De PLC (programmeerbare logische controller) is een centraal onderdeel van automatiseringstechnologie en speelt een cruciale rol in industriële water- en afvalwaterbehandeling. Hij maakt de besturing, bewaking en regeling van processen mogelijk door de verwerking van ingangssignalen, de uitvoering van programmeerbare besturingslogica en de uitvoer van besturingssignalen. In de praktijk wordt de PLC in bijna alle watertechnologische systemen gebruikt om processen veilig, efficiënt en flexibel te organiseren.
Inhoudsopgave
Basisprincipes van de PLC
De PLC is een elektronisch apparaat dat complexe regel- en besturingstaken kan uitvoeren. Het vervangt conventionele bedradingslogica, zoals voorheen gerealiseerd met relais en schakelaars, en biedt aanzienlijk meer flexibiliteit en aanpassingsmogelijkheden. Een PLC bestaat meestal uit de volgende onderdelen:
Hardwarecomponenten
- Centrale verwerkingseenheid (CPU): De CPU is het "brein" van de PLC en voert het besturingsprogramma uit. Hij verwerkt in- en uitgangssignalen en bestuurt de processen in het systeem.
- Ingangsmodules: Deze registreren signalen van sensoren zoals druk-, temperatuur-, debiet- of niveausensoren.
- Uitgangsmodules: Ze sturen actuatoren aan zoals pompen, kleppen of doseersystemen.
- Communicatiemodules: Gebruikt voor gegevensoverdracht naar andere regelsystemen, besturingssystemen (SCADA/PLS) of de cloud.
- Geheugen: Het geïntegreerde geheugen slaat het besturingsprogramma en de procesgegevens op.
Software en programmering
De PLC wordt geprogrammeerd met behulp van speciale ontwikkelomgevingen die de logica- en besturingsinstructies in de CPU implementeren. Veelgebruikte programmeertalen zijn onder andere de talen die zijn gestandaardiseerd volgens IEC 61131-3:
- IL (instructielijst): Een op tekst gebaseerde taal, geschikt voor eenvoudige besturingstaken.
- KOP (ladderdiagram): Een grafische taal gebaseerd op klassieke bedradingslogica.
- FBD (functieblokdiagram): Grafische weergaven voor complexe logische koppelingen.
- ST (Structured Text): Een taal op hoog niveau die bijzonder geschikt is voor wiskundige berekeningen en geavanceerde algoritmen.
- AS (sequentietaal): Ideaal voor het in kaart brengen van sequentiële processen, zoals stappenketenbesturingen.
Afbeelding: Onze schakelapparatuur met intern ontwikkelde ALMA Controle-software - systeemtechnologie, schakelkastplanning & -programmering - alles uit één hand (proces: CP-systeem ALMA CHEM MCW)
Toepassingsgebieden van de besturingseenheid in water- en afvalwatertechnologie
In de water- en afvalwaterzuivering zijn oplossingen voor besturingstechnologie van cruciaal belang om de complexe en vaak zeer variabele processen veilig en efficiënt te laten verlopen. Het besturingssysteem neemt de centrale taak op zich om alle systeemcomponenten met elkaar te verbinden en te zorgen voor een soepele communicatie tussen sensoren, actuatoren en procesbesturingssystemen. Het gebruik van programmeerbare logische controllers (PLC's) maakt flexibele, nauwkeurige en betrouwbare automatisering van de systemen mogelijk.
PLC-gebaseerde besturingssystemen
Programmeerbare logische controllers (PLC's) vormen de kern van de moderne automatiseringstechnologie en zijn onmisbaar geworden in de water- en afvalwatertechnologie. Ze voeren taken uit zoals
- Besturing van bedrijfsprocessen: Van de dosering van chemicaliën tot de besturing van pompen en kleppen.
- Veiligheidsbewaking: Detectie van grenswaardeoverschrijdingen en initiëren van noodmaatregelen.
- Systeembewaking en -optimalisatie: verwerving en verwerking van meetgegevens om de bedrijfsomstandigheden te analyseren en processen te optimaliseren.
Door het besturingssysteem te integreren in procescontrolesystemen zoals SCADA is het mogelijk om het hele systeem centraal te bewaken, te besturen en te documenteren.
Holistische benadering: systeemplanning, schakelkastbouw en programmering
Een bijzonder groot voordeel bij de implementatie van besturingsoplossingen in de water- en afvalwatertechnologie ligt in de combinatie van systeemontwerp, schakelkastplanning en PLC-programmering. Nauwe integratie van deze gebieden zorgt voor optimale interactie tussen de systemen, waardoor frequente foutbronnen zoals communicatieproblemen bij interfaces worden geëlimineerd.
