Wat als het kiezen van de ideale PLC uw productie-efficiëntie zou kunnen veranderen? Dit artikel gaat in op de cruciale principes bij het kiezen van de juiste programmeerbare logische controller (PLC), waarbij factoren zoals betrouwbaarheid van de fabrikant, ingangs-/uitgangspunten en essentiële besturingsfuncties aan bod komen. Als u deze belangrijke aspecten begrijpt, kunt u weloverwogen beslissingen nemen die de prestaties en betrouwbaarheid van uw systeem aanzienlijk kunnen verbeteren. Lees verder om te ontdekken hoe de juiste PLC uw activiteiten kan stroomlijnen en de productiviteit kan verhogen.
Voordat u een PLC kiest, is het belangrijk om het systeemschema te bepalen. Zodra het systeemschema is bepaald, kunt u de fabrikant en het model kiezen dat het beste bij uw behoeften past.
Dit artikel biedt gedetailleerde informatie over fabrikanten, modellen, aantal input/output (I/O) punten, besturingsfuncties en meer, zodat u de meest geschikte PLC voor uw behoeften kunt kiezen.
Bij het kiezen van een fabrikant voor uw PLC is het belangrijk rekening te houden met factoren zoals de vereisten van de gebruiker van de apparatuur, bekendheid van de ontwerper met PLC's en ontwerpgewoonten van verschillende fabrikanten, consistentie van compatibele producten en technische services.
Vanuit het perspectief van de betrouwbaarheid van de PLC zelf, zouden er in principe geen problemen moeten zijn met de betrouwbaarheid van producten van grote overzeese bedrijven. Over het algemeen hebben Japanse PLC-producten bepaalde kostenvoordelen voor het regelen van onafhankelijke apparatuur of eenvoudigere besturingssystemen.
Voor grootschalige gedistribueerde besturingssystemen met hoge eisen aan netwerkcommunicatie en openheid hebben Europese en Amerikaanse PLC's voordelen wat betreft netwerkcommunicatiefunctionaliteit.
Daarnaast moeten voor sommige speciale industrieën (zoals metallurgie en tabak) PLC-systemen worden geselecteerd met volwassen en betrouwbare operationele prestaties in het relevante industriegebied.
Het aantal I/O-punten van een PLC is een van de basisparameters. Het aantal I/O-punten moet worden bepaald op basis van het totale aantal I/O-punten dat nodig is voor de besturingsapparatuur.
In het algemeen moeten PLC's geschikte marges hebben voor I/O-punten. Nadat 10% tot 20% aan uitbreidbare marges is toegevoegd op basis van de berekende statistieken voor ingangs-/uitgangspunten, kunnen deze gegevens worden gebruikt als een geschat aantal ingangs-/uitgangspunten.
Bij het plaatsen van werkelijke orders moet het aantal ingangs-/uitgangspunten worden aangepast op basis van de specifieke kenmerken van het PLC-product van de fabrikant.
De opslagcapaciteit verwijst naar de grootte van de hardware-opslagunit die de programmeerbare logische controller kan leveren, terwijl de programmacapaciteit verwijst naar de grootte van de opslagunit die door het project van de gebruikerstoepassing in het geheugen wordt gebruikt.
Daarom is de programmacapaciteit kleiner dan de opslagcapaciteit. Tijdens de ontwerpfase, omdat het programma van de gebruikersapplicatie nog niet is gecompileerd, is de programmacapaciteit onbekend en kan deze alleen worden bepaald na het debuggen van het programma.
Om de programmacapaciteit in te schatten tijdens het selectieproces voor het ontwerp, wordt meestal de geschatte opslagcapaciteit als substituut gebruikt. Er is geen vaste formule voor het schatten van de geheugencapaciteit van de PLC en veel literatuurbronnen geven verschillende formules.
In het algemeen wordt het totale aantal woorden in het geheugen geschat op 10-15 maal het aantal digitale I/O-punten plus 100 maal het aantal analoge I/O-punten (elk woord is 16 bits), en er moet ook rekening worden gehouden met een extra marge van 25%.
Deze selectie omvat de keuze van operationele, besturings-, communicatie-, programmeer- en diagnosefuncties en verwerkingssnelheid.
De operationele functies van een eenvoudige PLC omvatten logische bewerkingen, timing en telfuncties. De operationele functies van een gewone PLC omvatten ook gegevensverschuiving, vergelijking en andere operationele functies.
