besturingstechniek
Post on 30-Nov-2015
420 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
1 1
1 1
ReaderTe bepalen subtitel
tr@nsfer database Nijgh Versluys
Koen Bidlot
Naam van de school
2 2
2 2
NijghVersluysEricastraat 183742 SG Baarn
Correspondentieadres:Postbus 2253740 AE Baarn
Customer Contact CenterBeroepsonderwijs en volwasseneneducatie
Telefoon : 035 – 548 22 22Fax : 035 – 541 82 21E-mail : bve@nijghversluys.nlInternet : www.transfere.nl
www.transferw.nlwww.nijghversluys.nl
De uitgever heeft ernaar gestreefd de auteursrechten op fragmenten en illustraties teregelen volgens de wettelijke bepalingen. Degenen die desondanks menen zekere rechtente kunnen doen gelden, kunnen zich alsnog tot de uitgever wenden.
© 2009 Uitgeverij NijghVersluys B.V., Baarn, The Netherlands
Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgesla-gen in een geautomatiseerd gegevensbestand, of openbaar gemaakt, in enige vorm of openige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopiëen, opnamen, of enig anderemanier, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever.
Voor zover het maken van kopieën uit deze uitgave is toegestaan op grond van artikel 16BAuteurswet 1912 jo het Besluit van 20 juni 1974, Stb. 351, zoals gewijzigd bij het Besluitvan 23 augustus 1985, Stb. 471 en artikel 17 Auteurswet 1912, dient men de daarvoorwettelijk verschuldigde vergoedingen te voldoen aan de Stichting Reprorecht (Postbus3060, 2130 KB Hoofddorp). Voor het overnemen van (een) gedeelte(n) uit deze uitgave inbloemlezingen, readers en andere compilatiewerken (artikel 16 Auteurswet 1912) dientmen zich tot de uitgever te wenden.
3 3
3 3
1 Basisbegrippen programmeertalen 1
1.1 Instructies 21.2 Statements 51.3 Function Block Diagram 51.4 Ladderdiagrammen 10
2 Programmeerbare besturing 15
2.1 Digitale besturingssystemen 162.2 Digitale invoereenheid 192.3 Digitale geheugensystemen 202.4 Central Processing Unit, CPU 212.5 Digitale uitvoereenheid 232.6 Programmeereenheid 242.7 PLC-uitvoeringsvormen 25
3 Sensoren 29
3.1 Inleiding 303.2 Magnetische sensoren 313.3 Inductieve sensoren 333.4 Capacitieve sensoren 363.5 Optische sensoren 383.6 Weerstandopnemers 413.7 Schakelen met opnemers 483.8 Uitvoeringsvormen opnemers 523.9 Fundamentele prestaties opnemers 54
4 Besturingen met functioncharts 59
4.1 EN-divergentie (gelijktijdige sequenties) 604.2 OF-divergentie (vertakkingen) 614.3 Subroutines (herhaling van sequenties) 624.4 PLC-tellers en function charts 64
5 Sequential Functionchart 69
5.1 Algemene werking 705.2 SFC-basiselementen 725.3 Actieparameters 735.4 Basismanipulaties 77
4 4
4 4
5 5
5 5 !"#$%&’()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]ˆ_‘abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}˜‘’" !"#$%&’()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]ˆ_‘abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}˜‘’" !"#$%&’()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]ˆ_‘abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}˜‘’" !"#$%&’()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]ˆ_‘abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}˜‘’" “ !"#$%&’()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]ˆ_‘abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}˜‘’" !"#$%&’()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]ˆ_‘abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}˜‘’"
123 M O N T A G E E N O N D E R H O U D 2 A
Basisgegrippen
programmeertalen
71
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
6 6
6 6
124 M O N T A G E E N O N D E R H O U D 2 A
1 . 1 I n s t r u c t i e s
1.1.1 Algemene werking
Instruction List is een voorbeeld van een tekstuele programma dat opgebouwd
is uit een opeenvolgende reeks van instructies. Zie figuur 1.1.
LD Ingang0 LD %IX0.0
AND Ingang1 AND %IX0.1
ORN Ingang2 ORN %IX0.2
ST Uitgang0 ST %QX0.0
a symbolische adressen b absolute adressen
Figuur 1.1 Voorbeeldprogramma in Instruction List (IL)
Elke instructie begint op een nieuwe regel. Een regel bestaat uit een operator en
een operand. De operator is het eerste onderdeel van de instructie dat aangeeft
wat er moet gebeuren. De operand is het tweede deel van de instructie dat de
plaats aangeeft waar de te bewerken gegevens zich bevinden.
In de eerste regel van figuur 1.1 is de operator LD en de operand Ingang0.
Als een instructie wordt verwerkt, wordt er eerst gekeken naar het voorgaande
resultaat, als dit nodig mocht zijn voor de instructie. Vervolgens wordt gekeken
naar de operator en de operand. Na de uitvoering ontstaat het actuele resultaat.
In de tweede regel van figuur 1.1 wordt de waarde van Ingang0 (true of false)
vergeleken met die van Ingang1. Na de verwerking van operator AND en ope-
rand Ingang1 is het actuele resultaat opnieuw 1 of 0 (ofwel true of false).
1.1.2 IL-basiselementen
Modifiers
In bepaalde gevallen kan de werking van een operator worden aangepast met een
modifier.
Met bijvoorbeeld de toevoeging van een N aan de operator kan het actuele resul-
taat worden geïnverteerd. Zie 3e instructie figuur 1.1 (ORN).
Zo moeten we ons ook realiseren dat bij het programmeren in IL de PLC geen
voorrang kent en alles trouwhartig achter elkaar (sequentieel) uitvoert.
operator
operand
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
2 Basisbegrippen programmeertalen
7 7
7 7
11257 B A S I S B E G R I P P E N P R O G R A M M E E R T A L E N
In het voorbeeld van figuur 1.1 hebben we geen probleem met de voorrangsregels
omdat wat voorrang heeft (Ingang0 · Ingang1) als eerste wordt uitgevoerd. Als
we de formule anders opschrijven, hebben we wel een probleem:
Uitgang0 = Ingang2 + Ingang0 · Ingang1
Hoewel Ingang0 · Ingang1 in de formule voorrang heeft op + Ingang2, leest de
PLC eerst de actuele waarde van Ingang2, waarna we met OR Ingang0 de
waarde (Ingang2 + Ingang0) krijgen. Door de volgende AND-instructie met
Ingang1 wordt de formule:
Uitgang0 = (Ingang2 + Ingang0) · Ingang1
Deze besturingsformule is echt anders dan de te programmeren besturingsfor-
mule. We moeten er dus op letten dat we geen fouten gaan maken met de voor-
rangsregels.
Om niet in conflict te komen met de voorrangsregels, wordt ook in de program-
meertaal IL gebruikgemaakt van haakjes als modifier. Zie figuur 1.2.
LDN Ingang2 ) blok 1 = Inverse Ingang2
OR( Ingang0 )
ANDN Ingang1 ) blok 2 = Ingang0 · Inverse Ingang1)
)
ANDN( Ingang0 )
AND Ingang1 ) blok 3 = (Inverse Ingang0 · Ingang1)
)
ST Uitgang0
Figuur 1.2 Gebruik haakjes als modifier in programmeertaal IL
De besturingsformule ziet er nu als volgt uit:
Uitgang0 = Ingang2 + (Ingang0 · Inverse Ingang1) ·
(Inverse Ingang0 · Ingang1)
Operatoren
We kunnen de operators van de programmeertaal IL in zes groepen indelen.
Zie tabel 1.1
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
Basisbegrippen programmeertalen 3
8 8
8 8
126 M O N T A G E E N O N D E R H O U D 2 A
De programmeertaal IL is hiermee niet de eenvoudigste, maar wel de meest toe-
gepaste programmeertaal. De reden is dat in tegenstelling tot de grafische pro-
grammeertalen alle instructies van de PLC in de programmeertaal IL beschikbaar
zijn. Bepaalde instructies zijn in de grafische programmeertalen moeilijk of zeer
onoverzichtelijk weer te geven. Bij de programmeertaal IL vindt ook een verta-
ling plaats van de symbolische notatie naar PLC-machinetaal bestaande uit nul-
len en enen.
Soort instructie Operators Werking
Transportfunctie LD, ST Met de operator LD wordt
gestart met het inlezen van de
invoereenheid.
Met de operator ST wordt
gestart met het verstrekken
van commando’s aan de
uitvoereenheid.
Geheugenfunctie S, R Set en Reset van de operand
Logische functies AND, OR, Dit zijn de bekende basis-
XOR, NOT functies uit de digitale
schakeltechniek.
netaatluserednaagroovteHegidnuknekeR
functies de operand worden:
ADD, SUB Opgeteld of afgetrokken;
MUL, DIV Vermenigvuldigd of gedeeld;
MOD Modulo
taatluserednaagroovteHnegnikjilegreV
wordt vergeleken met de
operand op de
mogelijkheden:
GT, GE > of ≥
EQ, NE = of ≠
LE, LT ≤ of <
Programma- JMP, RET, Hiermee zijn sprongen
besturing CAL vooruit en achteruit mogelijk,
en het aanroepen van
functieblokken
T A B E L 1 . 1 O P E R A T O R T Y P E N
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
4 Basisbegrippen programmeertalen
9 9
9 9
11277 B A S I S B E G R I P P E N P R O G R A M M E E R T A L E N
1 . 2 S t a t e m e n t s
De programmeertaal Structured Text maakt gebruik van statements. Statements
lijken op normale tekst en zijn opzichzelfstaande opeenvolgende opdrachten
gescheiden door een puntkomma. Zie figuur 1.3.
IF NiveauTank > 30 THEN
PompMotor := TRUE;
ELSE
PompMotor := FALSE;
END_IF;
Figuur 1.3 Gebruik IF-ELSE statement in Structured Text (ST)
In het ST programma van figuur 1.3 gaat de pomp draaien als het vloeistofniveau
in een tank boven een bepaalde waarde komt. In het andere geval gaat de pomp
niet draaien.
Een programma in ST kan beter begrepen worden dan een programma in IL,
want het programma is makkelijker leesbaar.
1 . 3 F u n c t i o n B l o c k D i a g r a m
1.3.1 Algemene werking
Een voorbeeld van een netwerk is het Function Block Diagram (FBD). Het
functieblok wordt aangegeven door een rechthoek. De verwerkingsrichting in
een functieblok is van links naar rechts. Dit betekent dat de inputparameters
links staan weergegeven en de outputparameters aan de rechterzijde. De naam
van het functieblok staat boven in de rechthoek vermeld.
ultrasoon niveau meting
M
Figuur 1.4 Programma in Function Block Diagram (FBD)
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
Basisbegrippen programmeertalen 5
10 10
10 10
128 M O N T A G E E N O N D E R H O U D 2 A
De verbindingselementen in figuur 1.4 verbinden de uitgangen van functies met
ingangen van andere functies. Uitgangen mogen nooit direct met elkaar worden
verbonden. Elke uitgang moet dus doorverbonden worden met een functie (zie
verbindingslijnen *1* en *2*) of met een variabele in het programma (Uitgang0).
Een programma wordt altijd van boven naar beneden en van links naar rechts
uitgevoerd. Om de uitvoeringsvolgorde te beïnvloeden kunnen we executiecon-
trole-elementen gebruiken.
Een voorbeeld daarvan is een conditional jump. Zie figuur 1.5a.
a. Conditional jump b. Conditional return
Figuur 1.5 Exucutiecontrole-elementen
Bij een conditional jump wordt gesprongen naar het netwerk waarvan het label
overeenkomt met de label van de jump.
Met een conditional return kan de sprong weer worden beëindigd.
Zie figuur 1.5b.
1.3.2 FBD-functieblokken
Functieblokken zijn veelvoorkomende besturingsfuncties zoals het omzetten van
pulssignalen in duursignalen, het inlassen van tijdvertragingen en het tellen in
schakelingen.
Gezien het grote gebruikersgemak wordt in andere programmeertalen vaak
gewerkt in combinatie met functieblokken.
Tabel 1.2 geeft een beperkt overzicht van de functieblokken in FBD.
{Label}{Variabele}
& {Label}
voorwaarde
{Variabele}
&
voorwaarde
Return
Return
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
6 Basisbegrippen programmeertalen
11 11
11 11
11297 B A S I S B E G R I P P E N P R O G R A M M E E R T A L E N
Functie Parameter Datatype Beschrijving
Geheugenfuncties
SR
SET1 BOOL Uitgang Q1 kan worden in- of uitge-
RESET BOOL schakeld waarbij de set dominant is
Q1 BOOL
RS
SET1 BOOL Uitgang Q1 kan worden in- of
RESET BOOL uitgeschakeld waarbij de reset
Q1 BOOL dominant is
Tijdfuncties
TON
IN BOOL Bij opgaande flank van een signaal
wordt de tijd gestart
PT TIME Ingestelde tijdsvertraging
ET TIME Verstreken tijd
Q BOOL Uitgang wordt hoog als ET≥PT
TOF
IN BOOL Bij afgaande flank van een signaal
wordt de tijd gestart
PT TIME Ingestelde tijdsvertraging
ET TIME Verstreken tijd
Q BOOL Uitgang blijft hoog tot ET=PT
TP
IN BOOL Bij opkomende flank van een signaal
wordt de puls gestart
PT TIME Ingestelde tijdsduur van de puls
ET TIME Verstreken tijd
Q BOOL Uitgang blijft hoog tot ET=PT
T A B E L 1 . 2 O V E R Z I C H T E N K E L E S T A N D A A R D F U N C T I E S I N F B D
SR_1
SR
SET1 Q1
RESET
RS_1
RS
SET Q1
RESET1
TON_1
TON
IN Q
PT ET
TOF_1
TOF
IN Q
PT ET
TP_1
IN
PT ET
Q
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
Basisbegrippen programmeertalen 7
12 12
12 12
130 M O N T A G E E N O N D E R H O U D 2 A
FBD-geheugenfuncties
Als de aansturing van een actuator door de PLC van te korte duur is, kunnen we
dit pulssignaal omzetten in een duursignaal. We onthouden in zo’n geval het
pulssignaal in een geheugenfunctie. Een geheugenfunctie in FBD is een element
waarin het ene pulssignaal het geheugen set en een ander pulssignaal het reset.
Bij het gelijktijdig optreden van een set- en reset-signaal verlangen we meestal een
dominantie. We bedoelen daarmee dat één van de twee pulssignalen overheerst
over de ander. Een reden voor een dominante reset is bijvoorbeeld het inpassen
van een noodstop in een besturing. In figuur 1.6 zien we twee signaal-tijddia-
grammen met een set dominant en reset dominant.
Functie Parameter Datatype Beschrijving
Tellerfuncties
CTU
CU BOOL Bij opgaande flank van een signaal
neemt de tellerwaarde toe met één.
