Mikä on PLC? Ohjelmoitava logiikka ja sen valinta

Mikä on PLC?

PLC tulee sanoista Programmable Logic Controller, suomeksi ohjelmoitava logiikka. Se syntyi 1960-luvun lopulla korvaamaan autoteollisuuden suuria relekaappeja. Kun kone muuttui, sen sijaan että johdotus olisi tehty uudelleen, insinöörit saattoivat muuttaa ohjelmaa.

Logiikka on rakennettu teollisuuden oloihin: se kestää tärinää, sähköisiä häiriöitä ja sähkökaapin lämpöä ja suorittaa samaa ohjelmaa ympäri vuorokauden vuosien ajan. Logiikkajärjestelmä koostuu seuraavista osista:

• CPU – prosessoriyksikkö, joka suorittaa ohjelman ja sisältää muistin.
• Tulot – digitaaliset (24 V DC painikkeilta ja antureilta) ja analogiset (4–20 mA, 0–10 V, lämpötila).
• Lähdöt – transistori- tai relelähdöt venttiileille, kontaktoreille ja merkkivaloille sekä analogiset lähdöt taajuusmuuttajille ja säätöventtiileille.
• Tiedonsiirto – kenttäväylät ja teollinen Ethernet käyttöpaneeleihin, taajuusmuuttajiin ja ylemmän tason järjestelmiin.
• Virtalähde – yleensä 24 V DC.

Missä logiikoita käytetään?

• Valmistava teollisuus – pakkauskoneet, kuljettimet, robottisolut, puristimet ja testipenkit.
• Elintarvike- ja prosessiteollisuus – annostelu, eräprosessit ja pesusekvenssit, usein SFC-kielellä ohjelmoituina.
• Vesihuolto – pumppaamot ja puhdistamot, joita valvotaan etänä SCADA-järjestelmän kautta.
• Energia – tuulivoimalat, aurinkovoimalat, akkuvarastot ja sähköasemat.
• Raideliikenne ja infrastruktuuri – ohjaus junissa, radanvarressa ja tunneleissa.
• Kiinteistöt – ilmanvaihto, lämmitys ja valaistus suuremmissa rakennuksissa.

Miten PLC toimii? Ohjelmakierto

Logiikka toimii kiinteässä silmukassa, ohjelmakierrossa (scan cycle). Ensin se lukee kaikki tulot ja tallentaa niiden arvot. Sitten ohjelma suoritetaan alusta loppuun tallennettujen arvojen pohjalta. Tulokset kirjoitetaan lähtöihin, ja logiikka hoitaa tiedonsiirron ja diagnostiikan. Sen jälkeen kaikki alkaa alusta.

Kiertoaika riippuu ohjelman koosta ja prosessorin nopeudesta. Vahtikoira-ajastin (watchdog) pysäyttää logiikan ja ohjaa lähdöt turvalliseen tilaan, jos kierros kestää liian kauan. Hyvin nopeat tapahtumat, esimerkiksi pulssianturin pulssit, käsitellään keskeytyksillä tai nopeilla laskurimoduuleilla.

Tiedonsiirtoon logiikat käyttävät kenttäväyliä ja teollista Ethernetiä, kuten PROFINET, EtherNet/IP, Modbus TCP, EtherCAT ja PROFIBUS. IT-järjestelmien ja pilven suuntaan OPC UA ja MQTT ovat yhä yleisempiä.

IEC 61131-3:n ohjelmointikielet

IEC 61131-3 määrittelee logiikoille yhteiset ohjelmointikielet, jotta asentaja löytää tiensä eri valmistajien järjestelmissä. Useimmissa projekteissa yhdistellään useita kieliä.

Kompakti logiikka, modulaarinen logiikka vai hajautettu I/O?

• Kompakti logiikka – CPU, tulot ja lähdöt samassa yksikössä, usein muutamalla laajennusmoduulilla. Sopii pienempiin koneisiin, pumppaamoihin ja kiinteistöautomaatioon.
• Modulaarinen logiikka – CPU, virtalähde ja I/O-moduulit kiskossa tai taustaväylässä. Valitset juuri tarvitsemasi moduulit ja voit laajentaa myöhemmin. Sopii suurempiin koneisiin ja prosesseihin.
• Hajautettu I/O – I/O-asemat koneen luona, kytkettynä CPU:hun kenttäväylän tai Ethernetin kautta. Säästää paljon kaapelointia ja helpottaa modulaarista konesuunnittelua.

