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Ladder Diagram

en-lang Ladder Diagram

Il Ladder Diagram (LD) è il più popolare linguaggio di programmazione grafico per PLC. La sintassi delle istruzioni replica i contatti dei circuiti elettrici, elaborando il flusso dei segnali tra sbarre collettrici, contatti, elementi complessi e bobine.

La programmazione Ladder nacque negli Stati Uniti alla fine degli anni ’60, sulla spinta di Dick Morley (l’inventore del PLC) e del suo staff di progettazione nel settore automobilistico. La rappresentazione Ladder riproduce la logica cablata tradizionale, proprio perché il PLC era la diretta emanazione dei quadri che utilizzavano la logica a relè. Il Ladder Diagram si basa infatti su simboli di provenienza “elettrica” a norma DIN 19239: binari di potenza (power rail), contatti elettrici e avvolgimenti magnetici (coil). Si articola in linee orizzontali (rung) contenenti contatti, coil, function block e funzioni. Oltre a contatti e bobine, il linguaggio Ladder permette anche funzioni più complesse svolte da temporizzatori, registri, contatori, programmatori ciclici, ritardi programmabili e identificazione dei fronti, così che il circuito risultante raggiunga un grado ragionevole di complessità. Letteralmente Ladder Diagram significa “Schema a Scala”, perché le due barre laterali fungono da linea di alimentazione (barra di sinistra) e massa (barra di destra), e ciascun “piolo” è una sequenza di contatti in serie o in parallelo, che alimenta una determinata bobina. Per la necessità di rappresentare il programma sullo schermo, i montanti non sono disposti verticalmente ma orizzontalmente. Le due barre laterali sono unite da una serie di parti, una delle quali, a sinistra, si riferisce all’inserimento dei contatti (variabili interne o di ingresso). La seconda è costituita da un unico simbolo rappresentante la bobina, i blocchi funzione o l’uscita. In fase di programmazione si possono utilizzare anche dei blocchi precostituiti che contengono una combinazione degli elementi di base.

 

I requisiti della norma IEC 61131

 

Normato secondo lo standard IEC 61131, il Ladder Diagram è basato sull’osservazione di alcune caratteristiche comuni. Tali caratteristiche assicurano al programmatore un approccio più immediato agli editor grafici proposti dai differenti produttori di PLC. Il concetto alla base della logica Ladder è quello di rappresentare graficamente un flusso virtuale di corrente elettrica tra due barre di potenziale, regolato da interruttori e bobine, in modo da implementare in modo intuitivo una logica booleana: passaggio di corrente (true), assenza di corrente (false). Una riga di codice corrisponde ad una rete di contatti, funzioni, function block e bobine, connesse da linee (eventualmente estese da etichette testuali dette connettori, in caso di suddivisione su più righe o pagine) attraversate dall’ideale flusso di corrente. La norma stabilisce che il flusso di corrente si intende diretto da sinistra a destra, mentre il flusso logico va eseguito dall’alto verso il basso, salvo che non siano presenti istruzioni di salto o di termine forzato dell’esecuzione della POU (Program Organization Unit). Nella tecnica di programmazione Ladder la soluzione di un problema di automazione viene rappresentata con un modello di tipo “macchina a stati”. Ogni stato viene rappresentato da una variabile locale. Per ogni stato vengono identificate le azioni da eseguire e vengono individuati gli eventi che producono il passaggio di stato. Ciascun evento corrisponde ad una variabile. Con queste premesse, il programma si sviluppa in tre livelli: rappresentazione dell’attivazione di un nuovo stato a partire da ciascuno stato per un determinato evento; rappresentazione della disattivazione di ciascuno degli stati a causa dell’attivazione di un altro stato; rappresentazione delle azioni eseguite in ciascuno degli stati.

 


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