RESET BOOL Zet tellerwaarde CV op nul
PV INT Ingestelde tellerwaarde
CV INT Actuele tellerwaarde
Q BOOL Uitgang wordt hoog als CV=PV
CTD
CD BOOL Bij opgaande flank van een signaal
neemt de tellerwaarde af met één.
LOAD BOOL Zet tellerwaarde CV op PV
PV INT Ingestelde tellerwaarde
CV INT Actuele tellerwaarde
Q BOOL Uitgang wordt hoog als CV=0
T A B E L 1 . 2 O V E R Z I C H T E N K E L E S T A N D A A R D F U N C T I E S I N F B D ( V E R V O L G )
CTU_1
CTU
CU Q
PV CV
RESET
CTD_1
CTD
CD Q
PV CV
LOAD
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
8 Basisbegrippen programmeertalen
13 13
13 13
11317 B A S I S B E G R I P P E N P R O G R A M M E E R T A L E N
a set dominant b reset dominant
Figuur 1.6 Geheugenfuncties
FBD-tijdfuncties
In processen is het vaak noodzakelijk om een tijdvertraging in te bouwen. Zo
mag een liftdeur wel direct openen, maar pas na enige tijd sluiten – als de perso-
nen of goederen in de lift staan –. We spreken dan van een afvaltijdvertraging.
Als de lift in zijn gewenste eindpositie is gekomen, moet deze eerst volledig stil-
staan voordat de liftdeur zich opent. We gebruiken dan een opkomtijdvertraging.
Als er in de besturing van de lift te lang durende signalen voorkomen, kunnen we
deze inkorten met een pulsvormer.
In figuur 1.7 zijn de drie tijdfuncties nog eens zijn weergegeven in een signaal-
tijddiagram.
a opkomtijdvertraging b afvaltijdvertraging c pulsvormer
Figuur 1.7 Tijdfuncties
FBD-tellerfuncties
Tellen heeft een belangrijk aandeel in de automatiseringstechniek. Hierbij kun-
nen we bijvoorbeeld denken aan het tellen van producten voordat we deze ver-
pakken.
In figuur 1.8 zien we een signaal-tijddiagram van een terugteller. Bij een teller
hebben we een tel-ingang en een reset-ingang nodig. Bij de terugteller kunnen we
Q
Q
Q
Q
R
S S
R
afvaltijd-
vertraging
opkomtijd-
vertraging
pulsvormer
tijdtijd
20 s
tijd
8,2 s
X
T0
t
startvariabele
timeringang
timeruitgang 0 ta
aT
X
tp
pT
X
terugteller
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
Basisbegrippen programmeertalen 9
14 14
14 14
132 M O N T A G E E N O N D E R H O U D 2 A
de reset-ingang beter preset-ingang noemen, want het activeren van deze ingang
leidt tot het voorinstellen (presetten) van een waarde in de teller. Bij een opteller
wordt bij het activeren van de reset-ingang de waarde van de teller op nul terug-
gezet.
Het functieblok controleert aan de tel-ingang of er een telsignaal is aangeboden.
Als dit het geval is, geeft het een signaal aan een teller. Pas wanneer een teller is
volgeteld of leeggeteld, krijgen we een waar (true) op de teller-uitgang.
Figuur 1.8 Signaal-tijddiagram afteller, down counter (CTD)
1 . 4 L a d d e r d i a g r a m m e n
1.4.1 Algemene werking
Een ander voorbeeld van een grafisch netwerk is het ladderdiagram. Een ladder-
diagram is een samenstelling van grafische elementen die een uitgang aansturen.
Een ladderdiagram toont grote gelijkenis met een stroomkringschema. Bij het
ladderdiagram worden de onderdelen van het stroomkringschema niet verticaal,
maar horizontaal getekend. Zie figuur 1.9
Figuur 1.9 Programma in Ladderdiagram (LD)
Elk ladderdiagram vormt een zelfstandig onderdeel van het programma. Het
LD-programma is opgebouwd uit een reeks van deze netwerken onder elkaar.
De netwerken worden van boven naar beneden uitgevoerd.
01234display
tel-ingang
tel-uitgang (cnt)
preset-ingangpv = 4
stroomkring-
schema
contact
spanningsrail
spoel
verbindingselementen
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
10 Basisbegrippen programmeertalen
15 15
15 15
11337 B A S I S B E G R I P P E N P R O G R A M M E E R T A L E N
1.4.2 LD-basiselementen
Verbindingselementen
De grenzen van het laddernetwerk worden weergegeven door de linker- en de
rechterspanningsrail. De toestand van de linkerspanningsrail is altijd waar (true).
Tussen de spanningsrails wordt het programma geschreven met horizontale ver-
bindingselementen en eventueel verticale verbindingselementen.
Contacten (ingangstoestanden)
Het contact in een ladderdiagram wordt gebruikt voor het invoegen van een vari-
abele. De contacten kunnen worden gezien als ingangen van een logische functie.
Een contact is een element dat:
– de toestand van een linker horizontaal verbindingselement én de toestand van
een variabele samenneemt in een AND-functie;
– na een eventuele bewerking een rechter verbindingselement in de toestand
waar of niet waar (true or false) brengt.
De toestand van de ingangsvariabele kan vanuit het programma niet worden
gewijzigd. Het contact in het netwerk heeft alleen maar een leesfunctie, vergelijk-
baar met een ingang van een logische functie.
Spoelen (uitgangstoestanden)
Een spoel is een element dat de toestand van de linkerverbinding doorgeeft aan
de variabele in de spoel. De spoelen veranderen de toestand van een uitgangs-
variabele wél.
Ook bij laddernetwerken is het handig om ervoor te zorgen dat een spoel blijvend
de waarde true heeft totdat de uitgangsvariabele wordt gereset. Hiervoor worden
in de spoelen een S en R toegevoegd. Zie figuur 1.10.
a b
Figuur 1.10 Set- en resetspoel in een laddernetwerk
Een korte puls op de spoel is nu voldoende voor het setten van de variabele. Als
de set-spoel het eerst in het netwerk voorkomt en vervolgens de reset-spoel, dan
is set dominant.
0.0
0.1 Q1.0
S
R
Q1.0
0.1
0.0
R
Q
S
1.0
Q1
1
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
Basisbegrippen programmeertalen 11
16 16
16 16
134 M O N T A G E E N O N D E R H O U D 2 A
Interne in- en uitgangen
In de PLC-techniek vinden we twee typen uitgangen terug, namelijk interne en
externe uitgangen. Alleen externe uitgangen kunnen een commando naar buiten
brengen. Interne uitgangen noemen we ook wel merker of hulpadres. Alle
externe uitgangen zijn aangesloten op interne ingangen van de PLC, zodat
externe ingangen ook als interne ingangen te gebruiken zijn. Zie figuur 1.11.
Figuur 1.11 Toepassing interne in- en uitgang
Door de vele overeenkomsten met het stroomkringschema worden wel eens
denkfouten gemaakt. Beginnende programmeurs denken dat het soort contact
dat aangesloten is op de ingang van de PLC, overeen moet komen met het type
contact in het ladderdiagram. Dat is niet zo. Zie figuur 1.12.
Figuur 1.12 Verschil tussen het contact op de ingang en in het programma
De contacten die zijn aangesloten op de ingang van de PLC geven een waarde
door aan de invoereenheid van het PLC-systeem. De waarde van een ingang
hangt dus af van de toestand van het hardware-contact.
merker
hulpadres
0.0
0.0
0.1
1.0Q 1.1Q
Q1.0
M1
M1
0.1
0.0 0.1 Q1.00.0
Q
0.1
0.0PLC
+
FALSETRUE
TRUEFALSE FALSE
TRUEFALSETRUEFALSE
actiefRUSTTRUE
FALSE FALSE
0.0
0.1 actief0.0 actief0.1en
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
12 Basisbegrippen programmeertalen
17 17
17 17
11357 B A S I S B E G R I P P E N P R O G R A M M E E R T A L E N
1.4.3 LD-programmering met functieblokken
Als voorbeeld van het programmeren in LD met de toepassing van functieblok-
ken gaan we uit van een pompsysteem. Een pomp moet het niveau constant hou-
den in een reservoir. Zie figuur 1.13. Als het niveau laag is, moet de pomp gaan
draaien en deze moet dat dan blijven doen tot het niveau hoog is.
Figuur 1.13 Installatie pompsysteem
Bovendien is de installatie uitgevoerd met een alarmlamp die een signaal geeft als
het niveau hoog is en de pomp draait, of als het niveau laag is en de pomp niet
draait. De operator kan het alarm onderbreken door de sleutelschakelaar te
bedienen. Tevens is de installatie voorzien van een claxon. Door het pompen kan
beweging in de vloeistof ontstaan en daarop mag de claxon niet reageren.
Daarom is de besturing voorzien van een tijdfunctieblok TON-1. Hierdoor komt
de claxon pas in werking als het alarm minimaal 5 seconden actief is. Verder wil
de eigenaar in verband met het onderhoud erover geïnformeerd blijven hoe vaak
de pomp is ingeschakeld. Met een tellerfunctieblok CTU-1 wordt een signale-
ringslamp voor onderhoud na 500 schakelingen van de pomp geactiveerd.
pompsysteem
laagniveau
klep
bedieningsconsole
start
stop
claxon
inbedrijf
onderhoud
sleutel
M
pomp - IN
hoogniveau
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
Basisbegrippen programmeertalen 13
18 18
18 18
136 M O N T A G E E N O N D E R H O U D 2 A
Figuur 1.14 geeft het ladderdiagram inclusief de toepassing van functieblokken.
Figuur 1.14 Besturing pompsysteem
INTON
hoogniveau pomp-IN sleutel alarm
laagniveau pomp-IN
claxonalarmTON-1
Q
PTT # 5 s
start inbedrijf
S
stop inbedrijf
R
pomp
S
laagniveau inbedrijf
hoogniveau
R
pomp
PV
CTU-1
CU QCTU
500
onderhoudpomp-IN
R CV
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
14 Basisbegrippen programmeertalen
19 19
19 19 !"#$%&’()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]ˆ_‘abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}˜‘’" !"#$%&’()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]ˆ_‘abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}˜‘’" !"#$%&’()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]ˆ_‘abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}˜‘’" !"#$%&’()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]ˆ_‘abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}˜‘’" “ !"#$%&’()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]ˆ_‘abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}˜‘’" !"#$%&’()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]ˆ_‘abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}˜‘’"
109 M O N T A G E E N O N D E R H O U D 2 A
Programmeerbarebesturing
62
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
20 20
20 20
110 M O N T A G E E N O N D E R H O U D 2 A
2 . 1 D i g i t a l e b e s t u r i n g s s y s t e m e n
De mens heeft allerlei zelfstandig werkende systemen bedacht zoals verkeerslicht-
installaties, liften, automatische deuren of slagbomen, en productieprocessen.
Het doel van een liftsysteem is bijvoorbeeld het transporteren van personen en
goederen naar een andere etage. De te besturen proceseenheid in dit systeem is
de liftkooi. Zie figuur 2.1.
Figuur 2.1 Lift
Om de liftkooi te besturen zijn minimaal drie activiteiten noodzakelijk:
– informatie verzamelen om een beeld te krijgen van de actuele toestand van de
proceseenheid;
– het nemen van beslissingen om het gewenste doel te bereiken;
– beslissingsresultaten doorgeven aan de variabelen die de proceseenheid mani-
puleren.
Bij het automatiseren van dit proces kunnen we gebruikmaken van een digitaal
besturingssysteem. Speciaal ontwikkeld voor digitale besturingen is de
Programmable Logic Controller (PLC). Figuur 2.2. toont de onderdelen waaruit
een PLC-systeem is opgebouwd.
proceseenheid
proceseenheid
goederen
begane grond
1e etage
mensenprocesstroom{
PLC
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
16 Programmeerbare besturing
21 21
21 21
11116 P R O G R A M M E E R B A R E B E S T U R I N G
Figuur 2.2 Schematische voorstelling van procesautomatisering door een PLC
De geautomatiseerde besturingseenheid worden door middel van een bekabeling
verbonden met de invoereenheid en uitvoereenheid van de PLC. De signaalgevers
in het proces geven de invoereenheid digitale informatie over de actuele toestand
van het proces. De invoereenheid zet de aangeboden informatie om in een vorm
die de besturingseenheid kan lezen. De besturingseenheid verwerkt de ingevoerde
informatie aan de hand van een programma. Afhankelijk van het verwerkings-
resultaat geeft de besturingseenheid aan de uitvoereenheid informatie over welke
uitvoerorganen actief moeten zijn. De uitvoereenheid stuurt uiteindelijk de uit-
voerorganen aan.
In figuur 2.3 zien we een voorbeeld van de bekabeling van een PLC naar een
elektropneumatisch bediende cilinder met signaalgevers. Op de PLC zien we
een rij ingangsklemmen en een rij uitgangsklemmen. In de PLC vinden we een
voeding, die een spanning van 24 Volt afgeeft. De signaalgevers zien we aan-
gegeven met a0, a1 en start. Deze sluiten we aan enerzijds op de gemeenschappe-
lijke 24 V-klem en anderzijds op een ingangsklem. Deze klemmen hebben
nummers, de adressen. Op een gemeenschappelijke uitgangsklem sluiten we een
uitwendige spanning aan (bijvoorbeeld 24 V). In de PLC kan de uitwendige span-
ning doorgeschakeld worden naar de uitgangsklemmen De uitgangsklemmen
hebben ook adressen en we sluiten ze aan op de uitvoerorganen. Hier zijn dat de
spoelen A+ en A- van het elektrisch bediende 4/2 ventiel.
geautomatiseerde eenheid
Programmable Logic Controller (PLC)
proces
uitvoerorganensignaalgevers
bekabeling bekabeling
uitvoereenheidinvoereenheid
digitale
aansturing
proces
digitale
informatie
proces
besturingseenheid
CPU
geheugen
- systeemgeheugen- datageheugen- programmageheugen
invoereenheid
uitvoereenheid
besturingseenheid
programma
uitvoerorgaan
adres
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
Programmeerbare besturing 17
22 22
22 22
112 M O N T A G E E N O N D E R H O U D 2 A
Figuur 2.3 Aansluitingen op een PLC
Via de pc met software of het programmeerapparaat hebben we in de PLC een
programma opgeslagen. Stel dat als a0 aanwezig is en we ook het startsignaal
geven, het programma nu een A+ commando moet geven. Zodra we de startknop
indrukken krijgen we spanning op de ingangsklemmen die met a0 en start zijn
verbonden. De PLC sluit nu het contact r, wat de A+-spoel bekrachtigt.
Zodra de cilinder uitloopt, komt a0 los, waardoor het commando A+ weer
vervalt. Omdat het 4/2-ventiel bistabiel is uitgevoerd, voeren we de uitgaande
slag van cilinder A gewoon uit.
