Программирование в графическом режиме LAD

LAD (анг. Ladder Diagram) это простой способ программирования, используемый для редактирования программ в контроллерах PLC. Благодаря сохранению основных канонов стандарта языка, не будет причинять проблем пользователям, которые уже имели дело с подобным способом программирования. Пользователи NEED, которые первый раз встречаются с LAD, будут иметь возможность ознакомиться и воспользоваться данным способом программирования, который обращается к „рисованию” схем электрических соединений.

Символы в LAD 

Язык лестничных схем LAD – базируется на символах контактно - релейной логики. Этим способом могут представляться контакты (входные элементы), двухпозиционные выходы (отображение катушек реле) и функциональные выходы.
Основные символы языка LAD для отображения входов указываются на рис. 1.


Рис.1. Основные элементы языка LAD - входы

Функциональные выходы это Tаймеры рис. 2. и Счетчики рис. 3.


Рис. 2. Элементы языка LAD – Tаймеры.


Рис. 3. Элементы языка LAD – Счетчики.

Символы языка LAD для отображения выходов указаны на рис.  4.


Рис. 4. Элементы языка LAD – выходы.

Символы языка LAD для отображения Маркеров указаны на рис.  5.


Рис. 5. Элементы языка LAD – Маркеры

Входы 

C точки зрения программы LAD входом может быть не только физический контакт электрического элемента (дискретный вход), но также положение (логический уровень) Tаймера, Счетчика, Часов, Маркера или даже выхода. Учитывая, что данным элементам во время их работы присваиваются двухпозиционные значения (‘0’ или ‘1’) можно их проверять и ставить в зависисмость от них действие выхода.

 Внимание: Проверка выходов заключается только в получении программной информации о состоянии регистра, который управляет данным физическим выходом, т.е. не учитывается надежность реле и исполнительной системы данного выхода.

Выходы 

В наиболее простом случае, имеем дело с двухпозиционным элементом, т.е. реле, катушка которого питается или нет. Тогда можем говорить, что реле работает (является активным), если его катушка получает питание, – т.е. принимается для нее определенное логическое состояние. В данном случае пользуемся положительной логикой, т.е. положением ‘1’ для включенного выхода, a для невключенного выхода  -логическим положением ‘0’.
В зависимости от присвоенной функции выход может устанавливаться в постоянной зависимости от входов (Инструкция „=”) – аналогия с работающим реле, если катушка питается. По - другому поводятся выходы типа SET и RESET, где после выполнения условий происходит установка на постоянный срок (Инструкция „S”) логического положения ‘1’. Данное положение сохраняется до момента выполнения операции по отмене (R) – это отвечает поведению реле с поддержкой.
Выходы в LAD могут быть лишены своих физических эквивалентов в релейной структуре, это так назыв. функциональные выходы, которые предоставляют возможность использовать элементы, т.е. Tаймер, Счетчик, Часы, Маркер. Данные элементы устанавливаются аналогично физическим выходам (принимают положение ‘0’ или „1’), в зависимости от присвоенной им функции .

Структура программы в LAD

Символы помещаются в цепь (анг. Network). Решетки размещаются способом, похожим на ступеньки (анг. Rungs) в лестнице. Следующие цепи (ступеньки лестницы) отсчитываются сверху вниз. После приближения к последней ступеньке, процесс слежения за программой повторяется с начала.
Цепь с левой и правой сторон ограничена токовыми шинами. Правая шина може быть видимой или невидимой на рисунке. Учитывая аналогию с релейной схемой, программы в LAD могут считываться как протекание тока с левой к правой вертикальной линии (напр. левая сторона - питание, правая – потенциал массы) через отдельные цепи.


Рис. 6. Примерная программа, выполнена в режиме LAD.

Структура цепи LAD 

Цепь должна иметь соответствующий формат и синтаксис. Вот несколько важнейших правил:
– каждая цепь может иметь до 16 паралельных линий, каждая линия может иметь до 4 логических элементов, соединенных последовательно,
– последним элементом последовательного соединения в данной цепи должен быть один из исполнительных элементов (двухпозиционный или функциональный выход),
– цепь может иметь не более 16 выходных элементов,
– не допускается разветвление, имеющее начало или конец внутри другого разветвления, которое соединяется с „питательной линией ” или выходами.

