Inhoudsopgave
Hoofdstuk 1 ............................................................................................................................................. 3
Inleiding .............................................................................................................................................. 3
1.1 Ethische aspecten van automatisering ..................................................................................... 3
1.2 Waarom moet een ingenieur iets weten van besturingen? ...................................................... 3
1.3 Veiligheidsaspecten ................................................................................................................. 3
1.4 Het belang van de seriegrootte bij het ontwerp van de besturing ............................................ 4
Hoofdstuk 2 ............................................................................................................................................. 4
2.1 Besturingstechniek bij een verpakkingslijn ............................................................................. 4
2.2 Besturingstechniek in de procesindustrie ...................................................................................... 4
2.3 Besturingstechniek voor een spuitmachine ............................................................................. 5
2.4 Besturingstechniek voor de auto ............................................................................................. 5
2.5 Besturingstechniek voor een tandenborstel ............................................................................. 6
2.6 Besturingstechniek voor een wasmachine ............................................................................... 6
Hoofdstuk 3 ............................................................................................................................................. 6
Inleiding .............................................................................................................................................. 6
3.1 De magneet .............................................................................................................................. 6
3.2 Gelijkstroom (DC= Direct Current-motoren) .......................................................................... 7
3.3 Wisselstroommotoren .............................................................................................................. 8
3.4 Snelheidsregeling voor wisselstroommotoren ......................................................................... 8
3.5 Servomotoren .......................................................................................................................... 8
3.6 Stappenmotoren ....................................................................................................................... 9
3.7 Keuze van benodigd vermogen en toerental afhankelijk van het gebruik van de motor ......... 9
3.8 Keuze van een elektromotor .................................................................................................. 10
Hoofdstuk 4 ........................................................................................................................................... 10
4.1 Compressoren ........................................................................................................................ 10
4.2 Luchtbehandeling .................................................................................................................. 10
4.3 Cilinders en ventielen ............................................................................................................ 10
4.4 De snelheid van een pneumatische aandrijving ..................................................................... 13
4.5 Geheel pneumatische besturingen ......................................................................................... 14
4.6 Problemen bij pneumatiek ..................................................................................................... 14
4.7 Pneumatiek voor positionering .............................................................................................. 14
4.8 Pneumatische schema’s tekenen............................................................................................ 14
Hoofdstuk 5 ........................................................................................................................................... 15
5.1 Pompen ........................................................................................................................................ 15
5.2 Aggregaat .................................................................................................................................... 15
5.3 Overige hydraulische pompen ..................................................................................................... 15
5.4 Proportionaaltechniek .................................................................................................................. 16
5.5 Ontwerpen van een hydraulieksysteem ....................................................................................... 16
,Hoofdstuk 6 ........................................................................................................................................... 16
6.1 De mechanische schakelaar ................................................................................................... 16
6.2 De reedswitch ........................................................................................................................ 17
6.3 De benaderingsschakelaar ..................................................................................................... 17
6.4 De fotocel .............................................................................................................................. 17
6.5 De encoder............................................................................................................................. 17
6.6 De potmeter ........................................................................................................................... 17
6.7 De resolver ............................................................................................................................ 18
6.8 De tachometer........................................................................................................................ 18
Hoofdstuk 7 ........................................................................................................................................... 18
7.1 Tekenregels stroomkringschema ........................................................................................... 18
7.2 Storingzoeken met behulp van de stroomkringschema’s ...................................................... 19
Hoofdstuk 8 ........................................................................................................................................... 20
Inleiding ............................................................................................................................................ 20
8.1 Aansluiting van actuatoren, sensoren en schakelaars op de PLC ................................................ 21
Hoofdstuk 9 ........................................................................................................................................... 21
9.1 WSS ............................................................................................................................................. 21
9.2 WSS met geheugen ..................................................................................................................... 21
9.3 PLC-programmeersoftware ......................................................................................................... 22
9.4 Ladder.......................................................................................................................................... 22
9.5 Functieblokdiagram ..................................................................................................................... 24
9.6 SFC (Sequential Function Chart) ................................................................................................ 25
9.7 SFC-structuur in een ladderprogramma ...................................................................................... 25
Hoofdstuk 10 ......................................................................................................................................... 25
Inleiding ............................................................................................................................................ 25
Hoofdstuk 11 ......................................................................................................................................... 26
Inleiding ............................................................................................................................................ 26
11.1 Veldbussen in fabrieken ............................................................................................................ 26
11.2 Veldbussen in auto’s ................................................................................................................. 27
11.3 Veldbussen in gebouwen ........................................................................................................... 27
11.4 Ethernet ..................................................................................................................................... 27
Hoofdstuk 12 ......................................................................................................................................... 27
12.1 Het Arduino-microprocessorboard ............................................................................................ 27
,Hoofdstuk 1
Inleiding
Voordelen van productieautomatisering
1. Producten, machines en installaties worden steeds geavanceerder door steeds goedkopere en
slimmere besturing
2. Kosten van de elektronica gaan omlaag
3. Beter en meer constante kwaliteit van het product → minder uitval
4. Bewaking en borging van productkwaliteit
5. Minder loonkosten
6. Minder energiekosten
7. Veiligere productie
1.1 Ethische aspecten van automatisering
Minder loonkosten
- Geld meer voor de eigenaren van een bedrijf
- Positieve aspect: er blijven banen behouden in Nederland, maar overgebleven werk zal anders zijn
- Negatieve aspect: automatisering hier houdt ontwikkeling economie in lagelonenlanden tegen
Reden automatisering van werkgevers: ze moeten mee automatiseren door concurrerende
lagelonenlanden.
