Ladder Logic

Wat is Ladder Logic?

Ladder Logic is een grafische programmeertaal voor PLC’s waarin besturingslogica wordt getekend als een ladderdiagram van contacten en spoelen tussen twee verticale rails, naar het voorbeeld van klassieke relaisschema’s. In de norm IEC 61131-3 heet de taal officieel Ladder Diagram, afgekort LD; in de praktijk worden de termen ladderdiagram, ladderlogica en Ladder Logic door elkaar gebruikt. De taal is populair in machinebouw en industriële automatisering omdat elektrotechnici en onderhoudsmonteurs het programma kunnen lezen zoals een elektrisch schema.

🧠 Hoe werkt een ladderdiagram?

Een ladderdiagram bestaat uit twee verticale rails met daartussen horizontale regels, de rungs of sporten. De linker rail stelt de voeding voor, de rechter rail de retour. Op elke rung staan links de voorwaarden (contacten) en rechts het resultaat (een spoel of functieblok). Als er via de contacten een ononderbroken pad van links naar rechts bestaat, spreekt men van power flow en wordt de spoel bekrachtigd.

Er stroomt in werkelijkheid geen stroom: de PLC rekent met booleaanse waarden. Een contact leest een bit en een spoel schrijft een bit. De PLC voert het programma cyclisch uit in een scancyclus:

1. Ingangen lezen - de toestand van alle fysieke ingangen wordt in een procesbeeld gezet
2. Logica uitvoeren - de rungs worden van boven naar beneden en per rung van links naar rechts geëvalueerd
3. Uitgangen schrijven - het resultaat gaat naar de fysieke uitgangen
4. Communicatie en diagnose - daarna begint de volgende cyclus

Omdat de volgorde vastligt, is het gedrag voorspelbaar. Dat deterministische gedrag is een belangrijke reden waarom ladderprogramma’s al tientallen jaren worden vertrouwd voor machinebesturing. Een gevolg van de vaste volgorde is wel dat een bit die lager in het programma wordt geschreven, pas in de volgende scan zichtbaar is voor rungs die erboven staan.

🔧 Welke symbolen en instructies gebruikt Ladder Logic?

IEC 61131-3 legt de basissymbolen vast. Fabrikanten gebruiken daarnaast eigen namen: Rockwell Automation spreekt van instructies als XIC en OTE in Studio 5000, Siemens noemt de taal LAD in TIA Portal (in het Duits KOP, Kontaktplan).

Contacten in serie vormen een EN-functie, contacten parallel een OF-functie en een verbreekcontact een NIET-functie. Daarmee is elke booleaanse uitdrukking te tekenen. Het bekendste patroon is de zelfhoudschakeling (seal-in) voor een motor:

|----[ Start ]----+----[/ Stop ]----[/ Storing ]----( Motor )----|
|                 |                                              |
|----[ Motor ]----+                                              |

Een druk op Start bekrachtigt de spoel Motor. Het parallelle contact Motor houdt de rung daarna “vast”, ook als de knop wordt losgelaten. Stop of Storing verbreekt de rung en de motor valt af. Na een spanningsuitval start de motor niet vanzelf opnieuw, wat bij een set-spoel op een retentieve bit wél kan gebeuren. Daarom is de zelfhoudschakeling de gangbare keuze voor motorstarters en interlocks.

⏱️ Hoe gebruikt u timers en tellers in een ladderdiagram?

Naast contacten en spoelen kent LD functieblokken die op een rung worden geplaatst. De standaardblokken uit IEC 61131-3 zijn voor elke ladderprogrammeur dagelijkse kost:

Een TON vervangt het tijdrelais uit de relaiskast: de uitgang wordt pas 1 als de ingang de ingestelde tijd onafgebroken 1 is geweest. Grotere programma’s gebruiken daarnaast eigen functieblokken, bij Rockwell Add-On Instructions genoemd, zodat dezelfde logica voor tien pompen niet tien keer wordt getekend.

Tellerstanden en batchnummers moeten een spanningsuitval vaak overleven. Daarvoor kent de PLC retentieve variabelen, in IEC 61131-3 gedeclareerd met het sleutelwoord RETAIN, die hun waarde na een herstart behouden. Gebruik dat bewust: voor een productieteller is het gewenst, voor een startcommando juist niet. De status van timers, tellers en motoren deelt de PLC bovendien via Modbus TCP, IP, PROFINET of OPC UA met HMI, SCADA, historian en MES, zodat operators dezelfde bits zien als de ladderlogica.

🕰️ Waar komt Ladder Logic vandaan?

Ladder Logic is een directe erfenis van de relaiskast. Toen General Motors in 1968 vroeg om een herprogrammeerbare vervanger voor bedrade relaispanelen, moest de nieuwe besturing te begrijpen zijn voor de elektriciens die de oude panelen onderhielden. De taal bootste daarom hun relaisschema’s na.

🔄 Wat is het verschil tussen Ladder Logic en andere PLC-talen?

IEC 61131-3 kent naast LD de talen FBD, ST, SFC en tot 2025 IL. Moderne omgevingen als TIA Portal, Studio 5000 en CODESYS laten u ze in één project combineren.

Een veelgebruikte verdeling is: SFC voor de volgorde van stappen, LD voor interlocks en de I/O-afhandeling, en ST voor berekeningen. Ladder is van oudsher sterk in Noord-Amerika; in Europa wordt naast LD veel FBD en tekstuele code gebruikt.

