برنامه‌نویسی PLC به روش‌های مختلفی انجام می‌شود که تحت استاندارد بین‌المللی IEC 61131-3 تعریف می‌شوند. رایج‌ترین و محبوب‌ترین زبان برنامه‌نویسی PLC زبان لَدِر (Ladder) است و همه برندهای PLC موجود در بازار از این زبان پشتیبانی می‌کنند. در استاندارد IEC چهار زبان برنامه‌نویسی دیگر شامل FBD ،STL ،SFC و IL هم برای پیاده‌سازی برنامه کنترلی در PLC معرفی شده‌اند که هر یک با زبان لدر تفاوت‌هایی دارند. در این مقاله، منطق برنامه‌نویسی لدر را با دیگر زبان‌های برنامه‌نویسی PLC مقایسه می‌کنیم.
در دوره اتوماسیون صنعتی و دوره آموزش اتوماسیون زیمنس ماهر می‌توانید ضمن آشنایی با سخت‌افزار PLC و نحوه به‌کارگیری آن در پروژه‌های عملی، زبان برنامه‌نویسی لدر را به صورت حرفه‌ای فرا بگیرید. با ماهر همراه باشید.
زبان‌های برنامه‌نویسی PLC
برنامه‌نویسی PLC از چالش‌های اصلی پیاده‌سازی یک سیستم اتوماسیون است. زبان برنامه‌نویسی PLC باید امکانات دستوری کافی برای اجرای برنامه کنترلی را به صورت ساده و منعطف در اختیار کاربر قرار دهد و امکان عیب‌یابی، توسعه و نظارت آنلاین پروسه را فراهم کند. پنج زبان برنامه‌نویسی مورد تایید استاندارد بین‌المللی IEC شامل موارد زیر هستند.
- زبان Ladder
- زبان Function Block Diagram یا FBD
- زبان Sequential Function Chart یا SFC
- زبان Structured Text Logic یا STL
- زبان Instruction List یا IL
بیشتر بخوانید: در مقاله «برنامه‌نویسی صنعتی» به صورت مفصل همه این زبان‌های برنامه‌نویسی را معرفی کرده‌ایم.
بیشتر بخوانید: در مقاله « انواع زبان‌های برنامه‌نویسی PLC » » به صورت مفصل همه این زبان‌های برنامه‌نویسی را معرفی کرده‌ایم.
زبان لدر (Ladder)
زبان لدر محبوب‌ترین زبان برنامه‌نویسی PLC است؛ زیرا اولین زبانی بود که برای برنامه‌نویسی PLC معرفی شد. زمانی که PLC به عنوان جایگزین مدارهای رله‌ای ظهور کرد، تنها زبان موجود برای برنامه‌نویسی آن زبان لدر بود. این زبان به گونه‌ای طراحی شده است که برای مهندسان برق کاملاً قابل فهم و ساده باشد. برای سادگی بیشتر، محیط گرافیکی زبان لدر مشابه نمادهای نقشه‌های الکتریکی طراحی شده است. این نوع نمایش گرافیکی، امکان طراحی و عیب‌یابی برنامه‌های کنترلی پیچیده را به کاربر می‌دهد.
همان‌طور که در شکل ۳ می‌بینید، نمادهای گرافیکی در زبان لدر تشابه زیادی با نقشه‌های الکتریکی دارند و در یک قالب یک نمودار نردبانی نمایش داده می‌شوند که امکان دنبال کردن فرایند اجرای برنامه را به کاربر می‌دهد.
مقایسه زبان لدر با زبان‌های برنامه‌نویسی دیگر
با گسترش استفاده از PLC، به تدریج زبان‌های برنامه‌نویسی دیگری هم به فراخور نیاز متخصصان اتوماسیون توسعه پیدا کرد. چنان‌که پیش‌تر گفتیم، به جز زبان لدر، چهار زبان دیگر نیز توسط استاندارد IEC تایید شده‌اند. در ادامه، این زبان‌ها را با زبان لدر مقایسه می‌کنیم.
