Язык программирования LAD

Базовым языком программирования логического контроллера LOGO! является графический проблемно-ориентированный язык LAD (язык релейной логики) или язык циклических лестничных диаграмм (Ladder Diagram). Программирование на LAD-языке называется LD-программированием.

LD-программирование – неформализуемый процесс разработки закона логического управления объектом, основанный на глубоком понимании технического задания, анализе возможных вариантов и выборе оптимального решения в соответствии с заданным критерием, а также знании всех функциональных возможностей LAD-языка.

Управляющая LAD-программа является циклической. Она состоит из строк-ступенек, соединенных слева с вертикальной шиной напряжения U_п. Максимальное число строк не должно превышать 120-130.

Циклическая САУ (ЦСАУ) с встроенным контроллером LOGO! – аппаратно-программный комплекс, в котором информационная подсистема с LOGO!, реализующая LAD-программу в циклическом режиме, управляет исполнительной подсистемой в соответствии с технологической циклограммой, которая может многократно отрабатываться системой.

Предметной областью LD-программирования являются разнообразные электротехнические объекты (системы, электродвигатели различных классов, электромагнитные устройства, усилители мощности, релейные датчики и сигнальные элементы и др.).

Управляющая LAD-программа формируется в виде последовательности строк, сконфигурированных в соответствии со строгим LD-синтаксисом из программных графических элементов, имеющих виртуальные шины питания. Эти программные LD-элементы в среде ПО LSC функционально объединены в следующие группы:

· коммутирующие и коммутируемые (постоянные) элементы, а также соединители (группа Co-элементов);

· логические элементы и сборки (группа LF-функций или логических функций);

· специальные функциональные элементы (группа SF-функций или специальных проблемно-ориентированных функций).

Все перечисленные группы представлены в формате меню и находятся в Главном (Рабочем) окне LOGO! Soft Comfort V6 (или V7). При этом группы LF и SF можно рассматривать как подпрограммы общей управляющей LAD-программы (рис. 6).

 

Программные графические LD-элементы

Логическое управление состоянием Co- элементов представлено в виде табл.1 (приложение 2).

Группа постоянных элементов (Co-элементов) состоит из программных «контактов» и «катушек», которые могут ассоциироваться с операторами

 

 

«если-тогда», используемыми в алгоритмических языках классического программирования (табл.1). Замыкающий контакт (или нормально разомкнутый в исходном состоянии) вместе с катушкой могут быть отождествлены со следующим условием-действием: «если контакт будет замкнут (то есть из исходного разомкнутого состояния перейдет в замкнутое), то произойдет некоторое действие» ( например, включена электрическая нагрузка).

Конфигурирование программы основано на системе соглашений, которые можно трактовать как своеобразный синтаксис LAD-языка:

· каждая строка состоит из одного или нескольких независимых и/или зависимых программных контактов, расположенных правее шины U_п и катушки, или специального функционального блока (SF-блока), которые располагаются в конце строки;

· контакты в строке могут быть соединены между собой как последовательно, так и параллельно (то есть по схемам «И» и «ИЛИ»); катушки соединяются только параллельно;

· блоки памяти (М-элементы или флаги-маркеры) также располагаются в конце строки;

· число независимых контактов в LAD-программе должно быть не более общего числа датчиков и сигнальных элементов ЦСАУ;

· число катушек не должно превышать числа пар аппаратных контактов выходных электромагнитных реле контроллера (для LOGO! 24RC - четыре выхода по 10А каждый);

· все типы программных контактов и катушек могут иметь по несколько «входов» (например, к одному контакту могут быть подключены параллельно несколько датчиков по схеме «ИЛИ»);

· максимальное число SF-блоков в LAD-программе равно числу всех, доступных из списка ресурсов ПО LSC;

· между программными именами всех контактов и катушек, с одной стороны, и соответствующими аппаратными средствами ЦСАУ должно соблюдаться однозначное соответствие;

· каждый программный цикл инициализируется внешним сигналом, формируемым пусковой электрической кнопкой или датчиком;

· последовательный опрос программных элементов осуществляется тактовой частотой CPU естественным образом; по каждой строке – слева направо, по строкам сверху вниз;

· передача управления от предыдущего программного элемента к последующему происходит только при завершении опрашиваемым элементом соответствующей функции;

· по завершении полного цикла CPU передаёт управление 1-й строке LAD – программы для повторения цикла при условии повторной инициализиции.