De PLC moet continu beslissingen nemen voor de besturing van het proces,
omdat er steeds veranderingen plaatsvinden in de actuele toestand van het
proces. De PLC is continu bezig met het lezen van ingangen, het verwerken van
de informatie via het programma en het aansturen van de uitgangen. We noemen
de werking van de PLC dan ook cyclisch.
Het besturen van een proces met een PLC is daarom een heel andere activiteit
dan tekstverwerking met een PC. De in- en uitvoereenheden van de PLC worden
door middel van een bussysteem verbonden met de besturingseenheid van het
PLC-systeem.
A
PLC p r
ingangsklemmen
24 V klem van de PLC
uitgangsklemmen
uitwendige spanning b.v. 24 V
24 V
230 V
start
programmeer
apparaat
a 1a 0
A+
A_
bussysteem
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
18 Programmeerbare besturing
23 23
23 23
11136 P R O G R A M M E E R B A R E B E S T U R I N G
2 . 2 D i g i t a l e i n v o e r e e n h e i d
De digitale invoereenheid heeft signaal-leds. Zie figuur 2.4a. Per ingang is er één
led om de toestand van de ingang weer te geven, dus bediend of niet bediend. De
ingangen worden bedraad met klemmenstroken met schroefaansluitingen of via
een connector.
a. input module
b. gesloten systeem signaalgever
Figuur 2.4 Digitale invoereenheid
De ingang moet zodanig aangesloten te worden dat er een gesloten systeem
van de signaalgever met de PLC ontstaat. Zie figuur 2.4b. In de invoereenheid
bestaat per ingang uit een weerstand in serie met een opto-coupler. Een opto-
coupler is een combinatie van een led en een fototransistor in één behuizing. De
opto-coupler vormt hiermee een galvanische scheiding om de centrale besturings-
eenheid te beschermen tegen te hoge spanningen. Alleen de fototransistor geeft
de informatie via het bussysteem door.
+
_
signaalgever
fototransistor
voedingsleiding signaalled led
gesloten systeem
weerstand opto-coupler
signaal van PLC naar CPU
PLC - invoereenheidextern deel
opto-coupler
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
Programmeerbare besturing 19
24 24
24 24
114 M O N T A G E E N O N D E R H O U D 2 A
In figuur 2.5 is een invoereenheid voor drie signaalgevers weergegeven. Elke
signaalgever is met de signaalleiding verbonden met een opto-coupler. Alle
signaalgevers worden apart met de positieve voedingsleiding verbonden. De
weerstanden achter de opto-couplers worden door middel van een interne
bekabeling met elkaar doorverbonden. Zodoende hoeven we maar een gemeen-
schappelijke voedingsleiding aan te sluiten. Het gemeenschappelijke aansluit-
punt op de invoereenheid wordt ook wel de common genoemd.
PLC-fabrikanten plaatsen op deze wijze 4, 8, 16 of 32 ingangen op een gemeen-
schappelijke common.
Figuur 2.5 Aansluitschema digitale invoereenheid met common
2 . 3 D i g i t a l e g e h e u g e n s y s t e m e n
De besturingseenheid van een PLC is uitgevoerd met een centrale processor
(Central Processing Unit of CPU) en een geheugen. Het grote verschil met een
standaard computersysteem is vooral de opbouw van het geheugen.
Zie figuur 2.2.
common
systeembus-interface
systeemgesloten
signaalleiding
signaalgever
LED
fototransistor
en LED
voedingsleiding gemeenschappelijkevoedingsleiding
common
weerstand
opto-coupler
naar centrale eenheid
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
20 Programmeerbare besturing
25 25
25 25
11156 P R O G R A M M E E R B A R E B E S T U R I N G
In het systeemgeheugen zijn de gegevens opgeslagen die nodig zijn voor het
functioneren van het PLC-systeem, bijvoorbeeld de betekenis van logische of
rekenkundige instructiecodes. Deze gegevens worden door de fabrikant in het
ROM-geheugen ingevoerd en zijn niet te veranderen.
Het datageheugen wordt gebruikt voor het opslaan van tijdelijk gegevens, zoals:
– de tussenresultaten van logische verwerkingen
– kopieën (proces images) van de digitale input (I)
– kopieën (proces images) van de digitale output (O)
– de actuele waarde van timers (T)
– de actuele waarde van counters (C)
– de actuele waarde van de merkers (M)
Het programmageheugen bevat alle programma’s en programmaonderdelen.
Zowel het programmageheugen als het datageheugen is uitgevoerd in RAM. Er
is een bufferbatterij nodig welke continu opgeladen wordt als de PLC aanstaat.
De bufferbatterij zorgt ervoor dat het programma en de gegevens in het data-
geheugen behouden blijven als de PLC uitgeschakeld wordt.
2 . 4 C e n t r a l P r o c e s s i n g U n i t , C P U
De ingangssignalen van de opto-couplers worden in het datageheugen van de
input (I) geplaatst. Het datageheugen van een PLC bestaat uit datawoorden
(bytes), die uit acht geheugenplaatsen of adreslocaties (bits) bestaan.
Zie figuur 2.6.
Figuur 2.6 Datageheugen in bits en bytes
De adreslocaties of bitnummers komen overeen met de nummers die op de
invoereenheid staan aangegeven. Bijvoorbeeld de aanduiding I3.2 geeft met het
eerste getal aan dat deze inputaansluiting overeenkomt met byte 3. Het tweede
getal geeft aan om welke adreslocatie oftewel bit het handelt.
systeemgeheugen
datageheugen
programma-
geheugen
bytes
bits
7 6 5 4 3 2 1 0
07 06 05 04 03 02 01 00 0 bytes
17 16 15 14 13 12 11 10 1
22 21 20 2
31 30 3
byte 3
bijv. adres 31
bit 1}
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
Programmeerbare besturing 21
26 26
26 26
116 M O N T A G E E N O N D E R H O U D 2 A
Stel dat we de signalen a, b en c nodig hebben in de besturingsformule:
Uitgang_Q = signaal_a · signaal_b + signaal_c
De signalen a, b en c in deze besturingsformule zijn symbolische adressen. Een
symbolische adres is een beschrijvende naam van een signaalgever. De signalen
a, b en c plaatsen we in dit geval op de absolute adressen I0.0, I0.1 en I0.2 van
de invoereenheid. Zie figuur 2.7a.
a aansluitschema b symbolische adressen
Figuur 2.7 Drie signaalgevers aangesloten op een invoereenheid
Om een symbolische besturingsformule in het programmageheugen te plaatsen,
moeten we de besturingsformule aanpassen aan de PLC, omdat de CPU alleen de
inhoud van absolute adressen kan bepalen en de symbolische adressen signaal_a,
signaal_b en signaal_c niet kent. We wijzigen met het programmeren van de PLC
de symbolische besturingsformule in:
We zien dat de formule nu bestaat uit:
– een testzone waarin de waarden zijn ingeschreven als absolute inputadressen
I0.0, I0.1 en I0.2 ;
– een commando op het absolute outputadres Q1.0;
– het beslissingsteken = dat deze twee scheidt.
De PLC is niet in staat om alle waarden van de inputadressen tegelijk binnen te
halen. Daarom worden de inputadressen één voor één in de CPU ingelezen en
vergeleken met de formule. We zeggen dat de PLC sequentieel werkt.
besturingsformule
0 0 0 0 0 1 0 1
0.7
c b a
0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0
Signaal_a AT %I0.0 : BOOL;
Signaal_b AT %I0.1 : BOOL;
Signaal_c AT %I0.2 : BOOL;
Uitgang_Q AT %Q0.0 : BOOL;
I0.0 · I0.1 + I0.2 = Q1.0
invoerzone uitvoerzone
beslissing
sequentieel
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
22 Programmeerbare besturing
27 27
27 27
11176 P R O G R A M M E E R B A R E B E S T U R I N G
Volgens figuur 2.7a wordt de uitvoerzone Q1.0 dan als volgt bepaald:
Nadat alle input adressen van de besturingsformule zijn behandeld neemt de
CPU de beslissing of hij een commando moet geven of niet. Als de testzone een
1 oplevert plaatst het = teken een 1 op het outputadres Q1.0. Dit resulteert in een
commando Q. Deze methode noemen we programmeren in instructiecode.
2 . 5 D i g i t a l e u i t v o e r e e n h e i d
Digitale uitvoereenheden worden gebruikt voor het aansturen van actuatoren en
zetten interne stuursignalen om in externe processignalen. De uitvoereenheid
bestaat per uitgang uit een relais of een transistor. In figuur 2.8 zien we dat in de
uitvoereenheid relais intern doorverbonden kunnen worden. Een groep uitgan-
gen wordt zo voorzien van een gemeenschappelijke aansluiting voor de voeding.
Net als bij de invoereenheden noemen we deze gemeenschappelijke aansluiting
de common. Als een uitvoereenheid in groepen is ingedeeld, zijn er verschillende
commons aanwezig op de uitvoereenheid. Hiermee kunnen dan verschillende
spanningen worden geschakeld.
1.0 + 1 = 1
invoerzone uitvoerzone
beslissing
common
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
Programmeerbare besturing 23
28 28
28 28
118 M O N T A G E E N O N D E R H O U D 2 A
Figuur 2.8 Aansluitschema digitale uitvoereenheid met common
2 . 6 P r o g r a m m e e r e e n h e i d
Bij het gebruik van een PLC wordt de oplossing van een besturingsprobleem met
behulp van een programmeertaal omgezet in een programma.
Opdrachten vormen de basis van elke programmeertaal. Door de opdrachten op
de juiste manier te ordenen, is het resultaat een programma. De juiste manier van
ordenen is vastgelegd in het technisch ontwerp (de algoritme).
Voor het omzetten van de opdracht in een programma beschikken we volgens
de NEN-EN-IEC 61131-3 (international electrotechnical commission) vijf stan-
daard programmeertalen. Elke programmeertaal is ontwikkeld voor specifieke
doeleinden. We moeten dus een keuze maken in welke programmeertaal we gaan
werken.
We kunnen twee soorten programmeertalen onderscheiden:
– PLC-gerichte;
– mensgerichte.
galvanischescheiding scheiding
galvanischescheiding
galvanische
backplanebus- interface
24 V
common
scheidinggalvanische
programma
programmeertaal
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
24 Programmeerbare besturing
29 29
29 29
11196 P R O G R A M M E E R B A R E B E S T U R I N G
PLC-gerichte programmeertalen zijn programmeertalen waarin de werking van
de PLC heel duidelijk vooropstaat. Meestal zijn deze talen moeilijk te begrijpen,
maar vanwege de uitgebreide mogelijkheden worden ze door ervaren program-
meurs nog veel toegepast.
In de mensgerichte programmeertalen laat het programma duidelijk zien hoe het
werkt. We kunnen deze talen veel gemakkelijker begrijpen. De mensgerichte pro-
grammeertalen worden door middel van softwarepakketten mogelijk gemaakt.
Afhankelijk van de programmeertaal wordt een opdracht instructie, statement of
netwerk genoemd. Een instructie is een opdracht die rechtstreeks door de PLC
kan worden verwerkt en die niet hoeft worden vertaald. Een statement is een
tekstuele opdracht, die eerst moet worden omgezet in instructies die de PLC kan
verwerken. Een netwerk is een grafische opdracht. Netwerken worden tijdens het
compileren door een vertaalprogramma omgezet in instructies die de PLC kan
verwerken.
Een programma kan ingevoerd worden in een programmeerapparaat of in een
programmeeromgeving op de computer. We kunnen het programma na het
invoeren niet rechtstreeks in de PLC laden. Eerst moeten we deze omzetten in een
vorm die door de PLC kan worden verwerkt. Dit proces noemen we compileren.
Het gecompileerde programma kan vervolgens wel in het geheugen van de PLC
worden geplaatst. Dit noemen we downloaden.
Nadat het programma in de PLC is geladen, moet het programma worden getest
op eventuele fouten. De programmeeromgeving beschikt daarbij over de moge-
lijkheid om de programmaverwerking te volgen, of anders gezegd te monitoren.
Als er tijdens het monitoren fouten worden gedetecteerd, moeten die worden ver-
holpen. Dit noemen we debuggen. Hierbij wordt de oorzaak van de fout opge-
spoord en gecorrigeerd.
Het is ook mogelijk om een upload te maken. Het programma wordt dan vanuit
de PLC naar het programmeerapparaat of de computer gezonden.
2 . 7 P L C - u i t v o e r i n g s v o r m e n
We kunnen drie uitvoeringsvormen van PLC-systemen onderscheiden, namelijk:
– vast;
– uitbreidbaar;
– modulair.
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
Programmeerbare besturing 25
30 30
30 30
120 M O N T A G E E N O N D E R H O U D 2 A
Vast PLC-systeem
Bij een vast PLC-systeem zijn alle genoemde onderdelen in één behuizing
geplaatst. We kunnen het dus niet uitbreiden of aanpassen. Een voorbeeld van
een vaste PLC is de Hitachi EC-serie en de Melsec FX0s van Mitsubishi. Zie
figuur 2.9 en figuur 2.10.
Figuur 2.9 PLC uit de Hitachi EC-serie
Figuur 2.10 PLC uit de FX0s-serie van Mitsubishi
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
26 Programmeerbare besturing
31 31
31 31
11216 P R O G R A M M E E R B A R E B E S T U R I N G
Uitbreidbaar PLC-systeem
Bij een uitbreidbaar PLC-systeem zijn de volgende eenheden in één behuizing
geplaatst:
– de centrale verwerkingseenheid;
– de invoereenheid;
– de uitvoereenheid;
– de communicatie-eenheid.
We kunnen de PLC uitbreiden met een beperkt aantal invoereenheden en uitvoe-
reenheden. Deze PLC’s gebruiken we voor eenvoudigere besturingstaken. Voor-
beelden van dergelijke PLC’s zijn de S7-200 van Siemens en de Misibubishi
FX2N. Zie figuur 2.11 en figuur 2.12.
Figuur 2.11 S7-200 Siemens
Figuur 2.12 FX2N Mitsibushi
Modulair PLC-systeem
Het modulair PLC-systeem is opgebouwd uit verschillende modules. Elke
module bestaat uit één of meer onderdelen van het PLC-systeem. De modules
worden doorverbonden met een backplane-bus of systeembus.
Een module kan bijvoorbeeld bestaan uit de centrale verwerkingseenheid en een
communicatie-eenheid. Meestal worden de invoereenheden en uitvoereenheden
afzonderlijk in een module geplaatst.
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
Programmeerbare besturing 27
32 32
32 32
122 M O N T A G E E N O N D E R H O U D 2 A
Het systeem kan (on)beperkt worden aangepast en veranderd naar de wensen
van de gebruiker. In figuur 2.12 zien we een voorbeeld van een modulaire PLC.