Complexere operationele functies omvatten algebraïsche bewerkingen, gegevensoverdracht, enz. Grote PLC's hebben ook geavanceerde operationele functies zoals PID-werking voor analoge signalen.
Met de opkomst van open systemen hebben de meeste PLC's nu communicatiefuncties. Sommige producten communiceren met machines van een lager niveau, andere met peercomputers of computers van een hoger niveau en sommige hebben zelfs datacommunicatiefuncties met fabrieken of bedrijfsnetwerken.
Bij het kiezen van een PLC op basis van de werkelijke vereisten is het belangrijk om de noodzakelijke operationele functies redelijk te selecteren.
In de meeste toepassingsscenario's zijn alleen logische bewerkingen en timing/telfuncties nodig.
Sommige toepassingen vereisen gegevensoverdracht en -vergelijking, en algebraïsche bewerkingen, numerieke conversie en PID-bewerkingen worden alleen gebruikt voor detectie en regeling van analoge signalen. Sommige toepassingen vereisen ook decodeer- en codeerbewerkingen om gegevens weer te geven.
Besturingsfuncties omvatten PID-besturingen, feed-forward compensatieregelingen, verhoudingsbesturingen enzovoort, die moeten worden bepaald op basis van de besturingsvereisten. Aangezien PLC's voornamelijk worden gebruikt voor sequentiële logische besturing, worden in de meeste scenario's single-loop of multi-loop regelaars gebruikt om analoge besturing op te lossen.
Soms worden speciale intelligente in-/uitgangseenheden gebruikt om de vereiste regelfuncties uit te voeren, waardoor de verwerkingssnelheid van de PLC wordt verbeterd en opslagcapaciteit wordt bespaard. Bijvoorbeeld het gebruik van PID-besturingseenheden, snelle tellers, analoge eenheden met snelheidscompensatie, ASCII-conversie-eenheden, enz.
Middelgrote tot grote PLC-systemen moeten meerdere veldbussen en standaard communicatieprotocollen (zoals TCP/IP) ondersteunen en indien nodig verbinding kunnen maken met fabrieksmanagementnetwerken (TCP/IP).
Het communicatieprotocol moet voldoen aan de ISO/IEEE-communicatienormen en moet een open communicatienetwerk zijn.
De communicatie-interface van het PLC-systeem moet seriële en parallelle communicatie-interfaces (RS2232C/422A/423/485), RIO-communicatiepoorten, industrieel Ethernet, veelgebruikte DCS-interfaces, enz. omvatten.
De communicatiebus van middelgrote tot grote PLC's (inclusief interface-apparaten en kabels) moet een redundante configuratie overwegen en de communicatiebus moet voldoen aan internationale normen. De communicatieafstand moet voldoen aan de werkelijke vereisten van het apparaat.
In het communicatienetwerk van het PLC-systeem moet de communicatiesnelheid van het bovenliggende netwerk groter zijn dan 1 Mbps en mag de communicatiebelasting niet groter zijn dan 60%.
Het communicatienetwerk van het PLC-systeem heeft verschillende vormen:
Om de communicatietaak van de CPU te beperken, moeten verschillende communicatieprocessoren met verschillende communicatiefuncties (zoals point-to-point, veldbus, industrieel Ethernet) worden geselecteerd op basis van de werkelijke behoeften van de netwerksamenstelling.
Offline programmeren:
PLC en programmeur delen een CPU. In de programmeermodus bedient de CPU alleen de programmeur en bestuurt hij niet het veldapparaat. Nadat het programmeren is voltooid, schakelt de programmer over naar de runstand en bestuurt de CPU het veldapparaat, maar kan niet programmeren.
Offline programmeren verlaagt de systeemkosten, maar is lastig te gebruiken en debuggen.
Online programmeren:
De CPU en de programmeur hebben hun eigen CPU's. De hoofd-CPU is verantwoordelijk voor de veldbesturing en wisselt gegevens uit met de programmeereenheid in één scancyclus. De programmeur stuurt het online geprogrammeerde programma of de gegevens naar de host, en de host werkt volgens het nieuw ontvangen programma in de volgende scancyclus.
Deze methode heeft hogere kosten, maar het debuggen en bedienen van het systeem is handig en wordt vaak gebruikt in middelgrote tot grote PLC's.
Vijf gestandaardiseerde programmeertalen:
Sequential Function Chart (SFC), Ladder Diagram (LD), Function Block Diagram (FBD) drie grafische talen en Instruction List (IL) en Structured Text (ST) twee teksttalen.