PLC, PC-pohjainen ohjaus vai mikrokontrolleri?

Turvalogiikka hoitaa hätäpysäytykset, suojaovet ja valoverhot. Siinä on kaksikanavainen rakenne ja itsediagnostiikka, ja se on sertifioitu esimerkiksi tasolle SIL 3 standardin IEC 61508 mukaan tai PL e standardin EN ISO 13849-1 mukaan. Turvasignaalit voivat kulkea samassa verkossa muun datan kanssa protokollilla kuten PROFIsafe ja FSoE.

Näin valitset logiikan – viisi sudenkuoppaa

1. Liian vähän I/O:ta. Koneet kasvavat. Varaa 10–20 prosenttia reserviä ja tilaa lisämoduuleille.
2. Tiedonsiirto unohtuu. Tarkista, mitä protokollia taajuusmuuttajat, paneelit ja muut koneet käyttävät, ennen kuin valitset CPU:n.
3. Ohjelmistot jäävät laskelmasta pois. Lisenssit ja koulutus voivat maksaa enemmän kuin laitteisto. Tarkista, mitä hintaan sisältyy ja mitä päivitykset maksavat.
4. Asentajien osaaminen sivuutetaan. Valitse ympäristö, jonka tuntee se, joka vianetsii kello kolme yöllä. Se voi tarkoittaa järjestelmää, jota ohjelmoidaan samoilla työkaluilla kuin nykyisiä laitoksia.
5. Ympäristöä aliarvioidaan. Vakiologiikat on usein määritelty 0–60 °C:n lämpötilaan. Junat, ulkokaapit ja liikkuvat sovellukset vaativat laajemman alueen, ja junat lisäksi EN 50155 -standardin.

Logiikkajärjestelmät SCN:ltä

Valikoimassamme on Yaskawan (ent. VIPA) logiikkajärjestelmät Micro PLC-, SLIO- ja 300S+-tuoteperheistä. Niitä voi ohjelmoida Siemensin SIMATIC Managerilla (STEP 7) tai TIA Portalilla, ja SLIO- ja Micro PLC -logiikoita myös Yaskawan Speed 7 Studiolla. Tarjoamme myös Weintekin CODESYS-ohjaimia sekä Moxan ohjelmoitavia ohjaimia ja etä-I/O-moduuleita.

Esimerkkejä valikoimastamme

Usein kysyttyä

Mitä lyhenne PLC tarkoittaa?

Programmable Logic Controller eli ohjelmoitava logiikka, koneiden ja prosessien ohjelmoitava ohjausjärjestelmä.

Mikä logiikan ohjelmointikieli on yleisin?

Tikapuukaavio (LD) on yhä yleinen logiikassa, kun taas strukturoitua tekstiä (ST) käytetään yhä enemmän laskentaan ja suurempiin ohjelmiin. Useimmissa projekteissa kieliä yhdistellään.

Mitä eroa on PLC:llä ja DCS:llä?

DCS (Distributed Control System) on suurten prosessilaitosten automaatiojärjestelmä, jossa ohjaus, valvomonäytöt ja tietokannat on integroitu alusta asti. PLC on itsenäisempi ja yleisin koneissa ja pienemmissä laitoksissa.

Voiko muun kuin Siemensin logiikkaa käyttää Siemens-ympäristössä?

Kyllä. On olemassa S7-yhteensopivia logiikkajärjestelmiä, esimerkiksi Yaskawalta, joita ohjelmoidaan SIMATIC Managerilla tai TIA Portalilla. Tarkista, mitä toimintoja ja moduuleita tuetaan.

Mikä on ohjelmistologiikka (soft PLC)?

Logiikka, joka toimii ohjelmistona teollisuustietokoneessa erillisen logiikkalaitteiston sijaan. Se tarjoaa enemmän laskentatehoa, mutta vaatii teollisuusympäristöön suunnitellun tietokoneen.