Onze sterke punten in interactie:
- Systeemontwerp: Automatisering wordt al in de planningsfase van de systeemprocessen geïntegreerd in het totaalconcept.
- Schakelkastconstructie: De nauwkeurige planning en constructie van de schakelkasten houdt rekening met alle vereisten van de PLC en de sensoren/actuatoren.
- Programmering: De programmering van de PLC is speciaal aangepast aan de individuele vereisten van het systeem en ontworpen voor een soepele communicatie.
Deze holistische benadering resulteert in een foutloze, goed gecoördineerde besturingsoplossing die niet alleen efficiënt werkt, maar ook gemakkelijk te onderhouden en schaalbaar is.
PLC-fabrikanten en programmeertalen
De marktleidende leveranciers van PLC-systemen bieden betrouwbare en flexibele besturingsoplossingen die speciaal zijn ontwikkeld voor industriële toepassingen. De belangrijkste fabrikanten zijn
Siemens
Met de SIMATIC S7 serie en TIA Portal programmeersoftware is Siemens een van de toonaangevende leveranciers van PLC systemen. Het platform maakt intuïtief programmeren mogelijk en biedt uitgebreide functies voor procesautomatisering. De oplossingen van Siemens zijn vooral populair in grote systemen en complexe toepassingen.
Beckhoff Automatisering
Met zijn CX-controllers en TwinCAT-software biedt Beckhoff flexibele en pc-gebaseerde automatiseringsoplossingen. De hoge mate van openheid en schaalbaarheid maken Beckhoff bijzonder interessant voor systemen die maatwerk vereisen.
Rockwell Automation (Allen-Bradley)
Met de ControlLogix- en CompactLogix-systemen biedt Rockwell Automation robuuste PLC-oplossingen die voornamelijk worden gebruikt in internationale toepassingen en de procesindustrie. De programmering wordt uitgevoerd met behulp van de krachtige Studio 5000-software.
Schneider Electric
De Modicon serie van Schneider Electric in combinatie met de EcoStruxure Control Expert software is speciaal ontworpen voor energiezuinige besturingsoplossingen. PLC-systemen van Schneider worden vaak gebruikt in middelgrote water- en afvalwatersystemen.
WAGO
Met de PLC-systemen 750 en 760 biedt WAGO een bijzonder compacte en modulaire oplossing die geschikt is voor kleine en middelgrote installaties. De open architectuur en de ondersteuning van protocollen zoals Modbus, BACnet of OPC UA maken een eenvoudige integratie in bestaande systemen mogelijk. De programmering wordt uitgevoerd met behulp van de e!COCKPIT software of op basis van CODESYS, wat een flexibele aanpassing aan verschillende toepassingsvereisten mogelijk maakt.
ABB
Met de AC500-serie levert ABB geavanceerde PLC-oplossingen die worden gekenmerkt door hun robuustheid en flexibiliteit. De PLC-systemen van ABB zijn bijzonder geschikt voor gebruik in veeleisende industriële omgevingen. De programmering wordt uitgevoerd met behulp van Automation Builder, een krachtig platform dat uitgebreide functies biedt voor procesautomatisering, energiebewaking en integratie.
Foto: Onze schakelapparatuur met zelf ontwikkelde ALMA Controle software - systeemtechnologie, schakelkastplanning & programmering - alles uit één hand (proces: ALMA OSMO omgekeerde osmose systeem)
Integratie van besturing in procescontrolesystemen
De integratie van besturingssystemen in procescontrolesystemen (PCS) of SCADA-systemen (Supervisory Control and Data Acquisition) is een beslissende stap in het beheersen van de complexiteit van moderne water- en afvalwatersystemen. Deze integratie maakt gecentraliseerde bewaking en besturing van alle installatiecomponenten mogelijk, bevordert de transparantie van de bedrijfstoestanden en optimaliseert de efficiëntie en veiligheid van de installatiewerking.
Functies en voordelen van procescontrolesystemen
1. visualisatie
Een van de grootste voordelen van een DCS- of SCADA-systeem is de mogelijkheid om regelsequenties en systeemstatussen grafisch weer te geven in realtime.
- Interactieve procesbeelden: Alle relevante gegevens, zoals vulniveaus, drukken, temperaturen, pH-waarden of debieten, worden weergegeven in duidelijke grafieken. Operators kunnen snel reageren op afwijkingen.