De geselecteerde programmeertaal moet voldoen aan de standaard (IEC6113123) en moet programmeervormen in meerdere talen ondersteunen, zoals C, Basic, Pascal, enz. om te voldoen aan de besturingsvereisten van speciale regelscenario's.
De diagnosefunctie van de PLC omvat hardware- en softwarediagnostiek. Hardwarediagnostiek bepaalt de locatie van hardwarefouten door hardwarelogica te beoordelen, terwijl softwarediagnostiek interne en externe diagnostiek omvat.
Het diagnosticeren van de prestaties en functies van de PLC intern via software is interne diagnose, terwijl het diagnosticeren van de CPU en de informatie-uitwisselingsfunctie van externe in-/uitgangscomponenten via software externe diagnose is.
De kracht van de diagnosefunctie van de PLC heeft een directe invloed op de technische capaciteiten die van operators en onderhoudspersoneel worden gevraagd en beïnvloedt de gemiddelde reparatietijd.
PLC werkt in een scanmodus. Vanuit het oogpunt van real-time vereisten moet de verwerkingssnelheid zo hoog mogelijk zijn. Als de signaalduur korter is dan de scantijd, kan de PLC het signaal niet scannen, waardoor signaalgegevens verloren gaan.
De verwerkingssnelheid hangt samen met de lengte van het gebruikersprogramma, de verwerkingssnelheid van de CPU, de kwaliteit van de software, enzovoort.
Op dit moment zijn de reactietijd en snelheid van PLC-contacten snel en is de uitvoeringstijd van elke binaire instructie ongeveer 0,2 ~ 0,4 microseconden, die kunnen voldoen aan de vereisten van toepassingen met een hoge besturing en snelle reacties.
De scancyclus (scancyclus van de processor) moet aan de volgende criteria voldoen: de scantijd van kleine PLC's mag niet meer dan 0,5 ms/K bedragen en de scantijd van middelgrote tot grote PLC's niet meer dan 0,2 ms/K.
PLC's kunnen op basis van hun structuur worden ingedeeld in twee typen: integraal en modulair.
Integrale PLC's hebben een relatief vast en klein aantal I/O-punten, waardoor de keuzemogelijkheden voor gebruikers beperkt zijn. Voorbeelden van dit type zijn de Siemens S7-200-serie, Mitsubishi FX-serie en Omron CPM1A-serie.
Modulaire PLC's bieden meerdere I/O-modules die kunnen worden aangesloten op de basiskaart van de PLC, zodat gebruikers het aantal I/O-punten kunnen selecteren en configureren op basis van hun behoeften.
Dit maakt modulaire PLC-configuraties flexibeler en wordt vaak gebruikt in middelgrote tot grote besturingssystemen. Voorbeelden van dit type zijn de Siemens S7-300 en S7-400 series, Mitsubishi Q series en Omron CVM1 series.
Bij de selectie van digitale ingangs-/uitgangsmodules moet rekening worden gehouden met de toepassingsvereisten. Voor ingangsmodules moet bijvoorbeeld rekening worden gehouden met ingangssignaalniveaus, transmissieafstanden, enz.
Er zijn ook vele soorten uitgangsmodules, zoals relaiscontactuitgang, AC120V/23V bidirectionele thyristoruitgang, DC24V transistoraandrijvingstype, DC48V transistoraandrijvingstype, enz.
Relaisuitgangsmodules hebben meestal de voordelen van lage kosten en een breed spanningsbereik. Ze hebben echter een kortere levensduur, een langere responstijd en vereisen piekabsorptieschakelingen bij gebruik met inductieve belastingen.
Bidirectionele thyristoruitgangsmodules hebben een snellere reactietijd en zijn geschikt voor frequente schakelingen en belasting met een lage vermogensfactor, maar zijn duurder en hebben een slechtere overbelastingscapaciteit.
Bovendien kunnen input/output-modules worden onderverdeeld in specificaties zoals 8-punts, 16-punts, 32-punts, enz. op basis van het aantal inputs/outputs en moeten ze redelijk worden uitgerust op basis van de werkelijke behoeften.
Analoge ingangsmodules kunnen worden onderverdeeld in type stroomingang, type spanningsingang, type thermokoppelingang, enz. volgens het type analoge ingangssignalen.
Het signaalniveau van een stroomingangsmodule is meestal 4~20mA of 0~20mA, terwijl dat van een spanningsingangsmodule meestal 0~10V, -5V~+5V, enz. is. Sommige analoge ingangsmodules zijn compatibel met zowel spannings- als stroomingangssignalen.
