OPTIMALISATIE VAN DE PLC-STURING VAN EEN KRATTENTRANSPORTSYSTEEM

XIOS HOGESCHOOL LIMBURG DEPARTEMENT INDUSTRIELE WETENSCHAPPEN EN TECHNOLOGIE OPTIMALISATIE VAN DE PLC-STURING VAN EEN KRATTENTRANSPORTSYSTEEM Bert COENEN en Koen SWALENS Afstudeerwerk ingediend tot het behalen van het diploma van industrieel ingenieur in elektromechanica optie automatisering master in de industriële wetenschappen: elektromechanica Promotoren: dhr. I Guisson (Manshoven SA NV) dhr. G. Vanolst (Manshoven SA NV) dhr. J. Claes (XIOS Hogeschool Limburg) Academiejaar 2004-2005

Inhoudsopgave: DANKBETUIGINGEN ABSTRACT I II 1. STAGEPLAATS 1 1.1. ALGEMEEN 1 1.2. NV MANSHOVEN VERS SA 1 2. DOELSTELLINGEN 2 2.1. DE BESTAANDE STURING VERVANGEN DOOR EEN SIEMENS S7 PLC 2 2.2. EVALUATIE VAN DE HUIDIGE STURING 2 2.3. STUDIE EN AANKOOP VAN DE TE GEBRUIKEN MATERIALEN 3 2.4. PROGRAMMATIE VAN DE TEKSTDISPLAY 3 2.5. PROGRAMMATIE VAN DE PLC IN S7 3 2.6. SCHRIJVEN VAN EEN HANDLEIDING 4 2.7. OMBOUW VAN DE INSTALLATIE 4 3. PLC-STURING 5 3.1. STRUCTUUR VAN EEN PLC-STURING 5 3.1.1 INGANGSDEEL 5 3.1.1.1 Bediening 5 3.1.1.2 Processignaalgevers 6 3.1.2 VERWERKINGSDEEL 6 3.1.3 UITGANGSDEEL 7 3.1.3.1 Aandrijvingen 7 3.1.3.2 Procesinformatie en registratie 8 3.2. VOORDELEN VAN PLC T.O.V. KLASSIEKE STURINGEN 8 3.2.1 FLEXIBELE OPBOUW EN WIJZIGING VAN DE STURING 9 3.2.2 EENVOUDIGE MONTAGE 10 3.2.3 EXTRA MOGELIJKHEDEN 10 3.2.4 ECONOMISCHE VOORDELEN 11

3.3. BESTANDDELEN VAN EEN PLC 12 3.3.1 INGANGEN 13 3.3.2 UITGANGEN 15 3.3.2.1 Relais 16 3.3.2.2 Transistor 16 3.3.2.3 Solid-State uitgangen 17 3.3.3 DE CENTRALE VERWERKINGSEENHEID 17 3.3.3.1 Logische Eenheid 18 3.3.3.2 Accumulator 18 3.3.4 GEHEUGENS 19 3.3.4.1 ROM-geheugen (Read Only Memory) 19 3.3.4.2 RAM geheugens (Random Acces Memory) 19 3.3.4.3 PROM (Programmable Read Only Memory) 19 3.3.4.4 EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) 20 3.3.4.5 EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) 20 3.3.5 BUSSYSTEEM 20 3.3.6 VOEDINGSEENHEID 21 3.3.7 BUFFERBATTERIJ 21 3.4. ADRESSERING 22 3.4.1 BIT-, BYTE- EN WOORDADRES 22 3.4.2 ADRESSERING VAN DE IN- EN DE UITGANGEN 23 3.5. PROGRAMMAVERWERKING 24 3.5.1 LINEAIR OF CYCLISCH PROGRAMMEREN 24 3.5.2 GESTRUCTUREERD PROGRAMMEREN 25 3.6. VEILIGHEID 26 4. HET KRATTENTRANSPORT 27 4.1. ALGEMEEN 27 4.2. DE VERSCHILLENDE PROGRAMMA S 27 4.2.1 PROGRAMMA 1: AUTOMATISCH 27 4.2.2 PROGRAMMA 2: BUFFER 29 4.2.3 PROGRAMMA 3: NOOD 29

4.3. DE ONDERDELEN VAN HET KRATTENTRANPORTSYTEEM 30 4.3.1 HET STAPELOPZETTRANSPORT 30 4.3.2 DE LIFT 30 4.3.3 DE ONTNESTER 32 4.3.4 DE BUFFER 33 4.3.5 DE NOODAFVOER 35 4.4. AANGEBRACHTE VERBETERINGEN 35 4.4.1 AUTOMATISCH UITSCHAKELEN STAPELOPZETTRANSPORT 36 4.4.2 AFVOER STAPELS KRATTEN NAAR BUFFER 36 4.4.3 IN- EN UITVOERBEVEILIGING LIFT 38 4.4.4 POSITIE ROLLENBANEN 39 5. STUDIE VAN DE OORSPRONKELIJKE PLC-INSTALLATIE 40 5.1. INLEIDING 40 5.2. DE CPU 41 5.3. DE VOEDING 42 5.4. DE PERIFERIEMODULES 43 5.5. DE BUSMODULE 44 6. MATERIAALKEUZE 45 6.1. DE PLC 45 6.1.1 INLEIDING 45 6.1.2 BOUWVORMEN VAN DE PLC 45 6.1.3 DE CPU 46 6.1.4 DE POWER SUPPLY 48 6.1.5 DE PERIFERIEMODULES 48 6.1.6 DE FRONTCONNECTOR 50 6.1.7 DE BUSVERBINDING 50 6.1.8 DE RAIL 51 6.2. DE TEKSTDISPLAY 51 7. PROGRAMMATIE 53 7.1. DE PROGRAMMATIESOFTWARE 53 7.1.1 STEP 7 LITE V 3.0 53 7.1.2 SIMATIC STEP 7 MANAGER & PLC-SIM 54 7.1.3 PROTOOL LITE 55

7.2. AANMAKEN VAN HET PROJECT 55 7.2.1 HARDWARECONFIGURATIE 56 7.2.2 AANMAKEN VAN DE SYMBOL TABLE 56 7.2.3 AANMAKEN VAN DE PROGRAMMABLOKKEN 58 7.2.4 DE CROSS-REFERENCES TABLE 59 7.2.5 SIMULATIE VAN HET PROGRAMMA 59 7.2.6 PROGRAMMATIE VAN DE DISPLAY 61 7.3. HET PLC-PROGRAMMA 61 7.3.1 INLEIDING 61 7.3.2 DE PROGRAMMABOUWSTENEN 62 7.3.2.1 Organisatiebouwsteen OB 62 7.3.2.1.1OB1: CYCL_PROGR 63 7.3.2.1.2OB 100: Complete restart 63 7.3.2.2 Functiebouwsteen FB 63 7.3.2.2.1FB1: Display 64 7.3.2.2.2FB2: Claxon 64 7.3.2.2.3FB3: Krattenteller 65 7.3.2.2.4FB4: Lift snelheden 65 7.3.2.2.5FB5: Storing opslag 65 7.3.2.2.6FB10: Storingen 66 7.3.2.2.7FB20: Handbediening bufferbanen 66 7.3.2.2.8FB30: Stapelopzet 66 7.3.2.2.9FB40 & FB50: Lift 66 7.3.2.2.10FB60 & FB70: Bufferbanen 67 7.3.2.2.11FB80: Bovenontnester 67 7.3.2.2.12FB100: Uitgangen 67 7.3.2.3 Databouwsteen DB 67 7.3.2.4 Systeemfunctie SFC 68 7.3.3 DE PROGRAMMA-ELEMENTEN 69 7.3.3.1 Merkers 69 7.3.3.2 Timers 70 7.3.3.3 Counters 72 7.3.3.4 Set-Reset 73 7.3.3.5 Positieve flankdetectie / One shot 73

