MET23 – Industriële Automatisering
Week 1: Introductie IA, Mechanisering vs Automatisering
Wat is industriële automatisering (IA)? Automatisering gaat over het
vervangen of ondersteunen van menselijke arbeid en beslissingen door
technologie (machines, besturingen, computers) in een industriële
context. In de introductie wordt het onderscheid gemaakt tussen
mechanisering en automatisering. Mechanisering betekent het
overnemen van fysieke menselijke kracht door een mechanische
aandrijving, terwijl de mens nog de besturing doet (de machine blijft
bemand en er is weinig elektronica) . Automatisering gaat een stap
verder: naast mechanisering worden ook besturingsfuncties door
apparaten/computers overgenomen, zodat de installatie zelfstandig kan
werken en de mens vooral toeziet en ingrijpt indien nodig . Denk aan een
CNC-machine: de taak van de operator is vergaand geautomatiseerd; de
mens stelt hoogstens de machine in en controleert het proces. In figuur
1.2 vs 1.3 van de lesstof werd ook CNC vs FPA getoond: CNC (Computer
Numerical Control) is een voorbeeld van geavanceerde geautomatiseerde
machine, terwijl FPA (Flexibele Productie Automatisering) doelt op
nog flexibelere productie, waar machines snel kunnen omschakelen voor
verschillende producten en batchgroottes . Dit is relevant voor moderne
productie die naar mass customization streeft: hoge variëteit én
efficiëntie.
Analoog vs Digitaal: Een ander basisconcept is het verschil tussen
analoge en digitale signalen. Analoge signalen variëren continu (zoals een
spanningswaarde die proportioneel met temperatuur meeloopt, een
gladde golfvorm). Inzoomen blijft een doorlopende lijn . Digitale signalen
zijn discreet, opgebouwd uit bits (nullen en enen, hoog/laag). Bij
voldoende “inzoomen” zie je bij digitaal een trapjes- of blokjeskarakter
(bitsprongen) . Automatiseringssystemen gebruiken digitale signalen
omdat computers werken met 0/1 – sensoren moeten analoge grootheden
vaak converteren (via een ADC) naar digitaal. Het onderscheid is
belangrijk: analoge systemen kunnen fijnere resolutie bieden, maar
digitale systemen zijn makkelijker op te slaan, te verwerken en zijn minder
gevoelig voor ruis (binair aan/uit is duidelijker te onderscheiden).
Uitvoerorganen (actuatoren) en hoofdschakelelementen: Een
uitvoerorgaan is een component dat daadwerkelijk het werk verricht in
een machine, aangedreven door een energiesoort – bijvoorbeeld een
hydraulische cilinder, pneumatische cilinder of een elektromotor . Ieder
type heeft zijn eigenschappen: hydraulisch voor grote krachten en
precieze beweging, pneumatisch is snel en eenvoudig (maar beperkte
kracht), elektrisch is flexibel en makkelijk te regelen in snelheid en positie .
Een hoofdschakelelement stuurt zo’n uitvoerorgaan aan door middel van
een klein signaal dat een groot vermogen schakelt . Voorbeelden: in
hydrauliek een servoklep of 4/3 stuurschuif die oliedruk doorlaat ; in
pneumatiek een 5/2 ventiel dat perslucht aan/af voert ; elektrisch een
relais of contactor die een motor aan- en uitschakelt . Het
, hoofdschakelelement zorgt er dus voor dat de besturing (die slechts kleine
signalen levert) invloed kan uitoefenen op de vermogenscomponent (de
actuator met hoog energiepeil).
Mediumconditionering: Voordat energie efficiënt een machine kan
aandrijven, moet het medium (olie, perslucht, elektriciteit) in de juiste
conditie zijn. Mediumconditionering omvat alle voorzieningen om het
medium geschikt te maken: bij perslucht bijvoorbeeld filters (verwijderen
vocht/vuil), een reduceerventiel (stabiele druk instellen) en een smeerunit
(voor luchtgereedschap). In hydrauliek hebben we eveneens filtratie,
olietanks met koelers/verhitters om olie op temp/zuiverheid te houden, en
drukregelaars. Bij elektrisch denken we aan spanningsconditionering
(stabiele voeding, spanningskwaliteit verbeteren via UPS’s of filters).
Zonder mediumconditionering zou slijtage, storingen of onnauwkeurigheid
optreden (denk aan een cilinder vol vuil of een motor met
spanningspieken).
