Ngôn ngữ lập trình HPLC LAD/LD (Ladder Logic/Ladder Diagram)

Ladder Logic hay Ladder Diagram (LD/LAD) là một trong năm ngôn ngữ lập trình PLC được chỉ định sử dụng theo tiêu chuẩn IEC 61131-3. Ladder trực quan hơn nhiều so với hầu hết các ngôn ngữ lập trình vì vậy có thể dễ học hơn rất nhiều. 
Vậy tại sao sử dụng ngôn ngữ LAD để lập trình PLC và cách viết chương trình LD/LAD (Ladder Diagram) như thế nào, hãy tìm hiểu thông tin chi tiết hơn qua hình ảnh dưới đây.  

Đặc điểm của Ladder Logic? 

Ladder Logic hay Ladder Diagram (LD/LAD) là một trong năm ngôn ngữ lập trình PLC được chỉ định sử dụng theo tiêu chuẩn IEC 61131-3. Ladder trực quan hơn nhiều so với hầu hết các ngôn ngữ lập trình, bởi vậy mọi người thường thấy nó dễ học hơn rất nhiều. 
Trong hướng dẫn lập trình bằng ngôn ngữ Ladder này, chúng ta sẽ học mọi thứ cơ bản mà cần biết về ngôn ngữ lập trình PLC sơ đồ bậc thang (LAD). Bạn sẽ có thể bắt đầu tạo các chương trình PLC thực với ngôn ngữ LAD trong hầu hết các phần mềm lập trình PLC. 
Ladder Logic (còn được gọi là sơ đồ bậc thang hoặc LD/LAD) là một ngôn ngữ lập trình được sử dụng để lập trình PLC (Programmable Logic Controller). Nó là một ngôn ngữ lập trình PLC đồ họa thể hiện các hoạt động logic với ký hiệu tượng trưng. Logic bậc thang được tạo ra từ các nấc thang logic, tạo thành thứ trông giống như một cái thang – do đó có tên là “Ladder Logic” hay “Ladder Diagram”. 

Lý do Ladder Logic là ngôn ngữ được sử dụng để lập trình PLC là bởi các nhà thiết kế, tích hợp hệ thống điều khiển ban đầu đã quen với các mạch điều khiển Relay. Và Ladder Logic là một ngôn ngữ đồ họa bắt trước (mô tả) rất giống với mạch điều khiển Relay. Họ thích sử dụng sơ đồ bậc thang (ladder) thay vì sử dụng các ngôn ngữ lập trình dựa trên văn bản như C, BASIC, Pascal và FORTRON. Một lý do khác khiến sơ đồ bậc thang được sử dụng là bởi nhân viên bảo trì nhà máy đã hiểu cách đọc mạch điều khiển rơ le nên việc sử dụng sơ đồ bậc thang để lập trình PLC có nghĩa là họ có thể dễ dàng khắc phục sự cố hệ thống điều khiển. 
Chức năng của LAD: Chúng giúp bạn hình thành các biểu thức logic ở dạng đồ họa theo yêu cầu để có thể hoàn thành lập trình cho ứng dụng PLC. Chúng đại diện cho các biểu thức điều kiện, đầu vào và đầu ra dưới dạng ký hiệu. Vì vậy việc viết chương trình PLC bằng sơ đồ bậc thang cũng tương tự như việc vẽ mạch điều khiển rơ le. 
 

Sơ đồ bậc thang (LD) là tên chính thức được đưa ra trong tiêu chuẩn lập trình PLC quốc tế IEC-61131. Tuy nhiên, ngày nay các thuật ngữ sơ đồ bậc thang, sơ đồ logic bậc thang, bản vẽ bậc thang, điều khiển bậc thang, mạch bậc thang, sơ đồ logic điều khiển và sơ đồ logic đều được sử dụng để mô tả các mạch logic rơle và lập trình logic bậc thang. Bởi vậy, đừng quá vướng vào định nghĩa cụ thể của từng biểu thức này, chúng thường có nghĩa giống nhau. 
LAD là một ngôn ngữ lập trình đồ họa sử dụng một loạt các đường ray và bậc thang chứa các ký hiệu logic và được kết hợp để tạo thành các biểu thức ra quyết định. Ladder Logic thực sự trông giống như một bậc thang và thường được gọi là lập trình LAD. 
Các đường ray trong sơ đồ bậc thang đại diện cho các dây cung cấp của mạch điều khiển logic rơle. Có một đường ray cấp điện áp dương ở phía bên trái và một đường ray cấp điện áp bằng không ở phía bên tay phải. Trong sơ đồ bậc thang, luồng logic là từ thanh ray bên trái sang thanh ray bên phải. 
Các bậc thang trong sơ đồ bậc thang đại diện cho các dây kết nối các thành phần của mạch điều khiển rơ le. Trong sơ đồ bậc thang, các ký hiệu được sử dụng để biểu diễn các thành phần rơle. Các ký hiệu được đặt trong bậc thang để tạo thành một mạng lưới các biểu thức logic. 
Khi triển khai chương trình logic bậc thang trong PLC, có bảy phần cơ bản của sơ đồ bậc thang cần biết. Chúng là đường ray, bậc thang, đầu vào, đầu ra, biểu thức logic, ký hiệu địa chỉ / tên biến và nhận xét. Một số yếu tố này là cần thiết và những yếu tố khác là bổ sung. 

Để giúp hiểu cách vẽ sơ đồ logic bậc thang, mình sẽ trình bày bảy phần cơ bản của biểu đồ bậc thang một cách chi tiết dưới đây:

• Đường ray: có hai đường ray trong một sơ đồ bậc thang được vẽ thành các đường thẳng đứng chạy dọc xuống phần cuối cùng của trang. Ở trong mạch rơ le, chúng sẽ đại diện cho nguồn điện, nơi dòng điện đi từ phía bên trái sang bên tay phải.
• Rungs (nấc thang): các bậc thang được vẽ thành các đường ngang và nối các đường ray với các biểu thức logic. Trong mạch rơle, chúng sẽ đại diện cho các dây kết nối nguồn điện với các thành phần chuyển mạch (nút nhấn, công tắc,..) và rơle.
• Đầu vào: là các tác động điều khiển bên ngoài chẳng hạn như nút nhấn đang được nhấn hoặc công tắc hành trình được kích hoạt. Các đầu vào thực sự được nối cứng với các đầu cuối PLC và được biểu diễn trong sơ đồ bậc thang bằng biểu tượng tiếp điểm thường mở (NO) hoặc thường đóng (NC).
• Đầu ra: là các thiết bị bên ngoài được bật và tắt như động cơ điện hoặc van điện từ. Các đầu ra cũng được nối cứng với các đầu cuối PLC và được biểu diễn trong sơ đồ bậc thang bằng ký hiệu cuộn dây rơ le.
• Biểu thức Logic: được sử dụng kết hợp với các đầu vào và đầu ra để hình thành các quá trình hoạt động điều khiển mong muốn.
• Ký hiệu địa chỉ & tên biến: ký hiệu địa chỉ mô tả cấu trúc, xác định địa chỉ trong bộ nhớ biểu thức logic cho các đầu vào, đầu ra của PLC. Các tên biến là mô tả cho các địa chỉ được phân bổ.
• Nhận xét (chú thích, bình luận): thường được hiển thị ở đầu mỗi bậc thang và được sử dụng để mô tả các biểu thức logic và quá trình hoạt động điều khiển mà bậc thang hoặc các nhóm bậc thang đang thực hiện. Việc hiểu sơ đồ bậc thang trở nên dễ dàng hơn rất nhiều bằng cách sử dụng các nhận xét.