8. OMBOUW 75 8.1. DEMONTAGE VAN S5 EN DISPLAY 75 8.2. MONTAGE S7-PLC EN DISPLAY 77 8.2.1 MONTAGE VAN DE DIN-RAIL 77 8.2.2 MONTAGE VAN DE MODULES EN BUSVERBINDING 77 8.2.3 AANSLUITEN VAN DE IN- EN UITGANGEN 80 8.2.3.1 Aansluiten van de ingangen 80 8.2.3.2 Aansluiten van de relaisuitgangen 81 8.2.4 AANSLUITEN VAN DE SPANNING 83 8.2.5 AANSLUITEN VAN DE FREQUENTIEREGELAAR 84 8.2.6 LADEN VAN HET PROGRAMMA 85 9. CONCLUSIE 87 LITERATUUROPGAVE LIJST VAN FIGUREN: A B

I Dankbetuigingen Dit project, dat werd uitgevoerd bij NV Manshoven Vers SA, is tot stand gekomen dankzij de hulp van een aantal mensen die wij langs deze weg graag willen bedanken. Hierbij denken wij in de eerste plaats aan de heer Ivo Guisson en de heer Guy Vanolst, onze externe promotoren. Als rechtstreekse begeleiders binnen het bedrijf waren zij er steeds om ons met raad en daad bij te staan. Vervolgens willen wij de heer Jos Claes, onze interne promotor, bedanken voor de tijd en energie die hij gestoken heeft in het opvolgen van ons eindwerk. Ook onze ouders verdienen een dankwoordje omdat ze ons de mogelijkheid hebben gegeven deze studies te volgen, en voor de steun gedurende onze volledige opleiding. Tot slot wensen wij ook nog Marc Vercammen en Luc Reekmans te bedanken voor hun bijdrage bij het maken van ons eindwerk.

II Abstract Dit eindwerk handelt over de ombouw van een verouderde Siemens S5 PLC-sturing naar een nieuwe Siemens S7 PLC-sturing voor een krattentransportsysteem. Dit project werd uitgevoerd bij NV Manshoven Vers SA, een onderdeel van de La Lorraine Bakery Group. De rode draad door het project is het vervangen van de bestaande sturing. Hiervoor zijn eerst alle gegevens verzameld van de reeds aanwezige S5 sturing. Dit omvatte een studie van code, van de functieomschrijving en van de machine zelf. Hierbij kwamen enkele belangrijke gebreken van de bestaande sturing aan het licht. Vervolgens kon er overgegaan worden tot het uitdenken en ontwikkelen van de nieuwe S7 PLC-sturing. Hiervoor werd er vertrokken van de schema s, functieomschrijvingen en de code van de oude S5-sturing. Deze basis werd behouden, maar er moesten toch ook een reeks veranderingen aangebracht worden om de gebreken uit de oude sturing weg te werken. Voor het schrijven van de S7 programmacode werd gebruik gemaakt van het Step 7 Lite softwarepakket. De code werd hierna uitvoerig gecontroleerd op fouten door middel van een reeks simulaties. Ten slotte diende er nog een materiaalkeuze gemaakt te worden. Hiertoe behoorden enerzijds de PLC en zijn toebehoren, en anderzijds de tekstdisplay die verantwoordelijk is voor de signalisatie van de sturing. Het programmeren van de tekstdisplay in Protool was eveneens een onderdeel van het project.

Deel 1: Stageplaats 1 1. Stageplaats 1.1. Algemeen De La Lorraine Bakery Group is op Belgisch grondgebied de grootste verdeler van brooden banketproducten. De groep belevert enerzijds de grootste Belgische supermarkten met dagverse producten en anderzijds tracht het zich te positioneren op de internationale markten met zijn bake-off producten. Een grote variëteit aan broodsoorten en een vast en wisselend assortiment patisserie vormen het verse gamma, dat elke dag opnieuw geproduceerd en verdeeld wordt over het ganse land. De Bake-off productie bestrijkt een zeer groot gamma diepgevroren producten, zowel diepgevroren deegproducten als diepgevroren en voorgebakken broodproducten. Er zijn ongeveer 1.000 mensen werkzaam binnen de groep, die tewerkgesteld worden in de verschillende vestigingen in Ninove, Alken, Lokeren, Barchon en Erpe-Mere. 1.2. NV Manshoven Vers SA NV Manshoven Vers SA is een industriële bakkerij van vers gebakken brood- en patisserieproducten. Er worden per dag ongeveer 13.000 broden, 25.000 stuks kleinbrood en 3.000 stuks patisserie geproduceerd. Dit bedrijf is gevestigd op het industrieterrein Kolmen in Alken, en is een onderdeel van de La Lorraine Bakery Group.

Deel 2: Doelstellingen 2 2. Doelstellingen 2.1. De bestaande sturing vervangen door een Siemens S7 PLC De huidige sturing is opgebouwd met een Siemens S5 PLC. Aangezien Siemens nu toch al enkele jaren geleden gestopt is met de productie van deze PLC s en is overgeschakeld op de productie van zijn S7 PLC, worden de onderdelen voor S5 PLC s schaars. Hierdoor is het niet alleen moeilijker om, bij defecten, aan nieuwe of tweedehandse onderdelen te raken, maar deze onderdelen worden ook almaar duurder. Om niet in problemen te komen wanneer er een defect aan de sturing zou komen, kiest het bedrijf ervoor om te investeren in een nieuwe sturing. Deze investering kan hen in de toekomst geld besparen, want wanneer de machine defect zou raken, kan de productie in gevaar komen en kunnen grote bedragen verloren gaan. 2.2. Evaluatie van de huidige sturing Vooraleer er nieuw sturingsapparaat aangekocht kan worden is het belangrijk om het volledige proces te bestuderen. Aangezien iedereen op zijn eigen manier programmeert, vergt het van anderen veel moeite om zich in te leven in deze code. Toch is het begrijpen van de code en het proces essentieel om de sturing te kunnen uitbouwen, daarom wordt er een volledige functieomschrijving van de installatie gemaakt. Bij de huidige PLC bestaat er geen mogelijkheid tot uitbreiding meer. Er is vroeger reeds getracht om enkele aanpassingen te maken. Men wilde de code uitbreiden, maar de S5 PLC had hiervoor onvoldoende geheugen ter beschikking. Het is dus zeker de bedoeling dat de nieuwe PLC voldoende geheugen bezit om in de toekomst enkele aanpassingen in de code toe te laten. De mogelijkheid bestaat immers dat de installatie later met een 3 e bufferbaan wordt uitgebreid. Hiermee dient dus zeker rekening gehouden te worden.

