Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 


Схемы подключения | Принципиальные схемы | Электроснабжение
Розетки и выключатели | Автоматы защиты | Кабель и провод | Монтаж электропроводки Ремонт электротехники | Молодому электрику

Электрик Инфо » Устройства автоматики, Промышленное электрооборудование, Программируемые логические контроллеры » Язык релейных диаграмм LD (Ladder diagram) и его применение
Количество просмотров: 105816
Комментарии к статье: 13


Язык релейных диаграмм LD (Ladder diagram) и его применение


Язык релейных диаграмм LD и его применениеЯзык релейных или лестничных диаграмм LD (от англ. Ladder diagram) представляет собой простой в обращении, графический язык разработки. В его основе лежат релейно-контактные схемы, поэтому элементами логики здесь выступают: обмотки реле, контакты реле, горизонтальные и вертикальные перемычки.

Пары контактов реле или кнопки — вот основные логические переменные языка LD, при этом состояние переменных — это есть ни что иное, как состояние контактов: разомкнутое или замкнутое.

Сама же программа на данном графическом языке представляется аналогом релейной схемы, в которую может входить множество различных функциональных блоков. В общем и целом, синтаксис языка LD позволяет очень просто строить логические схемы для релейной техники.

Немного истории

Как таковой, язык релейных схем существовал еще во времена Томаса Эдисона, и лишь в начале 1970-х он был адаптирован для первых ПЛК. В самом начале данный язык появился в пакетах программирования ПЛК компаний Modicon и Allen-Bradly, причем символика была заимствована именно из электротехнической области.

Язык LD изначально был предназначен для инженеров по автоматизации, работающих на предприятиях. Интерфейс программирования наглядно преподносит логику работы контроллера, позволяет легко решать задачи ввода в эксплуатацию, а также быстро находить неполадки в подключенном к ПЛК оборудовании. Разработчики стандарта специально сделали форму такой, чтобы максимально облегчить работу инженерам по релейной автоматике на ПЛК.

Язык релейной логики является одним из первых языков, широко используемых в ПЛК. По этой причине в настоящее время он по-прежнему остается одним из самых популярных.

Принцип работы ПЛК

В Соединенных Штатах например, язык релейных диаграмм — самый распространенный язык для программирования ПЛК. Он также широко распространен по всему миру. Написанная программа выглядит интуитивно понятно, так что любой инженер-электрик сможет легко ее прочитать и понять, ведь логические операции здесь представляются в виде электрической цепи с разомкнутыми и замкнутыми контактами.

Результат логической операции «ЛОЖЬ» или «ИСТИНА» в общем случае имеет под собой соответствующее состояние цепи: если ток течет — «ИСТИНА», «true», если тока нет — «ЛОЖЬ», «false».

LD-диаграмма и цепь

В STEP 7 этот язык известен как LAD (Ladder Logic). Фрагмент программы, сделанной на языке типа LAD: 

Фрагмент программы, сделанной на языке типа LAD

Достоинства и недостатки языка LD

Главное достоинство языка — безусловно простота. Программа представляется как электрический поток, любой специалист по электротехнике это поймет. Правила просты, здесь используются лишь булевые выражения, код рационален и легко может быть оптимизирован вручную.

Соответственно вытекает отсюда главный недостаток — операции только двоичные, лишь дискретные состояния возможны, непрерывное управление сразу отпадает. К тому же с увеличением количества реле схема становится сложной для чтения, понимания и отладки.

Преимущества:

  • самый популярный язык программирования ПЛК,

  • интуитивно понятен для людей, умеющих читать электрические схемы,

  • возможность быстро находить ошибки,

  • готовые элементы и функциональные блоки,

  • простота кода, обеспечивающая эффективный анализ,

  • идеально подходит для работы с простыми процессами.

Недостатки:

  • непригоден для сложных процессов, потому что тогда он теряет простоту и анализ становится намного сложнее,

  • сложная реализация более сложных функций, таких как ПИД-регуляторы, тригонометрические функции или функции обработки данных.

Ladder diagram

Изучение языка релейных диаграмм LD на первый взгляд может показаться сложной задачей, но это ценный навык для тех, кто занимается промышленным программированием.