Программные контакты активизируются (или деактивизируются) электрическими сигналами с выходов датчиков и сигнальных элементов ЦСАУ, изменяя их внутреннее бит-состояние на противоположное.

Табл.1 (приложение 2) иллюстрирует управление внутренним состоянием программных Со-элементов при подключенном +U_п и, как следствие, значением битов их выходов.

Нормально разомкнутый контакт будем называть просто нормальным, его инверсной формой является нормально замкнутый контакт. В 4-м столбце табл.1 дано обозначение активизирующих сигналов U_вх, которые поступают на соответствующие входы или катушки LOGO, а также значения их битов. Тип программного контакта выбирает программист в зависимости от поставленной задачи.

По умолчанию все программные элементы подключены к виртуальной шине питающего напряжения +U_п. Тогда программный Со-элемент находится в пассивном состоянии, если значение активизирующего сигнала U_вх=0, в активном состоянии – если значение U_вх=1 (5-й столбец табл.1). Наоборот, программный Со-элемент инверсного типа находится в пассивном состоянии, когда значение U_вх=1, и в активном – если U_вх=0.

Таким образом, коэффициент K_вн, который характеризует внутреннее состояние активного Со-элемента, равен 1, а для пассивного элемента К_вн=0. Для инверсной формы Со-элемента необходимо изменить общую вертикальную шину питания U_п на локальную так, как показано в 6-м столбце табл.1 .

Потенциал U_{вых п.к} или бит на выходе программного контакта может быть определен по формуле:

U_{вых п.к} = G_вхК_вн ,

где G_вх – бит-сигнал с выхода релейного датчика или сигнального элемента, т.е. сигнал на входе соответствующего независимого контакта (6-й столбец табл.1). В режиме эмуляции LAD-программы активные элементы выделяются красным цветом, а пассивные – черным.

Программные управляемые контакты называются независимыми в том смысле, что их бит-состояние не зависит от состояния катушек реле, с которыми они соединены.

Программные катушки могут иметь свои собственные контакты, которые называются зависимыми, так как они порождаются катушками при их активизации независимыми контактами. Это свойство заимствовано от традиционного электромагнитного реле, которое имеет выходные контакты, переключающие большие токи. Такие контакты можно использовать как в силовых, так и в информационных цепях (например, в известной схеме реле с самоблокировкой силовых контактов).

Особенностью блоков группы SF является то, что они обладают формальными свойствами катушек, то есть SF-блоки порождают свои контакты, которые управляют бит-состояниями других программных элементов.

 

 

5. Техника конфигурирования LAD-программы

Для создания LAD-программы по техническому заданию заказчика необходимо в окне LOGO! Soft Comfort открыть файл, присвоить ему соответствующее имя как самостоятельному файлу и сохранить на жестком диске PC.

Технику конфигурирования управляющих программ рассмотрим на трех примерах.

ПРИМЕР 1

 

Программа самоблокировки выходного реле контроллера LOGO! (например, имеющего катушку Q1) при импульсном включении реле датчиком.

Конфигурирование этой LAD-программы состоит из следующих этапов:

 

Этап 1. Выбрать, выделив мышкой в списке Со-элементов «Панели инструментов программирования», нормально разомкнутый контакт. Переместить этот контакт на рабочее поле, отступив от вертикальной шины U_п на 2-3 позиции. На поле «всплывает» окно «Доступные блоки» со списком имён всех программных элементов (рис. 7). LSC предлагает имя для выбранного элемента, например, I1. Программист может согласиться с именем I1 или присвоить данному элементу другое имя.

 

Этап 2. Аналогично на той же строке разместить нормально замкнутый контакт I2, отступив от контакта I1 вправо на 3-4 позиции.

 

Этап 3. Выбрать, выделив в списке Со-элементов катушку нормального (неинверсного) типа, присвоив ей имя Q1. Разместить катушку Q1 в конце первой строки программы.

 

Цепочка из последовательно соединенных элементов I1, I2 и Q1 не обладает памятью по состоянию независимого контакта I1 после его включения кратковременным импульсом напряжения длительностью τ. Это означает, что после прохождения заднего фронта активизирующего импульса внутренне состояние K_вн=1 катушки Q1 возвращается к начальному К_вн=0, в котором она находилась до прохождения переднего фронта импульса. Для сохранения состояния K_вн=1 катушки Q1 необходимо дополнить строку I1, I2, Q1 зависимым контактом Q1, соединив его с I1 по логической схема «ИЛИ».