Примеры запрещенных соединений

Ниже указаны примеры запрещенных соединений:

Описание используемых элементов 

Логическому элементу (символу – смотри таб. 1.), который выполняет в режиме LAD функцию входа или выхода сигнала, могут присваиваться разные переменные, т.е. входом сигнала может быть не только напряжение, подаваемое на входы оснащения (обоз. I1..I8), но также входом может быть состояние Таймера, Cчетчика, Часов и состояние выхода. Об этом решает описание символа элемента. Цифра в обозначении указывает номер входа, который будет проверяться. Аналогично можно установить (или отменить) не только физические выходы, но также Маркеры (выходы без физического выведения) и состояние Tаймеров, Счетчиков и др.
В таблице указаны символы режима LAD с описанием и допускаемыми переменными XY сигнала для данного элемента (X – входы, Y – выходы).
Активный вход – вход, состояние которого разрешает на проход сигнала. (логическое ‘1’ для входа NO, логическое ‘0’ для входа NC).
Активный выход – выход, который имеет логический сигнал ‘1’.

Tаб. 1. Основные символы языка LAD.

LAD

Описание 

Переменная 

 

Нормальный вход открытый – NO. 

Активный вход (замкнутый контакт), если логическое значение присвоенной переменной составляет ‘1’.  (Normally Open)

X: I, A, H, Q,M, T, C

n: номер входа данного вида

 

Нормальный вход закрытый – NC. 

Активный вход (разомкнутый контакт), если логическое значение присвоенной переменной составляет ‘0’.
(Normally Closed)

 

Импульсное реле – выполняет роль триггера, запускаемого нарастающим фронтом. Каждый нарастающий импульс изменяет состояние выхода на противоположное.(FP)

Y: Q, M
m: номер выхода данного вида

 

Выход присваивания

Устанавливает значение присвоенной переменной на ‘1’, при условии подачи сигнала. Эквивалент реле с открытыми контактами (присвоение входного состояния выходу)  (Assign)

Y: Q, M
 m: номер выхода данного вида

Выход Set

Устанавливает значение присвоенной переменной на ‘1’, при условии подачи сигнала и поддерживает данное состояние до момента выполнения инструкции ‘Reset’ или до момента выключения питания программируемого логического  реле(реле с поддержкой)

Y: Q, M
m: номер выхода данного вида

Выход Reset

Устанавливает значение присвоенной переменной на ‘0’, при условии подачи сигнала и поддерживает данное состояние до момента выполнения инструкции ‘Set (S–STL)’ или выключения питания программируемого логического  реле(отмена выхода)

Tаймер Включение с задержкой

Устанавливает значение Tn = ‘1’ по истечении заданного времени „N” с момента активирования

Tаймер Выключение с задержкой

Поддерживает значение Tn = ‘1’ в течение заданного времени „N” после снятия сигнала активирования.

Tаймер Отдельный импульс

После активирования генерируется отдельный импульс продолжительностью „N”.

Tаймер Импульсы

Если активный – то генерируется прямоугольная волна (импульсы) с заполнением  50% (продолжительность „N” высокого положения и продолжительность „N” низкого положения импульсов).

Счетчик вверх

После активирования осуществляется отсчет импульсов – состояние Счетчика увеличивается на присвоенном данному Счетчику входе. После достижения Счетчиком текущего порога „N” принимает значение ‘1’

Счетчик вниз

После активирования осуществляется отсчет импульсов – состояние Счетчика уменьшается на присвоенном данному Счетчику входе. После уменьшения состояния Счетчика текущего значения менее порога „N” принимает значение ‘0’



Конфигурация

Конфигурация входов 

Каждому входу в программе (цепи) необходимо присвоить вид и переменную. Вид присваивается графическим способом путем выбора нормально открытого контакта или нормально замкнутого контакта, переменную размещаем над графическим символом. Переменная, определяющая тип входа, состоит из буквенного обозначения и номера.
Имеются следующие переменные:
I – входы,
H – часы,
A – аналоговые компарации,
Q – состояния выходов,
M, MDIR – состояния Маркеров,
C – состояния Счетчиков,
T – состояния Таймеров.
HC – быстрый счетчик/измеритель частоты 0-20 kHz.
MDIR – системный маркер направления фаз



Рис. 7. Kонфигурация входов.

Конфигурация выходов 

Физические входы указываются при помощи графического симовла как на рис. 8. В зависимости от ожидаемого поведения выхода, пользуемся соответствующим графическим символом. Над графическим символом помещаем букву Q, которая обозначает выход и номер данного выхода.


Рис. 8. Kонфигурация выходов.

Kонфигурация Маркеров 

Маркеры, аналогично выходам, указываются при помощи того же самого графического символа, изменяя Q на M (рис. 9). В зависимости от ожидаемой реакции Маркера, пользуемся соответствующим символом внутри графического обозначения Маркера. Над графическим символом помещается буква M, которая обозначает Маркер (анг. Мarker) и номер того ж Маркера.

