Kết hợp Ladder và Structured Text trong lập trình PLC: Hiệu quả nhân đôi cho hệ thống điều khiển

Trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp, lập trình PLC là một trong những yếu tố then chốt quyết định đến tính ổn định, hiệu suất và khả năng mở rộng của hệ thống điều khiển. Hai ngôn ngữ phổ biến nhất hiện nay là Ladder Diagram (LD) – dạng biểu đồ thang quen thuộc với kỹ sư điện – và Structured Text (ST) – ngôn ngữ lập trình dạng văn bản tương tự Pascal hoặc C.

Việc kết hợp cả hai ngôn ngữ này trong cùng một chương trình PLC không chỉ nâng cao tính linh hoạt mà còn giúp tối ưu hóa quá trình xử lý, bảo trì và mở rộng hệ thống. Bài viết này sẽ cùng bạn tìm hiểu lý do nên phối hợp Ladder và ST, các tình huống ứng dụng cụ thể, và đặc biệt là cách triển khai thực tế trên PLC Inovance H5U – một trong những dòng PLC mạnh mẽ đang được HDE Tech tích cực triển khai tại nhiều nhà máy.

1. Tại sao nên kết hợp Ladder và Structured Text?

Ưu điểm của từng ngôn ngữ:

• Ladder Diagram (LD):

  • Dễ đọc với kỹ sư điện hoặc kỹ thuật viên chưa quen lập trình.

  • Phù hợp với logic tuần tự, liên động, xử lý tín hiệu ON/OFF.

  • Dễ dàng chẩn đoán lỗi khi chạy online.

• Structured Text (ST):

  • Mạnh mẽ trong xử lý logic phức tạp, tính toán, lặp và nhánh.

  • Gần gũi với lập trình viên CNTT, dễ tổ chức mã theo module.

  • Tối ưu cho thuật toán PID, xử lý mảng, giao tiếp dữ liệu.

Việc kết hợp cả hai giúp phát huy tối đa sức mạnh của từng ngôn ngữ trong các phân đoạn phù hợp của chương trình. Ví dụ: dùng LD cho phần interlock cơ bản, còn dùng ST cho xử lý dữ liệu đo lường, truyền thông, thuật toán điều khiển nâng cao.

2. Cách PLC Inovance H5U hỗ trợ đa ngôn ngữ lập trình

PLC H5U của Inovance là dòng PLC cao cấp, hỗ trợ chuẩn lập trình IEC 61131-3, cho phép người dùng:

• Tự do lựa chọn ngôn ngữ lập trình phù hợp: LD, ST, FBD, SFC, IL.

• Tạo nhiều POU (Program Organization Unit) với mỗi POU được viết bằng ngôn ngữ khác nhau.

• Gọi hàm giữa các ngôn ngữ một cách dễ dàng.

Điều này đặc biệt hữu ích khi bạn cần chia hệ thống điều khiển thành nhiều khối chức năng (Module/FB), từ đó bảo trì, nâng cấp dễ dàng hơn mà không cần viết lại toàn bộ logic.

3. Các ứng dụng tiêu biểu khi kết hợp LD và ST

a. Điều khiển động cơ và liên động an toàn:

• Viết bằng Ladder để dễ quan sát trạng thái rơ-le, tín hiệu liên động, tín hiệu lỗi.

• Dễ dàng mô phỏng trực quan khi chạy online.

b. Thu thập và xử lý dữ liệu cảm biến:

• Dùng ST để xử lý logic IF-ELSE, phép tính toán nâng cao, kiểm tra ngưỡng sai lệch (Deviation), làm mượt tín hiệu (Filter).

c. Giao tiếp truyền thông Modbus RTU/TCP, CANopen:

• Giao thức thường yêu cầu xử lý frame dữ liệu, mapping bộ nhớ, thao tác với biến mảng – phần này ST xử lý tốt hơn nhiều so với Ladder.

d. Thuật toán điều khiển PID:

• ST giúp triển khai các thuật toán như PID, điều khiển mờ (Fuzzy), hoặc các vòng điều khiển thời gian thực chính xác hơn.

4. Cấu trúc chương trình mẫu: Điều khiển bơm và giám sát lưu lượng

Mô tả hệ thống:

• 1 cảm biến lưu lượng đầu ra.

• 1 bơm điều khiển bằng biến tần Inovance MD290.

• Nếu lưu lượng < 50% giá trị định mức thì tăng tốc độ bơm.

Cách chia chương trình:

• POU1 – Main_Ladder (Ladder):

  • Xử lý Start/Stop, chế độ Manual/Auto.

  • Giám sát lỗi và trạng thái biến tần.

• POU2 – FlowControl_ST (Structured Text):

  IF FlowRate < SetPoint THEN
VFD_Speed := VFD_Speed + 5;
ELSIF FlowRate > SetPoint + 10 THEN
VFD_Speed := VFD_Speed - 5;
END_IF;


• POU3 – Comm_MB_ST:

  • Lập trình giao tiếp Modbus để đọc dòng từ cảm biến và ghi giá trị tốc độ về VFD.

5. Lợi ích khi áp dụng trong thực tế sản xuất

Doanh nghiệp sản xuất khi áp dụng lập trình kết hợp LD + ST sẽ nhận được các lợi ích rõ rệt:

• Tăng hiệu suất phát triển hệ thống: nhóm kỹ sư có thể chia việc theo chuyên môn (người giỏi điện làm LD, người giỏi IT làm ST).

• Giảm lỗi trong bảo trì: các phần tử phức tạp tách biệt rõ ràng, dễ kiểm tra độc lập.

• Mở rộng hệ thống linh hoạt: khi bổ sung thêm thiết bị, chỉ cần thêm module ST hoặc LD tương ứng.

Tại Công ty Cổ phần Điện Hải Dương (HDE Tech), chúng tôi đã triển khai nhiều hệ thống điều khiển tích hợp PLC Inovance H5U kết hợp lập trình Ladder và ST trong các dây chuyền như:

• Điều khiển máy đóng gói tự động.

• Hệ thống pha trộn nguyên liệu chính xác.

• Điều khiển dây chuyền xử lý nước thải nhà máy.

6. Kết luận

Trong thời đại công nghiệp 4.0, yêu cầu về hệ thống điều khiển ngày càng phức tạp và thông minh hơn. Kết hợp ngôn ngữ Ladder và Structured Text trong lập trình PLC không còn là tùy chọn, mà là hướng phát triển tất yếu nhằm tối ưu hóa hiệu suất, tính linh hoạt và khả năng mở rộng của hệ thống.

Với sự hỗ trợ mạnh mẽ từ phần mềm InoPro và phần cứng PLC Inovance H5U, đội ngũ kỹ sư tại HDE Tech sẵn sàng tư vấn, thiết kế và triển khai các giải pháp lập trình tối ưu nhất cho khách hàng.

Liên hệ tư vấn kỹ thuật và giải pháp lập trình PLC Inovance:

Hotline: 0978.093.697
Website cùng hệ thống : https://inovancevietnam.vn/
Facebook: Công Ty CP Điện Hải Dương – HDE
Youtube: HDE Tech
Tiktok: HDE Tech