Dette afsnit beskriver de grundlæggende funktion for en PLC samt forskel på PLC og PC (Personal Computer). Begreber som scantid, samplingstid og tid for en periodisk task bliver også forklaret i afsnittet. Formålet er at give læseren en god og grundlæggende forståelse for PLC’en og hvordan den arbejder.
PLC står for Programmable Logic Controller og er en slags computer der ofte bruges til at styre og regulere industrielle processer. Den er bygget til en sikker og deterministisk styring af maskiner og processer og er PLC’en er ”Realtids system” som arbejder i cykluser (har reaktionstid). Den er dog forskellig fra en almindelig PC på nogle nøgleområder og er den største forskel at PC er ikke deterministisk.
PLC’ens scantid
Scantid betyder faktisk, hvor hurtigt PLC’en kan udføre den program kode den skal udføre. Større program (i den samme PLC) betyder øget scantid. Det er vigtigt at forstå at PLC’en ser ikke processen kontinuert (cyklus).
- Læser input (fra IO-kort)
- Udfører programmet
- Opdaterer output
- Andre funktioner som kommunikation mm
Disse punkter funktioner PLC’en så hurtigt den kan og desto større program, flere ind og udgange desto længere er PLC’ens scantid. Det giver mening at sige at hvis programmet er stort og kompliceret, er der brug for kraftigere (hurtigere) PLC.
Periodisk Task i PLC’en (Rockwell)
I Studio 5000 (Rockwell) er der to hovedtyper tasks programmøren kan arbejde med, kontinuert task og periodisk task.
- Kontinuert task kører så hurtigt PLC’en kan og kører kontinuert dvs. hele tiden. Der findes kun en kontinuert task i PLC’en.
- Periodisk task kører i perioder og tiden, hvor ofte tasken kører, bestemmes af programmøren efter undersøgelse af processen der skal styres/reguleres. Der kan oprettes flere periodiske tasks i PLC’en.
- Hvis der oprettes flere periodiske tasks skal de prioriteres som betyder at vælge hvem skal køre først hvis de rammer det samme kørselstidspunkt.
Der findes flere tasks i PLC’en som ikke styres direkte af brugeren.
Samplingstid
Her stiller vi spørgsmålet, “hvor ofte skal PLC’en undersøge signalet (tage stikprøve) til at kunne styre/regulere processen korrekt?”
Her kan vi tænke på chauffør på motorvejen. Hvis chaufføren er ansvarsløs og kigger kun ud af vinduet hvert femte sekund (langsom sampling) så kan følgende ske:
- Bilen kommer til med at slingre.
- Styringer bliver ikke præcis, den bliver ustabil.
- Der reageres for sent på drejninger og trafik på vejen (forstyrrelser).
- Ulykke kan ske.
Til at styringen bliver præcis og stabil bliver chaufføren nødt til at vise ansvar og kigge oftere på vejen foran sig, måske 5 – 10 gange i sekundet. Det samme problem har en PLC. Der skal samples hurtigt (kigge på processen) nok til at opnå stabilitet i processen. En for langsom samplingstid kan resultere i følgende:
- Regulatoren reagerer for sent hvis der ikke tages stikprøver af signalet hurtigt nok.
- Processen kan oscillere og blive ustabil – her er det I- og D-leddet som har den største indflydelse.
Hvor hurtigt der skal samples afhænger af selve processen. Her forneden er der nogle eksemplar:
Regulering af temperatur i en tank:
Temperatur ændrer sig, i fleste tilfælde, langsomt. I en stor tank kan vi derfor sample langsommere end i en mindre tank. I kemiske processer kan det dog være anderledes da ved blanding af to emner kan der ske en kemisk reaktion hvor temperaturen stiger hurtigt. PROCESSEN SKAL DERFOR ALTID ANALYSERES FØR INDREGULERING.
Som en tommelfingerregel kan vi sætte tiden til en periodisk task til 100ms men denne tid skal være, som max, 10 gange mindre end tidskonstanten for processen.
Regulering af temperatur i et lokale
Hvordan temperaturen ændrer sig afhænger af størrelsen af lokalet men dette er en langsom proces (stor tidskonstant). Her kan samplingstiden sættes op da ændringer er langsomme. Udetemperaturen er ofte belastning eller forstyrrelse til processen og, som vi alle kender, ændrer udetemperaturen sig meget langsomt.
Som en tommelfingerregel kan vi sætte tiden til en periodisk task til 100ms men denne tid skal være, som max, 10 gange mindre end tidskonstanten for processen.
Regulering af tryk i en tank
Vi skal være opmærksom på at for højt tryk kan være farligt så her skal vi følge alle retningslinjer. Her er godt at sample oftere.
Som en tommelfingerregel kan vi sætte tiden til en periodisk task til 10ms men denne tid skal være, som max, 10 gange mindre end tidskonstanten for processen.