Server » Verwarming » Zelf aan de slag » Voorbereidingswerken
Zelf aan de slag:
Keuze PC of PLC
Computer

De algemene informatiepagina over programmable logic controller staat hier.
-

-

Keuze: PLC of computer

Een eerste keuze die we moeten maken is of we de verwarming met een PLC of via de computer gaan sturen. De verwarming met een PLC sturen is een interessante alternatief. Een PLC heeft enkel een eenvoudige 24V voeding nodig die geleverd wordt door een voedingsblok. Het verbruik is veel lager dan bij een computer die een zware processor aan boord heeft (voor grafische toepassingen die hier niet nodig zijn).

Voordelen van een PLC boven een computer

Op het eerste zicht is een PLC ideaal, want deze schakelingen zijn speciaal ontwikkeld om processen te sturen. Een PLC start automatisch in een paar seconden en heeft alle instructies aan boord om I/O lijnen te sturen.

Het is gemakkelijker geďsoleerde I/O lijnen te voorzien (veiliger), bepaalde kaarten zijn standaard voorzien van opto-couplers. Storingen kunnen niet binnen in de electronica.

Een PLC is aangepast aan zijn taak en heeft eigen, aangepaste funkties die je niet in een computer zal terugvinden zoals een watchdog funktie. Foutcondities kunnen afgehandeld worden in een speciale routine (bijvoorbeeld draadbreuk).

Een PLC heeft een hogere levensduur, zelfs in moeilijke omstandigheden. Er is geen geforceerde koeling nodig: geen last van stof en vochtigheid.

Als je je centrale verwarming volledig kan sturen met een PLC, dan kan je direct een job vinden, want dit is een knelpuntberoep.

Nadelen van een PLC

Een PLC is een duur systeem voor een klein of individueeel project (en een computergestuurde verwarming is per definitie een individueel project)

De software moet aangekocht worden (je kan gekraakte versies vinden op het internet, maar dan loop je de kans ook een virus binnen te halen).

De nodige processor en modules moeten aangekocht worden. Voor een dergelijk project volstaat de eenvoudigste configuratie niet. Met de basisconfiguratie kan je niet veel meer doen dan een transportband starten en stoppen.

Je moet de programmeertaal en de gebruikers-interface leren. De programmeertaal is eigen aan het merk en wordt niet gebruikt buiten de PLC-wereld. Enkel de duurste systemen kunnen in een hogere programeertaal geprogrammeerd worden.

Om te kunnen communiceren met de PLC heb je vaak een aangepaste interface-kaart nodig (die niet compatibel is met alle computersystemen). Een serieele verbinding is soms mogelijk, maar die kan enkel gebruikt worden om de software naar de controller te sturen. Wil je het systeem online testen, dan heb je de snelle interface-kaart nodig. Deze kan gemakkelijk 500€ kosten.

Voor de visualisatie van de parameters, bijvoorbeeld de huidige temperaturen en hun verloop, heb je in ieder geval een computer met scherm nodig: waarom dan niet direct de computer als PLC gebruiken?

Een aantal nadelen wegen evenveel door bij een sturing door de computer, maar de I/O modules voor aansturing via de computer zijn vaak leverbaar als goedkope bouwkits, die je dan nog aan je eigen noden kan aanpassen (bijvoorbeeld het vervangen van de transistoruitgangen door solid state relais). Het programmeren via de computer is eenvoudiger omdat enkel het specifieke deel (interface met de buitenwereld) eigen is aan de I/O modules. Het programmeren beperkt zich meestal tot het aanroepen van een paar DLL, iets wat je als programmeur zowieso moet kunnen doen.


Het computerproogramma (source) neemt ongeveer 75k in beslag.


De berekening van de warmtevraag gebruikt wiskundige funkties

Sturing van de verwarming

Men vergeet al te gemakkelijk dat de sturing van de centrale verwarming een zeer complex proces is, als men die optimaal wilt laten gebeuren. Men moet niet enkel sturen, maar ook regelen.
  • Men heeft om te beginnen een aantal analoge ingangen nodig (temperatuur van de kamers, van het warm water en de buitentemperatuur). De buitentemperatuur is nodig om de binnentemperatuur lichtjes te compenseren naargelang de buitentemperatuur en ook om de warmwater temperatuur hoger te zetten als het kouder is.

    Een voordeel van de PLC is dat die direct kan interfacen met bijvoorbeeld een Pt100 of Pt1000, maar het nadeel is dat een PLC met bijvoorbeeld 6 analoge ingangen al redelijk duur is.

  • De PLC moet een aantal digitale ingangen hebben, bijvoorbeeld drukknoppen om funkties te selecteren, zoals "hier een graadje meer (of minder)", "verwarming op waakstand (wintervakantie in het buitenland)", enz. Het aantal funkties kan zeer uitgebreid zijn en hangt af van je eigen situatie (bijvoorbeeld ploegenstelsel).

