I PLC sono esplosi nel mercato dei controlli e sono utilizzati in tutto il mondo. Nel corso del tempo hanno avanzato per diventare più facile da usare, efficiente, più piccolo e meno costoso. Diversi tipi di linguaggi di programmazione sono stati sviluppati anche per PLC, ma il più frequentemente utilizzato è ancora Logica Ladder.

Le origini della logica ladder – Relay Logic

Immagina per un secondo che sia il 1980., Stai navigando nella tua nuova Ford Pinto sulla strada per il tuo lavoro presso lo stabilimento locale di Rubik’s Cube. Hai una giornata impegnativa da quando l’impianto è stato ridisegnato per il nuovo modello Rubik’s Revenge che uscirà il prossimo anno. I pannelli relè su cui lavori devono essere ricablati per adattarsi al cambiamento delle dimensioni di produzione, dalla dimensione originale 3x3x3 al nuovo modello 4x4x4.

Questi pannelli relè sono costituiti da numerosi relè elettromeccanici collegati tra loro per svolgere una determinata funzione nell’impianto., La semplice apertura e chiusura dei contatti relè sul pannello dà al sistema il controllo ON/OFF di cui ha bisogno nel processo di produzione. Ad esempio, quando lo stampo del cubo è in posizione, un interruttore si chiuderà. Questo interruttore eccita una bobina del relè, che a sua volta chiude il contatto normalmente aperto per la pompa di iniezione. La pompa riempie lo stampo con plastica fusa e il cubo inizia a prendere forma.

Utilizzando questa combinazione di interruttori, relè, bobine e contatti viene indicato come logica relè. Relay logic è un metodo di controllo affidabile ancora oggi in uso limitato., Ma il costo ad esso associato in termini di cambiamenti logici che richiedono tempo, guasti meccanici nel tempo e ampi requisiti di cablaggio e spazio ha costretto molte industrie a riconsiderare le loro esigenze di controllo. Quello che hanno scoperto è stato il PLC.

La struttura della logica Ladder/Come leggere la logica Ladder

La struttura dietro la logica ladder si basa sui diagrammi delle scale elettriche utilizzati con la logica relay., Questi diagrammi hanno documentato come le connessioni tra i dispositivi sono state fatte su pannelli relè; sono chiamati diagrammi “ladder” perché sono costruiti in modo simile a una scala con due binari verticali e pioli tra di loro. La guida di potenza positiva (a sinistra) scorre verso la guida di potenza negativa (a destra) attraverso i dispositivi fisici collegati sul gradino. L’esempio seguente mostra un diagramma a scala con pulsanti (PB), relè di controllo (CR), un motore (M) e una luce (L).,

Somiglianze con i diagrammi Ladder

La logica ladder è stata progettata per avere lo stesso aspetto dei diagrammi ladder elettrici, ma con la logica ladder, i contatti fisici e le bobine vengono sostituiti con bit di memoria. Diamo un’occhiata.

Per questo programma, il diagramma ladder della logica del relè viene duplicato con la logica ladder; non più logica cablata, ma invece posizioni di memoria. Alcune di queste posizioni di memoria sono utilizzate internamente e altre sono utilizzate con ingressi e uscite esterni., Per monitorare e controllare i dispositivi del mondo reale, dovranno essere cablati ai moduli I / O.

Per questo particolare PLC, questi ingressi e uscite sono assegnati agli indirizzi di memoria X e Y come l’X001 visto con PB1. Lo stato di questo contatto normalmente aperto viene letto dall’ingresso sul modulo I / O in cui è collegato il pulsante fisico. D’altra parte, ogni bit Y avrà un dispositivo di uscita collegato ad esso come visto con la luce controllata da Y001. Tutte le altre posizioni sono assegnate a bit interni che possiamo usare secondo necessità.,

Nota a margine, le odierne CPU PLC offrono molti tipi di funzioni, non solo semplici contatti e bobine. Matematica, registri shift, sequencer di batteria, ecc., sono disponibili per aiutare nella programmazione.

Esecuzione della logica Ladder

In genere prima di iniziare a eseguire la logica, la CPU legge gli input fisici legati ai moduli I / O per aggiornarne lo stato nella tabella di memoria della CPU. Quindi, partendo in alto a sinistra del programma, la CPU si fa strada lungo la guida eseguendo ogni gradino o gradino secondario da sinistra a destra. Quindi, se si preme PB1, la CPU si accende CR1., Poiché CR1 ha cambiato stati, nel ramo 3 la CPU attiverà CR3. Lo stato normalmente chiuso di CR3 viene utilizzato nel ramo 4, quindi la CPU spegnerà L1.

Anche se ci riferiamo ancora a bobine e contatti nella logica ladder, ricorda che sono rappresentazioni di memoria, non dispositivi reali. Una volta che la CPU raggiunge l’ultimo gradino, aggiornerà le uscite del mondo reale, quindi eseguirà nuovamente il ciclo ed eseguirà di nuovo tutto. Questo processo continuerà finché la CPU è alimentata e in modalità ESEGUI.

Il tempo impiegato dalla CPU per eseguire un passaggio e tornare all’inizio è noto come tempo di scansione., Il tempo di scansione può essere importante per le applicazioni in cui la tempistica è fondamentale. Subroutine e moduli I/O per scopi speciali possono essere utilizzati per ridurre il tempo di scansione, se necessario.

La logica dietro la Ladder

Quindi quale logica può effettivamente eseguire la logica ladder? Con la crescente domanda di funzionalità e facilità d’uso, molti dei PLC di oggi incorporano blocchi funzione con logica ladder. La struttura del programma è ancora ladder con le istruzioni più complesse che sono blocchi funzione. Quindi, per rispondere alla domanda, diamo un’occhiata ad alcuni esempi:

• 1., Logica booleana: L’algebra ON/OFF, VERO/FALSO dei sistemi binari, le cui basi sono gli operatori AND, OR AND NOT. Per dirla semplicemente, il gradino 5 nel nostro codice ha bisogno di CR1 (C1) E CR2(C2) per accendere il motore M1 (Y002).
• 2. Temporizzazione: le istruzioni del timer sono disponibili per consentire eventi on-ritardo o off-ritardo. Una volta attivato, il timer accenderà l’uscita associata (ritardo di accensione) o disattiverà (ritardo di spegnimento) dopo che è trascorso il tempo impostato.
• 3. Conteggio: Le funzioni Count-up e count-down aumentano o diminuiscono il valore del contatore ad ogni transizione dell’input.
• 4., Confronti: sono disponibili istruzioni di confronto per determinare se i valori sono inferiori, uguali o maggiori l’uno dell’altro.
• 5. Matematica: queste istruzioni non solo consentono la semplice addizione e sottrazione, ma anche per operazioni più complesse come tangenti, radici quadrate, ecc.
• 6. Funzioni speciali: questi includono loop PID, istruzioni di comunicazione, registri a turni, sequencer a tamburo, generatori di rampa, ecc.

Prova un esercizio

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Il software è gratuito e non hai bisogno di alcun hardware, quindi provalo. Scarica il software qui e guarda il video qui sotto.