مقایسه زبان لدر با زبان STL
زبان STL یک زبان برنامه‌نویسی متنی است. این زبان به دلیل تشابهی که با زبان‌های برنامه‌نویسی سطح بالا مانند پایتون دارد، بین کسانی که سابقه کدنویسی دارند، گزینه محبوبی است. زبان STL برای اجرای بعضی برنامه‌های خاص نسبت به زبان لدر مناسب‌تر است. مثلا پیاده‌سازی محاسبات ریاضی در ساختار برنامه‌نویسی لدر بسیار دشوار است و برای چنین برنامه‌هایی بهتر است از زبان STL استفاده شود.
از دیگر ویژگی‌های زبان STL امکان استفاده از دستورهای FOR و WHILE است که در برنامه‌نویسی لوپ‌های کنترلی کاربرد دارند. در زبان لدر باید خودتان ساختار لوپ را بسازید که کار سختی است.
با وجود ویژگی‌های مثبت زبان STL، استفاده از این زبان توصیه نمی‌شود؛ چون عیب‌یابی و ایجاد تغییرات در برنامه‌های با ساختار متنی بسیار دشوار است.
مقایسه زبان لدر با زبان FBD
زبان FBD یک زبان سطح بالای گرافیکی است. این زبان به دلیل شباهتی که با ظاهر نقشه‌های P&ID دارد، در برنامه‌نویسی کنترل فرایندها (Process Industry) مانند نفت، گاز و پتروشیمی پرکاربرد است.
در شکل ۵ برنامه کنترل حرکت یک کانوایر (نوار نقاله) با دو زبان لدر و FBD مشاهده می‌کنید.
زبان برنامه‌نویسی FBD نیز مانند زبان لدر یک زبان گرافیکی سطح بالا است که برنامه‌نویسی، نظارت و عیب‌یابی با استفاده از آن آسان است. کنترل سیستم‌های پیوسته حلقه‌بسته با به‌کارگیری روش PID کنترل، با استفاده از زبان FBD آسان‌تر از زبان لدر است. توصیه می‌شود برای صنعت فرآیند (Process Industry) که در آن‌ها بیشتر از کنترل پیوسته استفاده می‌شود، به‌جای زبان لدر از زبان FBD استفاده شود. صنعت «فرایند»، صنعتی است که با پایپینگ، مخازن و سیالات سروکار دارد. به جز صنعت فرآیند در صنایع دیگر تفاوت چندانی بین لدِر و FBD نیست و انتخاب هر یک به ترجیح کاربر یا شرکت اجرا کننده پروژه بستگی دارد.
مقایسه زبان لدر با زبان SFC
زبان برنامه‌نویسی SFC یک زبان سطح بالای دیگر است که ساختار آن مشابه فلوچارت است. به دلیل این ساختار فلوچارتی، این زبان برای مدل کردن سیستم‌های کنترلی ترتیبی بسیار مناسب است؛ اما باید توجه داشت که زبان SFC صرفا برای مدل کردن پروسه به کار می‌رود و برای برنامه‌نویسی منطق کنترلی گزینه خوبی نیست. همان‌طور در شکل ۷ می‌بینید برنامه‌نویسی کنترل یک نوار نقاله با SFC تقریبا نصف صفحه فضا اشغال کرده است؛ درحالی‌که تنها با یک خط برنامه لدر می‌توان آن را اجرا کرد.
از آنجا که زبان SFC برای اهداف متفاوتی به کار می‌رود، نباید آن را با زبان لدر مقایسه کرد. در عوض، می‌توان به عنوان یک زبان برنامه‌نویسی تکمیلی برای مدل‌سازی پروسه‌های ترتیبی به آن نگاه کرد. می‌توان پروسه را با زبان SFC مدل کرد و سپس منطق کنترلی آن را با زبان لدر پیاده‌سازی کرد.
