Complete PLC voor industriële automatisering
Oplossingen
Programmable Logic Controllers (PLC's) zijn een van de kernapparaten in de industriële automatisering en een belangrijke toepassing waarmee fabrieken geautomatiseerd kunnen werken. PLC's zijn doorgaans modulaire systemen die zijn samengesteld uit meerdere modules, specifiek ontworpen voor logische besturing, sequentiële besturing, tijdbesturing, telbesturing en andere bewerkingen. Dit artikel introduceert de toepassing van PLC's in de industriële automatisering, evenals de gerelateerde oplossingen die ST (STMicroelectronics) specifiek voor PLC-toepassingen heeft ontwikkeld.
Controle van de werking van industriële automatiseringsapparatuur via logische besturing
PLC's worden veel gebruikt in verschillende automatiseringssystemen. Als we de besturingseenheid (doorgaans de centrale verwerkingseenheid, CPU genoemd) en meerdere invoer/uitvoer of andere functionele modules (uitbreidingsmodules) als voorbeeld nemen, communiceert de besturingseenheid met de uitbreidingsmodules via een speciale bus (doorgaans een klantspecifieke bus- die bekend staat als de backplane-interface). De besturingseenheid werkt cyclisch en wisselt regelmatig gegevens uit met de uitbreidingsmodules. Invoer-/uitvoermodules brengen interfaces/verbindingen tot stand met de verwerkingskant van de fabriek, leveren informatie over verschillende fysieke variabelen die door sensoren worden gedetecteerd aan de ene kant en maken interactie met geautomatiseerde processen mogelijk door aan de andere kant verschillende actuatoren aan te drijven. Elke module moet worden geïntegreerd in een compleet geautomatiseerd systeem om connectiviteit te bieden voor verschillende veldbussen en industriële Ethernet-netwerken.
De primaire functies van PLC's in de industriële automatisering omvatten logische besturing, waarbij de werking van apparatuur wordt bestuurd op basis van voor-voorgeprogrammeerde logische programma's. PLC's kunnen bijvoorbeeld bepalen of een machine moet worden gestart of gestopt op basis van sensorinvoer. Op het gebied van sequentiële besturing kunnen PLC's bewerkingen in een specifieke volgorde uitvoeren op geautomatiseerde productielijnen om ervoor te zorgen dat elk proces op tijd wordt voltooid.
Bovendien kunnen de interne timers en tellers in PLC's worden gebruikt voor nauwkeurige tijdcontrole en materiaaltelling. Moderne PLC's beschikken ook over analoge invoer-/uitvoermogelijkheden, waardoor ze analoge signalen zoals temperatuur en druk kunnen verwerken. PLC's kunnen via verschillende communicatieprotocollen met andere apparaten communiceren om bewaking en besturing op afstand te vergemakkelijken, en ze kunnen systeemfouten detecteren en diagnosticeren, en indien mogelijk automatisch de werking hervatten.
PLC's kunnen de gecoördineerde werking van verschillende soorten geautomatiseerde apparatuur besturen
PLC's worden veel gebruikt in geautomatiseerde productielijnen om de gecoördineerde werking van verschillende soorten apparatuur te controleren, waardoor de productie-efficiëntie wordt verbeterd. In industrieën zoals de chemie en de voedingsmiddelen- en drankenindustrie kunnen PLC's worden gebruikt om verschillende parameters in het productieproces te regelen, zoals temperatuur, druk en vloeistofniveau. Bovendien kunnen PLC's worden gebruikt om de werking van mechanische apparatuur, zoals CNC-bewerkingsmachines en verpakkingsmachines, te controleren om de nauwkeurige werking ervan te garanderen.
PLC's kunnen ook worden toegepast in de gebouwautomatisering om airconditioning, verlichting, beveiligingssystemen en meer te regelen. In waterbehandelings- en afvalwaterbehandelingssystemen kunnen PLC's worden gebruikt om pompen, kleppen en andere apparatuur te besturen om een geautomatiseerde werking te bereiken. In energiebeheersystemen kunnen PLC's worden gebruikt om de energiedistributie en -verbruik te bewaken en te controleren om energie-besparende effecten te bereiken. De flexibiliteit en betrouwbaarheid van PLC's maken ze tot een onmisbaar onderdeel in de industriële automatisering, dat zich kan aanpassen aan verschillende complexe besturingsvereisten.
In veldbus- en industriële Ethernet-toepassingen wordt bedrade communicatietechnologie veel gebruikt in Industrie 4.0 en industriële IoT-toepassingen. Deze technologie evolueert voortdurend en gaat over van traditionele veldbussen naar op Ethernet-gebaseerde bussen om menselijke-machine-interfaces (HMI's), programmeerbare logische controllers, machines, I/O, aandrijvingen, actuatoren en sensoren met elkaar te verbinden.
Menselijke-machine-interfaces helpen ons apparatuur effectief te besturen en beslissingen te nemen op basis van machinefeedback. Deze interfaces kunnen eenvoudige displays zijn die rechtstreeks op machines zijn gemonteerd voor fabrieksautomatisering, of multi-touchscreens die worden gebruikt om volledige productielijnen te besturen. Om Industrie 4.0 te verwezenlijken kunnen PLC's bovendien gebruik maken van IO-Link-communicatienetwerken (IEC 61131-9) voor bidirectionele point--dataverbindingen (tot op actuator- en sensorniveau), ter ondersteuning van datavoorverwerking, aanpassing van sensorparameters en geavanceerde diagnostiek.
Bij de toepassing van digitale I/O-modules verzamelen invoer/uitvoer (I/O)-modules gegevens van invoerapparaten (waaronder nabijheids-, druk-, temperatuursensoren en knoppen) en besturen zij actuatoren zoals kleppen, relais en verlichtingsarmaturen (uitvoerapparaten). Deze modules kunnen worden toegevoegd aan PLC-schakelkasten of worden geïntegreerd in productieapparatuur in een fabriek.
In een PLC is de PLC-besturingseenheid de primaire bouwsteen voor het verwerken van gegevens van invoerapparaten en het besturen van uitgangen. Het kan worden geïntegreerd met I/O-modules om de vereiste functionaliteit te bieden. De PLC-besturingseenheid ondersteunt ook verbindingen met verschillende veldbussen (waaronder PROFIBUS, Modbus en CANopen), industrieel Ethernet (zoals Profinet en EtherCAT), draadloze technologieën en backplane-bussen die op het systeem zijn aangesloten.