Deel 2: Doelstellingen 3 2.3. Studie en aankoop van de te gebruiken materialen Zoals hierboven vermeld, is het belangrijkste criterium voor de aankoop van de nieuwe PLC het geheugen. Er moet voor gezorgd worden dat het geheugen groot genoeg is, zonder al te fel te overdimensioneren. Eerst en vooral moet er op zoek gegaan worden naar een gepaste CPU, vervolgens komen de voedingsmodule en de in- en uitgangsmodules aan de beurt. Hier moet men zoeken naar de meest optimale configuratie voor de nieuwe sturing. De PLC stuurt ook een display aan via een S5-PG-poort, er moet ook nagetrokken worden of deze display compatibel is met een S7 PLC. Eventueel moet er een alternatief voor deze display worden gezocht. 2.4. Programmatie van de tekstdisplay Vanaf het moment dat er een tekstdisplay geselecteerd is dat aan de nodige eisen voldoet moet deze display ook geprogrammeerd worden met de bijhorende software. Deze software maakt het mogelijk om via de display de toestand van de machine zichtbaar te maken. De tekstdisplay doet dus enkel dienst doen als signalisatiepaneel. Bij de programmering ervan moet er dus ook voor gezorgd worden dat de uitgangssignalen van de PLC bepaalde alarmboodschappen op de tekstdisplay weergeven. 2.5. Programmatie van de PLC in S7 Het grootste deel van dit project is het ontwikkelen van een nieuwe code voor de sturing van het proces. Eerst en vooral wordt er een duidelijk overzicht gemaakt van al de in- en uitgangen die op de PLC aangesloten moeten worden. Vervolgens wordt er op basis van de huidige code en de huidige werking van het proces een nieuwe code ontwikkeld. Belangrijk is ook dat de nieuwe code grondig getest en gesimuleerd wordt. Alle fouten moeten uit de code verdwenen zijn alvorens over te gaan tot de montage van de nieuwe sturing. Wanneer de code nog fouten bevat, zou het proces kunnen vastlopen of de

Deel 2: Doelstellingen 4 installatie zou beschadigd kunnen worden. Met als gevolg dat de installatie niet gebruikt kan worden, hoewel het juist de bedoeling is om de bedrijfszekerheid te verhogen. 2.6. Schrijven van een handleiding Een goede handleiding is noodzakelijk. Het personeel weet wel hoe het proces werkt, maar voor fouten waarvan de oorzaak in de code ligt kan men zonder een goede kennis van deze code vaak geen afdoende oplossing vinden. Daarom zal er in de handleiding besproken worden hoe de volledige sturing werkt, en hoe dit terug te vinden is in de code. Bij eventuele problemen kan een fout of een storing in het proces dan veel vlugger gelokaliseerd worden, en dus ook veel vlugger opgelost. Zo moet men binnen het bedrijf in staat zijn het grootste deel van de problemen zelf op te lossen. 2.7. Ombouw van de installatie Ten slotte is de volledige sturing klaar om omgebouwd te worden. Belangrijk is dat deze ombouw goed voorbereid wordt, zodat ze zo snel mogelijk kan verlopen. Eerst moet de huidige PLC gedemonteerd worden, vervolgens is er plaats om de nieuwe PLC te plaatsen. Aangezien de kabels naar de sensoren en relais al aanwezig zijn van de vorige sturing, is het enkel nog nodig deze kabels op een overzichtelijke manier te nummeren. Anders kunnen er bij de installatie draden verwisseld worden. Door het plaatsen van een power supply moet er binnen de hoofdstroomkring van de schakelkast wel een gedeeltelijk nieuwe bedrading geplaatst worden.

Deel 3: PLC-sturing 5 3. PLC-sturing 3.1. Structuur van een PLC-sturing Figuur 1: Uitgebreid blokschema van een PLC-sturing 3.1.1 Ingangsdeel Het ingangsdeel kan men opsplitsen in 2 delen: de bediening en de processignaalgevers. 3.1.1.1 Bediening Bij de bediening treft men steeds de drukknoppen aan waarmee men het proces kan starten en stoppen. Meestal is ook een schakelaar voorzien die toelaat te kiezen tussen een handbediend en een automatisch productieproces. Bij handbediening kunnen de aandrijfcomponenten afzonderlijk bewogen worden; bij automatische bediening heeft men meestal nog een bijkomende keuze: men kan het volledige proces eenmalig uitvoeren ofwel blijft het proces zicht continu herhalen. De bedieningsknoppen zijn op een bedieningspaneel gegroepeerd en zijn uitgevoerd als drukknop of schakelaar. De noodstopschakelaars zijn handbediende schakelaars met grote, rode bedieningsknoppen, meestal uitgevoerd in de vorm van een paddestoel. De noodstopsturing wordt zodanig ontworpen dat de aandrijving onmiddellijk of aan het einde van de actuele bewegingscyclus stopt.

Deel 3: PLC-sturing 6 3.1.1.2 Processignaalgevers Schakelaars, eindeloopschakelaars en sensoren worden ingedeeld in de groep processignaalgevers. Ze detecteren de proceswaarden zoals vloeistofniveau, temperatuur, verplaatsing van zuigerstang, ed. De fysische proceswaarden worden voortdurend waargenomen en omgezet in een door de besturing verwerkbaar signaal. Deze signalen worden stuursignalen genoemd. 3.1.2 Verwerkingsdeel In de verwerking worden de opeenvolgende acties in de vorm van een programma vastgelegd. Het programma wordt met een programmeerapparaat opgesteld. Dit programma wordt in het geheugen van de PLC geplaatst. De PLC bepaalt, rekening houdend met de ingangssignalen: de commando s naar de afzonderlijke aandrijvingen in het proces de informatiesignalen naar de apparatuur voor procesregistratie Als men de verwerking nader beschouwt, kan men een onderscheid maken tussen twee grote groepen. De ene groep noemt men combinatorische sturingen, de andere sequentiële sturingen. Bij combinatorische sturingen wordt tijdens de verwerking alleen rekening gehouden met de actuele toestand van de verschillende ingangssignalen. Bij een sequentiële sturing wordt bovendien rekening gehouden met de volgorde. Buiten de actuele toestand van de verschillende ingangssignalen draagt de verwerking er zorg voor dat het proces in een welbepaalde volgorde verloopt. De bewegingsvolgorde is bij deze sturingen volledig vastgelegd. De benaming PLC is reeds meerdere malen gebruikt om een elektronisch apparaat aan te duiden dat gebruikt wordt om de verwerking van de sturing te realiseren. Het letterwoord PLC staat voor Programmable Logic Controller. Een gebruikelijke Nederlandse benaming is: Programmeerbaar Logisch Sturingsapparaat.