Как выглядит программа на LD

Две вертикальные линии представляют пару питающих шин. Между шинами располагаются горизонтально цепи, в которые включаются обмотка и контакты реле. В цепи может быть установлено произвольное количество контактов. Последовательно соединенные контакты должны замкнуться все, тогда по цепи пойдет ток, и обмотка реле получит питание. Несколько обмоток реле может быть включено параллельно, но не последовательно.

Программа на LD

В языке LD для каждого контакта имеет место логическая переменная, которая и определяет состояние контакта. Для нормально-разомкнутого контакта переменная принимает значение «ИСТИНА» когда контакт замкнут, или принимает значение «ЛОЖЬ», когда контакт разомкнут. Надпись над контактом — это имя переменной и одновременно название контакта.

При последовательном соединении нескольких контактов логика равноценна операции «И». Параллельно соединенные контакты воспроизводят логическую операцию «монтажное ИЛИ». Цепь замкнута «ON», разомкнута - «OFF», что сказывается на состоянии обмотки реле и на значении логической переменной применительно к обмотке — «ЛОЖЬ» или «ИСТИНА».

  • -||- контакт нормально-разомкнутый

  • -|/|- контакт нормально-замкнутый

  • -( )- катушка реле

  • -(/)- катушка реле инверсная

Как легко видеть, графические обозначения внутри LD-диаграммы интуитивно понятны, но они отличаются от принятых в электрических схемах. Тем не менее, факт, что символы псевдографики служат для построения диаграммы (программы), является преимуществом языка.

Для инверсных контактов (нормально-замкнутых -|/|- ) характерно значение переменной «ИСТИНА», когда контакт разомкнут, и значение переменной «ЛОЖЬ» — когда контакт замкнут. Работа такого контакта эквивалентна логической операции НЕ. Комбинацией инверсного и прямого контакта получается переключающий контакт.

Кроме того, как видите, обмотки реле также могут быть инверсными, что означает, что логическая переменная принимает инверсное значение по отношению к состоянию цепи: ток течет — «ЛОЖЬ», тока нет - «ИСТИНА».

 

Примеры использования языка LD:

Схемы пуска электродвигателя на языке лестничных диаграмм LD для ПЛК

Примеры простых программ для ПЛК в CodeSys на языке релейных диаграмм

Реализации проходного выключателя для автоматизации управления освещением

Еще один очень распространенный язык программирования ПЛК:

Язык функциональных блоковых диаграмм (FBD)

Мы планируем развивать эту тему здесь:

Обучение применению и программированию ПЛК

Андрей Повный 

Structured Text

Представляем книгу по Structured Text (ST) МЭК 61131-3. Автор - Сергей Романов

Книга "Изучаем Structured Text МЭК 61131-3": Ссылка на книгу

Популярные публикации:

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Устройства автоматики, Промышленное электрооборудование, Программируемые логические контроллеры

Подпишитесь на наш канал в Телеграм "Автоматика и робототехника" (современные технологиии, инновации и будущее автоматизации). Нажмите на ссылку ниже и будьте в центре событий в мире автоматики: Автоматика и робототехника 



Поделитесь этой статьей с друзьями:


Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • Язык функциональных блоковых диаграмм (FBD) и его применение
  • Схемы пуска электродвигателя на языке лестничных диаграмм LD для ПЛК
  • Язык программирования ПЛК Structured Text (ST) и его применение
  • Примеры простых программ для ПЛК в CodeSys на языке релейных диаграмм
  • Использование ОВЕН ПЛК в системах автоматического управления освещением
  • Анимированная визуализация технологических процессов в CodeSys
  • Языки программирования ПЛК и программная платформа автоматизации CoDeSys
  • Пример модернизации электрической схемы грузового подъемника с использовани ...
  • Программируемые логические контроллеры для домашней автоматизации
  • Булева алгебра. Часть 2. Основные законы и функции
  • Категория: Устройства автоматики, Промышленное электрооборудование, Программируемые логические контроллеры

    ПЛК, Контроллеры управления, Промышленная автоматизация, Андрей Повный – все статьи

      Комментарии:

    #1 написал: Светлана |

    Язык релейно-контакторных схем (РКС) или LD (Ladder Diagram в английских источниках) является примером графического языка программирования. Логические выражения на этом языке описываются в виде схем реле, внешний вид и принцип работы которых аналогичен принципу действия широко распространенных обычных релейно-контакторных электрических схем управления. Язык РКС, помимо возможностей работы с логикой, дополнен таймерами, счетчиками и другими средствами, облегчающими работу инженеров по автоматизации. Главный недостаток языка РКС — низкая эффективность при обработке сложных процессов с большим количеством аналоговых переменных, так как он построен для представления процессов с дискретным характером.