Figuur 2.13 Modulaire PLC’s
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
28 Programmeerbare besturing
33 33
33 33 !"#$%&’()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]ˆ_‘abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}˜‘’" !"#$%&’()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]ˆ_‘abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}˜‘’" !"#$%&’()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]ˆ_‘abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}˜‘’" !"#$%&’()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]ˆ_‘abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}˜‘’" “ !"#$%&’()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]ˆ_‘abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}˜‘’" !"#$%&’()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]ˆ_‘abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}˜‘’"
137 M O N T A G E E N O N D E R H O U D 2 A
Sensoren 83
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
34 34
34 34
138 M O N T A G E E N O N D E R H O U D 2 A
3 . 1 I n l e i d i n g
Als we een machine of installatie laten samenwerken met een logisch besturings-
systeem, moeten er vanuit de installatie signalen worden gegeven aan dat
besturingssysteem.
Signalen kunnen we op een groot aantal manieren realiseren. Zo hebben we
onder andere:
– pneumatische signalen;
– elektrische signalen;
– magnetische signalen;
– optische signalen.
Alle signaalgevende componenten kunnen we echter scheiden in twee hoofd-
groepen, namelijk:
– de signaalgevers;
– de sensoren.
Bij een signaalgever moeten we denken aan een schakelaar waarbij we een
uitwendige kracht moeten uitoefenen om een signaal te krijgen. Bij een sensor
wordt een signaal tot stand gebracht zonder dat hiervoor een uitwendige kracht
noodzakelijk is. Een sensor kan werken met magnetisme, elektrische energie en
een weerstand.
Als we over grotere afstanden (tot maximaal 10 m) een voorwerp willen
detecteren, kunnen we optische signaalgevers gebruiken. Hierbij geeft een licht-
bundel een signaal aan een lichtgevoelige cel.
Sensoren hebben een aantal opvallende positieve eigenschappen, vooral in
vergelijking met signaalgevers. Deze eigenschappen zijn:
– de snelheid van het voorwerp dat wordt afgetast, kan zeer groot zijn;
– de sensor schakelt maar éénmaal, dus we hebben geen dender in de contacten
door de vering van de mechanische onderdelen zoals bij gewone schakelaars;
– de levensduur van de sensor is onafhankelijk van het aantal schakelingen dat
hij verricht.
Optische sensoren hebben de volgende extra kenmerken:
– ze hebben een veel groter werkgebied;
– ze kunnen kleuren herkennen;
– ze kunnen goed gebruikt worden voor beveiliging omdat beïnvloeding door
vreemd licht onmogelijk is;
– ze zijn ongeschikt voor detectie van doorschijnende materialen.
signaal
signaalgevende
component
optische
signaalgever
sensor
optische sensor
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
30 Sensoren
35 35
35 35
11398 S E N S O R E N
3 . 2 M a g n e t i s c h e s e n s o r e n
Een magnetische sensor (reed-relais) bestaat uit twee magnetiseerbare tongetjes
die dienen als contacten in een hermetisch gesloten glazen omhulling. De omhul-
ling is gevuld met een edelglas om oxidatie van de contacten te voorkomen waar-
door we een grote bedrijfszekerheid hebben. Zie figuur 3.1.
Figuur 3.1 Reed-relais
De contacten zijn veerkrachtig en bedekt met een dun laagje materiaal waarmee
de contactweerstand wordt verlaagd. Het reed-relais sluit zich door het magne-
tiseren van de contacten. Dit gebeurt door een extern magnetisch veld dat afkom-
stig kan zijn van een permanente magneet of van een elektromagneet. Hierbij
maakt het in principe niet uit in welke richting het magnetisch veld zijn invloed
op het reed-relais uitoefent.
Kenmerken van magnetische sensoren (reed-relais) zijn:
– lage contactweerstand bij een gesloten schakelaar;
– grote bedrijfszekerheid;
– kan alleen geschakeld worden door een extern magnetisch veld;
– het reed-relais heeft in bepaalde gevallen last van contactdender;
– de absolute levensduur is bijzonder hoog;
– kan in een vochtige omgeving toegepast worden.
Detecteren zuigerstand bij pneumatische cilinders
Voor het detecteren van de stand van de zuiger met een reed-relais in een pneu-
matische cilinder gebruiken we een permanente magneet. De zuiger in de cilinder
is voor dat doel uitgerust met een magneetring en de cilinder zelf moet dan zijn
gemaakt van een non-ferrometaal.
In figuur 3.2 zien we een pneumatische cilinder die met twee reed-schakelaars is
uitgevoerd. Doordat deze aan de verbindingsstangen zijn vastgemaakt, kunnen
we ze gemakkelijk verschuiven.
reed-relais
S
NΦ
kenmerken
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
Sensoren 31
36 36
36 36
140 M O N T A G E E N O N D E R H O U D 2 A
Figuur 3.2 Toepassing reed-schakelaars op een cilinder
Omdat deze techniek steeds meer terrein wint, worden de pneumatische cilinders
tegenwoordig al standaard met een magneetring om de zuiger en een aluminium
cilinder uitgevoerd. In figuur 3.3 zien we een doorsnede van een reed-schakelaar
zoals deze wordt toegepast op pneumatische cilinders. Om te controleren of de
sensor werkt, is een signalerings-led aangebracht die oplicht zodra de schakelaar
schakelt.
Figuur 3.3 Reed-schakelaar voor toepassing op een cilinder
Bewaking vloeistofniveaus
In figuur 3.4 zien we als voorbeeld van het bewaken van vloeistofniveaus een vat
met twee reed-schakelaars en een drijflichaam waaraan een permanente magneet
is aangebracht. We kunnen ook tussenstanden signaleren door verscheidene
reed-schakelaars aan te brengen.
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
32 Sensoren
37 37
37 37
11418 S E N S O R E N
Figuur 3.4 Niveaubewaking met reed-schakelaars
Controle elektrische systemen
Het reed-relais gebruiken we ook vaak om te controleren of een elektrisch
systeem nog goed werkt. Een goed voorbeeld is de controle van autoverlichting.
In figuur 3.5 zien we een voorbeeld van zo'n schema met een balansspoel.
Het controlelampje wordt geschakeld door het reed-relais. Het controlelampje
gaat branden als één van de beide koplampen geen stroom meer opneemt en dus
defect is. Hierdoor neemt het magnetisch veld in de balansspoel toe. Met deze
schakeling kunnen alle lampen van een auto twee aan twee worden gecontro-
leerd. Eén enkel controlelampje is dan voldoende om aan te geven dat een lamp
defect is.
Figuur 3.5 Controle autoverlichting
3 . 3 I n d u c t i e v e s e n s o r e n
Een inductieve sensor of benaderingsschakelaar kan contactloos een magnetisch
of elektrisch geleidend voorwerp signaleren en dit melden aan een besturing. Niet
alleen producten en werkstukken, maar ook machine-onderdelen kunnen we op
deze manier detecteren.
vloeistof
magneetvlotter
balansspoel
reed-relais controlelampje
lamp 1 lamp 2
UB
benaderings-
schakelaar
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
Sensoren 33
38 38
38 38
142 M O N T A G E E N O N D E R H O U D 2 A
De inductieve sensor bestaat in principe uit een metalen lichaam waarin een elek-
tronische schakeling in een integrated circuit (IC) is ondergebracht. Om een
metaal te kunnen detecteren is in het eindvlak een kleine spoel aangebracht, die
een wisselend elektromagnetisch veld uitzendt. Zie figuur 3.6.
b metalen voorwerp onttrekt veldenergie en sensor schakelt
Figuur 3.6 Werking inductieve sensor
Zodra een magnetisch of elektrisch geleidend voorwerp van bijvoorbeeld staal of
koper passeert, worden in het voorwerp wervelstroompjes geïnduceerd.
Het opwekken van deze wervelstroompjes kost energie. Deze energie wordt
onttrokken aan het elektromagnetisch veld van de sensor, waardoor dit afneemt.
De elektronische schakeling signaleert deze afname en plaatst daarna een
elektrisch signaal op een uitgang.
In figuur 3.7 zien we een inductieve sensor. Deze heeft een aparte stroomkring
voor de voedingsspanning en een extra schakeldraad voor het signaal. In de
meeste inductieve sensoren is een signalerings-led aangebracht, zodat we kunnen
controleren of de sensor goed functioneert.
a elektromagnetische veld ongestoord
inductieve sensor
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
34 Sensoren
39 39
39 39
11438 S E N S O R E N
Figuur 3.7 Inductieve sensor
Kenmerken inductieve sensoren
De eigenschappen van inductieve sensoren zijn:
– een hoge schakelsnelheid;
– een goede reproduceerbaarheid omdat het product altijd op hetzelfde punt
wordt opgemerkt;
– bestand tegen ruwe omgevingen met agressieve stoffen.
– onbruikbaar in een omgeving met metaalspanen of met hoge temperaturen.
De schakelafstand van inductieve sensoren hangt af van de materiaalsoort van
het te detecteren voorwerp of product. Deze kan variëren van 0 tot 80 mm.
Hierbij wordt de schakelafstand gerelateerd aan die van staal. In figuur 3.8 zien
we een verhoudingsgrafiek met bepaalde reductiefactoren.
Figuur 3.8 Reductiefactoren inductieve sensoren
Als we bijvoorbeeld een inductieve sensor gebruiken die tot een maximale
afstand van 80 mm bij staal kan detecteren, dan is die afstand bij koper ongeveer
0,4 × 80 mm = 32 mm.
reductiefactor
reductiefa
cto
r
schakela
fsta
nd
0,75
sta
al
0,00
0.25
0,50
1,00
variabel
gele
geerd
nik
kel
sta
al
koper
alu
min
ium
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
Sensoren 35
40 40
40 40
144 M O N T A G E E N O N D E R H O U D 2 A
3 . 4 C a p a c i t i e v e s e n s o r e n
Als we een materiaal willen detecteren dat niet magnetisch of elektrisch geleidend
is, kunnen we hiervoor geen inductieve sensor gebruiken. Om zulk materiaal
toch waar te kunnen nemen, is de capacitieve sensor ontwikkeld. Een capacitieve
sensor reageert op alle materialen (dus ook op metalen).
Het hoofdonderdeel van een capacitieve sensor is een condensator die in het
meetvlak is aangebracht. Een normale condensator is uitgevoerd met twee tegen-
over elkaar liggende platen. Zie figuur 3.9a.
De platen zijn in dit geval echter in een opengeklapte stand gemonteerd.
Zie figuur 3.9b.
Bij de capacitieve opnemers noemen we de condensatorplaten elektroden. Door
de actieve elektrode en de massa-elektrode wordt nu een elektrisch veld
opgewekt. Ook is een compensatie-elektrode aangebracht om beïnvloeding van
het actieve vlak door vocht te voorkomen. Zie figuur 3.9c.
Om een en ander ook nog te kunnen fabriceren, is het gevoelige eindvlak
uitgevoerd zoals in figuur 3.10.
a normale b opengeklapte condensator c compensatie-elektrode
condensator
Figuur 3.9 Capacitieve sensor
De capacitieve sensor meet de capaciteitsverandering die door het binnendringen
van een voorwerp in het elektrisch veld veroorzaakt wordt. Deze capaciteitsver-
andering is afhankelijk van de volgende factoren:
– afstand van het voorwerp tot het actieve vlak;
– afmetingen en diëlektrische constante van het voorwerp.
condensator
elektrode
compensatie-
elektrode
compensatie-
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
36 Sensoren
41 41
41 41
11458 S E N S O R E N
Figuur 3.10 Uitvoering capacitieve sensoren
Zoals bij de inductieve sensor hebben we ook in een capacitieve sensor een
elektronische schakeling. Deze schakeling:
– houdt een elektrisch veld in stand;
– merkt de capaciteitsverandering op die het binnendringen van een voorwerp
veroorzaakt;
– versterkt deze capaciteitsverandering tot een signaal dat de besturing kan
herkennen.
Schakelafstanden capacitieve sensoren
Ook bij de capacitieve sensoren is de schakelafstand afhankelijk van het
materiaal van het voorwerp of product. De maximale afstand varieert van
0 tot 11 mm. In figuur 3.11 zien we de reductiefactoren van een aantal
materialen, afgestemd op staal.
reductiefactor
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
Sensoren 37
42 42
42 42
146 M O N T A G E E N O N D E R H O U D 2 A
Figuur 3.11 Reductiefactoren capacitieve sensoren
Kenmerken capacitieve sensoren
Als de sensor goed is afgeregeld, kan de capacitieve sensor zelfs de hoogte van
een vloeistof in een fles detecteren.
Nadeel is dat we bij capacitieve sensoren hogere eisen moeten stellen aan het
inregelen en aan het milieu waarin we de sensor gebruiken.
Capacitieve sensoren gebruiken we over het algemeen als:
– sensor bij hoeveelheidsmeting in de voedingsmiddelenindustrie;
– niveausensor bij silo's;
– controle op de toevoer van producten bij mengprocessen;
– breukdetector bijvoorbeeld bij papierrollen in een drukkerij.
3 . 5 O p t i s c h e s e n s o r e n
Zender-ontvangertype
Het zender-ontvangertype noemen we ook wel een éénwegsfotocel. Hierbij
wordt door een zender een gerichte lichtbundel naar een ontvanger gezonden.
Een onderbreking van deze lichtbundel zet de ontvanger direct om in een
gedefinieerd uitgangssignaal.
De ontvanger is vrij ongevoelig voor:
– verontreinigingen van de lens;
– variaties in de omgevingstemperatuur;
– spanningsvariaties;
– intensiteitsverandering van het daglicht.
In figuur 3.12 zien we het principe van deze sensor.
reductiefa
cto
r
schakela
fsta
nd
0,75
sta
al
0,00
0.25
0,50
1,00
variabel
gla
s
wate
r
ka
rto
n
sto
f
ku
nst-
papie
r
éénwegsfotocel
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
38 Sensoren
43 43
43 43
11478 S E N S O R E N
Figuur 3.12 Principe zender-ontvangertype
Kenmerken van het zender-ontvangertype zijn:
– stabiele en betrouwbare detectie van niet-doorschijnend materiaal;
– detectie van objecten op elke willekeurige plaats tussen de zender en de
ontvanger.
Reflectortype
Het reflectortype noemen we ook wel een reflextaster. Bij dit type zijn de zender
en de ontvanger samengebouwd in één huis. De lichtbundel die door de zender
wordt uitgezonden, wordt door een reflector teruggekaatst. Daarna vangt de
ontvanger deze op. Een onderbreking van de lichtbundel zet de ontvanger in een
uitgangssignaal om. De maximale afstand waarop dit type sensor kan detecteren,
is 4,5 m. In figuur 3.13 zien we het principe van deze optische sensor.