Deel 3: PLC-sturing 7 Programmable: In het programma wordt vastgelegd welke ingangssignalen men moet selecteren, welke verwerkingen moeten plaatsvinden en welke uitgangen men moet sturen. Dit programma wordt, d.m.v. een programmeerapparaat in het geheugen van de PLC gebracht. Het programmeren gebeurt via een hogere, op de sturingstechniek gerichte en gebruiksvriendelijke programmeertaal. De moderne PLC is niets anders dan een microcomputer die aangepast is voor het sturen van machines en installaties. De PLC is tegen storende invloeden uit de industriële omgeving beveiligd en kan allerlei gegevens registreren. Logic: Zowel de ingangs- als uitgangssignalen zijn meestal binaire signalen. Dit wil zeggen dat deze signalen twee toestanden kunnen aannemen. Controller: Een PLC is een sturingsapparaat dat, afhankelijk van de volledige ingangsinformatie, stuurt volgens een bepaald vastgelegd programma. 3.1.3 Uitgangsdeel De PLC, als verwerkingseenheid van de sturing, zorgt voor twee groepen van uitgangssignalen. In de eerste plaats onderscheidt men de signalen die via een versterking of omvorming de aandrijfcomponenten aansturen. Daarnaast is de PLC in staat een aantal gegevens aan aangepaste registratieapparatuur door te geven. 3.1.3.1 Aandrijvingen Via het uitgangsgedeelte van de PLC worden de verschillende actie gestart, in stand gehouden en gestopt. Het uitgangsdeel van de PLC kan wel een signaal doorgeven maar is meestal niet geschikt om rechtstreeks de vermogenselementen te sturen. Een extra tussenstap is nodig. Voor elektrische sturingen moet een contactor aan de uitgang van de PLC worden aangesloten. Deze zal de elektrische energie die noodzakelijk is voor het functioneren van de installatie, in- en uitschakelen. Voor pneumatische sturingen zal men gebruik maken van een elektroventiel. Het ventiel wordt door de signalen van de PLC gestuurd. Het ventiel zal de pneumatische energie doorlaten zodat de vermogenselementen kunnen functioneren.

Deel 3: PLC-sturing 8 3.1.3.2 Procesinformatie en registratie Informatie over het productieproces (procesverloop, veiligheid, e.d.) kan direct afgelezen en geregistreerd worden. De PLC stuurt hiervoor signalen naar de displays, terminals, printer en plotters, procescomputers, e.d. 3.2. Voordelen van PLC t.o.v. klassieke sturingen Vroeger werden elektrische, pneumatische, hydraulische of elektronische sturingen nagenoeg voor elk project afzonderlijk ontwikkeld. Alleen in uitzonderlijke gevallen kan de ontwerper gebruik maken van voorgemonteerde componenten, zoals geïntegreerde schakelingen en kaarten die complete functies bevatten. Een individueel printontwerp, of op een bepaald project afgestemde bedrading, is hierbij onvermijdelijk. Wijzingen en uitbreidingen tijdens en na het in bedrijf stellen, kortom elke ingreep in een besturing, gaan met de nodige problemen gepaard. Bedradingen aanbrengen of wijzigen, componenten toevoegen, printen aanpassen zijn kostbare operaties. Bovendien is de kans groot dat met de wijziging fouten in het bestaande gedeelte worden aangebracht. Hoe goedkoper een systeem wordt uitgebouwd, uit elektrisch of mechanisch oogpunt gezien, hoe minder voorzieningen getroffen zijn voor het aanbrengen van correcties. De uitbreidingen zijn meestal beperkt door plaatsgebrek, terwijl de overzichtelijkheid en de lay-out van de behuizing zwaar lijden onder de aangebrachte veranderingen. De praktijk leert dat wijzigingen en uitbreidingen van een sturing meer regel dan uitzondering zijn. Ze zijn meestal het gevolg van een onjuiste probleemstelling of van eisen die in een beginstadium onvolledig gekend waren en slechts aan de werkende schakeling worden vastgelegd. Iedere besturingtechnicus ervaart de onaangename gevolgen van deze aanpassingen.

Deel 3: PLC-sturing 9 In een ideaal besturingssysteem worden deze problemen vermeden. De PLC beschikt over een groot aantal voordelen ten opzichte van de klassieke sturingen. De voordelen kunnen in enkele groepen worden onderverdeeld. 3.2.1 Flexibele opbouw en wijziging van de sturing Alle voorkomende ingangssignalen kunnen worden verwerkt. Drukknoppen, eindeloopschakelaars, naderingsschakelaars, drukventielen, thermostaten, enz. kunnen door elkaar worden gebruikt. Normaal open of gesloten contacten kunnen door het programma worden geïnverteerd. Bij het aansluiten van de verschillende componenten moet niet alleen rekening kunnen worden gehouden met de ingangsinformatie, maar meestal worden ook tel- en tijdfuncties gebruikt. In iedere PLC zijn deze functies standaard ingebouwd en gemakkelijk in te stellen en te controleren. Iedere ingangsinformatie en alle beschikbare functies kunnen meerdere malen in het programma worden verwerkt. Bij klassieke sturingen is dit beperkt door het aantal beschikbare contacten van de elementen. Sequenties die veelvuldig in hetzelfde programma voorkomen, kunnen in een subroutine worden opgenomen. De PLC bevat geen bewegende delen en is daardoor nagenoeg niet aan slijtage onderhevig. De programma s kunnen opgeslagen worden op diskette, harddisk, EPROM, EEPROM, flash EPROM of RAM-geheugen met bufferbatterij. Moeten er nadien wijzigingen of uitbreidingen aan een proces worden aangebracht, is het niet nodig om het hele programma opnieuw te typen. De programma s kunnen van extra commentaarlijnen worden voorzien, zodat de werking van het proces kan worden verduidelijkt. Het opgestelde programma kan in de vorm van een ladderdiagram, logisch schema of instructielijst, worden uitgeprint. Daardoor wordt het noodzakelijk tekenwerk, als documentatie van het proces, beperkt.

Deel 3: PLC-sturing 10 3.2.2 Eenvoudige montage Het uitgangsvermogen van sommige PLC s is voldoende groot, zodat de vermogenselementen rechtstreeks worden aangestuurd zonder gebruik te maken van eindversterkingtrappen. De omvang van de behuizing wordt veel kleiner, omdat de afmetingen van de PLC, in vergelijking met klassieke sturingen, veel kleiner zijn. De constructie van de meeste PLC s is zo uitgebouwd dat een maximale veiligheid verzekerd is. Kortsluitingen in het uitwendige gedeelte van de besturing zullen de PLC zelf niet beschadigen. Het opstellen of wijzigen van logische functies kan gebeuren zonder ingreep in de besturing, zonder uitwisselen van bouwgroepen of componenten, zonder verandering in bedrading of zonder kabels en leidingen te herleggen. 3.2.3 Extra mogelijkheden De toestanden van de in- en uitgangen worden steeds met LED-indicaties weergegeven, zodat de storingsanalyse sterk wordt vereenvoudigd. Met het programmeerapparaat kan de toestand tijdens het programmaverloop worden gewijzigd, gecontroleerd of opgevolgd. De stand van de tellers en tijdfuncties is ook op te vragen. De montage en bedradingstijd worden sterk gereduceerd, omdat het aantal draden ten opzichte van een klassieke sturing sterk is verminderd. Bovendien is bij de klassieke relaisschakeling de assemblagetijd voor de 1 e, 10 e of 100 e kast nagenoeg even groot. Elke schakeling moet volledig worden uitgetest. Eenmaal een PLC geprogrammeerd is, wordt de tijd die nodig is voor het kopiëren van het programma tot enkele minuten teruggebracht. Het volledige programmaverloop kan vooraf door simulatie worden uitgetest. Op die manier wordt volledige zekerheid over een gemaakt ontwerp verkregen, voordat het PLCsysteem aan kostbare machines of installaties wordt aangesloten. Bij het omschakelen van het productieproces van een machine of installatie, moet deze maar enkele ogenblikken uit productie worden genomen om het nieuwe programma te laden. Het testen en simuleren kan op voorhand op een extra systeem gebeuren.