Analoge uitgangsmodules hebben ook type spanningsuitgang en type stroomuitgang. Het signaalbereik van de stroomuitgang is meestal 0~20mA, 4~20mA, terwijl dat van de spanningsuitgangssignalen meestal 0~0V, -10V~+10V, enz. is.
Analoge ingangs-/uitgangsmodules kunnen worden onderverdeeld in specificaties zoals 2-kanaals, 4-kanaals, 8-kanaals, enz. op basis van hun ingangs-/uitgangskanaalnummers.
Functiemodules zijn onder andere communicatiemodules, positioneringsmodules, pulsuitgangsmodules, high-speed telmodules, PID-regelmodules, temperatuurregelmodules, enz.
Bij het kiezen van een PLC moet rekening worden gehouden met de mogelijkheid van bijpassende functiemodules, waarbij zowel hardware- als softwareaspecten een rol spelen.
Nadat het PLC-model en de specificaties grofweg zijn bepaald, kunnen de basisspecificaties en parameters van elk onderdeel van de PLC een voor een worden bepaald op basis van de besturingsvereisten en kunnen de modellen van elke componentmodule worden geselecteerd.
Bij het selecteren van module-modellen moeten de volgende principes worden gevolgd:
Bij het kiezen van een PLC moet rekening worden gehouden met de prijs-prestatieverhouding. Bij de economische overweging moeten factoren zoals toepassingsschaalbaarheid, bedienbaarheid, input-output ratio, enz. worden vergeleken en afgewogen om een bevredigend product te kiezen.
Het aantal invoer-/uitvoerpunten heeft een directe invloed op de prijs. Het verhogen van het aantal in-/uitgangskaarten brengt extra kosten met zich mee. Wanneer het aantal punten tot een bepaalde waarde stijgt, moet ook de bijbehorende geheugencapaciteit, het rek, het moederbord, enz. worden verhoogd.
Daarom heeft een toename van het aantal punten invloed op de selectie van CPU, geheugencapaciteit en de reikwijdte van de regelfunctie. Bij de schatting en selectie moet hier terdege rekening mee worden gehouden, zodat het hele regelsysteem een redelijkere prijs-prestatieverhouding krijgt.
Over het algemeen zijn er vele soorten modules die aan de besturingsvereisten van een PLC kunnen voldoen. Bij de selectie moet het principe van vereenvoudigd circuitontwerp, gebruiksgemak en minimalisering van externe besturingscomponenten worden gevolgd.
Voor ingangsmodules moet bijvoorbeeld prioriteit worden gegeven aan de ingangsvorm die rechtstreeks kan worden verbonden met externe detectie-elementen om het gebruik van interfacecircuits te vermijden.
Bij uitgangsmodules moet prioriteit worden gegeven aan uitgangsmodules die belastingen rechtstreeks kunnen aansturen en moeten tussenliggende relais en andere componenten tot een minimum worden beperkt.
Bij de selectie moet rekening worden gehouden met de uniformiteit en algemeenheid van elke componentmodule van de PLC om een teveel aan moduletypes te vermijden.
Dit is niet alleen bevorderlijk voor de inkoop, waardoor er minder reserveonderdelen nodig zijn, maar kan ook de uitwisselbaarheid van verschillende onderdelen van het systeem vergroten, wat het ontwerp, de inbedrijfstelling en het onderhoud vergemakkelijkt.
Bij het selecteren van elke componentmodule van het PLC-systeem moet volledig rekening worden gehouden met compatibiliteit om slechte compatibiliteitsproblemen te voorkomen.
Er mogen niet te veel fabrikanten zijn van de belangrijkste onderdelen van het PLC-systeem. Indien mogelijk moeten producten van dezelfde fabrikant worden geselecteerd.
Als oprichter van MachineMFG heb ik meer dan tien jaar van mijn carrière gewijd aan de metaalbewerkingsindustrie. Door mijn uitgebreide ervaring ben ik een expert geworden op het gebied van plaatbewerking, verspaning, werktuigbouwkunde en gereedschapsmachines voor metalen. Ik denk, lees en schrijf voortdurend over deze onderwerpen en streef er voortdurend naar om voorop te blijven lopen in mijn vakgebied. Laat mijn kennis en expertise een aanwinst zijn voor uw bedrijf.
NL 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
PT 
PT_BR 
RU 
KO