Automatisering is benodigd om de mens van een goede welvaart te voorzien
Door industrialisatie → vraag naar olie, staal en andere grondstoffen gestegen → deze worden duur en
raken mogelijk uitgeput.
1.2 Waarom moet een ingenieur iets weten van besturingen?
Besturingen
- Worden steeds belangrijker voor een ingenieur die producten, machines of installaties ontwerpt
- Besturing bepaalt steeds groter deel van de waarde voor de klant
Benodigde kennis:
1. Kennis van productieautomatisering met bijbehorende acutatoren
(elektrisch/pneumatisch/hydraulisch), sensoren en besturingen (PLC/PAC)
2. Kennis van mechatronische besturingen zoals in consumentenproducten
Ingenieur moet weten wat (niet) mogelijk is en keuze kunnen maken voor benodigde componenten.
1.3 Veiligheidsaspecten
Ontwerper van machine is verantwoordelijk voor de veiligheid ervan.
CE-markering
- Als machine voldoet aan Europese veiligheidseisen
- Ook voor machines voor in eigen bedrijf of in een machinelijn die is samengesteld uit bestaande
componenten
- Mag als de leverancier zich behoudt aan de geldige normen, handleiding heeft gemaakt en een
risicoanalyse heeft uitgevoerd
- Aansprakelijkheid is een drijfveer voor een CE-markering
Veiligheid wordt door groot deel van besturing bepaald:
• Voldoende noodstoppen en op de juiste plaatsen
• Veiligheidsschermen voor de bewegende delen van de machine
, • Voor manipulatoren en industriële robots met onverwachte bewegingen moet de omgeving
afgesloten worden door bijvoorbeeld hekwerk
1.4 Het belang van de seriegrootte bij het ontwerp van de besturing
Lage verkoopprijs per product
I. Wanneer er algemeen toegepaste componenten worden gebruikt → lage hardware kosten
II. Bij massaproductie kan hoge softwarekosten alsnog een lage kostprijs hebben als de software ook
weer opnieuw kan worden hergebruikt
Hoge verkoopprijs per product
1. Bij kleinere seriegroottes zoals een dure Mercedes (na vele verkopen, na aantal jaar ook
goedkopere prijs)
2. Bij een software voor dure productiemachines waar aantal van worden gemaakt
Hoofdstuk 2
2.1 Besturingstechniek bij een verpakkingslijn
Verpakkingsmateriaal
▪ Installatie kost vaak een half miljoen euro of meer
▪ Door hoge productieaantallen kosten per verpakking maar klein deel van product
Flow wrappers
- Wordt gebruik van gemaakt bij het verpakken met toevoer- en buffertransportbanen
- Wordt gebruik gemaakt elektrische besturingen (PLC: Programmable Logic Controllers)
- Beide aandrijvingen via ketting gekoppeld
Bij modernere machines:
Koppeling via metingen en snelheden en posities en softwarematige besturing.
Voordelen moderne besturingstechniek in verpakkingslijnen
1. Productielijn bestaat uit eenvoudig aan elkaar te koppelen modules met elk eigen besturing die
communiceert met centrale besturing.
2. Eenvoudiger bedienen vanaf een centraal besturingspaneel met grafische interface.
3. Er is een koppeling van de besturing met de plannings- en productiebesturingssoftware.
4. Machines zijn beter beveiligd.
2.2 Besturingstechniek in de procesindustrie
Automatisering
➢ Bepaald groot deel van de investeringskosten
➢ Zo best mogelijke parameters gebruiken in chemische processen (druk, temperatuur en debiet
(hoeveelheid/seconde))
o Hierdoor hoog rendement en kwaliteit en minder vervuiling
Deel van procesregelingen kan met aan/uit-regelingen
Bijvoorbeeld bij cv-installaties → wanneer de temperatuur onder bepaalde temperatuur is gaat hij aan
→ wanneer temperatuur boven bepaalde temperatuur is gaat hij uit.