Deel 3: PLC-sturing 11 3.2.4 Economische voordelen Door het feit dat PLC s standaardproducten zijn, worden ze in serie vervaardigd. Hierdoor wordt de kostprijs gedrukt. Doordat de concurrentie tussen de PLC-fabrikanten scherp is, heeft dit uiteraard invloed op de kostprijs van de PLC. Machinebouwers kunnen nu een standaardproduct kopen. Levertermijnen kunnen door gebruik van PLC s sterk worden ingekort. Bij een defect is een PLC snel uit te bouwen en kunnen de niet-productieve tijden tot een minimum worden herleid. Met een PLC moet men om bij defecten snel te kunnen ingrijpen, veel minder onderdelen in het magazijn stockeren. Bij modulair ingebouwde PLC s kan men zich beperken tot een extra aanschaf van één kaart per soort. Dit beperkt de investeringskost aanzienlijk. Een belangrijk voordeel situeert zich bij de aankoop van het PLC-systeem. Bij het opmaken van een prijsofferte was het vroeger noodzakelijk om het hele project uit te werken om een nauwkeurige raming te maken. Nu moet alleen het aantal ingangen, uitgangen, tel- en tijdsfuncties bekend zijn. Daaruit kan de kostprijs van de PLC worden afgeleid. De gedetailleerde uitwerking van de sturing kan op een later tijdstip, samen met de bestelling, plaatsvinden. Het is niet nodig om andere materiaalkosten, voor eventuele wijzigingen in het besturingsverloop, te voorzien.

Deel 3: PLC-sturing 12 3.3. Bestanddelen van een PLC Figuur 2: Blokschematische voorstelling van een PLC Een PLC bestaat in principe uit: Een centrale verwerkingseenheid met stuurorgaan en programmeergeheugen Een aantal in- en uitgangsbouwgroepen (periferie) Een voedingseenheid De signaalgevers zijn aangesloten aan de ingangen van de PLC. In de centrale eenheid wordt, door het besturingsorgaan, het in het geheugen opgeslagen programma verwerkt. Instructies in dit programma kunnen de toestand van de ingangen afvragen. Er wordt gedetecteerd of er al dan niet een spanning aan de opgeroepen ingang aanwezig is.

Deel 3: PLC-sturing 13 Afhankelijk van deze toestand kunnen beslissingen worden genomen die in het aansturen van een uitgang kunnen resulteren. 3.3.1 Ingangen Wordt een proces geautomatiseerd, dan worden een aantal schakelstanden van detectoren verwerkt. De toestand van deze detectoren, die opgesteld staan in de installatie, worden via de ingangseenheid aan de PLC gelezen. De CPU tast de toestand van de signalen van de sensoren af. De toestanden worden naar het ingangsprocesbeeld PII (PII = Proces-Image Input table), bij elk cyclusbegin, overgedragen. Met behulp van een LED, zichtbaar in de PLC gemonteerd, wordt de toestand van een ingang weergegeven. De LED licht op bij een gesloten stroomkring. Zo een stroomkring bestaat uit de serieschakeling van de voeding, het schakelcontact van de detector, en de aansluitklem van de ingang. Deze indicatie is zeer efficiënt bij het testen van een nieuwe installatie of bij het opsporen van fouten. De ingangen zijn meestal zo geconstrueerd dat ze volledig galvanisch van het centrale verwerkingsgedeelte zijn gescheiden. Uitwendige fouten kunnen geen invloed op het procesgedeelte uitoefenen. Om deze galvanische scheiding te realiseren tussen de PLC en de overige delen van de installatie, worden de ingangselementen via een optische koppeling aangesloten. Deze bestaat uit een LED en een transistor, in een hermetisch gesloten behuizing ondergebracht. De transistor wordt als open of gesloten schakelaar door de lichtstraal van de LED gestuurd. Bij de kleinere PLC s wordt de voeding, noodzakelijk om de ingangen te sturen, ingebouwd. Bij grotere PLC-systemen moet men de voeding als een afzonderlijke component naast de PLC monteren. Bij de meeste PLC s wordt 24V DC toegepast omdat dit een veilige spanning is. De ingangselementen hebben ook tot taak de stoorsignalen buiten de PLC te houden. Dikwijls gebruikt men daarom een RC-Network met tijdsconstante van 0,2 à 0,3 ms. De correcte tijden zijn terug te vinden in de technische specificaties die bij de PLC horen. Dit

Deel 3: PLC-sturing 14 netwerk heeft als nadeel dat de responsietijd vergroot. Anderzijds heeft dit het voordeel dat de contactdender van de detectoren geen invloed heeft op het schakelproces. Hier moeten fabrikanten tegenstrijdige belangen verzoenen. Hoe beter de PLC contactdender elimineert, hoe trager hij het proces opvolgt. Voor de meeste processen speelt deze vertraging echter geen rol omdat de optredende tijdsvertragingen klein zijn. Praktisch wordt de storingsgevoeligheid door een selectief systeem verbeterd. Door de PLC worden de ingangen als een logisch nulsignaal gedetecteerd, ook al loopt de spanning van 0 tot 5V. Pas vanaf een bepaalde drempelwaarde, bijvoorbeeld 13V, verkrijgt men een logisch één signaal. Figuur 3: Logisch 0 en 1 -signaal bij detectie van ingangssignalen Bij een gesloten contact van de detector bedraagt de stroom die door het schakelelement vloeit, ongeveer 5mA. Het is noodzakelijk dat er stroom door het schakelelement vloeit. Wordt de stroomsterkte verlaagd, dan kan een kleinere voeding gebruikt worden. Dat beïnvloedt de kostprijs van de installatie gunstig. Wordt de detector in een industriële omgeving geplaatst en is de stroomsterkte kleiner dan 5mA, dan is de kans groot dat er oxidatie gaat optreden van de schakelcontacten. Is de stroom groter dan deze drempelwaarde, dan ontstaat er bij gebruik een kleine vonkvorming. Die zorgt ervoor dat de contactpunten van het contact zuiver blijven. Voor het nemen van beslissingen in het programma wordt door de PLC de toestand van de ingangssignalen bekeken. De toestand is afgeleid van de elektrische spanning: Toestand 0 komt overeen met spanning niet aanwezig Toestand 1 komt overeen met spanning wel aanwezig

Deel 3: PLC-sturing 15 De elektrische spanning stelt een procesgegeven voor. In de elektronische besturingstechniek wordt veel met binaire signalen gewerkt. Dit zijn signalen waarbij slechts 2 toestanden mogelijk zijn, namelijk 0 of 1. Ook procesgegevens worden binair (= tweewaardig) geïnterpreteerd. Het procesgegeven is een bewering die met JA of NEE beantwoord kan worden. In het programma worden beslissingen genomen afhankelijk van het wel of niet aanwezig zijn van de spanningen op de ingangen van de PLC. Daarbij wordt niet gekeken of de detectors als maak- of verbreekcontacten zijn uitgevoerd. Vooraleer men het programma kan opstellen, moeten deze gegevens wel gekend zijn. Is de detector met een maakcontact uitgevoerd, dan heeft de ingang toestand 1 wanneer aan de voorwaarde behorende bij de detector voldaan is. Wordt de detector niet bediend, dan wordt de toestand 0 gedetecteerd. Dit noemt men het arbeidsstroomprincipe. Is de detector als verbreekcontact uitgevoerd en werd aan de procesvoorwaarde voldaan, dan wordt het contact geopend. Aan de ingang van de PLC komt dit overeen met een toestand 0. Dit is het ruststroomprincipe. Het ruststroomprincipe wordt meestal uit veiligheidsoverwegingen gebruikt. Een installatiedeel moet kunnen afschakelen, ook bij draadbreuk. 3.3.2 Uitgangen De uitgangsmodules zetten resultaten uit het gebruikersprogramma om in signalen. De resultaten van de verwerking door de CPU worden bewaard in het uitgangsprocesbeeld PIQ (Proces-Image Output table). Aan het einde van elke cyclus worden de toestand, aanwezig in het PIQ geheugen, gekopieerd naar de uitgangen. De uitgangen sturen deze signalen naar de aangesloten verbruikers (contactoren, ventielen, signaallampen, e.a.) Bij PLC-systemen worden 3 verschillende soorten uitgangen onderscheiden. Bij elk van de 3 systemen kan een volledige galvanische scheiding, tussen de uitgang en het centrale verwerkingsgedeelte van de PLC, worden gerealiseerd.

