Was sind und wozu dienen PLC- und PAC-Steuerungen?

Programmierbare Logiksteuerungen

Viele von Ihnen haben sicher schon von PLC-Steuerungen gehört. Besonders für Personen, die mit Automatisierung zu tun haben, ist dies ein sehr vertrauter Begriff. Nur wenige wissen jedoch, dass unser Angebot seit kurzem um eine breite Palette von PLC- und PAC-Steuerungen der Marke HCFA erweitert wurde. Wir laden Sie ein, den Artikel zu lesen und unser Angebot kennenzulernen. PLC-Steuerungen sind programmierbare Logiksteuerungen (engl. Programmable Logic Controllers). Dies sind Geräte, die in verschiedenen Bereichen wie Industrie, Energie, Gebäudeautomatisierung oder Transport eingesetzt werden. Ihre Funktionsweise kann mit der des menschlichen Gehirns verglichen werden, wobei der Steuerer – ähnlich wie das Gehirn – ein in seinem Speicher gespeichertes Programm ausführt. Basierend auf der Analyse verschiedener Eingangssignale (digital und analog) wird ein entsprechender Steuerungsalgorithmus für eine Maschine/einen Prozess ausgeführt. Dieser Algorithmus wird vom Programmierer in Form eines Programms geschrieben. Als Ergebnis dieses Prozesses steuert der PLC-Steuerer Aktoren wie Ventile, Motoren, Antriebe, Roboter usw., um ein bestimmtes Ziel zu erreichen. Dieses Ziel kann z.B. die Produktion eines bestimmten Produkts, die Aufrechterhaltung einer bestimmten Raumtemperatur, das Dosieren und Mischen von Halbzeugen oder das Verpacken von Produkten sein. Der erste PLC-Steuerer wurde 1969 von der Firma Modicon entwickelt und eingeführt. Später revolutionierte dieses Gerät den Markt der Steuerungssysteme und ersetzte die zuvor verwendeten Relais-Schütz-Schaltungen. Ein kleines Gerät ersetzte die Arbeit von Hunderten oder sogar Tausenden zusammenarbeitenden Relais und Schützen. Der PLC-Steuerer war ein universelles Gerät, da der Steuerungsalgorithmus durch Änderungen im Programm des Steuerers an verschiedene Maschinen angepasst werden konnte, ohne die Hardwarestruktur des Steuerers zu modifizieren.

Aus welchen Komponenten besteht ein PLC-Steuerer?

Ein PLC-Steuerer besteht aus mehreren grundlegenden Komponenten:

• Zentraleinheit CPU – verantwortlich für die Ausführung des Steuerungsalgorithmus,
• Speicher – der das Programm speichert,
• Eingänge/Ausgänge – in entsprechender Konfiguration,
• Kommunikationsports – ermöglichen das Hochladen des Programms und die Kommunikation mit anderen Geräten.

Im Laufe der Jahre und mit der Entwicklung von Steuerungssystemen stellte sich heraus, dass die bisherigen Lösungen auf Basis von PLC-Steuerern nicht ausreichten. Die Einführung des Konzepts Industrie 4.0, die Informatisierung industrieller Anlagen, die Erfassung und Verarbeitung von Daten aus vielen Maschinen, die in verschiedenen Standards und Kommunikationsprotokollen arbeiten, sowie die Datensicherheit erforderten die Einführung neuer, leistungsfähigerer, multiprotokollfähiger Geräte. Diese neuen Geräte wurden als PAC (engl. Programmable Automation Controller) bezeichnet. Ein PAC-Steuerer ist ein Gerät, dessen Funktionalität der traditioneller PLC-Steuerer sehr ähnlich ist, jedoch neue Möglichkeiten in der Steuerung und Integration mit anderen Automatisierungsgeräten bietet. Diese Steuerer zeichnen sich durch deutlich mehr Speicher, leistungsfähigere Prozessoren, Modularität und Multithreading aus und können daher für umfangreiche und komplexe Automatisierungssysteme eingesetzt werden. Sie ermöglichen die Programmierung in mehreren verschiedenen Programmiersprachen. Ein wesentlicher Unterschied zwischen einem PAC- und einem PLC-Steuerer ist die Möglichkeit der Erweiterung des Steuerungssystems, integrierte Diagnosefunktionen und die Fähigkeit, in kontinuierlichen Systemen zu arbeiten. Systeme auf Basis von PAC-Steuerern zeichnen sich auch durch Flexibilität und die Möglichkeit der Erweiterung um viele Kommunikationsmodule aus, die lokal oder verteilt arbeiten können.

