Mikä on PLC-järjestelmä?

Yksinkertaisesti sanottuna PLC-järjestelmä (ohjelmoitava logiikkaohjain) on teollisuuskäyttöön tarkoitettu kestävä tietokone. Se kehitettiin alun perin autoteollisuudelle korvaamaan monimutkaiset, kiinteästi kytketyt releohjausjärjestelmät joustavammalla ja luotettavammalla elektronisella ratkaisulla. Ensimmäinen PLC-järjestelmä oli nimeltään Modicon 084, ja sen keksi Dick Morley Bedford Associates -yrityksessä vuonna 1968. [1]

Nykyään PLC-järjestelmät vaihtelevat kooltaan ja kapasiteetiltaan vastaamaan erilaisia teollisuuden tarpeita pienimuotoisista sovelluksista laajamittaisiin toimintoihin.

PLC-järjestelmän pääasiallinen tarkoitus on automatisoida ja ohjata tuotantoprosesseja, kuten kokoonpanolinjoja, kuljetushihnoja, robottilaitteita ja niin edelleen. [2]

Muita pääasiallisia tarkoituksia ovat antureista ja muista laitteista tulevien tulosignaalien vastaanottaminen, tietojen käsittely ja tiettyjen komentojen suorittaminen lähtölaitteiden ohjaamiseksi. Tämän ansiosta PLC:t voivat hallita tehokkaasti erilaisia tehtäviä, kuten lämpötilan, paineen, virtauksen ja liikkeen säätelyä valmistus- ja jalostuslaitoksissa. Lisäksi PLC:t voivat suorittaa loogisia operaatioita, ajoitustoimintoja, tietojen käsittelyä ja viestintää muiden ohjausjärjestelmien kanssa.

Toinen PLC:n keskeinen tarkoitus on tarjota joustavuutta ohjauslogiikan ohjelmoinnissa ja uudelleenohjelmoinnissa tuotantoympäristön muuttuvien vaatimusten täyttämiseksi. Tämän mukautettavuuden ansiosta teollisuusyritykset voivat helposti muokata ja päivittää ohjausjärjestelmiään ilman laajoja johdotus- tai laitteistomuutoksia.

PLC-järjestelmiä käytetään monilla eri toimialoilla ja sovelluksissa. PLC-ohjausyksiköitä käytetään yleisimmin tuotanto- ja jalostuslaitoksissa. Niitä käytetään myös yleisesti autoteollisuudessa ajoneuvojen kokoonpanon ohjaamiseen.

Muita käyttökohteita ovat seuraavat:

• Elintarvikkeet ja juomat – tuotteiden tuotannon ja pakkaamisen säätely
• Lääketeollisuus – lääkkeiden tuotannon säätely ja tiukkojen sääntelystandardien noudattamisen varmistaminen
• Kuljetus – liikennevalojen, rautatieliikenteen merkinantojärjestelmien ja automaattisesti ohjattujen ajoneuvojen (AGV) ohjaus logistiikka- ja varastointitoiminnoissa
• Öljy ja kaasu – porausoperaatioiden, jalostusprosessien ja putkikuljetusten valvonta ja ohjaus
• Yleishyödylliset palvelut ja energia – käytetään sähkönjakelun, vedenkäsittelyn ja LVI-järjestelmien valvontaan ja ohjaukseen

Tyypillinen PLC-järjestelmä koostuu seuraavista osista: tulolaitteet, kuten anturit ja kytkimet, lähtölaitteet, kuten moottorit ja venttiilit, keskusyksikkö (CPU), muistiyksikkö, käyttöliittymä, ohjelmointilaite sekä I/O-moduulit (tulo- ja lähtömoduulit). [3]

PLC:n perustoiminto on valvoa tulolaitteiden tilaa ja ohjata lähtölaitteiden tilaa ennalta ohjelmoidun ohjeistuksen perusteella. Kun PLC kytketään päälle, se alkaa skannata tulojaan ja suorittaa muistiinsa ohjelmoitua logiikkaa. Tämä logiikka luodaan tyypillisesti käyttämällä tikkaatlogiikkaa, graafista ohjelmointikieltä, joka esittää piirejä ja relelogiikkaa tavalla, joka on helppo ymmärtää teknikoille ja insinööreille. PLC valvoo jatkuvasti tulolaitteidensa tilaa ja päivittää sisäistä muistiaan näiden laitteiden nykyisen tilan mukaiseksi. Sitten se käyttää tätä tietoa suorittaakseen asianmukaiset ohjaustoiminnot, kuten moottorin käynnistämisen, venttiilin avaamisen tai hälytyksen aktivoimisen.