      Комментарии:

    #2 написал: Паша |

    Релейная диаграмма основана на том факте, что она выглядит как лестничная диаграмма, но программно все входы и выходы фиксируются, так что одновременность входов и выходов обеспечивается только программно (во внутренней прошивке). 

      Комментарии:

    #3 написал: Александр |

    Контроллер и даже реле программируемое уже хорошо!

      Комментарии:

    #4 написал: Сергей |

    LD называется лестничным языком, потому что он похож на лестницу. Следующие «ступеньки лестницы» - это следующие строки кода. Это сходство со схемами контактных реле было предназначено для помощи в программировании специалистами, знакомыми с электрическими схемами. Алгоритм управления создается с использованием определенных элементов, таких как контакты и катушки, а также соединения между ними. В программе также используются готовые функциональные блоки (арифметические, логические, сравнения или отношения) и функциональные блоки (триггеры, таймеры, счетчики).

      Комментарии:

    #5 написал: Максим Сувалкин |

    Преимущества программирования на языке лестничных диаграмм Ladder в основном заключаются в анимации, потому что вы сразу можете увидеть, есть ли у вас сигнал на катушке или нет. Это хорошо для электриков, которым логика на языке Ld обычно гораздо ближе и еще, в основном потому, что они просто не хотят изучать другие языки программирования ПЛК. Я считаю, что это лучший выбор для простых программ. 

      Комментарии:

    #6 написал: Voltek |

    В прошлом автоматизация реализовывалась через большие шкафы управления, в которых можно было найти множество электромагнитных реле, пускателей, контакторов и других простых электрических компонентов. Введение программируемых контроллеров произвело революцию в подходе к автоматизации, заменив целые шкафы одним небольшим устройством. Проблема, однако, заключалась в том, что за подключение и автоматизацию по-прежнему отвечали электрики, которые до недавнего времени устанавливали десятки реле согласно схемам. Поэтому о программировании новых драйверов не было и речи. Производители ПЛК, имея в виду то, что они должны убедить электриков использовать контроллер, решили пойти им навстречу и создать специальный язык графического программирования, который будет напоминать электрические схемы, а его логика будет напрямую связана с работой электрических цепей. Так был создан язык релейной логики - LD, который согласовал потребность в программировании с простым и доступным интерфейсом для электриков. Со временем этот язык стал всемирным стандартом и четко определен в IEC 61131-3.

      Комментарии:

    #7 написал: Виктор |

    Помимо ПЛК, кто-то умный должен был разработать графический интерфейс программирования для пользователей. Вы еще помните DOS? Я из поколения 90-х и какое-то время контактировал с ним (там даже можно было начать игру). Если вы помните, вы знаете, что графический интерфейс в DOS был очень плохим, но именно здесь были созданы первые системы программирования для ПЛК, поэтому использовались символы, которые были доступны на клавиатуре - тире, круглые скобки и т. д. Достаточно было графически представить нормально разомкнутый контакт, нормально замкнутый контакт, катушку, таймер и остальные базовые элементы. Я помню, что я тоже начал с этого языка, и он просто переписывал входные данные на выход ПЛК, что на самом деле включало светодиод с помощью кнопки. Помню эту невероятную радость, когда я нажал выключатель и загорелся светодиод, а после внесения изменений в программу он начал мерцать. В любом случае, язык лестничной логики должен знать каждый инженер по автоматизации, независимо от того, старый он или молодой - вот с чего начать. 

      Комментарии:

    #8 написал: Сергей Сергеевич |

    Язык программирования LD основан на релейной логике, в которой не использовались полупроводниковые элементы, а были соединены реле. Его структура идеальна для быстрой и четкой обработки большого количества логических сигналов, их подсчета и синхронизации. Он также подходит для простой оценки значений аналоговых сигналов.

      Комментарии:

    #9 написал: Даниил |

    Графический язык LD читается не только программистами ПЛК, но и всеми техническими специалистами, умеющими работать с релейными схемами.