PLC-/PAC-Steuerer der Marke HCFA

Eines der Flaggschiffprodukte der Marke HCFA sind fortschrittliche, multiprotokollfähige PLC-Steuerer und PAC-Steuerer mit integrierten Motion-Control-Funktionen. Diese Steuerer können in vielen Fällen die Funktion eines fortschrittlichen Bewegungssteuerers mit Unterstützung für bis zu 256 reale EtherCAT-Achsen übernehmen. Das Angebot an Steuerern umfasst drei Produktserien: – PLC-Steuerer der M300-Serie – PLC-Steuerer der M500-Serie – PAC-Steuerer der Q- und QP-Serie

PLC-Steuerer der M-Serie

PLC-Steuerer der M-Serie sind wirtschaftliche, dennoch schnelle und kompakte Steuerer, die sich ideal für einfachere und anspruchsvolle Antriebs- und Prozessanwendungen eignen.Merkmale der PLC-Steuerer der M-Serie:

• Kompakt und schnell – die Ausführungszeit einer einzelnen Anweisung beträgt nur 5 ns
• Unterstützung mehrerer Programmiersprachen – LD/FBD, ST sowie C/C++ (gemäß IEC61131-3-Standard)
• Multiprotokoll-Kommunikation – u.a. Free Protocol, Modbus RTU/TCP, CANopen, EtherNet/IP, EtherCAT
• Unterstützung von Funktionsblöcken für die Bewegungssteuerung (Motion-Funktionen) gemäß PLCOpen2.0 – u.a. mehrdimensionale Synchronisation, elektronische Kurvenscheiben, Achsengruppierung, Funktionen wie fliegende Säge, Drehmesser, lineare/kreisrunde/sphärische Interpolation
• CNC-Funktionen – Unterstützung von G-Code, M-Code (ausgewählte Modelle)
• Integrierte schnelle Impulseingänge/-ausgänge mit 200 kHz für die Encoder-Ansteuerung und Achsensteuerung (u.a. Schrittmotoren, Servoantriebe usw.)
• Achsensteuerung – von 8 bis 64 reale EtherCAT-Achsen (bis zu 128 Slave-Geräte) und von 4 bis 8 impulsgesteuerte Achsen
• Erweiterungsmöglichkeit der I/O durch Erweiterungsmodule der HCMX-Serie oder über Signalinseln der HCQX-D4- und HCNXE-Serie.
• Kostenlose und umfangreiche Programmierumgebung – SysCtrl Studio-Software

   Abb. 1 PLC-Steuerer der M-Serie – Kommunikationsmöglichkeiten.    

PAC-Steuerer der Q- und QP-Serie

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Merkmale der PAC-Steuerer der Q-/QP-Serie:

 

• Unterstützung mehrerer Programmiersprachen – IL, LD, FBD, ST, SFC, CFC (gemäß IEC61131-3- und PLCOpen 2.0-Standard);
• Multiprotokoll-Kommunikation – u.a. Free Protocol, Modbus RTU/TCP, CANopen, EtherNet/IP, EtherCAT, OPC UA;
• Steuerer mit leistungsstarken ARM-, Intel Celeron-, Intel i5- und Intel i7-Prozessoren (je nach Steuererversion);
• Großer Speicher: bis zu 128 MB Programmspeicher, bis zu 128 MB Flash, bis zu 8 GB RAM und Unterstützung für SSDs bis zu 64 GB;
• Unterstützung von Funktionsblöcken für die Bewegungssteuerung (SoftMotion) gemäß PLCOpen2.0 – u.a. mehrdimensionale Synchronisation, elektronische Kurvenscheiben, Achsengruppierung, Funktionen wie fliegende Säge, Drehmesser, lineare/kreisrunde/sphärische Interpolation;
• CNC-Funktionen – Unterstützung von G-Code, M-Code;
• Unterstützung der Kinematik von Industrierobotern;
• Integrierte schnelle Impulseingänge/-ausgänge mit 200 kHz für die Encoder-Ansteuerung und Achsensteuerung (u.a. Schrittmotoren, Servoantriebe usw.);
• Achsensteuerung – von 8 bis 256 reale EtherCAT-Achsen und bis zu 8 impulsgesteuerte Achsen;
• Möglichkeit zur Erstellung sehr umfangreicher verteilter Systeme – Unterstützung für bis zu 65.536 EtherCAT-Slave-Geräte;
• Erweiterungsmöglichkeit der I/O durch Erweiterungsmodule der HCQX-D4-Serie oder über Signalinseln der HCQX-D4- und HCNXE-Serie;
• Programmierumgebung – CODESYS v.3.5 oder HCP WORKS 3 (kostenlos).

  Abb. 8 Aufbau eines PAC-Steuerers am Beispiel des HCQ5P-1500-U4-Steuerers.    

Zusammenfassung

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