Figuur 3.13 Principe reflextaster
Het reflectortype kunnen we niet gebruiken bij reflecterende objecten. Deze
nemen namelijk de functie van de reflector over. Alleen als we onder een hoek
werken, kunnen reflecterende materialen wel gedetecteerd worden als de
gereflecteerde stralen maar buiten het bereik van de ontvanger vallen.
Het voordeel van het reflectortype is de eenzijdige montage van de bedrading.
reflextaster
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
Sensoren 39
44 44
44 44
148 M O N T A G E E N O N D E R H O U D 2 A
Reflectorloos type
Ook bij de reflectorloze optische sensor zijn de zender en de ontvanger samen-
gebouwd in één huis. Zie figuur 3.14.
Figuur 3.14 Principe reflectorloze type
Dit type optische sensor noemen we ook wel een objectfotocel of lichttaster. De
lichtbundel die de zender uitzendt, wordt door het werkstuk of product terug-
gekaatst en door de ontvanger gedetecteerd. Deze vertaalt de lichtbundel in een
uitgangssignaal.
Detectie is mogelijk op ruwe of gladde oppervlakken en de schakelafstand hangt
af van de reflecterende eigenschappen van het object dat we willen detecteren.
Kenmerken van het reflectorloos type zijn:
– detectie kan op verschillende plaatsen gebeuren;
– radiale en axiale benadering is mogelijk;
– de afmetingen van het object zijn belangrijk, want het werkgebied neemt toe
met de grootte van het object.
Fotocel met lichtgeleiding
Bij de fotocel met lichtgeleiding gebruiken we de vezeltechnologie.
Hierbij kunnen we met glasvezel of kunststof vezel het detectiepunt van de
fotocel verleggen. Zie figuur 3.15.
Figuur 3.15 Principe fotocel met lichtgeleiding
objectfotocel
kenmerken
vezeltechnologie
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
40 Sensoren
45 45
45 45
11498 S E N S O R E N
Met dit type kunnen we een voorwerp detecteren op die plaatsen waar we een
normale optische sensor door zijn omvang niet kunnen gebruiken.
3 . 6 W e e r s t a n d o p n e m e r s
Weerstanden veranderen van weerstandswaarde onder invloed van natuur-
kundige grootheden zoals:
– warmte;
– licht;
– kracht;
– magnetisme.
In tabel 3.1 zien we speciale weerstanden die we als opnemers voor bepaalde
doelen gebruiken.
fysische grootheid benaming symbool
licht LDR = light dependent
resistor
temperatuur NTC = negative temperature
coefficient
PTC = positive temperature
coefficient
magnetisch veld MDR = magnetic field
dependent resistor
druk of kracht rekstrookje
elektrische spanning VDR = voltage dependent
resistor
Θ_
Θ+
MDR
L∆
U
T A B E L 3 . 1 S P E C I A L E W E E R S T A N D O P N E M E R S
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
Sensoren 41
46 46
46 46
150 M O N T A G E E N O N D E R H O U D 2 A
3.6.1 LDR-opnemers
De weerstand van een LDR-opnemer wordt kleiner als er licht op valt. Bij
eenzelfde spanning loopt er dus een grotere stroom door. Deze eigenschap
kunnen we gebruiken om processen die een lichtverandering veroorzaken, te
detecteren. In figuur 3.16 zien we een doorsnede van een fotocel met daarin een
LDR-weerstand.
Figuur 3.16 Fotocel met LDR-weerstand
Als voorbeeld zien we in figuur 3.17 een teller van producten op een transport-
band. Het tellen van de dozen gebeurt met een LDR-weerstand aan de zijkant
van de baan. Aan de tegenoverliggende zijde is een lichtbron geplaatst.
Figuur 3.17 Automatisering met een LDR-telsysteem
glas
elektrische aansluiting
huis
licht-afhankelijke
licht
weerstand
weerstandlicht-afhankelijke
huis
lichtbron
transport b
and LDR-opnemer
cilinder-A
besturing
stopplaat
licht LDR
relais
teller
contact
+ 24 V
doos
a situatie b schakeling
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
42 Sensoren
47 47
47 47
11518 S E N S O R E N
Als de lichtstraal door een doos wordt onderbroken, verandert de weerstands-
waarde van de LDR. Hierdoor krijgt het relais niet genoeg spanning meer, zodat
het contact gesloten wordt. Daardoor krijgt de teller (een impulsteller) spanning
en stijgt de tellerstand. Als de doos voorbij de lichtstraal is, wordt de LDR weer
belicht. Het relais komt weer op gang en het contact gaat weer open. Na drie
dozen laat de besturing de cilinder A uitlopen, waardoor deze op de tweede
transportband worden geschoven.
3.6.2 PTC- en NTC-weerstanden
Voor het meten van temperatuur kunnen we een temperatuurafhankelijke weer-
stand gebruiken. Deze geven we aan als NTC-weerstand (negative temperature
coefficient) of PTC-weerstand (positive temperature coefficient). Bij de NTC-
weerstand vermindert de weerstandswaarde als de temperatuur stijgt. Daarbij
vertoont de NTC-weerstand een e-machtachtige curve. Bij de PTC is het omge-
keerde het geval. Tevens vertoont de PTC-weerstand ten opzichte van de NTC-
weerstand een redelijk scherp omslagpunt in de weerstand.
De temperatuur van deze weerstanden wordt bepaald door de omgevings-
temperatuur en de warmte-ontwikkeling in de weerstand door het vermogen dat
opgenomen wordt.
NTC-schakelingen gebruiken we meestal in schakelingen die op de omgevings-
temperatuur reageren. Een goed voorbeeld hiervan is de schakeling waarmee we
de temperatuur bepalen van het motorblok in een auto. Zie figuur 3.18.
Figuur 3.18 Schakeling voor bepalen temperatuur
We zien dat de NTC-weerstand R2 op het motorblok van de auto is gemonteerd.
Als de motor koud is, loopt er nauwelijks een stroom door de weerstanden
R1 en R2.
NTC-schakeling
V
Θ_
motorblok
accu _ +
R
R2
1
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
Sensoren 43
48 48
48 48
152 M O N T A G E E N O N D E R H O U D 2 A
Als de temperatuur van de motor toeneemt, neemt de weerstandswaarde van de
NTC-weerstand af. Daardoor wordt de stroom over de weerstanden groter en de
voltmeter (V) slaat verder uit. De gekoppelde wijzer in de schaal van de tempe-
ratuurmeter op het dashboard loopt op.
PTC-weerstanden gebruiken we vooral als beveiliging voor allerlei elektrische
apparaten. Deze werken dan als vermogensbegrenzers.
3.6.3 Druk- en krachtsensoren
Analoge meetzenders
De toepassingsmogelijkheden van de sensoren die we tot nu toe hebben bespro-
ken, zijn over het algemeen digitaal. De sensoren echter waarmee we een druk in
een bepaald vat kunnen aantonen of waarmee we een kracht kunnen meten, wer-
ken niet digitaal maar analoog. Deze sensoren detecteren dus niet alleen de aan-
wezigheid of afwezigheid van een druk of een kracht, maar ze geven ook nog aan
hoe hoog de druk of kracht is. Daarom noemen we deze sensoren ook wel
analoge meetzenders.
In figuur 3.19 zien we een druksensor waarop een lage druk staat. Hierdoor
wordt er een uitgangssignaal met een lage spanning of stroom gegeven. Een
hogere druk geeft een evenredig hoge spanning of stroom.
a lage druk: evenredig laag elektrisch uitgangssignaal
Figuur 3.19 Principe druksensor
PTC-weerstand
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
44 Sensoren
49 49
49 49
11538 S E N S O R E N
b hogere druk: evenredig hoog elektrisch uitgangssignaal
Figuur 3.19 Principe druksensor (vervolg)
In de pneumatiek gebruiken we druksensoren vooral voor het bewaken van een
drukniveau. Een veel breder toepassingsgebied voor de analoge sensoren vinden
we in de meet- en regeltechniek, waar we druksensoren maar ook de inductieve
sensoren gebruiken als analoge meetzender voor de beveiliging, filterbewaking,
lektests of regeltaken.
Principe rekstrook
De werking van deze analoge meetzender berust op de werking van een gevoelige
rekstrook. Dit is een element dat is samengesteld uit dun weerstandsdraad. Voor
een weerstandsdraad geldt de volgende formule:
R =
Met:
– R = weerstandswaarde in ;
– l = lengte in m;
– = soortelijke weerstand in m;
– A = doorsnede in m2.
Als we aannemen dat de soortelijke weerstand van het materiaal van de draad
niet verandert, is de weerstandswaarde:
– recht evenredig met de lengte;
– omgekeerd evenredig met de doorsnede.
Dit principe wordt gebruikt bij het meten van mechanische grootheden zoals:
– trekkracht;
– druk;
– buiging.
gevoelige
rekstrook
l
A---------
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
Sensoren 45
50 50
50 50
154 M O N T A G E E N O N D E R H O U D 2 A
Uitvoering rekstrook
De dunne weerstandsdraad wordt in een plat vlak gelegd volgens het patroon in
figuur 3.20.
Het geheel krijgt daarna een isolerende omhulling. Deze rekstrook wordt dan
geplakt op het oppervlak van het mechanisch onderdeel dat van vorm verandert.
De constructie is zodanig dat er bij een hogere druk een grotere kracht op de
actieve rekstrook komt te staan. Deze rekt uit, waardoor eerst de weerstand
verandert waardoor dan ook de elektrische stroom verandert. Deze analoge
verandering ondergaat dan een temperatuurcorrectie met de passieve rekstrook,
voordat zij als een signaal aan een besturings- of een bewakingseenheid wordt
aangeboden.
Figuur 3.20 Principe rekstrookjes
Rekstrookmeting
De verandering van de weerstandswaarde kunnen we met een elektrische
brugschakeling vertalen in een trekkracht in N.
In figuur 3.21 zien we deze brugschakeling, de brug van Wheatstone.
Figuur 3.21 Brug van Wheatstone voor rekstrookmetingen
krachtpassieve rekstrook
actieve rekstrook
brug van
Wheatstone
L∆
R R21
R3 R4
A
B
U
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
46 Sensoren
51 51
51 51
11558 S E N S O R E N
Deze brug bestaat uit vier weerstanden:
– de rekstrookweerstand R1;
– een regelbare weerstand R2;
– twee weerstanden R3 en R4 met dezelfde weerstandswaarde.
Bij het begin van de meting brengen we met de regelbare weerstand R2 de brug
in evenwicht. Tussen de punten A en B hebben we dan geen spanningsverschil.
Als we op het onderdeel een kracht uitoefenen, wordt de weerstand van de
rekstrook R1 groter. Hierdoor loopt de spanning op tussen de punten A en B die
door de voltmeter wordt weergegeven.
We hebben een lineair verband tussen de uitgangsspanning en de kracht, zodat
we de voltmeter als een krachtmeter kunnen beschouwen. Van een speciale
krachtenschaal kunnen we direct de kracht aflezen.
Omdat ook de temperatuur invloed heeft op de weerstand van de rekstrook,
moeten we de invloed hiervan compenseren. Dit doen we met een tweede
rekstrook, namelijk een passieve rekstrook. Deze plaatsen we zodanig naast de
(actieve) rekstrook R1 dat we hierin geen verandering in lengte krijgen.
Zie figuur 3.20.
Beide rekstrookjes bevinden zich in dezelfde temperatuuromgeving, zodat de
invloed hiervan wordt gecompenseerd door de passieve rekstrook.
Toepassingen
In figuur 3.22 zien we een voorbeeld: het meten van de doorbuiging van een op
buiging belaste staaf.
Figuur 3.22 Meten van doorbuiging
In figuur 3.23a zien we een voorbeeld van een krachtopnemer die we kunnen
gebruiken om het gewicht van een bunker te bepalen. Het geheel bestaat uit een
drukdoos met rekstrookjes die reageren op vormveranderingen van de drukdoos.
Zie figuur 3.23b.
trek
druk
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
Sensoren 47
52 52
52 52
156 M O N T A G E E N O N D E R H O U D 2 A
a drukdoos als krachtopnemer b opbouw krachtopnemer
Figuur 3.23 Krachtopnemer toegepast onder een bunker
Door de trekkracht verandert de lengte van de stang. Omdat de rekstrook in de
lengterichting op deze stang is geplakt, verandert ook de lengte van de weer-
standsdraad en neemt de weerstandswaarde toe.
Een moderne toepassing van deze rekstrookjes vinden we in de grippers van
industriële robots. Hiermee kunnen allerlei functies gemeten worden, zoals:
– de gripperkracht;
– het moment dat een robot uitoefent tijdens het draaien.
Kenmerken druk- en krachtsensoren
Kenmerken van druk- en krachtsensoren zijn:
– goed bestand tegen een agressief milieu;
– goed bestand tegen een ruwe omgeving;
– zeer gevoelig;
– goedkoop.
3 . 7 S c h a k e l e n m e t o p n e m e r s
Transistoren
Het meest principiële verschil tussen een benaderingsschakelaar en een opnemer
is dat elektronische schakelaars geheel contactloos werken. Toch moet ook in
deze opnemers een schakelend element aanwezig zijn. Als gelijkspanning wordt
toegepast, is dit vrijwel altijd een transistor.
rekstrookje
flexibele
krachtopnemer
verbinding
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
48 Sensoren
53 53
53 53
11578 S E N S O R E N
Een transistor kan door regeling van de basisstroom alle standen innemen tussen
geheel gesloten (afgeknepen) of geheel geopend (verzadigd).
We spreken ook wel van een versterker. Met een transistor kunnen we namelijk
een kleine spanningsverandering versterken.
Transistor als schakelelement
Een speciale toepassing is een transistor met maar twee standen, namelijk
afgeknepen en verzadigd. We gebruiken de transistor dan als schakelelement.
Dit noemen we een digitale regeling. Deze regeling gebruiken we wel bij het
schakelen van bijvoorbeeld:
– relais- en ventielspoelen;
– spoelen van een stappenmotor;
– lampen;
– leds.
Opbouw transistor
Voor een transistor gebruiken we zuiver silicium verontreinigd met fosfor of
borium. Door de fosforatomen krijgen we in het silicium een aantal vrije elektro-
nen. Deze vrije elektronen gedragen zich als negatieve ladingdragers, die de weer-
stand van het materiaal sterk verminderen en dus de geleidbaarheid verhogen.
Dit materiaal geven we meestal aan als N-silicium. Zie figuur 3.24a.
Ook kunnen we een stuk zuiver silicium verontreinigen met (bijvoorbeeld) het
metaal borium. Het resultaat is dat we in het silicium een tekort aan elektronen
krijgen. We hebben dus gaten in het materiaal, waardoor vrije elektronen (via
deze gaten) door het silicium kunnen bewegen. Dit vergroot de geleidbaarheid
van het materiaal. Deze stof geven we aan als P-silicium. Zie figuur 3.24b.