      Комментарии:

    #10 написал: andy123456 |

    Ladder Diagram (LD) — наиболее часто используемый язык программирования для программируемых логических контроллеров (ПЛК). Ошибки в программах LD обходятся очень дорого, а иногда даже представляют угрозу безопасности человека.

    С увеличением объема памяти многих современных ПЛК язык LD теперь можно использовать для построения очень больших систем, что создает серьезные проблемы при разработке программного обеспечения. Однако часто бывает очень трудно создавать хорошо структурированные программы с использованием языка LD, потому что, как правило, поддержка повторно используемых программных компонентов, таких как процедуры, подпрограммы или программные блоки, ограничена или отсутствует вовсе.

      Комментарии:

    #11 написал: Александр |

    Не знаю, знаком ли кому СПУРТ из Минска, там поддерживаются библиотеки, мало того, можно вводить именно формулы, который СПУРТ иногда предлагает оптимизиртвать. Есть и другие "полезности", правда он и не лишен недостатков. Нечто похожее есть и из г. Пенза (cps) . Там свои + и -. И там, и там есть поддержка процессоры кодов, правда, сам ассемблер, почти в чистом авде, поддерживается лишь в cps, а СПУРТу надо "скармливать" скомпилированный бинарник.
    А, насчёт ПИД - в step7 есть библиотека - полжалуйста, есть и для работы с аналоговыми данными, данными времени. Надо только помнить, что step7, protool wincc у них (у сёменсов) в некоторых моментах абсолютно не совместимы, и приходится применять "радиолюбительские фокусы", впрочем, как и с их некоторыми функциями. Собрание собственных, в замен библиотечных, уменьшили время сканирования кода на 15мс, а это, согласитесь, не плохо, при общем времени (осталось) 27мс. Некоторые вещи, программные, даже пришлось заменять своими, так как от сёмы не дождались вразумительного ответа - где взять код для заказа и тд, и тп. И убивало то, что вплоть до 2005 электронные ключи к 'шагалу', 'винсс' на дискетах(!), а комп ещё надо было такой найти, где флоп поддерживается...
    Что касается 'твидо'. 'омрон', 'фанук' и тп - плохого не скажу, особенно' винкон'(s300 - нервно в сторонке курит). Правда и тут кто-то с ложкой дёгтя бегал. Тема не простая и неоднозначная. Многого не напишешь, тем более о своих наработках. Так... Общие мысли...

    Для Виктора #7
    Именно в досе и был 'шагал'5,тип контроллера не помню, давно было, вроде s100. Но, с появлением 7го' шагала' ситуация по отладке, документированию улучшилась не сильно. Я уж не говорю о совместимости... Сейчас ' пыряю' toyods-toyopac' - "вяжу в сеть" (ну, работа такая) и понимаю - в досе проще, быстрее работает, а интерфейс то модбас ... Да и cps со СПУРТом(!) помогают.

      Комментарии:

    #12 написал: Сергей |

    Язык релейно-контактных схем (РКС) или язык релейных диаграмм (РД) является графическим языком для проектирования систем автоматического управления на основе релейно-контакторной аппаратуры. Он состоит из набора графических символов, таких как контакты, катушки реле, таймеры, счетчики и т.д., которые соединяются линиями, представляющими электрические связи между элементами.

    Язык РД был разработан в середине XX века и широко использовался для проектирования систем управления в промышленности и других отраслях. Он был популярен благодаря своей простоте и наглядности, а также возможности быстрого и легкого изменения параметров системы путем перемещения и соединения символов.

    Однако с развитием микропроцессорной техники и программируемых логических контроллеров (ПЛК) язык РД потерял свою актуальность, так как ПЛК имеют более широкие возможности и гибкость в программировании. Тем не менее, язык РД до сих пор используется в некоторых отраслях, где требуется простота и надежность систем управления. Кроме того, он может быть полезен для обучения основам автоматики и понимания принципов работы релейных систем.

      Комментарии:

    #13 написал: Олег |

    Язык LD широко применяется для разработки программ для программируемых логических контроллеров (ПЛК). ПЛК используются в различных отраслях промышленности, таких как автоматизация производства, управление технологическими процессами и системы безопасности. Релейные диаграммы также используются для создания систем управления в автомобильной промышленности и других областях, где требуется надежное и безопасное управление оборудованием.

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Электрик Инфо на Яндекс Дзен

     

    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки
    Андрей Повный - все статьи автора



    Copyright © 2009-2024 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.