Deel 3: PLC-sturing 16 Bij elke uitgang is, net zoals bij de ingangen, een LED-indicatie voorzien die de toestand weergeeft van de betreffende uitgang. Bij de keuze van een bepaald systeem zijn het schakelvermogen en de schakelfrequentie meestal doorslaggevend. 3.3.2.1 Relais Een relais is een robuust element. Men kan als uitgangsrelais uitvoeringen verkrijgen tot 230V. De toegelaten stromen kunnen variëren van 100mA tot 2 à 3 A bij een ohmse belasting. Men moet er rekening mee houden dat kleine toegelaten stroomsterktes de prijs van de PLC gunstig beïnvloeden. Daartegenover staat dat men bij iedere uitgang van een dergelijke PLC, zelf een extra relais moet monteren en aansluiten. Er is uiteraard ook een relatie tussen het schakelvermogen van de uitgangen en de compactheid van de PLC. Er wordt zeer veel gebruikt gemaakt van PLC s met relaisuitgangen, voornamelijk omwille van de kostprijs. Alleen als de schakelfrequentie te groot wordt, is het gebruik van een PLC uitvoering met relais niet aangewezen. Bij dergelijke toepassingen is het maximum aantal schakelingen van het relais bepalend voor de levensduur van de PLC. Vele PLC s beschikken over potentiaalvrije contacten. De beide contactpunten van de verschillende uitgangsrelais zijn verbonden met klemmen, voorzien op de PLC. Bij dergelijke PLC s kan men aan de uitgangen toestellen aansluiten, geschikt voor verschillende spanningen. Het komt ook veel voor dat één aansluitdraad gemeenschappelijk is. Er is dan slechts één aansluitdraad per uitgang aan de aansluitklemmen verbonden. Bij deze PLC uitvoering moeten alle aan te sturen toestellen geschikt zijn voor dezelfde spanning. Anderzijds hebben deze toestellen het voordeel dat er minder bedrading nodig is. 3.3.2.2 Transistor Een transistor is nuttig als de schakelingen op een gelijkspanning zijn aangesloten. De toegelaten schakelfrequenties kunnen veel hoger liggen dan bij relaisuitgangen.

Deel 3: PLC-sturing 17 3.3.2.3 Solid-State uitgangen Deze uitvoering wordt toegepast bij die schakelingen die een grote schakelfrequentie vereisen en bij schakelingen aangesloten op wisselspanning. De Solid-State uitvoering heeft 2 grote nadelen. De kostprijs van een PLC met Solid-State uitvoering is merkelijk hoger dan die met relaisuitvoering. Bovendien kan een foutieve aansluiting tot gevolg hebben dat een Solid-State blijvend defect raakt. Daarbij kunnen de aansluitingen niet met eenvoudige apparatuur kunnen worden gecontroleerd. De ingangen en uitgangen zijn zowat de belangrijkste delen van een PLC. Dit niet alleen door hun prijs, maar ook door de invloed van hun keuze op het succes van het project. Voor een middelgrote automaat situeert de kostprijs van de in- en uitgangsmodules zich meestal boven de helft van de totale kostprijs. 3.3.3 De Centrale Verwerkingseenheid De centrale verwerkingseenheid wordt in het Engels Central Processing Unit genoemd, afgekort CPU. Deze module bestaat uit 3 delen: De logische eenheid of in het Engels Logic Unit De accumulator of kortweg accu genoemd De tijd- en controle-eenheid De centrale verwerkingseenheid is het brein van de PLC. De ingebouwde microcomputer voert allerlei bewerkingen uit aan de hand van opdrachten die hem worden gegeven. Deze reeks van opdrachten vormt samen een programma. Elke opdracht wordt voorafgegaan door een adres.

Deel 3: PLC-sturing 18 3.3.3.1 Logische Eenheid In dit deel van de CPU gebeurt de verwerking van de gegevens, gebaseerd op het programma dat in het programmageheugen aanwezig is. De verwerking is logisch omdat het programma uit regels bestaat met instructies van logische bewerkingen zoals EN, OF en NIET. Ook inhouden van geheugens die alleen de waarde 0 of 1 kunnen aannemen, komen erin voor. De programmalijnen worden door de centrale verwerkingseenheid in stijgende volgorde verwerkt. Dit gebeurt aan de hand van twee soorten informatie: Deze die in de vorm van ingangssignalen worden aangeboden, en deze die in de vorm van instructies in het programmageheugen staan. 3.3.3.2 Accumulator De accumulator is een register of geheugen waarin het tussenresultaat van de bewerkingen wordt bewaard tot een volgende bewerking wordt uitgevoerd. De inhoud van de accumulator wordt dan overschreven door het nieuwe resultaat. Aan het begin van elke cyclus vraagt het stuurorgaan de signaaltoestanden van alle ingangen op. De toestand van alle ingangen wordt gekopieerd naar een geheugen: Het PIIregister. Daarna begint de eigenlijke verwerking van het programma. Instructie na instructie wordt afgewerkt. De tussenresultaten van de bewerkingen in de logische eenheid worden bewaard tot er nieuwe tussenresultaten voorkomen. De oude toestanden worden overschreven. De resultaten van de verwerkingen, die op de uitgangen betrekking hebben, worden weggeschreven naar het PIQ-register. Na de laatste instructie wordt de inhoud van het PIQregister gekopieerd naar de uitgangen.

Deel 3: PLC-sturing 19 3.3.4 Geheugens 3.3.4.1 ROM-geheugen (Read Only Memory) Dit geheugen wordt tijdens de fabricage in de fabriek geprogrammeerd, de gebruiker kan er niets in wijzigen. Het ROM-geheugen kan dus alleen uitgelezen worden en bevat informatie voor de werking van de PLC. 3.3.4.2 RAM geheugens (Random Acces Memory) Een RAM-geheugen is een vrij programmeerbaar lees- en schrijfgeheugen. Als de voedingsspanning van het RAM-geheugen wegvalt, is de inhoud verloren. Doel van het RAM-geheugen: Opslag van het PLC-programma Opslag toestanden (status) in- en uitgangen (PII en PIQ; zie verder) De accumulator die het tussenresultaat van twee bewerkingen opslaat Toestanden van timers en tellers Het volledige gebruikersprogramma wordt voor de bewerking van het inwendige EEPROM geheugen naar dit geheugen geschreven. De verwerkingssnelheid van een RAM geheugen is veel hoger dan van een EEPROM. 3.3.4.3 PROM (Programmable Read Only Memory) Het PROM geheugen is een soort van ROM geheugen, dus alleen uitleesbaar. De gebruiker kan met een programmeerapparaat, een eigen gemaakt programma in het geheugen invoeren. Dit gebeurt door verbindingen blijvend te onderbreken. De onderbrekingen kunnen niet worden opgeheven.

