Introductieles voor cursus PLC - Besturingstechniek - hoofdstuk 3
Hoofdstuk 3 - Ontwerpen en logisch denken
Hoe leer je ontwerpen?
Het ontwerpen van PLC-besturingen staat centraal in deze cursus. Ook laten we zien hoe je in de andere technieken een besturing kunt maken. Voor ontwerpen is louter kennis van techniek niet genoeg. Een ontwerper heeft bij het begin van zijn werkzaamheden nog niets. Hij begint met een goede inventarisatie van het probleem en ontwerpt met beschikbare kennis, richtlijnen en ervaring de besturing. De kennis en richtlijnen kun je in deze cursus leren. De ervaring moet je zelf opdoen. Belangrijk zijn de opdrachten in deze cursus. Als je tijdens de cursusavonden de docent ziet ontwerpen, lijkt het allemaal erg eenvoudig. Een waarschuwing is hier op zijn plaats. Oud-cursisten weten uit ervaring dat zelf ontwerpen veel moeilijker is. Het gaat niet zozeer om de oplossingen, maar vooral om de methode. Daarom geven we bij deze cursus geen oplossingen. Het uit je hoofd leren van oplossingen levert geen ervaring, het zelf bedenken van oplossingen wel.
Vaak helpt het als je in je eigen woorden vertelt wat de besturingskast in een machine moet doen. Met andere woorden, welke handelingen je zou verrichten, als je zelf de besturing zou zijn.
Als voorbeeld dient het proces van figuur 8. In een buffertank zit een bepaalde vloeistof. Pomp A vult de tank en pomp B zorgt voor de afvoer. De pompen zijn de uitvoerorganen. In de tank moet altijd voldoende vloeistof zijn.
Figuur 8. Buffertank met niveau-opnemers en pompen
In de wand van de tank zijn twee opnemers gemonteerd. De vloeistof bedient de opnemers. Staat de vloeistof boven de opnemer LL (Low level), dan is er voldoende vloeistof. Als de vloeistof boven opnemer HL (High Level) staat, is er te veel vloeistof.
Om de juiste voorwaarden voor de besturing te kunnen vaststellen, is het volgende zeer belangrijk. De ontwerper bepaalt voor elk uitvoerorgaan wanneer deze iets moet doen. In het voorbeeld van de buffertank, gaat de ontwerper bepalen wanneer de pompen wel moeten draaien.
In woorden is de besturing van pomp B als volgt:
- Pomp B draait wel als opnemer LL wel is bediend.
Dit is de complete besturing voor pomp B. Uit de voorwaarde volgt logisch dat pomp B niet draait als opnemer LL niet is bediend. Er zijn immers maar twee mogelijkheden in de digitale techniek.
Logisch denken
Een ontwerper denkt logisch. Als een pomp draait, staat deze niet stil. Als een opnemer is bediend, dan is hij niet onbediend. In het ontwerp van de besturing voor de buffertank is bepaald wanneer de pompen wel draaien. Natuurlijk kan men daarnaast ook alle situaties opnoemen wanneer de pompen niet hoeven te draaien. Maar dit is binnen logisch denken niet nodig. Door te bepalen wanneer de pompen wel draaien, is meteen duidelijk wanneer ze niet draaien.
Er bestaat geen situatie tussen wel of niet. Half draaien of half stilstaan is niet mogelijk. In de taal van de logica zijn digitale signalen ‘0’ of ‘1’. Dit is een universele notatie voor alle technieken en situaties, zie figuur 9.
Figuur 9. Veel technieken, één taal
In figuur 10 is een buffertank getekend. Vlotterschakelaar v signaleert het waterniveau. Als het niveau te hoog is, moet claxon C een signaal geven.
Figuur 10. Buffertank met vlotter v
Voorwaarde voor de besturing is:
- Claxon C moet geluid geven, als vlotter v bediend is
Met andere woorden:
- C krijgt een 1, als v 1 is
Deze besturing is erg eenvoudig. De meeste installaties hebben veel meer uitvoerorganen en opnemers. De omschrijving van de besturing wordt daardoor omvangrijk en onoverzichtelijk. Vandaar dat er in de besturingstechniek een kortere notatie is ontwikkeld. Dit noemen we de schakelformule.
De schakelformule voor de claxon is:
C = v
Voor de notatie van het uitvoerorgaan in de schakelformule (in dit geval C) geldt altijd dat deze ‘1’ is. Anders gezegd: als we een schakelformule opstellen, gaan we kijken wanneer het uitvoerorgaan ‘1’ moet zijn. Daarmee is ook automatisch de ‘0’ situatie bepaald.
Lamp H van figuur 10 geeft aan of het waterniveau niet te hoog is.
Voorwaarde is:
- Lamp H brandt, als vlotter v niet is bediend, oftewel
- H is een ‘1’, als v niet een ‘1’
Een streepje boven de variabele geeft in een schakelformule de niet-’1’ situatie aan:
Spreek de schakelformule als volgt uit: H is not v.
H is not v
Een besturing is vaak een combinatie van meerdere signalen. In de besturingskast komen signalen van meerdere opnemers binnen. De kast bevat besturingsfuncties, die de signalen combineren en dan een commando naar het uitvoerorgaan sturen.
Een voorbeeld is figuur 11 . In de twee ruimten zijn rookopnemers (a en b) gemonteerd. Als een van de rookopnemers wordt bediend, moet de besturing de waterklep open sturen.
Figuur 11. Brandbeveiliging van twee ruimten
Voor het oplossen van dit besturingsprobleem bepaal je wanneer de klep aangestuurd wordt.
Klep K is ‘1’, als a is ‘1’ OR b is ‘1’
In de schakelformule:
K = a OR b
Soorten besturingen
Deze cursus maakt onderscheid in twee soorten besturingen, volgordebesturingen en combinatorische besturingen.
Voor een machine die een vaste volgorde moet afwerken om een product te produceren, ontwerp je een volgordebesturing. De opnemers worden bij een dergelijke installatie in een vaste volgorde bediend.
Voor een installatie waar je niet van te voren weet in welke volgorde de opnemers worden bediend, ontwerp je een combinatorische besturing. Een voorbeeld hiervan is de afstandsbediening van een televisie.
Beide ontwerpmethoden worden in de verdere opleiding PLC-Besturingstechniek uitgebreid behandeld.