché il bit è SPENTO (o 0), la corrente ipotetica si ferma all’istruzione.
Nell’esempio precedente, l’istruzione XIC è legata al bit “Condition1”., Poiché il bit è ATTIVO (o 1), la corrente ipotetica può passare attraverso e va all’istruzione O. L’istruzione O imposta il bit “Energize1” su HIGH (o 1).
Ladder Logic Structure/Circuit Branches
Ora che abbiamo visto un esempio di base che illustra come viene completata l’esecuzione di un singolo gradino di logica ladder, è il momento di discutere i rami del circuito. I rami del circuito creano un modo per far passare la corrente attraverso un percorso diverso mentre il gradino viene eseguito. Le istruzioni vengono eseguite nello stesso modo, ma ora abbiamo bisogno di analizzare diversi percorsi che la corrente può prendere.,
Il ramo sopra ha il ramo primario e un ramo che salta le prime due condizioni con una terza. Analizziamo cosa sta succedendo con l’esecuzione della Logica.
- Fase 1 – La corrente ipotetica inizia sul ramo principale del gradino. Quando raggiunge “Condition1”, valuta l’istruzione XIC. L’istruzione XIC è TRUE e consente alla corrente di procedere.,
- Passo 2-L’ipotetica corrente scorre alla successiva istruzione XIC e tenta di valutarla. Poiché “Condition2” è impostato su 0, l’istruzione XIC valuta FALSE. La corrente è interrotta.
- Passo 3-La corrente ipotetica risale al primo ramo. Viene eseguita l’istruzione XIC legata al bit “Condition3”. Poiché il bit” Condition3 ” è ALTO, XIC restituisce TRUE. I proventi attuali.
- Passo 4-La corrente raggiunge l’istruzione O e imposta il bit” Energize1 ” su ON (o ALTO).
Ecco un esempio molto più complesso da considerare., Non è anormale trovare più circuiti ramificati nella logica ladder.
Avanzate Circuito di Ramificazione Logica Ladder Pratica
Ora che hai familiarità con il modo in circuito rami lavorare in logica ladder, è importante per la pratica di analisi logica, come si farebbe in campo., La maggior parte del tuo lavoro come programmatore PLC guarderà i gradini della logica e capirà perché l’uscita è eccitata o cosa gli impedisce di accendersi.
Considera la seguente situazione: il tuo supervisore ti chiama a causa di un problema su una linea di produzione. Per qualche ragione, la pompa che consegnerà le materie prime a un serbatoio specifico non si accende. Quando ti presenti alla stazione operatore, ti mostra che quando preme il pulsante, la pompa non farà nulla.
Risoluzione: si guarda il pannello, premere il pulsante da soli, e confermare che non si avvia., Questa pompa ha funzionato in passato, quindi decidi di vedere cosa sta succedendo nella logica del PLC. Mentre si traccia l’uscita legata alla pompa, si nota un ramo complesso con più rami del circuito. Il motivo è che ci sono numerose condizioni per l’avvio di quella pompa. Dal momento che hai familiarità con l’approccio sopra, puoi capire rapidamente che la pompa non è stata in grado di avviarsi perché una delle condizioni di avvio era che il serbatoio doveva essere vuoto. Quando ti sei reso conto che il serbatoio era, in effetti, vuoto, la conclusione era che il sensore di livello era rotto., È stato sostituito il sensore e la pompa ha ripreso il normale funzionamento.
Ladder Logic RSLogix 5000 Components
Ora che abbiamo una certa familiarità con il modo in cui viene strutturata una struttura di base dei pioli, discutiamo di altri componenti della ladder logic.
1 – Ingressi logici ladder
Come abbiamo discusso sopra, le istruzioni logiche ladder sul lato sinistro sono chiamate ingressi. La loro condizione è valutata su base vera o falsa., Se la valutazione è conclusa con un TRUE, viene eseguito l’output del ramo logico ladder. Se viene valutato come FALSE, il PLC va al seguente gradino.
2 – Ladder Logic Rung Comments
Ogni linguaggio di programmazione consente all’utente di aggiungere documentazione al proprio software. Nella logica ladder, questa opportunità viene fornita con ogni gradino, istruzione e struttura dati. Con l’aggiunta di un commento sopra il gradino, si sta rendendo più facile per la persona dopo di voi per capire il vostro treno di pensiero e risolvere la logica, se necessario., Inoltre, i commenti possono essere utilizzati per indicare una modifica o una correzione temporanea di un determinato problema riscontrato da un programmatore PLC.