مقایسه زبان لدر با زبان IL
زبان IL یک زبان برنامه‌نویسی متنی است که تشابه زیادی با زبان اسمبلی دارد. عیب‌یابی برنامه در زبان IL از همه زبان‌های برنامه‌نویسی دیگر دشوارتر است. به همین دلیل این زبان برای برنامه‌نویسی PLC زبان محبوبی نیست. به‌طورکلی، استفاده از زبان لدر برای نوشتن برنامه‌های کنترلی توصیه نمی‌شود.
جمع‌بندی
در این مقاله، پنج زبان برنامه‌نویسی PLC مورد تایید استاندارد بین‌المللی IEC را معرفی کردیم و نقاط ضعف و قدرت آن‌ها را شرح دادیم. مقایسه چهار زبان FBD ،SFC ،STL و IL با زبان لدر، نشان‌دهنده برتری این زبان برای برنامه‌نویسی PLC است. البته باید توجه داشت که در بعضی کاربردهای خاص زبان‌های برنامه‌نویسی دیگر مناسب‌تر هستند. برای مثال، برای پیاده‌سازی فرایندهای کنترلی پیوسته، زبان FBD مناسب‌تر است، برای انجام محاسبات ریاضی پیچیده بهتر است از زبان STL استفاده شود و زبان SFC گزینه مناسبی برای مدل‌سازی پروسه‌های صنعتی ترتیبی به شمار می‌رود.
نرم افزار WinProLadder یکی از ابزارهای قدرتمند و کارآمد برای برنامه‌نویسی و پیکربندی PLCهای برند دلتا است که به‌طور گسترده‌ای در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نرم‌افزار با رابط کاربری ساده و کاربرپسند خود، به مهندسان و تکنسین‌ها امکان می‌دهد تا به‌راحتی و با سرعت بالا برنامه‌های پیچیده را طراحی و پیاده‌سازی کنند. WinProLadder با ارائه امکاناتی مانند شبیه‌سازی آنلاین و آفلاین، تست و دیباگ برنامه‌ها، و همچنین پشتیبانی از انواع مختلف PLCهای دلتا، به کاربران کمک می‌کند تا عملکرد سیستم‌های اتوماسیون خود را بهبود بخشند و از خطاهای احتمالی جلوگیری کنند. با استفاده از این نرم‌افزار، می‌توانید به‌سرعت و با دقت بالا پروژه‌های خود را مدیریت کرده و از قابلیت‌های پیشرفته آن بهره‌مند شوید. اگر به دنبال یک ابزار حرفه‌ای و قابل اعتماد برای برنامه‌نویسی PLCهای دلتا هستید، WinProLadder گزینه‌ای ایده‌آل برای شماست. برای دانلود و استفاده از این نرم‌افزار کاربردی و بهره‌مندی از امکانات بی‌نظیر آن، همین حالا فرم قرار داده شده در زیر را تکمیل کنید.
برای دانلود نرم افزار WinProLadder، فقط کافیه فرم رو تکمیل کنی
سوالات متداول
هر برندی نرم‌افزار برنامه‌نویسی مخصوص به خود را دارد؛ ولی همه این نرم‌افزارها از زبان‌های برنامه‌نویسی استاندارد پشتیبانی می‌کنند.
یادگیری هر زبان به زمینه استعدادی هر فرد و تجربیات پیشین او بستگی دارد. زبان لدر به توجه به ظاهر گرافیکی شبیه به مدارهای الکتریکی، برای کسانی که در زمینه برق تجربه کاری دارند، آسان‌تر است.
آشنایی با مدارهای فرمان و منطق برنامه‌نویسی کامپیوتری می‌تواند تا حد زیادی به یادگیری سریع‌تر زبان لدر کمک کند.
منبع
https://www.realpars.com/blog/ladder-logic-vs-other-languages