Signalen, signaalgevers en sensoren: Signaalgevers en sensoren zijn
componenten die informatie uit het proces aan de besturing leveren. Ze
zetten fysieke grootheden om in elektrische signalen. Een sensor meet
bijvoorbeeld temperatuur, druk, positie, snelheid, aanwezigheid enz.
Voorbeelden: een benaderingsschakelaar (inductieve of optische sensor)
die detecteert of een object aanwezig is, een druktransmitter die de druk
in een leiding meet, of een encodertje op een as dat positiehoeken
doorgeeft. Signalen van sensoren kunnen binair/digitaal zijn (aan of uit, bv.
een eindschakelaar) of analoog (een 4-20 mA stroomlus die
correspondeert met een gemeten waarde). De sensor maakt deel uit van
de terugkoppeling in de automatisering: hij geeft de besturing input zodat
deze weet wat er gaande is. Een signaalgever kan in bredere zin elk
element zijn dat een signaal afgeeft – dit omvat sensoren maar ook
bijvoorbeeld handmatige invoer (een knop die een signaal geeft wanneer
ingedrukt). In hoofdstuk 2 zijn verschillende sensorprincipes behandeld,
waaronder mechanische, elektrische, optische sensoren en hun
karakteristieken (gevoeligheid, nauwkeurigheid, responstijd).
Oefenvragen:
Wat wordt verstaan onder een hoofdschakelelement? Leg uit
waarom dit nodig is tussen een sensor/PLC-uitgang en een
hydraulische cilinder.
Noem drie soorten uitvoerorganen (actuatoren) en geef per soort
een toepassingsvoorbeeld en een voordeel van dat type aandrijving.
Een inductieve nabijheidssensor en een temperatuursensor geven
allebei informatie aan een besturing. Welke verschillen in
signaaltype en gebruik zie je tussen deze twee sensoren?
Week 2: Volgordebesturingen (Sequentiële besturing)
Definitie volgordebesturing: Een volgorde- of sequentiële besturing is
een besturingssysteem dat commando’s in een vooraf bepaalde volgorde
afgeeft aan één of meerdere actuatoren . Met andere woorden, het
doorloopt stapsgewijs een aantal toestanden. Pas als stap 1 is afgerond
Week 1: Introductie IA, Mechanisering vs Automatisering
Wat is industriële automatisering (IA)? Automatisering gaat over het
vervangen of ondersteunen van menselijke arbeid en beslissingen door
technologie (machines, besturingen, computers) in een industriële
context. In de introductie wordt het onderscheid gemaakt tussen
mechanisering en automatisering. Mechanisering betekent het
overnemen van fysieke menselijke kracht door een mechanische
aandrijving, terwijl de mens nog de besturing doet (de machine blijft
bemand en er is weinig elektronica) . Automatisering gaat een stap
verder: naast mechanisering worden ook besturingsfuncties door
apparaten/computers overgenomen, zodat de installatie zelfstandig kan
werken en de mens vooral toeziet en ingrijpt indien nodig . Denk aan een
CNC-machine: de taak van de operator is vergaand geautomatiseerd; de
mens stelt hoogstens de machine in en controleert het proces. In figuur
1.2 vs 1.3 van de lesstof werd ook CNC vs FPA getoond: CNC (Computer
Numerical Control) is een voorbeeld van geavanceerde geautomatiseerde
machine, terwijl FPA (Flexibele Productie Automatisering) doelt op
nog flexibelere productie, waar machines snel kunnen omschakelen voor
verschillende producten en batchgroottes . Dit is relevant voor moderne
productie die naar mass customization streeft: hoge variëteit én
efficiëntie.
Analoog vs Digitaal: Een ander basisconcept is het verschil tussen
analoge en digitale signalen. Analoge signalen variëren continu (zoals een
spanningswaarde die proportioneel met temperatuur meeloopt, een
gladde golfvorm). Inzoomen blijft een doorlopende lijn . Digitale signalen
zijn discreet, opgebouwd uit bits (nullen en enen, hoog/laag). Bij
voldoende “inzoomen” zie je bij digitaal een trapjes- of blokjeskarakter
(bitsprongen) . Automatiseringssystemen gebruiken digitale signalen
omdat computers werken met 0/1 – sensoren moeten analoge grootheden
vaak converteren (via een ADC) naar digitaal. Het onderscheid is
belangrijk: analoge systemen kunnen fijnere resolutie bieden, maar
digitale systemen zijn makkelijker op te slaan, te verwerken en zijn minder
gevoelig voor ruis (binair aan/uit is duidelijker te onderscheiden).