PLC:t voivat suorittaa myös monimutkaisempia tehtäviä, kuten datan tallennusta, viestintää muiden laitteiden kanssa sekä turvalukitusten toteuttamista henkilöstön ja laitteiden suojelemiseksi.

PLC-laitteita pidetään usein virheellisesti PC-tietokoneina. Vaikka sekä PLC että PC (henkilökohtainen tietokone) luokitellaan tietojenkäsittelylaitteiksi, niissä on muutamia eroja.

Ensinnäkin ne toimivat eri tavoin. PLC:t käyttävät tyypillisesti reaaliaikaista käyttöjärjestelmää (RTOS), joka on optimoitu fyysisten prosessien deterministiseen ohjaukseen. Tämä tarkoittaa, että PLC voi suorittaa ohjeita tarkalla ajoituksella, mikä varmistaa, että liitetyt laitteet toimivat synkronoidusti ja reagoivat syötteisiin johdonmukaisesti ja luotettavasti. Toisaalta PC:llä käytetään yleensä yleiskäyttöistä käyttöjärjestelmää, kuten Microsoft Windowsia, macOS:ää tai Androidia, jota ei ole suunniteltu reaaliaikaiseen ohjaukseen ja jossa tehtävien suorittamisessa voi esiintyä viiveitä.

Toinen keskeinen ero on laitteistokomponentit ja liitännät. PLC:t on varustettu erikoistuneilla tulo- ja lähtömoduuleilla, joiden avulla ne voivat olla suoraan yhteydessä antureihin, toimilaitteisiin, moottoreihin ja muihin teollisuuslaitteisiin. Niissä on myös sisäänrakennetut tiedonsiirtoportit kenttälaitteiden ja ylemmän tason ohjausjärjestelmien liittämistä varten. Sen sijaan PC:t käyttävät ulkoisia oheislaitteita, kuten USB-liitäntöjä ja verkkosovittimia, yhteyden muodostamiseen ulkoisiin laitteisiin. Lisäksi PLC-laitteissa on usein redundantit virtalähteet ja tuki kuumavaihdettaville moduuleille, jotta jatkuva toiminta kriittisissä sovelluksissa voidaan varmistaa.

Ohjelmoitavat logiikkakontrollerit (PLC) tarjoavat lukuisia etuja, kuten:

• Joustavuus – PLC-järjestelmät ovat erittäin joustavia ja niitä voidaan helposti ohjelmoida uudelleen erilaisille prosesseille tai toiminnoille
• Luotettavuus – PLC:t tunnetaan korkeasta luotettavuudestaan ja kestävästä rakenteestaan, ja ne kestävät vaativia teollisuusympäristöjä, mukaan lukien äärimmäiset lämpötilat [4]
• Kustannustehokkuus – PLC-järjestelmät voivat auttaa vähentämään kokonaiskustannuksia minimoimalla seisokkia, lisäämällä toiminnan tehokkuutta ja vaatimalla vähemmän huoltoa verrattuna perinteisiin releohjattuihin järjestelmiin
• Helppo vianmääritys – PLC-järjestelmät tarjoavat yksityiskohtaisia virheilmoituksia ja diagnostiikkaa, mikä helpottaa järjestelmän ongelmien tunnistamista ja korjaamista.
• Etävalvonta ja -ohjaus – PLC-järjestelmät mahdollistavat prosessien etävalvonnan ja -ohjauksen, mikä mahdollistaa reaaliaikaiset säädöt ja vianmäärityksen ilman paikan päällä olevaa henkilöstöä
• Turvallisuus – PLC-järjestelmät voidaan ohjelmoida sisältämään turvallisuusominaisuuksia, kuten hätäpysäytyksiä tai hälytysjärjestelmiä, mikä parantaa työpaikan turvallisuutta ja ehkäisee onnettomuuksia

1. Wikipedia. (2024). Ohjelmoitava logiikkaohjain. Haettu 29. heinäkuuta 2024 osoitteesta: https://en.wikipedia.org/wiki/Programmable_logic_controller
2. PLC-taulukko. (n.d.). Siemens PLC. Haettu 29. heinäkuuta 2024 osoitteesta: https://www.plctable.com/siemens-plc/
3. OMRON. (n.d). Ohjelmoitavat logiikkaohjaimet (PLC). Haettu 29. heinäkuuta 2024 osoitteesta: https://industrial.omron.co.uk/en/products/programmable-logic-controllers
4. TechTarget (2024.) Ohjelmoitava logiikkaohjain (PLC). Haettu 29. heinäkuuta 2024 osoitteesta: https://www.techtarget.com/whatis/definition/programmed-logic-controller-PLC