- Alarmmeldingen: Kritieke toestanden worden in kleur gemarkeerd en alarmen geven realtime informatie over mogelijke storingen. Dit maakt het eenvoudiger om fouten te diagnosticeren en versnelt het oplossen van problemen.
- Simulaties: Met veel DCS kunnen simulaties worden uitgevoerd om processen te testen voordat ze in de praktijk worden gebracht.
2. gegevensregistratie
Het vastleggen en opslaan van procesgegevens in een centrale database is een centraal onderdeel van moderne procescontrolesystemen.
- Analyse van historische gegevens: Langetermijngegevens zoals COD-waarden, debieten of energieverbruik kunnen worden geëvalueerd om trends te herkennen en optimalisatiemogelijkheden te identificeren.
- Rapporten genereren: automatisch gegenereerde rapporten maken een transparante documentatie van de bedrijfsstatus mogelijk en dienen als bewijs voor autoriteiten of klanten.
- Onderhoudsplanning: Door bedrijfsgegevens te analyseren, kunnen onderhoudsintervallen worden gepland op basis van de actuele belasting (voorspellend onderhoud), waardoor stilstand wordt verminderd.
3. afstandsbediening
DCS- en SCADA-systemen maken het mogelijk om systemen op afstand te bewaken en te besturen via netwerken, waaronder het internet.
- Toegang op afstand: Operators of onderhoudstechnici hebben vanaf elke locatie toegang tot het systeem, voeren diagnoses uit en passen regelparameters aan.
- Kostenefficiëntie: toegang op afstand vermindert de noodzaak voor bezoeken op locatie en maakt een snelle reactie op storingen mogelijk.
- Beveiligingsmaatregelen: Versleutelde verbindingen en gebruikersrechtenbeheer zorgen ervoor dat alleen bevoegde personen toegang hebben tot kritieke systeemgegevens en controles.
Technische integratie van besturingssysteem en DCS/SCADA
De PLC en het procesbesturingssysteem zijn meestal verbonden via industriële protocollen die zorgen voor een betrouwbare en gestandaardiseerde gegevensuitwisseling. Veelgebruikte protocollen zijn
- Modbus (TCP/RTU): veel gebruikt in water- en afvalwatertechnologie, vooral voor pomp- en klepbesturing.
- OPC UA (Unified Architecture): Maakt platformonafhankelijke communicatie mogelijk tussen besturingssystemen en besturingssystemen met een geïntegreerde veiligheidsarchitectuur.
- PROFINET/Profibus: met name geschikt voor snelle communicatie binnen systemen, bijvoorbeeld voor real-time besturing.
Implementatie vindt meestal plaats via gecentraliseerde besturingssystemen (bijv. Siemens SIMATIC of ABB AC500), die alle relevante gegevens van sensoren en actuatoren registreren en doorsturen naar het DCS/SCADA-systeem.
Toekomstperspectieven voor PLC's in watertechnologie
Bij de verdere ontwikkeling van PLC-technologie worden steeds meer concepten van digitalisering en het internet der dingen (IoT) geïntegreerd:
- IoT-connectiviteit: PLC-systemen zijn rechtstreeks verbonden met cloud-platforms om wereldwijde gegevensanalyses en bewaking op afstand mogelijk te maken.
- Kunstmatige intelligentie (AI): AI-algoritmen worden gebruikt om bedrijfsgegevens in realtime te analyseren en suggesties voor procesoptimalisatie te genereren.
- Cyberbeveiliging: Met de toenemende netwerkvorming van besturingssystemen ligt de nadruk op beveiligingsconcepten zoals versleutelde datacommunicatie en gebruikersrechtenbeheer.
Conclusie
De PLC is een onmisbaar hulpmiddel in de industriële water- en afvalwatertechnologie. Het biedt een flexibele, schaalbare en betrouwbare oplossing voor het besturen, bewaken en optimaliseren van processen. Door het te combineren met moderne procescontrolesystemen en technologieën zoals IoT of AI, blijft de PLC een centrale bouwsteen voor de verdere ontwikkeling van automatisering in de watertechnologie. Het gerichte gebruik van marktleidende PLC-systemen van fabrikanten als Siemens, Beckhoff, WAGO of ABB maakt het mogelijk om op maat gemaakte en krachtige besturingsoplossingen te implementeren voor elk systeem.
Voor meer informatie over onze producten kunt u altijd contact met ons opnemen!