Uitvoerorganen (actuatoren) en hoofdschakelelementen: Een
uitvoerorgaan is een component dat daadwerkelijk het werk verricht in
een machine, aangedreven door een energiesoort – bijvoorbeeld een
hydraulische cilinder, pneumatische cilinder of een elektromotor . Ieder
type heeft zijn eigenschappen: hydraulisch voor grote krachten en
precieze beweging, pneumatisch is snel en eenvoudig (maar beperkte
kracht), elektrisch is flexibel en makkelijk te regelen in snelheid en positie .
Een hoofdschakelelement stuurt zo’n uitvoerorgaan aan door middel van
een klein signaal dat een groot vermogen schakelt . Voorbeelden: in
hydrauliek een servoklep of 4/3 stuurschuif die oliedruk doorlaat ; in
pneumatiek een 5/2 ventiel dat perslucht aan/af voert ; elektrisch een
relais of contactor die een motor aan- en uitschakelt . Het
, hoofdschakelelement zorgt er dus voor dat de besturing (die slechts kleine
signalen levert) invloed kan uitoefenen op de vermogenscomponent (de
actuator met hoog energiepeil).
Mediumconditionering: Voordat energie efficiënt een machine kan
aandrijven, moet het medium (olie, perslucht, elektriciteit) in de juiste
conditie zijn. Mediumconditionering omvat alle voorzieningen om het
medium geschikt te maken: bij perslucht bijvoorbeeld filters (verwijderen
vocht/vuil), een reduceerventiel (stabiele druk instellen) en een smeerunit
(voor luchtgereedschap). In hydrauliek hebben we eveneens filtratie,
olietanks met koelers/verhitters om olie op temp/zuiverheid te houden, en
drukregelaars. Bij elektrisch denken we aan spanningsconditionering
(stabiele voeding, spanningskwaliteit verbeteren via UPS’s of filters).
Zonder mediumconditionering zou slijtage, storingen of onnauwkeurigheid
optreden (denk aan een cilinder vol vuil of een motor met
spanningspieken).
Signalen, signaalgevers en sensoren: Signaalgevers en sensoren zijn
componenten die informatie uit het proces aan de besturing leveren. Ze
zetten fysieke grootheden om in elektrische signalen. Een sensor meet
bijvoorbeeld temperatuur, druk, positie, snelheid, aanwezigheid enz.
Voorbeelden: een benaderingsschakelaar (inductieve of optische sensor)
die detecteert of een object aanwezig is, een druktransmitter die de druk
in een leiding meet, of een encodertje op een as dat positiehoeken
doorgeeft. Signalen van sensoren kunnen binair/digitaal zijn (aan of uit, bv.
een eindschakelaar) of analoog (een 4-20 mA stroomlus die
correspondeert met een gemeten waarde). De sensor maakt deel uit van
de terugkoppeling in de automatisering: hij geeft de besturing input zodat
deze weet wat er gaande is. Een signaalgever kan in bredere zin elk
element zijn dat een signaal afgeeft – dit omvat sensoren maar ook
bijvoorbeeld handmatige invoer (een knop die een signaal geeft wanneer
ingedrukt). In hoofdstuk 2 zijn verschillende sensorprincipes behandeld,
waaronder mechanische, elektrische, optische sensoren en hun
karakteristieken (gevoeligheid, nauwkeurigheid, responstijd).
Oefenvragen:
Wat wordt verstaan onder een hoofdschakelelement? Leg uit
waarom dit nodig is tussen een sensor/PLC-uitgang en een
hydraulische cilinder.
Noem drie soorten uitvoerorganen (actuatoren) en geef per soort
een toepassingsvoorbeeld en een voordeel van dat type aandrijving.
Een inductieve nabijheidssensor en een temperatuursensor geven
allebei informatie aan een besturing. Welke verschillen in
signaaltype en gebruik zie je tussen deze twee sensoren?
Week 2: Volgordebesturingen (Sequentiële besturing)
Definitie volgordebesturing: Een volgorde- of sequentiële besturing is
een besturingssysteem dat commando’s in een vooraf bepaalde volgorde
afgeeft aan één of meerdere actuatoren . Met andere woorden, het
doorloopt stapsgewijs een aantal toestanden. Pas als stap 1 is afgerond