 
Рис. 9. Kонфигурация Маркеров.

Конфигурация Таймеров 

Tаймеры, аналогично выходам, указываются с помощью того же самого графического символа – рис. 8. В зависимости от ожидаемого способа действия Tаймера пользуемся соответствующим символом внутри графического обозначения Tаймера. Над графическим символом помещается буква T и номер Tаймера.

 
Рис. 10. Kонфигурация Tаймеров

 Существует возможность использовать, для отмеривания времени для Tаймеров , значения напряжений, считываемых с аналоговых входов I7, I8 для NEED-12DC-x1-08-4, NEED-24DC-x1-08-4 или I14, I15, I16 для NEED-12DC-x1-16-8, NEED-24DC-x1-16-8.

Kонфигурация Счетчиков 

Счетчики, аналогично выходам, указываются с помощью того же самого графического символа – рис. 8. В зависимости от ожидаемого способа действия Счетчика пользуемся соответствующими символами внутри графического обозначения Счетчика. Над графическим символом помещается буква C, которая является обозначением Счетчика (анг. Counter) и номер Счетчика.

 
Рис. 11. Kонфигурация Счетчиков.

 Существует возможность использования, для установки порога для Счетчиков, значений напряжения, считываемых с аналоговых входов I7, I8 для NEED-12DC-x1-08-4, NEED-24DC-x1-08-4 или I14, I15, I16 для NEED-12DC-x1-16-8, NEED-24DC-x1-16-8.

Быстрый счетчик
Версии DC NEED..-x1-16-8 имеют Быстрый счетчик HC1 считывающий импульсы с максимальной частотой 20kHz. HC1 является Счетчиком оснащения, считывает импульсы, появляющиеся на входе I11. Входы CU, CD принимают тогда, кроме функции направления считывания, функцию активации Быстрого счетчика.
Быстрый счетчик может работать в частотном режиме – считывает импульсы, появляющиеся на входе I11 в течение 1с.
Быстрый Счетчик никогда не переполняется. Порог для считывания может устанавливаться в пределе 0..65535. Выполнение операции Reset на Быстром счетчике отменяет состояние и количество отсчитанных импульсов.

Для версии NEED-230AC-x1-16-8 Быстрый счетчик HC1 измеряет частоту сети (50Hz или 60Hz) если вход I11 является активным.Так как частота сети является неизменной и известной можно использовать быстрый счетчик в качестве дополнительного таймера. Если порог = 1000, то для 50Hz счетчик переключится через 100 x 20ms = 20s.

Примеры конфигурации

Пример1: Tаймер SL Импульсы (Генератор импульсов)



Рис. 12. Пример конфигурации Tаймера SL.

Пример2: Reset Tаймера


Рис. 13. Пример переустановки Таймера.

 Правила размещения элементов 

Рис. 14. указывает очень простую цепь программы с размещением элементов соответственно вышеуказанной структуре. Примеры включают дискретные входы и выходы.


Рис.14. Цепь в LAD.

Цепь состоит из входной части (условной – предварительной) и выходной части (исполнительной – происходящей). Первая часть определяет условия, которые должны выполняться для активирования выхода (исполнительный элемент).
Входные элементы могут выступать в разных взаимных соединениях, их число подвергается ограничениям только в связи с четкостью программы и возможностью редактирования.

Внимание: В реле NEED максимальное число входных элементов в одной линии составляет n=3 т.е. в ряде могут находиться только 3 элемента (контакты), зато паралельных элементов насчитывается не более m=150. Это обозначает, что 150 строк может присваиваться одной цепи. Выходные элементы составляют не более 150 (1 в каждой горизонтальной линии). Ограничение программы это 150 горизонтальных линий (не более 862 байтов после компиляции).
Рис. 15. Максимальное количество элементов одной цепи.

Виды соединений

Решение системы управления требует разработки программы, которая сможет определить зависимости между водными и выходными сигналами.
Основные виды соединений указываются ниже:

Изображение входа выходом

Состояние входа I1 будет присваиваться выходу Q1. Выход Q1 будет активным  (Q1=’1’), если вход I1 будет в логическом положении ‘1’.




Изображение отрицательного входа выходом

Отрицательное состояние входа I1 будет присваиваться выходу Q1. Выход Q1 будет активным (Q1=’1’), если вход I1 будет в логическом положении ‘0’.