Anders door middel van PID-regelaar (Proportionele, integrerende en differentiërende)
• Kan een elektronische schakeling zijn of kan in software worden uitgevoerd
• Maakt onderdeel uit van een regelkring bestaande uit:
o Een sensor
o De regelaar die (afhankelijk van gemeten of gewenste waarde en instelling PID-regelaar)
een signaal uitstuurt
Hoofdstuk 1 ............................................................................................................................................. 3
Inleiding .............................................................................................................................................. 3
1.1 Ethische aspecten van automatisering ..................................................................................... 3
1.2 Waarom moet een ingenieur iets weten van besturingen? ...................................................... 3
1.3 Veiligheidsaspecten ................................................................................................................. 3
1.4 Het belang van de seriegrootte bij het ontwerp van de besturing ............................................ 4
Hoofdstuk 2 ............................................................................................................................................. 4
2.1 Besturingstechniek bij een verpakkingslijn ............................................................................. 4
2.2 Besturingstechniek in de procesindustrie ...................................................................................... 4
2.3 Besturingstechniek voor een spuitmachine ............................................................................. 5
2.4 Besturingstechniek voor de auto ............................................................................................. 5
2.5 Besturingstechniek voor een tandenborstel ............................................................................. 6
2.6 Besturingstechniek voor een wasmachine ............................................................................... 6
Hoofdstuk 3 ............................................................................................................................................. 6
Inleiding .............................................................................................................................................. 6
3.1 De magneet .............................................................................................................................. 6
3.2 Gelijkstroom (DC= Direct Current-motoren) .......................................................................... 7
3.3 Wisselstroommotoren .............................................................................................................. 8
3.4 Snelheidsregeling voor wisselstroommotoren ......................................................................... 8
3.5 Servomotoren .......................................................................................................................... 8
3.6 Stappenmotoren ....................................................................................................................... 9
3.7 Keuze van benodigd vermogen en toerental afhankelijk van het gebruik van de motor ......... 9
3.8 Keuze van een elektromotor .................................................................................................. 10
Hoofdstuk 4 ........................................................................................................................................... 10
4.1 Compressoren ........................................................................................................................ 10
4.2 Luchtbehandeling .................................................................................................................. 10
4.3 Cilinders en ventielen ............................................................................................................ 10
4.4 De snelheid van een pneumatische aandrijving ..................................................................... 13
4.5 Geheel pneumatische besturingen ......................................................................................... 14
4.6 Problemen bij pneumatiek ..................................................................................................... 14
4.7 Pneumatiek voor positionering .............................................................................................. 14
4.8 Pneumatische schema’s tekenen............................................................................................ 14
Hoofdstuk 5 ........................................................................................................................................... 15
5.1 Pompen ........................................................................................................................................ 15
5.2 Aggregaat .................................................................................................................................... 15
5.3 Overige hydraulische pompen ..................................................................................................... 15
5.4 Proportionaaltechniek .................................................................................................................. 16
5.5 Ontwerpen van een hydraulieksysteem ....................................................................................... 16
,Hoofdstuk 6 ........................................................................................................................................... 16
6.1 De mechanische schakelaar ................................................................................................... 16
6.2 De reedswitch ........................................................................................................................ 17
6.3 De benaderingsschakelaar ..................................................................................................... 17
6.4 De fotocel .............................................................................................................................. 17
6.5 De encoder............................................................................................................................. 17
6.6 De potmeter ........................................................................................................................... 17
6.7 De resolver ............................................................................................................................ 18
6.8 De tachometer........................................................................................................................ 18
Hoofdstuk 7 ........................................................................................................................................... 18