3 – Uscite logiche Ladder
Ci sono molte istruzioni che verranno eseguite sul lato output. Nell’esempio che abbiamo trattato sopra, il nostro focus era sull’istruzione O. Tuttavia, lo screenshot qui sopra include anche TON o Timer sulle istruzioni di ritardo. Man mano che acquisisci esperienza come programmatore PLC, incontrerai e padroneggerai ulteriori istruzioni.,
4 – Ladder Logic Rails
Ogni gradino della ladder logic si trova tra le due guide laterali (proprio come una normale ladder). Queste rotaie sono ciò che eccita ogni gradino mentre vengono eseguiti. Nello screenshot qui sopra, puoi vedere due binari all’interno dell’ambiente RSLogix / Studio 5000. Le rotaie rimangono in grigio fino a quando la routine principale chiama il programma. Nello screenshot, i binari sono verdi, il che significa che questa logica specifica viene eseguita.
Nomi di 5 tag
Ogni istruzione sarà legata a uno o più tag. Ogni tag richiede un elemento di struttura dati e un nome o un’etichetta., Negli esempi che abbiamo esaminato sopra, i tag sono stati etichettati come “Condition1”, “Condition2”, “Condition3”, ecc. Nelle circostanze di produzione, i tag in genere riflettono l’elemento fisico che controllano o un insieme di tag basati su PLC. Ad esempio, i tag che controllano i motori possono avere l’etichetta di MTR1_Start, MTR2_Stop, MTR2_Status, ecc. Inoltre, i tag possono anche avere una descrizione che consente all’utente di dare al tag una descrizione basata su testo.,
Programmazione logica ladder in RSLogix 5000 Basics
Investendo te stesso nella programmazione PLC, ti renderai subito conto che l’elenco delle diverse istruzioni disponibili è vasto. Inoltre, man mano che diventi avanzato al mestiere, potresti trovarti a creare le tue istruzioni attraverso l’uso di un Add-On-Instruction o AOI. Tuttavia, supponendo che tu sia qui per le basi, discutiamo le istruzioni più utili con cui dovresti iniziare a lavorare mentre affronti l’automazione industriale.,
Esaminare se chiuso
Abbiamo esaminato queste istruzioni all’inizio del tutorial. È il controllo di input essenziale che puoi fare sui tuoi dati. In breve, se il booleano assegnato a XIC è TRUE, l’output passerà attraverso. Se è FALSO, non lo farà. Sebbene possa sembrare che questo avrebbe un’utilità limitata, molti dei costrutti avanzati all’interno dei PLC hanno uno stato booleano. Ad esempio, un’unità a frequenza variabile può avere una serie di strutture booleane legate a diversi errori., Pertanto, è possibile creare lo stesso numero di istruzioni XIC per verificare quale errore è presente sull’unità.
Esaminare se aperto
Il XIO ecciterà l’uscita se l’esatto opposto del XIC è vero. In altre parole, l’output si ecciterà se il valore booleano è FALSO.
Output Energize
L’TE è un’istruzione di output e imposterà un booleano su TRUE se tutte le condizioni precedenti sono VERE che portano ad esso. L’TE imposterebbe anche il booleano su FALSE se non ci fosse un VERO percorso di input che lo portasse., L’istruzione Output Energize viene utilizzata per impostare uscite digitali su dispositivi di campo come valvole, contattori motore, relè, solenoidi e altro ancora.
Timer ON
I timer sono un struttura dati dei PLC. Consentono all’utente di creare una condizione che avvierà un timer interno ed eseguirà un’azione in base a ciò che l’utente ha programmato. L’istruzione timer più semplice è Timer ON o TON., Questa istruzione inizierà a contare non appena l’ingresso è eccitato. Il timer continuerà a temporizzare fino a raggiungere un valore specificato dall’utente. Un programmatore PLC può utilizzare bit di stato booleani del timer per eseguire la logica basata sul timer in esecuzione, bit di stato completati o non in esecuzione. Questa istruzione è fondamentale nella programmazione PLC ed è spesso visto in sequenze di base, de-bouncing logica e tutti gli altri programmi che richiedono l’esecuzione temporizzata della logica ladder.,
Basic Motor Control Circuit – PLC Programming Ladder Logic Example
Uno dei primi circuiti più iconici che un programmatore PLC deve padroneggiare è un motorino di avviamento. Sebbene sia possibile cablare il motorino di avviamento per funzionare senza l’uso di un PLC. Ci sono molti vantaggi nel cablaggio degli ingressi e delle uscite nel controller. Una volta stabiliti gli ingressi e le uscite, un programmatore PLC creerà una routine basata su logica ladder che realizzerebbe ciò che il seguente circuito era destinato a creare nell’hardware.,
Prima di tuffarci in programmazione, è importante comprendere il funzionamento del circuito di cui sopra. Ecco i componenti chiave e le fasi di funzionamento:
- Sovraccarico del circuito a 3 fasi-Ogni fase è protetta da un sovraccarico che scatta quando l’alta corrente scorre attraverso a causa di un guasto del motore o del circuito.,
- Contattore motore-Il contattore funge da ponte tra i circuiti ad alta tensione (motore) e bassa tensione (controllo (24VDC)). Quando il circuito di controllo è eccitato, il circuito di alimentazione è autorizzato a condurre la corrente necessaria.
