Wat is een PLC en hoe werkt deze besturing?
Auteur: Redactie Domeny.ForSale Gepubliceerd
In het kort: Een PLC is een programmeerbaar industrieel apparaat dat signalen van sensoren en knoppen leest, een opgeslagen programma uitvoert en machines aanstuurt. Een PLC kan bijvoorbeeld een transportband starten, een klep openen of de temperatuur in een tank op peil houden. Het apparaat is ontworpen voor bepaalde industriële omstandigheden, maar de mogelijkheden en bestendigheid hangen af van het specifieke model.
Wat betekent PLC en waarvoor dient het?
PLC staat voor het Engelse Programmable Logic Controller, oftewel een programmeerbare logische besturing. ‘Programmeerbaar’ betekent dat je de werking vastlegt in een programma, in plaats van telkens een nieuw elektrisch schakelschema te moeten bouwen. ‘Logisch’ verwijst naar het nemen van beslissingen op basis van voorwaarden, bijvoorbeeld: als de tank vol is, schakel de pomp uit.
PLC’s worden gebruikt in productielijnen, verpakkingsmachines, waterinstallaties, ventilatie en systemen voor materiaaltransport. Naast eenvoudige beslissingen voeren ze berekeningen uit, meten ze tijd, tellen ze producten en regelen ze procesparameters. Niet elk model is echter geschikt voor snelle bewegingsbesturing of het aansturen van een uitgebreide installatie.
Een PLC werkt doorgaans zelfstandig zodra het programma is gestart. Een computer dient vooral om het programma te maken en te laden en om diagnoses uit te voeren. De computer hoeft niet voortdurend aangesloten te blijven terwijl de machine werkt.
Waaruit bestaat een PLC?
De belangrijkste onderdelen van een PLC zijn een processor die het programma uitvoert, geheugen, een voeding en ingangen en uitgangen, ook wel I/O genoemd. Bij een compacte PLC zitten veel van deze onderdelen in één behuizing. Bij een modulaire opbouw kun je afzonderlijke modules kiezen die aansluiten op de behoeften van de installatie.
Ingangen geven de PLC informatie over de toestand van de machine. Uitgangen geven opdrachten aan actuatoren: onderdelen die een fysieke handeling uitvoeren. Meestal wordt onderscheid gemaakt tussen:
- Digitale ingangen — lezen twee toestanden, bijvoorbeeld een ingedrukte of losgelaten knop, of een aanwezig of afwezig werkstuk.
- Digitale uitgangen — schakelen stuursignalen in en uit, bijvoorbeeld voor een lampje of een relaisspoel.
- Analoge ingangen — lezen een waarde binnen een bepaald bereik, bijvoorbeeld een drukwaarde die wordt doorgegeven via een signaal van 4–20 mA.
- Analoge uitgangen — geven een gewenste waarde door, bijvoorbeeld de snelheid van een aandrijving via een passend spannings- of stroomsignaal.
Een PLC voedt een motor doorgaans niet rechtstreeks. De PLC stuurt de motor aan via een passend gekozen magneetschakelaar, frequentieregelaar of ander aandrijfsysteem. Het signaaltype, de spanning en de toegestane belasting van de uitgang moeten bij het aangesloten apparaat passen.
Een PLC kan ook communicatiepoorten hebben om gegevens met andere apparaten uit te wisselen. Een HMI-paneel, oftewel een bedieningsscherm, laat de operator de machinestatus aflezen, instellingen wijzigen en meldingen bevestigen. Het is echter niet hetzelfde als een PLC: het paneel dient voor de bediening, terwijl de PLC de besturingslogica uitvoert.
Hoe neemt een PLC beslissingen? Een voorbeeld met een tank
Tijdens een typische werkcyclus leest de PLC de ingangen, voert het programma uit en werkt de uitgangen bij. Daarna wordt deze reeks herhaald. De duur van zo’n cyclus hangt onder meer af van het model, de lengte van het programma en de communicatie. Sommige taken worden op vaste tijdstippen of na een gebeurtenis uitgevoerd. Controleer daarom in de documentatie hoe het programma daadwerkelijk wordt uitgevoerd.