Deel 3: PLC-sturing 20 3.3.4.4 EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) Deze module kan door de PLC geprogrammeerd d.m.v. elektrische pulsen. Bij spanningsuitval blijft het geheugen behouden. De geheugeninhoud kan door bestraling met ultraviolet licht worden gewist. Wanneer het geheugen volledig gewist is, kan het opnieuw geprogrammeerd worden. 3.3.4.5 EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) Het EEPROM geheugen kan elektrisch zowel geprogrammeerd als gewist worden. De mogelijkheid bestaat om slechts een deel van het geheugen te wissen. Bij een EPROM wordt door UV-bestraling de hele geheugeninhoud gewist. Het EEPROM wordt soms voorgesteld door E²PROM. Het gebruikersprogramma, de systeemparameters en gegevens die als remanent worden geparametreerd, worden nadat ze via het programmeerapparaat naar de PLC werden overgedragen, in een intern EEPROM-geheugen bewaard. Een externe EEPROM-module mag men niet beschouwen als een geheugenuitbreiding. De module wordt in de CPU geplugd. Ze is hoofdzakelijk bedoeld als hulp voor de gebruikerssoftware of om eenvoudig een programmawisseling in de PLC uit te voeren, zonder gebruik te maken van een programmeerapparaat. 3.3.5 Bussysteem Om de verschillende delen van de PLC onderling te laten samenwerken, zijn er verbindingen nodig: het bussysteem. Het bussysteem is een verzameling van leidingen die zorgen voor de overdracht van signalen. Via deze bus gebeurt, bijvoorbeeld, de uitwisseling van gegevens tussen de processor en de in- en uitgangskaarten. De bus bestaat uit meerdere parallelle signaalleidingen: De adresbus, waarmee de adressen op de verschillende kaarten aangesproken worden. De databus, waarmee gegevens afkomstig van ingangskaarten of vertrekkende naar uitgangskaarten overgedragen worden. De sturingsbus waarmee de stuur- en bewakingssignalen worden overgedragen.

Deel 3: PLC-sturing 21 Is de PLC opgebouwd als één geheel (monoblok), dan zijn deze verbindingen intern gerealiseerd. Heeft men te maken met een modulair opgebouwde PLC, dan zijn deze verbindingen op de met steekplaatsen voorziene moederplaat van het rack aangebracht. 3.3.6 Voedingseenheid Men moet onderscheid maken tussen twee soorten voedingen: De externe voeding: Deze voeding brengt de gebruikelijke spanning tot een veilige spanningswaarde terug. Deze spanning wordt ook gebruikt om de signaalgevers aan de ingangen van de PLC aan te sluiten. Bij sommige PLC s, vooral bij kleiner systemen, is de voeding ingebouwd. De interne voeding: Deze voedingseenheid transformeert de netspanning. De nodige gelijkrichter, filters en ontstoorapparaten zijn ingebouwd. 3.3.7 Bufferbatterij Door een bufferbatterij kan het RAM-geheugen of een gedeelte hiervan onder spanning worden gehouden. Is de PLC met een bufferbatterij uitgerust, dan gaat de informatie bij een eventuele spanningsonderbreking niet verloren. Op die manier is het mogelijk dat men bijvoorbeeld de inhoud van een teller onthoudt.

Deel 3: PLC-sturing 22 3.4. Adressering 3.4.1 Bit-, byte- en woordadres Een bit is de kleinste eenheid van het binair systeem. Een eenheid van 8 op elkaar volgende bits noemt met een byte. De PLC vat bijvoorbeeld de toestand van 8 in- of uitgangen samen in een ingangsbyte (IB), respectievelijk een uitgangsbyte (QB). Elke bit van een byte kan de waarde 0 of 1 aannemen. De PLC is eveneens in staat een volledige byte als geheel te verwerken. Worden 16 opeenvolgende bits tot een eenheid gebracht, dan spreekt men van een woord. Een woord bestaat uit 16 bits of 2 bytes. In de PLC wordt bijvoorbeeld de toestand van 16 in- of uitgangen samengevat in een ingangswoord (IW), respectievelijk een uitgangswoord (QW). Worden 32 opeenvolgende bits tot een eenheid gebracht dan spreekt men van een dubbelwoord. Figuur 4: Voorstelling van bit, byte en woord Om een bit te kunnen aanspreken, wordt aan elke bit binnen een byte een nummer toegekend. Men noemt dit nummer een bitadres. In elke byte krijgt de uiterst rechtse bit het bitadres 0 en de uiterst linkse bit het bitadres 7. Als men het zogenaamde woordadres gebruikt, dan kunnen 16 informatieplaatsen in één woord worden samengevat. Zo kenmerkt IW2 het ingangswoord dat bestaat uit ingangsbit IB2 en IB3. Elke byte is van een nummer voorzien, dat men het byteadres noemt. Bijkomend wordt de operand nog nader geïdentificeerd, zodat bijvoorbeeld IB2 voor ingangsbyte 2 en QB4 uitgangsbyte 4 staat. Een combinatie van het bitadres en het byteadres maakt het mogelijk

Deel 3: PLC-sturing 23 een specifieke, enkelvoudige bit in een specifieke byte aan te spreken. Hierbij wordt het bitadres en het byte adres door een punt gescheiden. Links van het punt staat het byteadres; rechts van het punt het bitadres. Bij modulaire PLC s komt het zeer frequent voor dat de byteadressen van in- en uitgangen afhankelijk zijn van het steekplaatsnummer van de overeenkomstige in- of uitgangskaart. Aan elke steekplaats in het rack is een vast nummer verbonden. Dit nummer legt het beginadres van de op deze plaats geïnstalleerde kaart vast. De nummering loopt door, zelfs wanneer niet alle steekplaatsen gebruikt zijn. Bij vaste steekplaatsadressering kunnen in- en uitgangen niet hetzelfde adres hebben. Een adres gekoppeld aan een ingangskaart kan niet opnieuw als adres voor een uitgangskaart worden gebruikt. Grote PLC s maken gebruik van variabele adressering van in- en uitgangskaarten. Het adresbereik ligt niet vast maar kan door de gebruiker worden ingesteld. Figuur 5: Adressering van een PLC 3.4.2 Adressering van de in- en de uitgangen Ingangen worden aangeduid door de letter I (Input). Uitgangen worden aangeduid door letter de Q (de O van output wordt niet gebruikt omdat die letter voor een andere functie gebruikt wordt.) Achter de letters I en Q staat een soort volgnummer. Voorbeelden: I 0.0 I 124.2 Q 125.7 Q 1.1