    Het aantal ingangen kan beperkt worden dankzij een diode-matrix: bij iedere ingedrukte toets worden er twee ingangen geschakeld. Met 8 ingangen kan men 28 druktoetsen voorzien, en het systeem kan ook een zelf-check doen (als er een toets ingedrukt wordt, dan zijn er altijd twee ingangen hoog).

    Het aantal digitale ingangen kan nog verder beperkt worden door een touchscreen te gebruiken, maar die moet geschikt zijn om te communiceren met de PLC.

  • De PLC moet dan een aantal digitale uitgangen hebben die een solid state relais kunnen sturen: openen van de kleppen van de radiatoren, sturen van de circulateur (eventueel met vermogensregeling), brander aan of af. De vermogensregeling van de circulateur kan bijvoorbeeld gebeuren door twee of drie uitgangslijnen te gebruiken: 000=0%, 001=25%, 010=40%, 011=55%, 100=70%, 101=85%, 111=100%.

  • Er moet ook een PID-regeling voorzien worden op de ingangen: de thermometers reageren namelijk traag, en als een themometer een bepaalde temperatuur aangeeft, dan is de echte temperatuur al veel hoger (overshoot). De PLC kan ingesteld worden om de ingangen te corrigeren met een PID funktie, maar het is ook mogelijk de differentiator-regeling in electronica te bouwen. De PLC krijgt dan een signaal van 0 tot 5V in plaats van een weerstandswaarde van 1200Ω bij 50° watertemperatuur. Als je analoge ingangen én PID regelaars nodig hebt, dan zit je niet meer in de laagste prijsklasse wat betreft PLCs...

  • En uiteindelijk moeten er tijden en temperaturen ingesteld worden: zoveel graden van dit uur tot dat uur, enz. Je moet een weekcyclus kunnen programmeren, maar ook bijvoorbeeld kunnen aangeven "morgen wordt er niet gewerkt". Ik werk met tijdblokken van 10 minuten, maar het is ook mogelijk om met blokken van 30 minuten te werken.
In de industrie zal men niet vaak met dergelijke complexe systemen werken: daar werkt men veleer met lineaire systemen (het produkt wordt in stappen gemaakt). De PLC zorgt vooral voor de beveiliging, voor het correct opstarten en stoppen van het productieproces (de motoren in de juiste volgorde starten) en om gemakkelijk van het ene produktieproces naar een andere produktieproces over te gaan. Voor het besturen van robotten worden er speciale PLCs gebruikt die specifiek op die taak berekend zijn (hogere verwerkingssnelheid) en van de hoofd-PLC enkel de opdracht krijgen: proces starten en proces stoppen. Zelfs in de scheikundige nijverheid heeft men niet dergelijke complexe systemen nodig (maar wel extra beveiligingsmodules die onafhankelijk van de controller werken als men met gevaarlijke stoffen werkt).

Het computerprogramma neemt 75k in beslag (enkel het hoofdprogramma en de bijhorende routines). Daarbij komen nog de web interface routines. Het programma zelf maakt gebruik van kant-en-klare windows funkties (dll aanroepen) die zo niet meer geprogrammeerd moeten worden. Hoe groot wordt het programme in PLC-taal?

Human Machine Interface

Ik gebruik een LCD panel die serieel aangestuurd wordt vanaf de PC (gewone RS-232 verbinding). Het paneel reageert als een printer naar waar tekens en formateringsopdrachten gestuurd worden.

De software van het panel is heel summier en het aantal lettertypes waaruit gekozen kan worden is beperkt (het panel is een soort DOS printer). Dit is echter geen bezwaar, want het panel toont enkel de huidige en gevraagde temperaturen in de ruimtes en het volledig status van het systeem (bijvoorbeeld: weekdag-normaal programma)

Er is ook een regel voorzien voor programmeerbare toetsen. De bediening van het systeem gebeurt door deze toetsen en door funktietoetsen in verschillende ruimtes ("hier een graad meer/ minder"). De programmeerbare toetsen horen niet bij het display, maar zijn in een diodematrix geschakeld samen met de funktietoetsen, waarbij ik 28 verschillende toetsen heb en 8 binaire inputs van de Velleman K8000 kaart gebruik.

Bij de meeste PLC's is serieele communicatie niet meer mogelijk, de PLC fabrikanten werken liever met een eigen dataformaat dat met niets compatibel is om de gebruikers te forceren om hun eigen compleet systeem te gebruiken.

Bij de centrale verwarming zijn er zoveel parameters die ingesteld moeten kunnen worden (dag/weekprogramma met override,...) dat een uitgebreide interface nodig is. Moderne displays werken onder een embedded windows versie en ondersteunen alle grafische windows opdrachten. Een dergelijke touch-screen is echter redelijk duur in onze toepassing.

Links to relevant pages - Liens vers d'autres pages au contenu similaire - Links naar gelijkaardige pagina's