PLC besturingen
Een programmable logic controller (PLC, programmeerbare logische eenheid) is een elektronisch apparaat met een microprocessor dat op basis van de informatie op zijn diverse ingangen, zijn uitgangen aanstuurt. In de industrie worden machines over het algemeen aangestuurd met PLC's en die zijn daarmee een belangrijk onderdeel in de automatisering. Hoe de PLC zijn gegevens precies inleest, hangt af van de geïnstalleerde interfacekaarten en van de veldbusnetwerken waarlangs verschillende apparaten met elkaar gegevens uitwisselen.
Van oorsprong bevatte een PLC geen volledige microprocessor, maar in de jaren '90 is het verschil tussen een computer en een PLC vervaagd.
De eerste PLC's bestonden uit logische poorten (AND, OR) en timer IC's die met bedrading verbonden waren. Door aanpassing van de bedrading werd de functionaliteit en dus het programma aangepast. Met de komst van de microprocessor werd deze functionaliteit in geheugen gestopt en waren de eerste echte PLC's een feit. Men kreeg nu meer flexibiliteit en meer mogelijkheden.
De PLC en de interface-software voor het debuggen en het schrijven van de software hebben een grote ontwikkeling doorgemaakt. Nu vindt het programmeren meestal in een Windows-omgeving plaats.
Tegenwoordig is er ook sprake van een Slot PLC en een Soft PLC.
Inhoud |
Soorten PLC's
Traditionele PLC
- De Traditionele PLC bestaat uit een CPU met zijn eigen behuizing en intern werkgeheugen. Meestal worden geheugenkaarten gebruikt als opslaggeheugen. Te denken valt aan een MMC kaart van een digitale camera.
Slot PLC
- Een Slot PLC is een traditionele PLC, maar dan op bijvoorbeeld een PCI-insteekkaart die in een PC gestoken wordt.
Soft PLC
- De Soft PLC is een PLC die draait als software op een PC of een embedded PC met bijvoorbeeld WinCE. Met een interfacekaart en driversoftware communiceert deze met de buitenwereld. Deze communicatie verloopt normaal gesproken via een standaard industrieel bussysteem zoals profibus.
OPLC
- Een "operating panel PLC". Dit is een PLC met ingebouwde HMI, bestaande uit toetsenbord met display of een touchpanel. Dit zijn kleine PLC's die meestal gebruikt worden op kleine standalone machines. PLC + HMI = OPLC
Interfacekaarten of modulen
- Digitale kaarten/modulen
Hier wordt een toestand aan of af (één bit 0 of 1) ingelezen of uitgestuurd. De 0 of 1 kan als lage of hoge spanning aangeboden worden, maar ook als een schakelcontact dat open of dicht is.
- Analoge kaarten/modulen
Een analoog signaal afkomstig van een sensor (variatie van 0 tot 10V, 4-20 mA of 0-20 mA of weerstandmeting) wordt via een analoog-digitaalomzetter omgezet in een binair getal dat verder door de PLC behandeld kan worden. Afhankelijk van het programma wordt dit signaal gebruikt in de besturing of herschaald naar bijvoorbeeld een temperatuur (0 tot 100 graden). De PLC kan ook analoge signalen als uitvoer leveren, bijvoorbeeld een elektrische spanning of stroom om een motor aan te drijven, of om een regelklep op een bepaalde stand te zetten.
- Tellerkaarten/modulen
Deze worden gebruikt om te tellen of voor de positiebepaling van machines, via het tellen van pulsen afkomstig van een pulsgever (of "encoder"). Dat pulssignaal is meestal een combinatie van twee signalen met een onderlinge faseverschuiving, zodat ook de richting van de beweging kan gedetecteerd worden. De PLC rekent deze pulsen om naar een positie; bijvoorbeeld: 10 pulsen zijn gelijk aan 1 mm verplaatsing, of aan 1 graad hoekverdraaiïng.
Veldbussen
De keuze van veldbussen begint met de keuze voor een elektrische laag:
- RS232
- RS422
- RS485
- Ethernet
Na deze keuze kan bepaald worden welke protocol er gebruikt dient te worden om PLC onderling of met Pc's te laten communiceren.
Protocol
- Modbus Het Modbus protocol is toentertijd ontwikkeld door Modicon voor werelds eerste PLC van Modicon. Er is gekozen voor een opensource benadering, waardoor het mogelijk is voor iedereen om dit protocol gratis te downloaden via de site www.modbus.org.
- Modbus Plus Is een RS485 netwerk met een token ring topology. Dit betekent dat er geen master of slave situatie aanwezig is, maar alle deelnemers op netwerk hebben dezelfde rechten voor zowel schrijven als lezen van informatie.
- Profibus (DP, FMS, PA, ... )-netwerk kan aangesloten worden aan de PLC.
- Foundation Fieldbus
- Asi (AS-Interface)
- CAN
- Interbus
- Profinet
- Ethercat
- Varan
Werking van de PLC
Een PLC doorloopt intern voortdurend een vaste, voorgeprogrammeerde cyclus. Na een programmacyclus te hebben afgerond, wordt de status van de outputs aangepast en vervolgens wordt de status van de ingangen ingelezen. Door deze manier van werken kan een PLC schijnbaar vele dingen tegelijk doen. Sommige nieuwere types van PLC's lezen echter de ingangen in op het moment dat ze die 'nodig hebben' in het programma en sturen ook meteen de uitgangen aan nadat de logica van die uitgangen opgelost is. Deze types wachten dus niet noodzakelijk tot de volledige programmacyclus afgelopen is alvorens de uitgangen te sturen. De meeste oudere types hebben ook een speciale interrupt instructie waarbij de normale afloop van het programma even onderbroken wordt om zo de PLC te dwingen een bepaalde ingang te lezen of een uitgang te sturen. Daarna wordt de afloop gewoon verder gezet.
Veel voorkomende programmeertalen voor PLCs zijn: ladderdiagram, Function Blok Diagram (FBD), Sequential Function Chart (SFC), Instruction List (IL) en Structured Text Language (STL). Er bestaat ook een programmeertaal (ST, IEC 1131-3) eigen aan de PLC, die op Pascal programmeertaal lijkt, maar die is voor de meer complexe functies.
Programmeren van PLC's
Om een PLC te programmeren, is een verbinding nodig tussen de PLC en het apparaat waarmee geprogrammeerd wordt. De softwarelicenties werden vroeger vaak door middel van hardwaresleutels geregeld, tegenwoordig wordt steeds meer gewerkt met softwarematige licenties. De communicatie tussen de PC en PLC vindt nog steeds plaats door middel van de COM poort op de PLC. Recente ontwikkelingen door de PC leveranciers dwingen de PLC leveranciers steeds meer tot communicatie met USB of ethernet, daar COM poorten op nieuwe PC bijna niet meer ter verkrijgen zijn en de ethernet-verbindingen vele malen sneller werken dan de seriële COM-verbindingen.
Bekende merken
Bekende PLC merken zijn onder andere: OMRON, Allen Bradley, Siemens, Schneider, automationX, Hitachi, ABB en Mitsubishi.