Deel 3: PLC-sturing 24 Het eerste getal duidt op de byte waar die in- of uitgang toe behoort. Het tweede cijfer duidt de bit aan. De bits zijn genummerd van 0 tot 7. (Dat zijn er dus 8; 8 bits in een byte.) I 0.3 betekent: ingang nummer 3 van byte 0. Q 124.0 betekent: uitgang 0 van byte 124. Elke ingangsbyte kan 8 ingangen hebben van 0 tot 7. Elke uitgangsbyte kan 8 uitgangen hebben van 0 tot 7. 3.5. Programmaverwerking 3.5.1 Lineair of cyclisch programmeren Bij het starten van de PLC is alleen de opstartbouwsteen OB1 actief. Als men het programma zuiver lineair opstelt zal men alle instructies en de verschillende programmadelen na elkaar plaatsen. Het volledige programma wordt volledig cyclisch verwerkt. Figuur 6: Lineair programma

Deel 3: PLC-sturing 25 3.5.2 Gestructureerd programmeren Het programma wordt in modules geschreven. Modulair programmeren is bedoeld om programma s gestructureerd te ontwerpen zodat men een overzichtelijk geheel krijgt. Als een installatie zowel automatisch als manueel moet kunnen functioneren, zal men beide delen in afzonderlijke subroutines programmeren. Deze zullen nooit samen moeten werken. Door het oproepen van de gewenste subroutine, zal de PLC alleen springen naar de geactiveerde subroutine. De overige programmalijnen worden niet verwerkt, zodat de PLC sneller zal reageren. Bovendien zal het testen gemakkelijker worden omdat het programma overzichtelijker wordt. De volgorde waarin de afzonderlijke bouwstenen opgeroepen en bewerkt moeten worden, worden in het programma vastgelegd. Er moet een onderscheid gemaakt worden tussen subroutines en interruptprogramma s. Wanneer aan de geprogrammeerde voorwaarden voldaan is zal de subroutine elke cyclus opnieuw, samen met het hoofdprogramma, worden verwerkt. Interruptprogramma s worden alleen actief als aan speciale voorwaarden is voldaan. Het is mogelijk dat een ingang (noodstop) zal zorgen dat het normale programmaverloop onderbroken wordt en doorgeschoven wordt naar het interruptprogramma. Andere mogelijkheden zijn real-time-clock, snelle telleringang, tijdgestuurde interrupts, e.a. Na de instructie END, in het hoofdprogramma (MEND), worden de nodige subroutines en eventuele onderbrekingsprogramma s toegevoegd. Het is mogelijk om terug te keren naar het hoofdprogramma, afhankelijk van geprogrammeerde voorwaarden. Het is ook mogelijk om aan het einde van en subroutine onvoorwaardelijk terug te keren naar het hoofdprogramma. Het hoofdprogramma OB1 wordt cyclisch bewerkt. Met oproepen kan een hoofdprogramma verlaten worden en kan er naar onderprogramma s gesprongen worden. Men kan tot totaal maximaal 8 niveaus van vernesting gaan, hoewel de vernestingsdiepte afhankelijk is van het type PLC.

Deel 3: PLC-sturing 26 Figuur 7: Gestructureerd programmeren 3.6. Veiligheid Om veiligheidsredenen is men verplicht een normaal gesloten contact aan de ingang van de PLC aan te sluiten voor alle beveiligingsfuncties zoals stopdrukknop, overdrukventiel, thermische beveiliging, enz kortom voor alle onderbrekingsvoorwaarden van een proces. Bovendien zal men alle noodstopfuncties, verplicht, hardwarematig moeten aansluiten.

Deel 4: Het krattentransport 27 4. Het krattentransport 4.1. Algemeen Het bedrijf gebruikt plastic kratten om de vers gebakken broden in te transporteren. s Avonds wanneer de vrachtwagens geladen worden, gaan deze kratten, met de broden, de vrachtwagens in, en worden ze naar de winkels gebracht. In de vroege ochtend komen er stapels lege kratten via de vrachtwagens terug in het bedrijf aan. Deze kratten moeten opgeslagen worden. Wanneer er nieuwe broden klaar zijn worden deze kratten gewassen zodat ze klaar zijn om opnieuw gebruikt worden. Het krattentransport bestaat uit 5 delen, namelijk: het stapelopzettransport, de lift, de buffer, de ontnester en de noodafvoer. De installatie kan op 3 verschillende manier werken: Automatisch: Kratten worden via het opzettransport naar de lift gebracht, deze brengt de kratten naar boven. Boven wordt er dan gekeken of de kratten via de ontnester naar het wasmachine gaan, zoniet gaan ze naar de buffer waar ze worden opgeslagen. Bufferen: Alle de kratten die via het opzettransport en de lift naar boven worden gebracht, worden in de buffer opgeslagen. Nood: Wanneer er een defect aan de wasmachine zou zijn, worden de kratten uit de buffer gehaald, en worden ze via de lift naar de noodafvoer gebracht. 4.2. De verschillende programma s 4.2.1 Programma 1: Automatisch Het programma Automatisch wordt bijna continu gebruikt wanneer het bedrijf in normale productie is. In dit programma is het mogelijk om stapels kratten op het stapelopzettransport te plaatsen. De stapels worden dan via de haakse overname in de lift ingenomen, die ze naar boven brengt. Eens de lift met de stapel kratten boven is aangekomen zijn er twee verschillende mogelijkheden binnen dit programma.

Deel 4: Het krattentransport 28 Indien de ontnester niet bezet is, wordt de stapel afgevoerd naar de invoer van de ontnester. Hierna kan de stapel in de lift van de ontnester worden ingenomen en wordt de stapel terug gescheiden in aparte kratten. Deze kratten worden in de glijgoot van het grove vuil ontdaan en daarna grondig gereinigd in de wasmachine. Hierna worden de kratten doorheen het volledige bedrijf getransporteerd om te drogen en tot slot komen ze terecht op een krattenafneemsysteem waar de broden in de kratten gesorteerd kunnen worden. Indien de ontnester wel bezet is, blijft de stapel kratten gewoon op de lift staan totdat er beneden aan de invoer van de lift een nieuwe stapel kratten zich aanbiedt. De stapel wordt dan van de lift op de toevoerbaan naar de buffer overgezet, en de lift vertrekt naar beneden om de nieuwe stapel kratten op te halen. Dit deelproces herhaalt zich totdat er zich 4 stapels kratten op de toevoerbaan bevinden. Indien dit nu het geval is, dan worden de kratten afgevoerd naar de buffer voor opslag. De 4 stapels komen terecht op rollenbaan 1 en hier wordt er gekozen in welke bufferbaan de kratten moeten worden opgeslagen. Indien de kratten in bufferbaan 1 ingenomen moeten worden, zal het rollenbed naar beneden bewegen en de kratten worden via het kettingtransport ingenomen. Indien de kratten in bufferbaan 2 moeten worden ingenomen zullen ze van rollenbaan 1 naar rollenbaan 2 overgezet worden, waarna ze door het kettingtransport in bufferbaan 2 worden ingenomen. Wanneer er zich nu beneden aan de invoer van de lift geen kratten meer aanbieden, en zowel de toevoerbaan naar de lift, als de lift zelf niet bezet zijn, worden stapels kratten uit de bufferbaan uitgenomen. De rollenbaan van bufferbaan 1 of bufferbaan 2 komen naar beneden en door het kettingtransport worden 4 stapels kratten op het overeenkomende rollenbed geplaatst. De stapel lopen over de rollenbedden en komen op de toevoerbaan terecht. Wanneer de 1 e stapel op de lift terecht komt stopt de uitgave en staan er weer stapels gereed om naar de ontnester gevoerd te worden.