🏭 Hoe schrijft u een onderhoudbaar en veilig ladderprogramma?

Een ladderprogramma wordt vaak twintig jaar of langer onderhouden, door andere mensen dan de bouwer. Deze praktijkregels voorkomen de meeste problemen:

• Eén spoel per uitgang - schrijf een bit op slechts één plek. Staat dezelfde spoel in twee rungs, dan wint de laatste en lijkt de eerste “niet te werken”
• Fail-safe bedraden - een stopknop wordt als verbreekcontact bedraad, zodat een draadbreuk tot stoppen leidt. In het programma is die ingang dan 1 in rust en controleert u hem met een maakcontact. Dit verwart beginners vaak
• Zelfhouding boven set/reset - gebruik set/reset alleen voor bewuste geheugenfuncties, zoals het onthouden van een storing tot de operator bevestigt
• Duidelijke tags en commentaar - Pomp_P101_Start zegt meer dan B3:0/4; zet bij elke rung een regel uitleg
• Structuur in routines - splits per machinedeel en gebruik functieblokken voor herhaalde objecten
• Bewaak de scantijd - scantijden liggen meestal tussen enkele en enkele tientallen milliseconden; een te lange scan kan korte pulsen missen
• Noodstop niet via standaardlogica - IEC 60204-1 stelt aan een noodstop de eisen van een veiligheidsfunctie volgens ISO 13849 of IEC 62061; in de praktijk loopt die via een veiligheidsrelais of een gecertificeerde safety-PLC. De gewone ladderlogica mag de stop wel signaleren, maar niet als enige afschakelen. In de procesindustrie geldt hetzelfde principe: veiligheidsfuncties volgens IEC 61511 draaien op een apart SIS

Bij storingzoeken is LD op zijn sterkst: in de online-weergave kleuren bekrachtigde contacten en spoelen op, zodat een monteur direct ziet welke voorwaarde ontbreekt.

🔐 Hoe beveiligt u ladderprogramma’s?

Wie de PLC-logica kan wijzigen, bepaalt wat de machine doet. Stuxnet liet in 2010 zien hoe dat misgaat: de worm injecteerde code in de organisatieblokken OB1 en OB35 van Siemens S7-315- en S7-417-PLC’s en verborg die wijzigingen door een DLL van de engineeringsoftware te vervangen, zodat de engineer de gemanipuleerde code niet zag. De aanval liep dus via het engineering station.

Gebruik bovendien MFA en Application Whitelisting op engineering stations, want daar staan de projectbestanden en de software die naar de PLC schrijft.

❓ Veelgestelde vragen

Is Ladder Logic hetzelfde als een ladderdiagram?

Ja, Ladder Logic en ladderdiagram zijn twee namen voor dezelfde grafische PLC-taal. IEC 61131-3 gebruikt de naam Ladder Diagram met de afkorting LD. Siemens noemt dezelfde taal LAD (in het Duits KOP).

Waarom heet het een ladderdiagram?

Een ladderdiagram heet zo omdat de twee verticale rails met de horizontale rungs ertussen eruitzien als een ladder. Elke sport van die ladder is één logische regel met voorwaarden links en een resultaat rechts. De vorm komt rechtstreeks uit de elektrische schema’s van relaisbesturingen.

Wordt Ladder Logic nog gebruikt?

Ladder Logic wordt nog volop gebruikt, vooral voor discrete machinebesturing, interlocks en motorsturing. De vierde editie van IEC 61131-3 uit 2025 behoudt LD als grafische taal, terwijl IL is geschrapt. In moderne projecten wordt LD meestal gecombineerd met ST en SFC.

Wat is het verschil tussen een maakcontact en een verbreekcontact in LD?

Een maakcontact (normally open, XIC bij Rockwell) geleidt in LD als de gekoppelde bit 1 is. Een verbreekcontact (normally closed, XIO) geleidt juist als de bit 0 is. Dit gaat over de bit in de PLC, niet over hoe de fysieke drukknop is bedraad.

Kan ik een noodstop in Ladder Logic programmeren?

Een noodstop hoort niet uitsluitend in standaard Ladder Logic te zitten, omdat een gewone PLC niet is gecertificeerd voor veiligheidsfuncties. Gebruik een veiligheidsrelais of een safety-PLC volgens normen als IEC 60204-1 en ISO 13849; de gewone ladderlogica mag de noodstoptoestand wel melden. Safety-PLC’s ondersteunen vaak ook een ladderdiagram, maar dan in een gecertificeerde omgeving.

Is Ladder Logic moeilijk om te leren?

Ladder Logic is voor mensen met een elektrotechnische achtergrond relatief makkelijk te leren, omdat een ladderdiagram lijkt op een relaisschema. De basis van contacten, spoelen, timers en tellers is in enkele dagen te begrijpen. Het lastige deel is een groot programma overzichtelijk, onderhoudbaar en veilig opzetten.

📌 Samengevat

Ladder Logic, officieel Ladder Diagram (LD), vertaalt het relaisschema naar software: contacten lezen bits, spoelen schrijven bits en de PLC voert de rungs in een vaste scancyclus uit. Dat maakt de taal voorspelbaar en goed leesbaar voor monteurs. Voor berekeningen en sequenties is een combinatie met ST en SFC verstandig, en noodstoppen horen op veiligheidsgecertificeerde hardware.

Ladder Logic blijft de meest leesbare taal voor schakellogica op de werkvloer, mits u het programma gestructureerd opzet en de PLC beschermt tegen ongeautoriseerde wijzigingen.