Toch moeten we energie toevoeren om een elektronenstroom in een halfgeleider
op gang te brengen.
a N-silicium b P-silicium
Figuur 3.24 Halfgeleiders van silicium
versterker
digitale
regeling
N-silicium
P-silicium
+_
+_
_ +
_ +
_ + _
_
+
+
_
_
+
+
_ +
_
_
+
+
_
_
+
+
_ +
_
_
+
+
_
_
+
+
_ +
_
_
+
+
_
_
+
+
_ +
_
_
_
_
_
N
vrij elektronen
gebonden ionen
_
+
vrij positieve ladingdragers
gebonden ionen
_
P
+
+ +
+_ +
+_ +
+_ +
+_
+_ _
+ +_
+_
+_
+_ _
+ +_
+_
+_
+_ _
+ +_
+_
+_
+_ _
+ +_
+_
+_
+_
+
+
+
+
+
+
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
Sensoren 49
54 54
54 54
158 M O N T A G E E N O N D E R H O U D 2 A
De opbouw van een transistor gebeurt op een zodanige manier dat we twee
stukjes N-silicium combineren met één stukje P-silicium. Ook is het mogelijk
twee stukjes P-silicium met één stukje N-silicium te combineren. Zie figuur 3.25.
Het middelste deel noemen we de basis (B), terwijl we de laagjes aan weerszijden
van de basis de emitter (E) en de collector (C) noemen.
De NPN-transistor wordt het meest toegepast. Het symbool van de NPN-
transistor zien we in figuur 3.26. Merk op dat in het symbool de pijl in de emitter
de stroomrichting aangeeft.
a NPN-transistor b PNP-transistor
Figuur 3.25 Opbouw transistor
Figuur 3.26 Symbool NPN-transistor
Principe transistor
In figuur 3.27 zien we een stroomkringschema waarin het symbool van een
transistor is getekend. We zien dat één van de aansluitingen van de transistor (de
basis) is aangesloten op de stroomkring van 5 V. De collector is in serie met een
lamp aangesloten op de stroomkring van 24 V. De emitter (E) is aangesloten op
de – van beide spanningsbronnen.
NPN-transistor
NP
N
collector
emitter
basis
collector
basis
emitter
PN
P
B
C
E
emitter
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
50 Sensoren
55 55
55 55
11598 S E N S O R E N
Figuur 3.27 Versterkerschakeling
Als we de schakelaar sluiten, is de basis positief ten opzichte van de emitter en
gaat de basisstroom IB lopen. Hierdoor wordt de transistor geleidend en dus gaat
de lamp L op een spanning van 24 V branden. Er loopt een stroom van de + via
de lamp naar de collector en de emitter naar de – van de spanningsbron.
De stroom IC in de lamp is veel groter dan de basisstroom IB. We kunnen
concluderen dat in dit geval de transistor de basisstroom IB heeft versterkt tot de
collectorstroom IC.
Als we de schakelaar openen, is de basis neutraal ten opzichte van de emitter en
spert de transistor.
De collectorstroom IC blijkt 50 tot 400 keer groter te zijn dan de basisstroom die
geleverd wordt door de voeding. De basisstroom en de collectorstroom lopen
samen via de emitter naar de nul.
Het verband tussen de collectorstroom en de basisstroom noemen we de stroom-
versterking. De verhouding tussen die twee stromen geven we aan met het getal
hFE:
hFE = (3.1)
Met:
– hFE = de stroomversterkingsfactor (dimensieloos);
– IC = de collectorstroom in mA;
– IB = de basisstroom in mA.
S
+ 24 V
0
R
+ 5 V
0
B
C
B
C
L
E
transistor
E C B= +
basisstroom
stroom-
versterking
IC
IB
-----
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
Sensoren 51
56 56
56 56
160 M O N T A G E E N O N D E R H O U D 2 A
3 . 8 U i t v o e r i n g s v o r m e n o p n e m e r s
De uitgang van een opnemer kan worden geactiveerd:
– als aan het oppervlak van een optische ontvanger licht valt;
– of als bij een inductieve opnemer het magnetisch veld wordt versterkt.
We spreken dan van een uitgang die normaal geopend is (normally open of NO).
Dit in tegenstelling tot een donkerschakeling, waarbij de uitgang normaal
gesloten is (normally closed of NC).
Als we een opnemer in een schakelcircuit opnemen, moeten we rekening houden
met het type ingebouwde transistor. Als de opnemer een NPN-transistor bevat,
schakelt de transistor de stroom van de belasting naar de min. Zie figuur 3.28a.
Deze schakeling heeft een nadeel. Bij een ongewilde verbinding tussen de
schakeldraad en de aarde wordt namelijk een motor of magneet in bedrijf
gesteld. Deze ongewilde verbinding kan ontstaan door een losse draad of het
beklemd raken van de schakeldraad tijdens de montage van de opnemer.
Als de opnemer een PNP-transistor bevat, is dit gevaar niet aanwezig. De PNP-
transistor schakelt de stroom van de plus naar de belasting. Zie figuur 3.28b.
Bij sluiting van de schakeldraad met aarde wordt de voedingsspanning kort-
gesloten. Van ongewild in bedrijf komen kan nu geen sprake zijn.
a min-schakeling b plus-schakeling
Figuur 3.28 Transistor als schakelaar
Zowel opnemers met PNP-transistoren als opnemers met NPN-transistoren
kunnen we in een uitvoering kiezen met 2, 3 of 4 draden. Zie figuur 3.29.
De 2-draadsuitvoering en de 3-draadsuitvoering kunnen we kiezen met een
maakcontact of een verbreekcontact. De 4-draads uitvoering heeft zowel een
maakcontact als verbreekcontact. Meestal bestaat de codering uit de eerste letter
en de laatste letter van een Engelstalige draadkleur. Zie tabel 3.2.
R c
B
C
E
belasting
NPN
B
C
E
PNP
belastingR c
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
52 Sensoren
57 57
57 57
11618 S E N S O R E N
a 2-draadsopnemer
b 3-draadsopnemer
c 4-draadsopnemer
Figuur 3.29 Uitvoeringen opnemers
BN(1)
BU(3)
PNP
L
NPN
U U
BN(1)
BU(3)
L
BN(1)
BU(3)
BK(4)
PNP
+24 V DC
0 V
L
NPN
BK(4)
BU(3)
BN(1)
0 V
+24 V DCL
BN(1)
BU(3)
BK(4)
WH(2)
PNP
+24 V DC
0 V
NPN
BN(1)+24 V DC
0 V
LLBK(4)
WH(2)
BU(3)
functie kleur lettercodering cijfercodering
aansluiting positieve spanning bruin BN 1
(brown)
aansluiting negatieve spanning blauw BU 3
(blue)
schakeldraad NO zwart BK 4
(black)
schakeldraad NC wit WH 2
(white)
T A B E L 3 . 2 C O D E R I N G A A N S L U I T P U N T E N O P N E M E R
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
Sensoren 53
58 58
58 58
162 M O N T A G E E N O N D E R H O U D 2 A
PLC en opnemer
Als we in plaats van een gewone benaderingsschakelaar gebruikmaken van een
opnemer, moeten we er rekening mee houden dat de PLC een eigen voedings-
systeem heeft. De positieve uitgang van deze 24 volt gelijkspanning wordt door-
verbonden met het p-contact van de afzonderlijke schakelaars.
De maakcontacten van de schakelaars worden verbonden met de desbetreffende
ingang van de PLC.
Als een contact wordt bediend, krijgen we een gesloten stroomkring via de weer-
stand van de opto-coupler naar de massa van de PLC.
Bij opnemers kunnen we alleen een positieve spanning schakelen als we kiezen
voor opnemers met een PNP-transistor. Opnemers met een NPN-transistor
kunnen we dus niet direct op een PLC-besturing aansluiten. Er wordt dan
namelijk een verbinding gemaakt van massa terug naar massa.
3 . 9 F u n d a m e n t e l e p r e s t a t i e s o p n e m e r s
De keuzemogelijkheden tussen opnemers wordt bepaald door de eigenschappen
die voor een specifieke toepassing belangrijk kunnen zijn. In de technische
gegevens van leveranciers wordt bij de vermelding van deze eigenschappen
verwezen naar een standaardobject. Een standaardobject heeft bijvoorbeeld een
gespecificeerde vorm van 5 mm × 5 mm × 1 mm en is van ijzer.
Door te verwijzen naar een standaardobject kunnen we de fundamentele
prestaties van opnemers van verschillende leveranciers onderling vergelijken.
In figuur 3.30 zien we de fundamentele prestaties van opnemers weergegeven.
Deze fundamentele prestaties zijn:
– De schakelfrequentie in het maximumaantal pulsen per seconde.
– De schakelafstand waarbinnen de opnemer geschakeld moet hebben bij
zijdelingse benadering van de opnemer.
– De werkingsafstand waarbinnen de opnemer geschakeld moet hebben bij
loodrechte benadering van de opnemer.
– De hysteresis die het verschil in afstand geeft tussen het inschakelpunt bij
nadering van de opnemer en het uitschakelpunt bij verwijdering van het
standaardobject. Deze waarde geven we aan in een percentage van de nuttige
schakelafstand S.
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
54 Sensoren
59 59
59 59
11638 S E N S O R E N
a schakelfrequentie b werkingsafstand
c schakelafstand d hysteresis
Figuur 3.30 Fundamentele prestaties van een opnemer
In figuur 3.31 zien we zowel de schakelafstand als de werkingsafstand in een
werkingsbereikgebied van een opnemer. De inschakellijnen zijn bepaald door
met het standaardobject de opnemer op een steeds grotere afstand te naderen. In
het gebied tussen de doorgetrokken lijnen is het primair schakelgebied. Binnen
dit gebied schakelt de opnemer ongeacht de naderingsrichting met een zekerheid
van 100%. Het gebied waarbij de opnemer uitschakelt bij verwijdering van het
standaardobject, is afhankelijk van de hysteresis en wordt door het gestippelde
gebied weergegeven.
detectievlak
detectievlak
AAN
werkingsafstand
referentiepositie
ob
ject
t
t2
inschakelpuntuitschakelpuntdetectievlak
detectievlak
schakelafstand
hysteresis
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
Sensoren 55
60 60
60 60
164 M O N T A G E E N O N D E R H O U D 2 A
Figuur 3.31 Schakelkarakteristiek van een opnemer
Met een stelschroef kunnen we de gevoeligheid van de opnemer en daarmee de
grootte van het schakelgebied instellen. In figuur 3.32 zien we het schakelgebied
van enkele inductieve benaderingsschakelaars van de firma Omron bij een
gevoeligheid van 100%, 50% en 20%.
Figuur 3.32 Werkingsbereik inductieve benaderingsschakelaars
detectievlak
inschakellijn
uitschakellijn
standaardobject
standaardobject
werkingsbereikgebied
opnemer
hysteresis
werkingsafstand
X
Y
X
Y
Y
we
rkin
gsa
fsta
nd
X
3,0 0 1,0 2,0 3,0
0,4
0,2
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
_ 2,0_ 1,0_
materiaal: ijzer 5x5x1 mmafstand: (instelbaar)0,16 tot 0,8 mm
materiaal: ijzer 5x5x1 mmafstand: (instelbaar)0,2 tot 1mm
20 %
50 %
100 %
20 %
50 %
100 %
mm
mm
E2C-CR8A detectiekop
0,2
3,0_
mm
we
rkin
gsa
fsta
nd
X
0,6
0,4
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
E2C-X1A detectiekop
Y
2,0_ 1,0_ 0 mm1,0 2,0 3,0
E2C-C1A detectiekop
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
56 Sensoren
61 61
61 61
11658 S E N S O R E N
We zien in deze grafieken dat de inschakellijnen en uitschakellijnen bij elke
gevoeligheid na hun snijpunt nog verder doorlopen. Onder deze doorgetrokken
schakellijnen kunnen we een secundair werkingsbereikgebied links en rechts van
het primair schakelgebied verwachten.
In het secundair schakelgebied schakelt de opnemer mogelijk. De schakelkans is
alleen 100% in het primair werkingsbereikgebied. De schakelkans neemt echter
af met de afstand tot het primair schakelgebied. Daarom worden de afmetingen
van de detectiekop in de documentatie van leveranciers vermeld.
Om een grote betrouwbaarheid te krijgen is het verstandig de afmetingen van de
detectiekop kleiner te houden dan het object. Bij loodrechte nadering hangt het
schakelmoment dan alleen nog maar af van de hysteresis.
Met de doorgetrokken lijnen buiten het primair werkingsbereikgebied wordt dus
aangegeven dat een opnemer eerder kan schakelen als een object de opnemer
zijdelings nadert. Door de toenemende schakelkans in dit secundair schakel-
gebied zijn we bij zijdelingse nadering van een opnemer dus niet zeker van het
schakelmoment. De schakelnauwkeurigheid van een opnemer bij zijdelingse
benadering mogen we dus slecht noemen.
Als we de gevoeligheid van de opnemer terugdraaien, is de kans zelfs aanwezig
dat deze opnemer tweemaal schakelt. In figuur 3.32 zien we dat de inductieve
opnemer E2C-C1A bij een gevoeligheid van 20% een linker en rechter secundair
werkingsgebied hebben die elkaar niet overlappen.
Stel we naderen deze opnemer zijdelings op een werkingsafstand van 0,2 mm met
een voorwerp met een breedte van 1 mm. Als nu het voorwerp in het hart van de
benaderingsschakelaar komt, wordt door deze opnemer geen signaal meer
afgegeven.
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
Sensoren 57
62 62
62 62
166 M O N T A G E E N O N D E R H O U D 2 A
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
58 Sensoren
63 63
63 63 !"#$%&’()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]ˆ_‘abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}˜‘’" !"#$%&’()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]ˆ_‘abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}˜‘’" !"#$%&’()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]ˆ_‘abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}˜‘’" !"#$%&’()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]ˆ_‘abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}˜‘’" “ !"#$%&’()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]ˆ_‘abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}˜‘’" !"#$%&’()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]ˆ_‘abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}˜‘’"
179 M O N T A G E E N O N D E R H O U D 2 A
Besturingen metFunction Charts
104
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
64 64
64 64
180 M O N T A G E E N O N D E R H O U D 2 A
4 . 1 E N - d i v e r g e n t i e
( g e l i j k t i j d i g e s e q u e n t i e s )
Gelijktijdige sequenties gebruiken we als we twee of meer cycli gelijktijdig laten
verlopen. In figuur 4.1 zien we drie gelijktijdig verlopende volgordebesturingen
die worden gevormd met de stappen:
– S11, S12 en S13;
– S21 en S22;
– S31 en S32.
Het eerste cijfer van het stapnummer geeft aan of we met volgordebesturing
1, 2 of 3 te doen hebben.
