Programmable logic controller

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
PLC in een besturingskast, v.l.n.r.: voeding, CPU, 5x I/O-modules

Een programmable logic controller (PLC, programmeerbare logische eenheid) is een elektronisch apparaat met een microprocessor die 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.

Soorten[bewerken]

Traditionele PLC[bewerken]

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[bewerken]

Een slot PLC is een traditionele PLC, maar dan op bijvoorbeeld een PCI-insteekkaart die in een PC gestoken wordt.

Soft PLC[bewerken]

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[bewerken]

Een "operating panel PLC" 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 stand alone machines. PLC + HMI = OPLC.

"Veiligheids"-PLC[bewerken]

Er bestaan PLCs die speciaal ontworpen zijn voor het implementeren van veiligheidssystemen. Dergelijke PLCs worden vaak toegepast als aanvulling op Distributed control systemen, waarbij ze er voor moeten zorgen dat bij uitval van functies het proces of de installatie naar een veilige toestand gebracht wordt. Dergelijke systemen zijn vrijwel altijd fail-safe uitgevoerd en moeten voldoen aan een door de instanties voorgeschreven minimale SIL kwalificatie.

Interfacekaarten of modulen[bewerken]

  • 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 hoekverdraaiing.

  • communicatiekaarten

Kaarten met communicatiepoorten, bijvoorbeeld RS232, RS485 of ethernet.

  • Functiekaarten

Bijvoorbeeld kaarten om stappenmotoren aan te sturen of kaarten met een busmaster

Veldbussen[bewerken]

De traditionele veldbussen waren vooral RS485 netwerken, sommigen gebruiken een heel eigen elektrische laag zoals de canbus en ASi-bus. De laatste tijd zijn de ethernet netwerken erg in opkomst. Hiervoor zijn intussen tientallen protocollen beschikbaar.

  • 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[1].
  • 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
  • Profibus PA. Dit is een tweedraads bus voor zowel voeding als data.
  • Foundation Fieldbus
  • AS-Interface (Asi) Dit is een tweedraads bus voor zowel voeding als data.
  • Controller Area Network (CAN)
  • HART (protocol)
  • Interbus

Veldbussen op ethernet zijn onder andere:

  • Modbus/TCP
  • Profinet
  • Ethercat
  • Sercos-III, vooral voor high speed motion.
  • Varan
  • Ethernet/IP
  • Powerlink

Werking van de PLC[bewerken]

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 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.

Programmeren van PLC's[bewerken]

Om een PLC te programmeren en te testen is een verbinding nodig tussen de PLC en het apparaat waarmee geprogrammeerd wordt, doorgaans een personal computer. De softwarelicenties werden vroeger door middel van hardwaresleutels geregeld, tegenwoordig wordt steeds meer gewerkt met softwarematige licenties.

Vijf veel gebruikte programmeertalen zijn: AnWeisungsListe (AWL) of Instruction List (IL), Structured Text (ST), KontaktPlan (KOP) of Ladder Diagram (LD), FunctionsPlan (FUP) of Functional Block Diagram (FBD) en Sequential Function Chart (SFC). Structured text is een complexere programmeertaal, die op Pascal (programmeertaal) lijkt. Een veel gebruikte norm is de IEC 6-1131 norm. In deel drie van de norm IEC 6-1131[2] worden de programeertalen ook genoemd / beschreven.

Merken[bewerken]

Allen-Bradley modulaire PLC in een schakelkast
met van links naar rechts: voeding, PLC/ECU, 12x I/O unit

PLC-merken zijn onder andere: Moeller (Eaton), Bachmann, B&R, OMRON, WAGO, Allen Bradley, Siemens, Schneider, automationX, Hitachi, ABB, Mitsubishi, Honeywell, Phoenix Contact, Bosch Rexroth, Sigmatek, Hima en Saia-Burgess.

Externe link[bewerken]

Bronnen, noten en/of referenties