4. Linguaggio ladder

Il linguaggio di programmazione Ladder è utilizzato per creare programmi per i controllori logici programmabili (PLC) utilizzati in automazione industriale.

Prende il nome dalla sua somiglianza con una scala a pioli, dove ogni “rung” o “piolo” rappresenta una singola istruzione o condizione logica.

Il Ladder è costituito da simboli grafici, come interruttori, relè e contatti, che vengono disposti su una linea orizzontale. Questa rappresenta l’uscita di una condizione, mentre le linee verticali rappresentano le condizioni di ingresso.

Le istruzioni Ladder vengono scritte come diagrammi a blocchi, rendendo il linguaggio facile da leggere e capire per gli operatori di fabbrica.

Il linguaggio Ladder è ampiamente utilizzato in automazione industriale perché permette di creare programmi con rapidità ed efficienza, di monitorare lo stato dei dispositivi e di controllare i processi di produzione in modo preciso e affidabile.

Struttura del linguaggio ladder #

Il linguaggio ladder è composto da:

• Linee verticali di potenza (montanti) a sinistra corrisponde all’alimentazione, a destra alla massa.
• Linee orizzontali (pioli) dove si collegano gli ingressi (istruzioni logiche) e le uscite.

Lo schema del linguaggio è diviso in due zone:

• Zona ingressi dove si trovano gli ingressi (istruzioni logiche)
• Zona uscite dove si trovano le uscite

Il concetto su cui si basa il linguaggio ladder è molto semplice: per attivare un’uscita bisogna fare in modo che il percorso tra la linea di alimentazione e quello di massa si chiuda, ovvero che i contatti facciano scorrere la corrente fino all’uscita chiudendo il circuito tra alimentazione e massa.

Esempio: guardando l’immagine sopra della “Struttura linguaggio ladder” nella terza linea si ha un unico contatto chiuso, quindi l’uscita è attiva.

Simbologia linguaggio ladder #

Il linguaggio ladder si riconduce direttamente ai contatti presenti negli schemi funzionali dei circuiti.

La simbologia è molto semplice e la traduzione da uno schema funzionale in logica cablata ad uno schema ladder è immediata.

La simbologia principale del linguaggio ladder si limita a pochi semplici simboli:

Ingressi #

Gli ingressi (contatti) vengono identificati dal simbolo [ ] e ne esistono due tipologie principali:

• Ingressi NO [ ] normalmente aperti, si attivano quando viene attivato l’ingresso associato (es: premendo un pulsante). Viceversa sono disattivati.
• Ingressi NC [/] normalmente chiusi, si disattivano quando viene attivato l’ingresso associato (es: premendo un pulsante). Viceversa sono attivi.

Uscite #

Le uscite (bobine) vengono identificate dal simbolo ( ) e ne esistono quattro tipologie principali:

• Uscite NO ( ) normalmente aperte, si attivano quando gli ingressi che la precedono si attivano chiudendo il circuito tra alimentazione e massa. Viceversa sono disattivate.
• Uscite NC (/) normalmente chiuse, si disattivano quando gli ingressi che la precedono si attivano chiudendo il circuito tra alimentazione e massa. Viceversa sono attive.
• Uscite bit a “1” (S) quando gli ingressi che la precedono si attivano chiudendo il circuito tra alimentazione e massa mettono il valore del bit associato in memoria a “1” (operazione di SET).
• Uscite bit a “0” (R) quando gli ingressi che la precedono si attivano chiudendo il circuito tra alimentazione e massa mettono il valore del bit associato in memoria a “0” (operazione di RESET).

Tabella dei simboli #

La tabella dei simboli nel linguaggio Ladder è una lista di tutti i simboli utilizzati nel programma, che vengono definiti dal programmatore per rappresentare variabili, ingressi, uscite, temporizzatori, contatori, funzioni e altre entità utilizzate in un programma Ladder.

Oltre che per comodità è utilizzata per associare gli ingressi (contatti) e le uscite (bobina) ai relativi ingressi e uscite del PLC.

Viene anche utilizzata per definire lo spazio che i dati occuperanno nella memoria del PLC.

I simboli si rifanno ai codici alfanumerici della logica cablata. Nei commenti si può scrivere una breve descrizione di quello che fa il relativo simbolo. Infine, gli indirizzi del PLC vengono identificati come segue:

• Ix.x codice identificativo degli indirizzi degli ingressi
• Qx.x codice identificativo degli indirizzi delle uscite
• Mx.x codice identificativo degli indirizzi delle variabili in memoria (MERKER)

Come tradurre un programma in ladder #

Esistono due tecniche principali per tradurre in linguaggio in ladder:

• Metodo diretto partendo da uno schema funzionale lo si può tradurre direttamente in codice ladder andando a tradurre i contatti in ingressi e le bobina in uscite. Questo metodo è più semplice, ma presuppone che si abbia a disposizione lo schema funzionale del sistema che vogliamo realizzare.
  
• Tecnica Batch questo metodo è meno diretto ma più facile da progettare: si parte dalla stesura di un diagramma grafcet e a livello logico lo si traduce in linguaggio ladder seguendo uno schema definito dal metodo batch.

Esempio: Traduzione autoritenuta (metodo diretto) #

Rifacendosi allo schema dell’autoritenuta in logica cablata, la prima cosa da fare è identificare gli ingressi e le uscite costruendo la tabella dei simboli:

In questo caso abbiamo due ingressi (pulsante SB1 e SB2) ed un’unica uscita (KA1). Il contatto ausiliario di fianco al pulsante di START non lo indicheremo nella tabella dei simboli perché è già definito come uscita.

Lo inseriremo nel programma anche come ingresso ma il suo stato (la commutazione da NO e NC) dipenderà dallo stato dell’uscita.

Lo schema ladder si traduce così:

Il funzionamento è esattamente quello dell’autoritenuta in logica cablata: premendo il pulsante di start SB2 scorre corrente fino alla bobina (KA1) che si eccita ed a sua volta chiude il contatto KA1.

Il circuito risulta così alimentato perché chiudendosi il contatto KA1 la corrente continua a circolare fino all’uscita.

Premendo il pulsate di stop SB1 il circuito si apre (perché SB1 è NO), la bobina non è più alimentata e quindi il contatto KA1 si apre tornando al suo stato iniziale.