Stel je een tank voor met twee niveausensoren en een pomp die de tank vult. Het programma kan de volgende procedure uitvoeren:
- Wanneer het vloeistofniveau onder de onderste sensor zakt, geeft de PLC opdracht om de pomp te starten.
- De pomp blijft ook draaien nadat de onderste sensor weer onder de vloeistof staat: het programma onthoudt dat het vullen is begonnen.
- Zodra de vloeistof de bovenste sensor bereikt, schakelt de PLC de pomp uit.
- Als het vullen te lang duurt, stopt het programma de pomp en geeft het een alarm.
De twee drempels voorkomen dat de pomp bij kleine veranderingen in het niveau steeds in- en uitschakelt. Dit voorbeeld laat ook zien dat het programma niet alleen rekening moet houden met de normale werking, maar ook met een defecte sensor, het uitblijven van vloeistoftoevoer en het gedrag na een stroomuitval. Het is een illustratie van de logica, geen volledig installatieontwerp.
Hoe programmeer je een PLC en wat is het verschil met een computer?
Je maakt het programma in een ontwikkelomgeving die de betreffende PLC ondersteunt. Veelgebruikte programmeertalen zijn LD, een laddertaal die lijkt op een schema van een relaisschakeling; FBD, waarbij functieblokken met elkaar worden verbonden; en ST, een gestructureerde teksttaal. Welke talen, testhulpmiddelen en licenties beschikbaar zijn, hangt af van de fabrikant en het model.
Vergeleken met een gewone kantoorcomputer is een PLC vooral ontworpen om besturingstaken voorspelbaar uit te voeren en met industriële signalen te werken. Dat betekent niet dat elke PLC sneller is dan een computer. Ook industriële computers kunnen machines aansturen met geschikte software en hardware.
Een microcontroller is een geïntegreerde schakeling die de basis kan vormen voor een zelf ontwikkeld besturingsapparaat. Een PLC is een kant-en-klaar platform met interfaces, diagnosefuncties en programmeerhulpmiddelen. Een prototypebord met een microcontroller vereist doorgaans nog een aanvullend ontwerp voor de voeding, beveiligingen en aansluitingen voordat het in een industriële installatie kan worden gebruikt.
Hoe kies je een PLC en wat zijn de grenzen op het gebied van veiligheid?
Begin met een lijst van de sensoren en actuatoren: hun aantal, de signaaltypen en de vereiste reactiesnelheid. Controleer vervolgens de uitbreidingsmogelijkheden, de compatibiliteit van de communicatie, de omgevingscondities en de beschikbaarheid van software. Houd ook rekening met de kosten van licenties en later onderhoud, niet alleen met de prijs van de PLC zelf.
Controleer in de actuele documentatie van de fabrikant de elektrische specificaties, reactietijden, ondersteunde functies en beperkingen van de gekozen configuratie. Alleen het aantal ingangen en uitgangen is onvoldoende om te beoordelen of het apparaat een bepaalde machine kan aansturen.
Een gewone PLC vervangt niet automatisch het veiligheidssysteem van een machine. Voor een noodstop of de bewaking van afschermingen kan een veiligheidsrelais of een veiligheidsbesturing nodig zijn, samen met een correct ontworpen volledig circuit. De oplossing wordt gekozen op basis van een risicobeoordeling; deze uitleg is geen handleiding voor het ontwerpen van veiligheidsvoorzieningen.
Als je net begint, maak dan in een simulator een eenvoudig programma voor het vullen van een tank. Test niet alleen de juiste volgorde, maar ook tegenstrijdige sensorsignalen en het opnieuw opstarten. Juist zulke tests helpen je de praktische rol van een PLC te begrijpen.
Zie ook: Wat betekent www?
Lees ook
