Dziś skupimy się na Ladder Logic(Język Drabinkowy), znanym również jako Ladder Diagram (LD), oraz porównamy go z innymi językami programowania PLC zgodnymi ze standardem IEC 61131-3.
Języki programowania PLC w standardzie IEC 61131-3
Sterowniki PLC to wyspecjalizowane komputery zaprojektowane do monitorowania i sterowania procesami automatyki. Standard IEC 61131-3 definiuje pięć języków programowania, które są wspierane przez niemal wszystkich producentów PLC:
- Ladder Diagram (LD),
- Function Block Diagram (FBD),
- Structured Text (ST),
- Sequential Function Chart (SFC),
- Instruction List (IL).
W tym artykule skoncentrujemy się na Ladder Diagram, a następnie porównamy go z pozostałymi językami.
Czym jest Ladder Diagram?
Ladder Diagram to najpopularniejszy język programowania PLC, głównie dlatego, iż był pierwszym wprowadzonym językiem. Powstał jako alternatywa dla twardo okablowanych przekaźników w szafach sterowniczych. Został zaprojektowany z myślą o elektrykach, dlatego swoim wyglądem przypomina schematy elektryczne.
LD to graficzny język programowania, co czyni go bardzo intuicyjnym i łatwym w debugowaniu. Idealnie nadaje się do implementacji złożonej logiki Boole’a, co jest jego głównym celem.
Przykładowy fragment kodu LD, sterujący silnikiem, jasno pokazuje, jakie warunki wejściowe muszą być spełnione, aby uruchomić silnik. Tego rodzaju wizualizacja jest jednym z powodów, dla których LD jest tak popularny.
Porównanie Ladder Diagram z innymi językami IEC 61131-3
Ladder Diagram vs Structured Text (ST)
Structured Text to tekstowy język programowania, preferowany przez osoby z doświadczeniem w tradycyjnym programowaniu (np. Python).
Zalety Structured Text:
- Umożliwia pisanie złożonych obliczeń w jednym wierszu, podczas gdy w LD każda operacja wymaga osobnych instrukcji.
- Obsługuje pętle (FOR, WHILE), co upraszcza powtarzające się operacje.
Rekomendacja:
ST sprawdza się w przypadku dużych obliczeń i manipulacji danymi, ale jako główny język projektu polecam LD. Dlaczego? LD jest bardziej zrozumiały dla osób zajmujących się utrzymaniem maszyn, które często nie są programistami.
Ladder Diagram (Język Drabinkowy) vs Function Block Diagram
Function Block Diagram (FBD) to kolejny wysokopoziomowy, graficzny język programowania używany w sterownikach PLC.
FBD jest szczególnie popularny w przemyśle procesowym, ponieważ jego struktura wizualna przypomina schematy P&ID (Piping and Instrumentation Diagrams), które przedstawiają rozmieszczenie i połączenia urządzeń procesowych. Dzięki temu osoby pracujące w tym sektorze łatwo adaptują się do tego języka.
W praktyce, ten sam algorytm sterowania przenośnikiem może być zaimplementowany zarówno w Ladder Diagram, jak i Function Block Diagram, a poniższy przykład pokazuje, jak te dwa języki mogą wyglądać w porównaniu.
Podobnie jak Ladder Diagram, FBD to graficzny język programowania, który jest intuicyjny, łatwy do zrozumienia, monitorowania i debugowania. Jednym z kluczowych atutów FBD jest ułatwienie implementacji sterowania procesami ciągłymi, na przykład przy użyciu pętli PID.
Z tego względu zaleca się stosowanie Function Block Diagram w przemyśle procesowym, szczególnie tam, gdzie sterowanie ciągłe jest standardem. Jego wizualna struktura i intuicyjność sprawiają, iż jest lepiej dostosowany do tego rodzaju zastosowań niż Ladder Diagram.
Poza przemysłem procesowym różnice między FBD a LD stają się mniej istotne. W takich przypadkach wybór między tymi językami zależy głównie od preferencji użytkownika, polityki firmy lub standardów obowiązujących w danym sektorze przemysłu.
FBD to potężne narzędzie w odpowiednich zastosowaniach, a jego znajomość może być dużym atutem dla wszystkich programisty PLC.
Ladder Diagram vs Sequential Function Chart
Sequential Function Chart (SFC) to kolejny wysokopoziomowy język programowania PLC, który swoim wyglądem przypomina diagram przepływu.
Ze względu na swoją strukturę, SFC jest doskonałym narzędziem do modelowania procesów sekwencyjnych na wysokim poziomie. Jego wizualna reprezentacja pozwala na łatwe zobrazowanie kolejnych etapów procesów, co sprawia, iż jest niezwykle intuicyjny w użyciu przy tworzeniu schematów przepływu.
Jednak z uwagi na swoją bardzo ogólną naturę, SFC nie nadaje się do pisania szczegółowej logiki sterowania. W przypadku prostego zadania sterowania przenośnikiem, logika w SFC może zajmować prawie pół ekranu, podczas gdy w Ladder Diagram ten sam algorytm można zapisać jako pojedynczą linię kodu.
Właśnie dlatego SFC nie powinno być porównywane bezpośrednio z Ladder Diagram – oba języki mają inne zastosowania.
Sequential Function Chart najlepiej traktować jako język uzupełniający. Możesz za jego pomocą modelować proces na wysokim poziomie, a następnie zaimplementować szczegółową logikę sterowania w Ladder Diagram. Taka kombinacja pozwala na przejrzystość w projektowaniu i jednocześnie efektywność w implementacji.
SFC to narzędzie idealne dla procesów sekwencyjnych, które wymagają jasnego zobrazowania kolejnych etapów, ale w połączeniu z Ladder Diagram tworzy skuteczny i elastyczny system programowania.
Ladder Diagram vs Instruction List (IL)
Instruction List to tekstowy język programowania podobny do asemblera. Ze względu na swoją trudność w pisaniu i debugowaniu, język ten został wycofany.
Rekomendacja:
Unikaj IL w nowych projektach i korzystaj z LD.
Rekomendacje dla programistów PLC
Na podstawie omówionych języków polecam:
- Używać Ladder Diagram jako domyślnego języka programowania. Jest on najczęściej stosowany i zrozumiały w branży.
- W specyficznych przypadkach rozważyć:
- Function Block Diagram dla sterowania procesami ciągłymi,
- Structured Text dla obliczeń i manipulacji danymi,
- SFC do modelowania procesów sekwencyjnych.
Podsumowanie
W artykule przedstawiłem wszystkie języki IEC 61131-3, porównałem ich mocne i słabe strony w stosunku do Ladder Diagram oraz zasugerowałem, kiedy warto używać poszczególnych języków.
Każdy programista PLC powinien znać wszystkie te języki, aby wybrać najlepsze narzędzie do danego zadania. Pamiętaj – jeżeli znasz tylko jedno narzędzie, każde zadanie może wydawać się identyczne.