Последовательное соединение

 Вышеуказанная система выполняет функцию логического произведения. Выход Q2 будет активным (Q2=’1’), если оба входы I1 и I2 будут в логическом положении ‘1’.





Ниже указываются другие виды последовательных соединений:

Выход Q2 будет активным (Q2=’1’), если вход I1 будет в логическом положениии ‘1’ a вход I2 в логическом положении ‘0’.





Последовательное соединение 3 элементов.
Выход Q2 будет активным (Q2=’1’), если все входы I1..I3 будут в логическом положении ‘1’.





Последовательное соединение 3 элементов.
Выход Q2 будет активным (Q2=’1’), если вход I1 будет в логическом положении ‘1’ a входы I2, I3 будут в логическом положении ‘0’.




Паралельные соединения

Указанная рядом схема выполняет функцию логической суммы. Выход Q3 будет активным (Q3=’1’), если одно из входов I1, I2 (или оба) будет в логическом положении ‘1’.








Ниже указываются другие виды паралельных соединений:

Выход Q3 будет активным (Q3=’1’), если одно из входов I1, I2 (или оба) будет в логическом положении ‘0’.










Указанная рядом схема выполняет функцию логической суммы 3 элементов. Выход Q3 будет активным (Q3=’1’), если не менее одного из входов I1, I2, I3 будет в логическом положении ‘1’.













Логическая сумма 3 элементов.
Выход Q3 будет активным (Q3=’1’),
если вход I1 будет активным (положение ‘1’) или если одно из входов I2, I3 (или оба) будет в логическом положении ‘0’.











Последовательно-паралельные соединения
 Для представления системы управления, вышеуказанные основные соединения можно подключать друг к другу в пределе допускаемого количества входных элементов горизонтальных (3) и вертикальных (150) согласно правилам создания соединений.
Если алгоритм требует использования, для правильной установки выхода, большего количества входных элементов, то необходимо модифицировать решетку соединений пользуясь с этой целью Маркерами, т.е. разделить задачи на меньшие.
Ниже указываются примеры цепей, пользующихся комбинациями последовательно-паралельных соединений при одновременном толковании действия.

Система, осуществляющая последовательное соединение элемента I1 с паралельно соединенными элементами I2, I3.
Действие выхода Q1 является следующим:
Q1=’1’, если I1 является активным (положение ‘1’) и одно из входов I2, I3 или оба) находится в логическом положении ‘1’.







Система, осуществляющая последовательное соединение элемента I1 с паралельно соединенными элементами I2, I3 и далее последовательно I4.
Действие выхода Q3 является следующим:
Q3=’1’, если I1 и I4 является активным (положение ‘1’) и одно из входов I2, I3 (или оба) является неактивным (положение ‘0’).






Эквивалентная вышеуказанная схема представляется в другом виде: в первую очередь последовательное соединение I1, I4, далее паралельное соединение I2 и I3.

Символические наименования

Для реле NEED существует возможность приписать символические наименования переменным. Это облегчает анализ программы и делает ее более прозрачной.
Есть возможность переключать режим просмотра переменная/ символическое наименование. На рис. 16. указано контур при обыкновенной записи и ниже при использовании символических наименований.


Рис. 16. Пример использования символов в LAD.

Программа в LAD

Программа состоит из цепей, самая простая программа может содержать только 1 цепь (линию программы). Ниже указывается программа, состоящая из трех цепей.


 Рис. 17. Примерная программа, записанная в LAD.

Описание программы:
В первой цепи (рис. 17.) были использованы входы, подключенные прямо к установочному реле. Первый вход (I1) типа NC (нормально замкнутый), второй (I2) типа NO (нормально разомкнутый), т.е. включение Tаймера T1 произойдет, если I1 = ‘0’ и I2 = ‘1’.
Во второй цепи (T1, I3, Q1) проверяется состояние Tаймера T1 (устанавливаемого в цепи 1) и входа I3. Если Tаймер будет включен (через 500ms с момента выполнения условия I1=’0’ и I2 =’1’) и вход I3 будет активным (I3 = ‘1’), то выход Q1 будет находиться в высоком положении (будет питаться). Если вход I3 выключится (I3 = ‘0’) выход Q1 будет выключен.
Цепь 3 служит для запоминания включения входа Q1. Если вход Q1 перейдет в положение '1' то осуществится установка (на постоянный срок) Маркера M1 (M1 = ‘1’).
Нужно обратить внимание, что вышеуказанная программа завершается  установкой Маркера M1, так как дальнейшие операции на Маркере M1 (напр. переустановка) не выполняются.
Converted from CHM to HTML with chm2web Pro 2.7 (unicode)