- Pulsante di avvio: quando viene premuto, il contattore può eccitare. La corrente scorre attraverso e il motore inizia a funzionare.
- Pulsante di arresto-Quando viene premuto, il contattore è sbloccato e smette di condurre corrente che arresta il motore.,
Sebbene il circuito sia semplice, c’è una caratteristica fondamentale: i pulsanti momentanei utilizzati per avviare e arrestare il fermo del motore nel contattore. In altre parole, una volta premuto il pulsante di avvio momentaneo, il motore continuerà a funzionare fino a quando non viene emesso un comando di arresto. Nel settore, questo è indicato come un circuito di chiusura. Questo schema è utilizzato in molte applicazioni, tra cui avviatori di macchinari, trasportatori, iniziazione del processo e altro ancora.
I pulsanti momentanei sono collegati agli ingressi digitali di un PLC., Quando si preme uno dei due pulsanti, i bit di ingresso appropriati sono impostati su HIGH (1). Quando i pulsanti vengono rilasciati, gli stessi bit di input sono impostati su LOW (0).
Il motore è legato a un’uscita quando quando impostato su HIGH (1), eccita la bobina nel contattore e consente alla corrente di fluire.
Sulla base di quanto sopra, iniziamo costruendo un circuito che farà funzionare il motore quando viene premuto il pulsante di avvio.,
La logica ladder di cui sopra prenderà un ingresso attraverso un’istruzione XIC ed ecciterà un’uscita su un’istruzione O. Tuttavia, un grosso problema è il fatto che l’utente deve tenere premuto il pulsante per far funzionare il motore. In genere, vorremmo che il motore continuasse a funzionare dopo che il pulsante è stato rilasciato. Diamo un’occhiata alla seconda iterazione del nostro circuito logico ladder.,
La seconda iterazione del ladder logic motor starter è in grado di avviare il motore e mantenerlo in funzione. Tuttavia, ora stiamo affrontando un altro problema: non c’è modo di fermare il motore.
Il pulsante di arresto deve essere integrato nella logica. Tuttavia, prendiamo un momento per capire il funzionamento di questo pulsante., Deve avere due funzioni:
- Il pulsante di arresto dovrebbe impedire al motore di iniziare.
- Il pulsante di arresto dovrebbe arrestare il motore quando è in funzione.
In base ai due requisiti di cui sopra, è possibile aggiungere un’istruzione XIO in ogni ramo del circuito. Tuttavia, la logica ladder è tale che l’utente può utilizzare una singola istruzione per coprire entrambi gli scenari dopo il ramo.
Esempio di un gradino funzionalmente sano in base ai requisiti di cui sopra.,
Il gradino sopra funzionerà come previsto. Tuttavia, è importante creare una logica ladder efficiente e utilizzare le istruzioni in combinazione con le strutture di ramo che abbiamo trattato sopra.,
Il ramo sopra funziona come segue:
Fase 1 – Il Start_PB è premuto e il MotorContactor è Eccitato mentre Stop_PB non è premuto.
Stage 2-Il bit MotorContactor viene utilizzato per mantenere il motore eccitato mentre il Start_PB viene rilasciato.
Stage 3-Il MotorContactor viene diseccitato quando viene premuto Stop_PB.
L’esempio di logica ladder di avviamento motore è facile da seguire., Tuttavia, man mano che espandi la tua conoscenza dei principi della logica ladder, creerai rami complessi attorno a circuiti simili. Non è raro avere più condizioni di arresto impostate in serie con il bit “Stop_PB”. Allo stesso modo, è comune vedere altre fonti di avviamento del motore. Ad esempio, una sequenza può essere utilizzata per avviare una pompa specifica tramite software.
Conclusione
La logica ladder è il linguaggio di programmazione PLC più comune. E ‘ facile da imparare, facile da usare ed è stato adottato fin dai primi giorni di controllori logici programmabili., La somiglianza iconica con una scala è stato ciò che ha dato questo tipo di logica il suo nome. Tali diagrammi sono stati utilizzati per specificare disegni elettrici che sono stati utilizzati in molti ambienti industriali. Da quei giorni, la logica ladder ha coinvolto in modo significativo, ma conserva alcuni degli elementi di base: binari, pioli, condizioni di input, istruzioni di output, commenti, ecc.
Per imparare la logica ladder, è necessario iniziare con la comprensione del flusso di corrente dalla guida sinistra a quella destra. In sintesi, la corrente tenterà di fluire attraverso un gradino alla volta., Quando incontra una condizione di input, valuta il risultato su TRUE o FALSE. Se la condizione è FALSA, la corrente tenterà di utilizzare un percorso secondario che potrebbe passare attraverso un ramo del circuito. Se il risultato è VERO, la corrente procederà attraverso l’istruzione. Quando raggiunge un’istruzione di output, eseguirà la logica specificata.