 

Этап 4. Выбрать зависимый нормально разомкнутый контакт Q1 и расположить его на 2-й строке поля под контактом I1.

 

Этап 5. На «Панели инструментов программирования» выбрать «Соединитель». Выполнить мышкой соединения программных элементов между собой и шиной U_п как показано на рис.8, пример 1.

Составление программы завершено.

 

 

Рабочее окно ПЛК для примера 1

 

В случае необходимости программист на любом этапе конфигурирования может обратиться к справочной службе LSC или к контекстному меню. Для этого необходимо указать курсором мышки на соответствующий объект в вертикальном списке программных элементов и щелкнуть на значке (help - помощь), появившемуся справа от наименования запрашиваемого объекта.

Редактирование LAD-программы, а также внесение необходимых дополнений осуществляется стандартными приемами Edit Windows.

 

Этап тестирования, или эмуляции LAD-программы. Для переключения LSC в режим эмуляции необходимо щелкнуть на значке (эмуляция) панели «Инструменты программирования». Под рабочим полем LSC появится строка «Входные и выходные объекты эмуляции» (то есть «датчики» внешних сигналов и катушки, задействованные в программе). Тип «датчика» пуска программы выбирается из вкладки «Эмуляция» окна «Доступные блоки». Расцветка изображений программных элементов, вертикальной шины +U_п и соединительных линий изменится: шина, активные программные элементы (по начальным условиям), а также соответствующие соединения станут красного цвета. Имитация пуска LAD-программы осуществляется щелчком или двумя щелчками (в зависимости от типа «датчика») на программном пусковом контакте I1. Разблокировка схемы ­производится щелчком на I2.

Катушка Q5, подключенная параллельно катушке реле Q1, иллюстрирует работу нагрузки инверсного типа.

 

ПРИМЕР 2

 

Программа включения катушки Q4 LOGO! и её автоматического отключения через заданный временной интервал Δt. Включение осуществляется, например, в момент t = t₁ импульсом длительностью T = t₂ – t₁ = 15мс, формируемым бесконтактным датчиком, интервал Δt = 20с.

Для реализации программы, кроме независимого нормально разомкнутого контакта, который активизирует процесс, необходимо использовать SF-блок – таймер с задержкой отключения катушку реле Q. Таймер с задержкой отключения включается, т.е. переводится в состояние 1, по заднему фронту входного T_rg- импульса (в момент t₂) и сбрасывается по истечении заданного интервала задержки Δt. Выходной бит таймера в момент t₂ принимает значение 1 и сохраняет его до t₃= t₂ + Δt. Катушка реле включается синхронно с включением таймера в момент t = t₃.

Рассмотрим конфигурирование этой LAD-программы.

 

Этап 1. Выбрать мышкой в списке Со-элементов нормально разомкнутый контакт, переместить его на рабочее поле LSC-интерфейса программирования. Присвоить этому контакту имя, например, I3.

 

Этап 2. Выбрать из списка SF-блоков таймер с задержкой выключения, присвоить ему имя T050, разместить его на той же строке, отступив вправо от I3 на 3-4 позиции. Щелкнув правой кнопкой мышки на этот блок, открыть диалоговое окно «Свойства» и настроить таймер на заданный интервал отключения Δt=20с.

 

Этап 3. Выбрать из списка Со – элементов нормально разомкнутый контакт, присвоить ему имя таймера Т050 как зависимому контакту. Разместить его на 2-й строке программы. Бит-состояние этого контакта будет изменяться в соответствии с табл.2 (3-й столбец).

Этап 4. Выбрать катушку Q4, разместить её на 2-й строке справа от контакта T050.

Этап 5. Соединить программные элементы I3, таймер T050, контакт T050 и Q4, как показано на рис.8, пример 2.

Этап эмуляции программы. Выбрать тип пусковой кнопки, например, «Переключатель» в окне «Доступные блоки» (вкладка «Эмуляция»). Запустить LAD-программу двойным щелчком на контакте I3, имитируя тем самым импульс запуска ЦСАУ от электрического ёмкостного датчика, подключенного к входу I3 LOGO! Наблюдать работу системы: бит-состояние катушки Q4 будет изменяться синхронно с изменением состояния контакта T050 таймера (4-й столбец табл.2).