PLC's voor aandrijvingen in de industrie

Aansturingen met variabele snelheid hebben nauwkeurige en intelligente motion control toegevoegd aan een reeks industriële toepassingen. De productiesector alleen hangt af van machines die materialen roteren en transporteren, vloeistoffen pompen, lucht koelen of verwarmen met ventilatoren, afgewerkte producten verpakken en stapelen - en dit doen als onderdeel van een reeks onderling verbonden bewerkingen die grotendeels automatisch verloopt.

Om te kunnen functioneren zoals ze in deze omgeving doen, zijn aandrijvingen volledig afhankelijk van de controlerende, coördinerende kracht van de PLC (programmeerbare logische controller) . Maar aangezien het geenszins een nieuwe technologie is - de eerste modellen werden bijna precies vijftig jaar geleden gemaakt - rijst onvermijdelijk de vraag:wat maakt de PLC zo geschikt voor het werk?

PLC's werden ontwikkeld om de kracht van de computer te vervangen door de bedrade banken van vermogensrelais die vroeger werden gebruikt om fabrieksmachines te besturen. De moeilijkheden bij het onderhouden en oplossen van problemen met deze oude elektromechanische zenuwcentra waren legio:gigantische behuizingen boden de technicus muren van relais, timers, tellers, zekeringen en terminals te midden van stroken van door elkaar gekruiste, punt-naar-punt bedrading. Het vervangen van een defecte spoel of een versleten contact was al uitdagend genoeg; het wijzigen van het doel van het systeem zelf kan een grootschalige herbouw met zich meebrengen.

Het was onvermijdelijk dat de komst van de microchip deze nieuwsgierigheid in de annalen van de technische geschiedenis zou vegen. Beide Odo Struger (1931-1998) , een onderzoeksingenieur bij Allen-Bradley in de jaren zestig, en Dick Morley (1932-2017) , die in 1968 gehoor gaf aan een oproep voor ideeën van General Motors, worden Fathers of the PLC genoemd. Ze zagen allebei dat de opeenvolging van gebeurtenissen die door relaissystemen werden uitgevoerd om machines te besturen, kon worden vertaald - en geminiaturiseerd - in de vorm van een computerprogramma .

Een computer is het dus. Maar de PLC is een heel specifiek type computer; het werd als zodanig opgevat en is tot op de dag van vandaag zo. Maar op welke manieren?

Waarom PLC in plaats van bijvoorbeeld pc?

Misschien wel het meest voor de hand liggende antwoord - om ernaar te kijken - is dat een PLC fysiek zwaar is; het ding is robuust. Dit betekent dat alle aspecten van het ontwerp (van een keuze aan componentmaterialen tot functies zoals temperatuurregeling en stijl van de behuizing ) zijn bedoeld om het apparaat te beschermen tegen uitdagende niveaus van stof, vochtigheid, trillingen, temperatuur enzovoort.

Het onderscheidende ontwerp van een PLC moet ook plaats bieden aan belangrijke invoer-/uitvoerregelingen - veel meer dan de oneven geheugenstick of printer. De lijst met signalen van de PLC die binnenkomen (van schakelaars, sensoren, stroomonderbrekers, enz.) gecombineerd met uitgaande commando's (naar motoren, lichten, kleppen en dergelijke) is zo lang als de bewerkingen die het bestuurt complex zijn.

Maar het meest fundamentele verschil tussen PLC's en personal computers is hun programmeertaal. Ladderlogica (of Ladderdiagram) codeert operationele instructies opeenvolgend, op een manier die rechtstreeks is gemodelleerd op de werkstroom via een schema van elektrische relais. Dit maakt het extreem technisch vriendelijk . En naast een klein aantal andere eenvoudige talen, met name Function Block Diagram, blijft het de standaard programmeermethode.

PLC's communiceren met frequentieregelaars via directe stuursignalen of via een digitaal communicatieprotocol (Modbus is lange tijd het populairst geweest) of door beide in combinatie. Zo kan het volledige scala aan apparaatcommando's worden uitgevoerd:van het eenvoudig instrueren van de omvormer om de motor te laten draaien, en in welke draairichting, tot de uiterst belangrijke realtime aanpassing van acceleratie- en deceleratieparameters.

Het potentieel van aandrijvingen om motoren met optimale snelheid te laten werken, kan alleen volledig worden gerealiseerd wanneer ze in realtime, tweerichtingscommunicatie met PLC's zijn. Het is de PLC die de prestaties van de omvormer bewaakt en continu de status en foutcodes controleert die zijn afgeleid van bijvoorbeeld de vergelijking van het doel met de werkelijke uitgangsstroom. De manier waarop deze bewaking van de output de aard van de aandrijfcommando's beïnvloedt, is cruciaal voor de intelligentie van het systeem.

Invloed van PLC's op de automatiseringsindustrie

PLC's hebben een revolutionaire . gehad effect op de automatiseringsindustrie, waardoor inzicht in en controle over complexe mechanische systemen mogelijk is, in tegenstelling tot de tijd dat een enkele ongeïdentificeerde 'fout' het beste deel van een fabriek tot stilstand zou kunnen brengen. En hun blijvende succes door de jaren heen is grotendeels te danken aan hun essentiële eenvoud - ondanks al hun verwerkingskracht.

Geen enkele technologie blijft echter voor onbepaalde tijd onaangetast door vooruitgang. En uiteindelijk zijn PLC's net zo gebonden als al het andere om belangrijke ontwikkelingen weer te geven in de manier waarop machines en apparaten worden gebouwd.

Continue ontwikkeling

Miniaturisatie in het bijzonder - diezelfde kracht die vroege elektronische activiteit van de relaiswand naar de printplaat heeft getransplanteerd - blijft processors, componenten en printplaten zelf steeds compacter maken . PLC's worden daardoor krachtiger (sneller en met drastisch verbeterde geheugencapaciteit) ook als ze kleiner worden. Een enkele PLC kan nu gemakkelijk het werk doen van verschillende van zijn voorgangers. Dergelijke vooruitgang kan worden gezien in hun vermogen om meerdere communicatieprotocollen tegelijkertijd te accommoderen of het feit dat hun softwareontwikkelaars verschillende programmeertalen kunnen mixen en matchen.

De ironie hier is natuurlijk dat deze volgorde van mogelijkheden in feite niet nodig is voor de besturing van veel apparaten, inclusief aandrijvingen. Waar eenvoudige efficiëntie de prioriteit is, kan complexe capaciteit in het beste geval irrelevant zijn en in het slechtste geval een verplichting (bijvoorbeeld in termen van cyberbeveiliging ). Om deze reden is een nieuwe generatie van machinecontrollers - compacte PLC-achtige apparaten - is geëvolueerd om een ​​deel van het werk over te nemen dat high-end PLC's zijn ontgroeid.

Beperkter dan een PLC in termen van geheugen en input/output-capaciteit, is een controller van dit type voor een frequentieregelaar, aan boord geleverd, op maat geprogrammeerd en met een intuïtieve grafische interface, relatief goedkoop, tijdbesparend en gebruiksvriendelijk (evenals om te integreren met het grotere netwerk of systeem).

PLC's en drives, de perfecte match?

De traditionele relatie tussen aandrijvingen en PLC's maakt daarom een ​​tijd van verandering door. Het is een omwenteling die misschien alleen de oude systeemarchitectuur niet zal overleven. Het fundamentele principe - van drives die slim zijn gemaakt door programmeerkracht - is net zo volledig opgeladen als altijd.