Figuur 4.1 Gelijktijdige sequentie van drie volgordebesturingen
Vanuit de paraatstap 0 wordt via de schuifvoorwaarde stap S1 actief, waardoor
de acties A+ wordt gegeven. Als de plusslag van cilinder A is uitgevoerd, maakt
de schuifvoorwaarde a1 samen met stap S1 de eerste stap van de drie gelijktijdige
sequenties actief (setten). Pas als alle drie de stappen (S11, S21 en S31) zijn geset,
mag stap S1 worden gereset.
1b
S
t0
a1
A
T0
+
St
b 0
0a
_A
B+
c1
C+
C_
1d
D+
D in
begin van de gelijk-
tijdige sequenties
EN-divergentie
EN-convergentie
tijdige sequenties
einde van de gelijk-0c.0d.
ini
S0
1S
S11
S12
S13
S2
S21
S22
S31
S32
B+
S
stap set reset
S0
1S
S2
11S
S12
32S
s
s
s
s 1
5
31
11
s13
s
1s
s 22
s
s
21
2
s22 .
.
.
.
.
.
s t
c0.
1a
d1
=
=C_
A_
=A+
=
acties
13s
11
0
12
s
s
s
1s
2s
a function chart b besturingsformules
ini. a0 +
22
S31
S
S
S21
13
s
s
s
s 121
1 .
c
a1
.
.12 .
1
2
s 32
s
s
22
s 2
b0 . 32s .. d0.
1
0t
b
a1
21. s s.. 31
timermonostabielbistabiel
+C
11s s
s
12
13=B+
= T0 =B+
=D+
s 31
0
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
60 Besturingen met functioncharts
65 65
65 65
11811 0 B E S T U R I N G E N M E T F U N C T I O N C H A R T S
De gelijktijdige sequenties worden nu elk in hun eigen tempo afgewerkt.
Stap S2 mag pas worden geset als alle sequenties zijn afgewerkt. Met andere
woorden: de stappen S12, S22 en S32 en de schuifvoorwaarden b0, c0 en d0 moeten
allen actief zijn.
Stap S2 geeft de actie A–.
Aan de noteringen in de function chart zien we dat:
– cilinder A en C bistabiel worden bediend;
– cilinder B en D monostabiel worden bediend.
4 . 2 O F - d i v e r g e n t i e ( v e r t a k k i n g e n )
In figuur 4.2 zien we een function chart van een besturing met een enkelvoudige
vertakking. We gebruiken zo’n besturing als er maar één proces tegelijk moet
werken.
Aan het begin van de vertakking zien we dat de keuze van de besturingstak
afhangt van de combinatie van de signalen x en y. Het is belangrijk dat we de
besturingstakken onderling vergrendelen.
Figuur 4.2 Vertakking
enkelvoudige
vertakking
t0
a1
A+
x
0a
_A
begin van de
vertakking
OF-divergentie
OF-convergentie
vertakking
einde van de
y.
ini
= 2 sTtimer
0
+A
x y.
1a
_A
0a
S0
S11
12S
S13
21S
S22
stap set reset
S0
11S
S12
s
s
s 0
13
11
s
s
.
.
=A_
=A+
acties
13s
12s
11s
a function chart b besturingsformules
. a0 +
22
S
S
S21
13
s
s
s 121 a
0
.
.12 .
0
s
s
22
s 00t
timerbistabiel
s 12T0 =
a. 0 + inis 22
x . y
x . y
+ 21s
a1
+11 21s
+13 22s
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
Besturingen met functioncharts 61
66 66
66 66
182 M O N T A G E E N O N D E R H O U D 2 A
4 . 3 S u b r o u t i n e s ( h e r h a l i n g v a n s e q u e n t i e s )
Het is heel goed mogelijk dat een bepaalde besturingsvolgorde meermalen in een
volgordebesturing voorkomt. In zo’n geval is het het beste om herhaling van
sequenties te gebruiken. We spreken ook vaak van subroutines en van het
toepassen van subcharts. Zie figuur 4.3.
a hoofdchart b subchart
Figuur 4.3 Herhaling van een sequentie
De function chart bestaat uit:
– de bewegingsvolgorde van de hoofdchart: deze wordt bestuurd met de
stappen S1 tot en met S5;
– de bewegingsvolgorde van de subchart: die wordt twee keer herhaald, en deze
volgorde wordt bestuurd door de stappen S10 tot en met S15.
De subchart start met een paraatstap 10 die automatisch wordt geïnitialiseerd
tijdens het plaatsen in de RUN-stand. De schuifvoorwaarden tussen de
stappen S10 en S11 zijn de uitgangen van de stappen S2 en S4 van het hoofd-
programma. De subchart eindigt met een eind-subchart-stap die de schuifvoor-
waarde s13 levert tussen de stappen S2/S3 en S4/S5 in de hoofdcyclus.
subroutine
1b
M
B+
t0
subchart10-15
B_
C_
= 20 sTtimer
0
c1
1t
a1
A
= 2 sTtimer
1
A_
+
St
s15
b 0
15s
10-15subchart
*
subcharteinde
= 0,5 stimerT2
a 0
15s 2t
.
.
s2
+ s4
C+
*
c0
*
ini ini
0S
S1
2S
3S
4S
S5
11S
12S
13S
14S
15S
10S
function chart
subchart
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
62 Besturingen met functioncharts
67 67
67 67
11831 0 B E S T U R I N G E N M E T F U N C T I O N C H A R T S
In de hoofdchart geven we de subcharts aan we met enkele blokjes. In de blokjes
van de subcharts zien we alleen de nummers van de stappen waaruit de routine
bestaat. Naast de function chart geven we de herhalingssequenties apart weer.
Aangetekende schuifvoorwaarden
Bij function charts die uit verscheidene delen bestaan, kunnen we bepaalde
schuifvoorwaarden op meer dan één plaats gebruiken. We doen dit het meest bij
subcharts. In de subchart gebruiken we de schuifvoorwaarde s15 aan het eind om
terug te springen naar stap S10.
Maar s15 dient ook tweemaal in het hoofdprogramma als schuifvoorwaarde tus-
sen de subchart en de daaropvolgende stap.
Bij PLC-programma’s krijgen we echter een probleem. Verschillende acties die
gelijktijdig worden uitgevoerd, geven namelijk meestal een instabiele situatie.
Gelijktijdig setten van verschillende stappen kunnen we voorkomen door aan één
van de stappen een extra voorwaarde te verbinden. In figuur 4.3 doen we dit
door aan het einde van de subchart een timer (tijdfunctie) te gebruiken.
Als we een schuifvoorwaarde op verschillende plaatsen gebruiken, is het nuttig
om in de function chart de bedoeling duidelijk te maken. De schuifvoorwaarde
geven we dan aan met een sterretje. Zie figuur 4.3a.
Deze sterretjes worden omschreven met de term aanduidingen.
Voor het opstellen van de besturingsformules gaan we weer volgens de beproefde
methode te werk. Zie tabel 4.1.
aanduidingen
stappen set reset
S0 s5 t0 + ini s1
S1 s0 st s2
S2 (label) s1 b1 s3
S3 s2 s15 s4
S4 (label) s3 b0 s5
S5 s4 s15 s0
S10 s15 t2 + ini s11
S11 s10 (s2 + s4) s12
S12 s11 a1 s13
S13 s12 t1 s14
S14 s13 a0 c1 s15
S15 s14 c0 s10
T A B E L 4 . 1 B E S T U R I N G S F O R M U L E S H E R H A L I N G V A N
S E Q U E N T I E S
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
Besturingen met functioncharts 63
68 68
68 68
184 M O N T A G E E N O N D E R H O U D 2 A
4 . 4 P L C - t e l l e r s e n f u n c t i o n c h a r t s
Een teller moeten we in een function chart weergeven als een voorwaardelijke
herhaling. In figuur 4.4 zien we een deel van een diagram. Daarin kunnen we
herkennen:
– de voorwaardelijke herhaling;
– de verschillende waarden die bij een teller horen.
Figuur 4.4 Teller in een function chart
acties
bistabiel monostabiel timer
A+ = s11 M = s5 T0 = s5
A– = s13 – T1 = s12
B+ = s1 – –
B– = s3 – –
C+ = s13 – –
C– = s14 – T2 = s15
T A B E L 4 . 1 B E S T U R I N G S F O R M U L E S H E R H A L I N G V A N
S E Q U E N T I E S ( V E R V O L G )
cnt
aanmotor
tellenmotor aan
presetcounter
motor aanextra stap
uitmotor
telpuls
telpuls
cnt
cntS15
S14
12S
S13
16S
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
64 Besturingen met functioncharts
69 69
69 69
11851 0 B E S T U R I N G E N M E T F U N C T I O N C H A R T S
Bij stap S13 wordt een elektromotor gestart. Het hoofdschakelelement van deze
motor is monostabiel. Op de as van de motor is een telschijf aangebracht met één
gaatje, waardoor bij elke omwenteling een telsignaal wordt gegeven.
Dit telsignaal is de schuifvoorwaarde voor het overspringen naar stap S14. Dit is
echter een loze stap, zodat met hetzelfde telsignaal doorgesprongen wordt naar
stap S15.
Stap S15 laat een teller de telsignalen tellen en ook neemt het commando voor de
motor over. Als de teller niet is leeggeteld, wordt via cnt teruggesprongen naar
stap S13. Dit gaat net zo lang door tot de teller leeg is.
Dan wordt doorgesprongen naar stap S16, waardoor de motor stopt. Het dia-
gram in figuur 4.5 geeft hetzelfde in verkorte vorm weer.
De teller is nu echter niet aangegeven als een voorwaardelijke herhaling, maar als
een commando tellen. Daarbij worden telsignalen toegevoerd zoals we bij een
initialisering gewend zijn. Nadat de teller is leeggeteld, is aan de schuifvoor-
waarde voldaan en wordt naar de volgende stap doorgesprongen.
Deze verkorte tekenwijze gebruiken we vaak bij ingewikkelde volgorde-
besturingen.
Figuur 4.5 Verkorte function chart
Voorbeeld telschakeling
In figuur 4.6 zien we een schema van een vulmachine die negen rollen in een
doos duwt. De besturingsvoorwaarden luiden als volgt:
– Als we de installatie starten, wordt een geheugen geset.
– De motor van lopende band M1 moet continu draaien en wordt met de hand
gestart (buiten de PLC om).
– Zodra door signaalgever x een rol wordt gesignaleerd, maakt de monostabiel
bediende cilinder A een plusslag.
– Na drie rollen zorgt een teller ervoor dat motor M2 20 omwentelingen
rechtsom gaat draaien, waardoor de doos naar voren wordt verplaatst.
tellen
aanmotor
presetcounter
uitmotor
cnt
cnt
PC counter = 5
x
S12
S13
S14
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
Besturingen met functioncharts 65
70 70
70 70
186 M O N T A G E E N O N D E R H O U D 2 A
– Een tweede teller schakelt de motor na twintig door y gesignaleerde pulsen
weer af.
– Als de doos met drie rijen rollen is gevuld, draait motor M2 veertig omwen-
telingen linksom.
– Met de hand wordt de gevulde doos door een lege vervangen.
– Bij het bedienen van een stopknop sp moeten alle uitgangen spanningsloos
worden. Zodra de stopknop wordt losgelaten, gaat de installatie weer
werken. We hebben hier dus geen noodstop.
Figuur 4.6 Schema vulmachine
In figuur 4.7a zien we de function chart met vier tellers:
– Teller 1 telt het aantal slagen A+, dus het aantal producten dat per rij in de
doos wordt geduwd (preset-waarde 3).
– Teller 2 telt het aantal omwentelingen van motor M2 gedurende het rechts-
omdraaien (preset-waarde 20).
– Teller 3 houdt bij hoe vaak motor M2 twintig omwentelingen rechtsom heeft
gemaakt. Deze telt dus het aantal rijen in de doos (preset-waarde 3).
– Teller 4 is nodig om M2 veertig omwentelingen linksom te laten draaien.
M1
lampje
fotocel
kogelomloopspil
schijf met gaatjes
cilinderslag
x
y
a0aA
1
doos
2M
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
66 Besturingen met functioncharts
71 71
71 71
11871 0 B E S T U R I N G E N M E T F U N C T I O N C H A R T S
Figuur 4.7 Besturing vulmachine
De function chart van figuur 4.7a is concentrisch van opbouw:
– De stappen S3, S4 en S5 besturen de cilinderslagen.
– Als de uitgang van teller 1 actief is, wordt doorgestapt naar stap S6.
Hier wordt teller 3 met één punt verlaagd.
reset teller 1reset teller 2
A+
St
x
teller 1 = 3
reset teller 4reset teller 3
wachten op rol
A in
teller 3 = 3
cnt
cnt
PC teller 2 = 20
x
2M
3
2
rechtsom
PC2M
4cnt
linksom teller 4 = 40
y
3cnt .4cnt
21cnt cnt.
a1
a 0.
1cnt
a .0 cnt 1
3cnt
ini
S0
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
S10
stap set reset
S0
1S
S2
3S
S4
s
s
s 2
10
3
s1
s
4s
s
s
10
7
.
.
.
s t
=
=A+
=
5s
2
3
4
s
s
s
1s
a function chart
b besturingsformules
ini. cnt 4 +
7
S10
S
S
S6
5
s
s
s
s 6
6 .
a5
4 .
2
s 0
s
s
7
s 3
x
resettelpulsacties
4s
s 6=
=teller 1
= y
0
cnt 3 cnt 4 +. 7s cnt. 2
6+ s
s+ 10
2M
2M
rechtsom
linksom
teller 3
teller 2 s. 7
teller 4 y= s. 10
s
s
teller 4
teller 3
teller 2 =
=
=
teller 1 =
1s
s
1
2
2
cnt1cnt. . 2 s+ .5 cnt1.a0
1a
. 0 . cnt1
3cnt.
cnt 3
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
Besturingen met functioncharts 67
72 72
72 72
188 M O N T A G E E N O N D E R H O U D 2 A
– In stap S7 draait de motor M2 20 slagen rechtsom, zodat de doos één laag
opschuift.
– Zodra de uitgang van teller 2 actief is en die van teller 3 nog niet, wordt terug-
gesprongen naar stap S2. Daar worden de tellers 1 en 2 gereset.
– In stap S10 gaat M2 linksomdraaien en teller 4 wordt gevoed met pulsen van
signaalgever y.
– Na veertig pulsen wordt de uitgang van teller 4 actief en wordt doorgestapt
naar de paraatstap.
– In stap S1 worden de tellers 3 en 4 gereset.
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
68 Besturingen met functioncharts
73 73
73 73 !"#$%&’()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]ˆ_‘abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}˜‘’" !"#$%&’()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]ˆ_‘abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}˜‘’" !"#$%&’()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]ˆ_‘abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}˜‘’" !"#$%&’()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]ˆ_‘abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}˜‘’" “ !"#$%&’()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]ˆ_‘abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}˜‘’" !"#$%&’()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\]ˆ_‘abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}˜‘’"
167 M O N T A G E E N O N D E R H O U D 2 A
Sequential
Function Chart
95
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
74 74
74 74
168 M O N T A G E E N O N D E R H O U D 2 A
5 . 1 A l g e m e n e w e r k i n g
Een sequential function chart is een zeer duidelijke grafische beschrijving van de
volgorde in processen. De principes van de SFC zijn zo eenvoudig dat zowel
opdrachtgevers als technici zich deze gemakkelijk eigen kunnen maken. Ook kan
de SFC tijdens het zoeken naar storingen als hulpmiddel dienen voor de storings-
monteur. Een voorbeeld van een enkelvoudige sequentie is de indextafel van
figuur 5.1.
Figuur 5.1 Indextafel
Een indextafel dient voor stapsgewijs verdraaien en positioneren van producten.
De tafel bestaat uit een frame A waarin en waarop de volgende componenten zijn
aangebracht:
– Blad B, uitgerust met een krans van gaten C. De as is draaibaar opgesteld om
as D.
– Transportcilinder E die via pen G verbonden is met arm F. Door middel van
cilinder E kan arm F worden verdraaid.
– Koppelcilinder H die haaks is gemonteerd op arm F. Door deze koppelcilin-
der kan arm F worden verbonden met blad B. Arm F wordt dan verbonden
met blad B door de zuigerstang van koppelcilinder H te laten lopen in één van
de tegenoverliggende gaten C.
– Arrêteercilinder L vergrendelt het blad B door de zuigerstang te laten lopen
in één van de tegenoverliggende gaten C.
blad B
frame A
gaten C
koppel-cilinder H
arrêteer-cilinder L
transport-cilinder E
aanslag K
vrijloop
arm F
as D
pen G
aandrijving
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
70 Sequential Functionchart
75 75
75 75
11699 S E Q U E N T I A L F U N C T I O N C H A R T
Door deze constructie is het mogelijk om blad B met stappen 15° te laten draaien.
Cilinder E, cilinder H en cilinder L worden aangestuurd met ventielen.
De opdracht E+ betekent cilinder E uit. E– betekent cilinder E in. Voor de twee
andere cilinders gelden overeenkomstige opdrachten.
Op de cilinders zijn twee sensoren gemonteerd die de in-stand en de uit-stand van
de cilinders detecteren. De sensoren op cilinder E worden aangegeven met e0 en
e1, die op de beide andere cilinders hebben een overeenkomstige aanduiding. In
figuur 5.2 zien we de SFC om deze indextafel 90° te laten draaien.
Figuur 5.2 SFC van de indextafel
h
l
e
l
e
start
1
1
1
0
0
H+
L
E+
L+
E
S0
S1
S2
S3
S4
S6
arm F koppelen aan blad B
blad B vrijmaken
blad B en arm F 90 draaien
blad B vergrendelen
o
arm F 90 terugdraaieno
h
S5 arm F ontkoppelen van blad B
0
H
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
Sequential Functionchart 71
76 76
76 76
170 M O N T A G E E N O N D E R H O U D 2 A
Het procesverloop in een SFC wordt bepaald door de verbindingen en over-
gangsvoorwaarden tussen de stappen. Door de verbindingen in het netwerk vol-
gen de stappen elkaar op, en door de overgangsvoorwaarden tussen de stappen
kunnen ze elkaar nooit overlappen. Dit werkt als volgt:
– Een overgang van de ene naar de andere stap vindt plaats als:
– de voorgaande stap actief is
– en de overgangsvoorwaarde waar is.
– Gevolg is dat:
– de volgende stap actief wordt
– en de voorgaande stap niet-actief gemaakt wordt.
De stappen, verbindingslijnen en overgangsvoorwaarden beschrijven dus het
procesverloop afhankelijk van de informatie in het proces.
5 . 2 S F C - b a s i s e l e m e n t e n
Stap
Een stap is een stabiele toestand in een SFC-netwerk. Een stap kan twee toestan-
den aannemen, namelijk actief of niet-actief. Aan de stap kan een nummer gege-
ven worden of een toestandsbenaming. Zie figuur 5.3a. De naam van een stap
mag niet te lang zijn, anders is die niet te verwerken in het diagram.
a benamingen van een stap b initiële stap
Figuur 5.3 Voorbeelden van een overgangsvoorwaarde
Initiële stap
In elk netwerk is een initiële stap opgenomen die actief wordt als het proces
begint. Zie figuur 5.3b. De overige stappen van het netwerk zijn dan niet-actief.
Elk SFC-netwerk heeft altijd maar één initiële stap. Deze stap plaatsen we altijd
aan het begin van het netwerk.
S10 vullen
{naam}
initiële stap
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
72 Sequential Functionchart
77 77
77 77
11719 S E Q U E N T I A L F U N C T I O N C H A R T
Overgangsvoorwaarde
In een verbindingselement mag slechts één overgang voorkomen. Een overgangs-
voorwaarde is een vergelijking die als resultaat een 0 of 1 geeft. In figuur 5.4 zien
we vier voorbeelden van overgangsvoorwaarden.
Figuur 5.4 Voorbeelden van een overgangsvoorwaarde
Actie
De actie die verbonden is met een stap, wordt uitgevoerd als de stap actief is.
Soms moeten verscheidene acties gelijktijdig worden uitgevoerd. In dat geval
kunnen we de acties direct aan elkaar koppelen. Zie figuur 5.5.
Figuur 5.5 Twee manieren van koppeling van acties
5 . 3 A c t i e p a r a m e t e r s
Actieparameter voor duurcommando's
Het kan zijn dat een stap geactiveerd wordt en kort daarna gedeactiveerd, zonder
dat alle acties geheel zijn uitgevoerd. Om dit te voorkomen kunnen we actiepa-
rameters gebruiken.
a en b of covergang
overgangsvoorwaarde(transition condition)
overgang
overgangsvoorwaarde
(a · b) + c
overgang
overgangsvoorwaarde
& > 1
a
b
covergang
overgangsvoorwaarde
a
c
b
actie A
actie B
actie C
actie A actie B actie C
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
Sequential Functionchart 73
78 78
78 78
172 M O N T A G E E N O N D E R H O U D 2 A
Met de toevoeging van de actieparameter S (Stored) wordt bijvoorbeeld een actie
geset door het actief worden van de gekoppelde stap. Dit houdt in dat de uitvoe-
ringstijd blijft voortduren na het niet actief worden van deze gekoppelde stap.
Het resetten is gekoppeld aan één van de volgende stappen en gebeurt eveneens
met actieparameter S. Boven de actie wordt nu echter een inversestreep geplaatst.
Zie figuur 5.6.
a SFC-netwerk b Signaal-tijd diagram
Figuur 5.6 Actieparameter S
Actieparameters voor tijdsintervallen
De uitvoering van een actie met de actieparameter L (Limited) wordt gestart door
het actief worden van de gekoppelde stap. Het eindpunt wordt bereikt als de
ingevoerde tijdsinterval T is verstreken of als de gekoppelde stap niet-actief
wordt. Zie figuur 5.7.
De uitvoering van een actie met de actieparameter D (time Delayed) wordt
gestart na het verstrijken van het ingevoerde tijdsinterval. De actie wordt beëin-
digd door het niet-actief worden van diezelfde stap. Als het tijdsinterval groter is
dan de activeringstijd van de stap, wordt de actie niet uitgevoerd. Zie figuur 5.8.
overgang d
S actie X
overgang e
actie XS
S12
S18
t
overgang d
actie X
overgang e
S12
S18
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
74 Sequential Functionchart
79 79
79 79
11739 S E Q U E N T I A L F U N C T I O N C H A R T
Figuur 5.7 Actieparameter L
Figuur 5.8 Actieparameter D
overgang f
Lactie Q
S13L = 3 s
t
overgang f
actie Q
3 s
S13
t
overgang f
actie Q
3 s
S13
b Stap 13 > 3 sec c Stap 13 < 3 sec
a SFC-netwerk
overgang g
Dactie PD = 2 s
S14
t
overgang g
actie P
2 s
S14
t
overgang g
actie P
2 s
S14
a SFC-netwerk
b Stap 14 > 2 sec c Stap 14 < 2 sec
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
Sequential Functionchart 75
80 80
80 80
174 M O N T A G E E N O N D E R H O U D 2 A
De uitvoering van een actie met de actieparameter P (Pulse shaped) wordt gestart
door het actief worden van de gekoppelde stap. De actie wordt beëindigd na het
verstrijken van een scantijd van de PLC. Zie figuur 5.9.
De scantijd van een PLC is de tijd die de PLC nodig heeft om het programma een-
maal te lezen. De breedte van de puls hangt dus af van de lengte van het pro-
gramma.
a SFC-netwerk b Actie Y treedt een scantijd in werking
Figuur 5.9 Actieparameter P
Voorwaardelijke actieparameter
Een actie met de actieparameter C (Conditional) is gekoppeld aan een voor-
waarde. De voorwaarde geven we weer met een streepje haaks op de actie. Zie
figuur 5.10.
a SFC-netwerk b Stap 19 én voorwaarde a zijn actief
Figuur 5.10 Actieparameter C
De uitvoering van de actie wordt gestart als:
– de aan de actie gekoppelde voorwaarde waar is
– en de gekoppelde stap actief is.
overgang c
P actie YS11
t
overgang c
actie Y
S11
overgang n
C actie L
voorwaarde a
S19
t
overgang n
actie L
voorwaarde a
S19
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
76 Sequential Functionchart
81 81
81 81
11759 S E Q U E N T I A L F U N C T I O N C H A R T
De uitvoering van de actie wordt beëindigd:
– als de aan de actie gekoppelde voorwaarde niet waar wordt
– of als de gekoppelde stap niet-actief wordt.
Gecombineerde actieparameters
We kunnen actieparameters ook combineren. De volgorde van de letters geeft
de volgorde van afhandeling aan. Een voorbeeld is SL. Dit betekent dat eerst de
specifieke actieparameter Store actief wordt en vervolgens de actieparameter
time Limited. Veel voorkomende combinaties zijn SD, DS en SL.
5 . 4 B a s i s m a n i p u l a t i e s
Voorwaardelijke herhalingen
Met de function chart kunnen we in beeld brengen dat één of meer acties
herhaald moeten worden totdat aan een bepaalde voorwaarde is voldaan.
Dit realiseren we in de voorwaardelijke herhaling. Zie figuur 5.11.
Figuur 5.11 Voorwaardelijke herhaling
1b
B+
t0
B_
h
a1
A
= 3 sTtimer
0
A_
+
St
b 0.
a 0
ini
0b h.
S2
S1
S3
S4
S5
S0
stap set reset
S0
1S
S2
3S
S4
5S
s
s
s
s 2
5
4
3
s1
s0
1s
s 4
s
s
3
2
s 5
1a s4 .
.
.
.
.
.
s t
hb .0.
1b
0t
b h0 .
=
=
=
B
B_
A_
+
=A+
T0 =
acties
h
5s
2
3
4
s
s
s
1s
0s
+ s2
a function chart b besturingsformules
ini. a0 +
+
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
Sequential Functionchart 77
82 82
82 82
176 M O N T A G E E N O N D E R H O U D 2 A
Nadat cilinder A is uitgelopen, zien we in dit voorbeeld dat cilinder B uitloopt en
enige tijd in de uitgeschoven stand T0 blijft staan. Nadat de schuifvoorwaarde t0is gesignaleerd, loopt door S4 de cilinder B weer in. Afhankelijk van een externe
sinaalgever h wordt vanaf stap S4 teruggesprongen naar stap S2.
Dus:
– b0 = terugspringen naar S2, stap S4 resetten door s2;
– b0 h = doorschuiven naar S5, stap S4 resetten door s5.
Bij een herhaling tekenen we de herhalingslijn altijd aan de linkerzijde van de
stappen.
Voorwaardelijke sprongen
Als we aan bepaalde voorwaarden voldoen, kunnen we ook een sprong in de
besturing maken. Dat wil zeggen dat we een aantal stappen overslaan of naar een
ander deel van de besturing springen. In figuur 5.12 springen we naar stap S4.
De formules zien er als volgt uit:
Figuur 5.12 Voorwaardelijke sprong
Aan de noteringen in de function chart zien we ook dat cilinder A monostabiel
is uitgevoerd. Het duurcommando realiseren we door de actie A+ te activeren bij
de stappen S1, S2 en S3. Zodra stap S4 actief wordt, vervalt actie A+ en gaat de
cilinder A door het monostabiele hoofdschakelelement naar zijn ruststand.
h
1b
B+
B_
A
A
+
St
b 0
a 0
ini
+A
A+
in
S0
S1
2S
3S
4S
stap set reset
S0
1S
S2
3S
S4
s
s
s 2
4
3
s1
s0
1s
s
s
3
2
. 0a
1a
s1
+ ini
.
.
.
.
.
s t
v.1b
b0
=B
B_
+
=A+
=
acties
0s
2
3
4
s
s
s
1s
+ s4
a function chart b besturingsformules
v
. v
+ a1 .
+ s2 3+ s
va1.. a.. 1
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
78 Sequential Functionchart
83 83
83 83
11779 S E Q U E N T I A L F U N C T I O N C H A R T
Bij monostabiel bediende cilinders geven we het inlopen van de cilinder aan met
bijvoorbeeld Ain.
Dus:
– bistabiel met A+ en A–;
– monostabiel met A+ en Ain.
De voorwaardelijke sprong gebruiken we vaak als een noodstop of als we een
gecontroleerde stopprocedure moeten uitvoeren. In figuur 5.13 zien we de
diagrammen van een noodstopprocedure en een gecontroleerde noodstop-
procedure.
a noodstopprocedure b gecontroleerde noodstopprocedure
Figuur 5.13 Voorbeelden voorwaardelijke sprong
Als extra voorwaarde voor de gecontroleerde noodstop geldt dat na een stop-
signaal de acties direct stoppen en cilinder B direct terugloopt. Nadat gesigna-
leerd is dat deze in de ruststand staat, komt cilinder A terug.
1b
B+
t0
B_
a1
A
T0
+
St
b 0.
b 0
_A
0a
_A
B_
0a
Sp
Sp
Sp
a 0
B
0
_
b.
A_
0t
1b
a1
0Tn
+B
+A
n
St
n
ini ini
S2
S1
S3
S4
S0 0S
1S
2S
3S
4S
6S
5S
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
Sequential Functionchart 79
84 84
84 84
178 M O N T A G E E N O N D E R H O U D 2 A
Het is niet toegestaan een echte noodstop in de software op te nemen. Een nood-
stop moet direct op het uitvoerorgaan ingrijpen. Een elektromotor moet bijvoor-
beeld direct van het net worden afgeschakeld, zonder tussenkomst van de PLC.
© Uitgeverij NijghVersluys BV — 24 juni 2009
80 Sequential Functionchart
top related