7.1 Tekenregels stroomkringschema ........................................................................................... 18
7.2 Storingzoeken met behulp van de stroomkringschema’s ...................................................... 19
Hoofdstuk 8 ........................................................................................................................................... 20
Inleiding ............................................................................................................................................ 20
8.1 Aansluiting van actuatoren, sensoren en schakelaars op de PLC ................................................ 21
Hoofdstuk 9 ........................................................................................................................................... 21
9.1 WSS ............................................................................................................................................. 21
9.2 WSS met geheugen ..................................................................................................................... 21
9.3 PLC-programmeersoftware ......................................................................................................... 22
9.4 Ladder.......................................................................................................................................... 22
9.5 Functieblokdiagram ..................................................................................................................... 24
9.6 SFC (Sequential Function Chart) ................................................................................................ 25
9.7 SFC-structuur in een ladderprogramma ...................................................................................... 25
Hoofdstuk 10 ......................................................................................................................................... 25
Inleiding ............................................................................................................................................ 25
Hoofdstuk 11 ......................................................................................................................................... 26
Inleiding ............................................................................................................................................ 26
11.1 Veldbussen in fabrieken ............................................................................................................ 26
11.2 Veldbussen in auto’s ................................................................................................................. 27
11.3 Veldbussen in gebouwen ........................................................................................................... 27
11.4 Ethernet ..................................................................................................................................... 27
Hoofdstuk 12 ......................................................................................................................................... 27
12.1 Het Arduino-microprocessorboard ............................................................................................ 27
,Hoofdstuk 1
Inleiding
Voordelen van productieautomatisering
1. Producten, machines en installaties worden steeds geavanceerder door steeds goedkopere en
slimmere besturing
2. Kosten van de elektronica gaan omlaag
3. Beter en meer constante kwaliteit van het product → minder uitval
4. Bewaking en borging van productkwaliteit
5. Minder loonkosten
6. Minder energiekosten
7. Veiligere productie
1.1 Ethische aspecten van automatisering
Minder loonkosten
- Geld meer voor de eigenaren van een bedrijf
- Positieve aspect: er blijven banen behouden in Nederland, maar overgebleven werk zal anders zijn
- Negatieve aspect: automatisering hier houdt ontwikkeling economie in lagelonenlanden tegen
Reden automatisering van werkgevers: ze moeten mee automatiseren door concurrerende
lagelonenlanden.
Automatisering is benodigd om de mens van een goede welvaart te voorzien
Door industrialisatie → vraag naar olie, staal en andere grondstoffen gestegen → deze worden duur en
raken mogelijk uitgeput.
1.2 Waarom moet een ingenieur iets weten van besturingen?
Besturingen
- Worden steeds belangrijker voor een ingenieur die producten, machines of installaties ontwerpt
- Besturing bepaalt steeds groter deel van de waarde voor de klant
Benodigde kennis:
1. Kennis van productieautomatisering met bijbehorende acutatoren
(elektrisch/pneumatisch/hydraulisch), sensoren en besturingen (PLC/PAC)
2. Kennis van mechatronische besturingen zoals in consumentenproducten
Ingenieur moet weten wat (niet) mogelijk is en keuze kunnen maken voor benodigde componenten.
1.3 Veiligheidsaspecten
Ontwerper van machine is verantwoordelijk voor de veiligheid ervan.
CE-markering
- Als machine voldoet aan Europese veiligheidseisen
- Ook voor machines voor in eigen bedrijf of in een machinelijn die is samengesteld uit bestaande
componenten
- Mag als de leverancier zich behoudt aan de geldige normen, handleiding heeft gemaakt en een
risicoanalyse heeft uitgevoerd
- Aansprakelijkheid is een drijfveer voor een CE-markering
Veiligheid wordt door groot deel van besturing bepaald:
• Voldoende noodstoppen en op de juiste plaatsen
• Veiligheidsschermen voor de bewegende delen van de machine
, • Voor manipulatoren en industriële robots met onverwachte bewegingen moet de omgeving
afgesloten worden door bijvoorbeeld hekwerk
1.4 Het belang van de seriegrootte bij het ontwerp van de besturing
Lage verkoopprijs per product
I. Wanneer er algemeen toegepaste componenten worden gebruikt → lage hardware kosten
II. Bij massaproductie kan hoge softwarekosten alsnog een lage kostprijs hebben als de software ook
weer opnieuw kan worden hergebruikt
Hoge verkoopprijs per product
1. Bij kleinere seriegroottes zoals een dure Mercedes (na vele verkopen, na aantal jaar ook
goedkopere prijs)
2. Bij een software voor dure productiemachines waar aantal van worden gemaakt
Hoofdstuk 2
2.1 Besturingstechniek bij een verpakkingslijn
Verpakkingsmateriaal
▪ Installatie kost vaak een half miljoen euro of meer
▪ Door hoge productieaantallen kosten per verpakking maar klein deel van product
Flow wrappers
- Wordt gebruik van gemaakt bij het verpakken met toevoer- en buffertransportbanen
- Wordt gebruik gemaakt elektrische besturingen (PLC: Programmable Logic Controllers)
- Beide aandrijvingen via ketting gekoppeld
Bij modernere machines:
Koppeling via metingen en snelheden en posities en softwarematige besturing.
Voordelen moderne besturingstechniek in verpakkingslijnen
1. Productielijn bestaat uit eenvoudig aan elkaar te koppelen modules met elk eigen besturing die
communiceert met centrale besturing.
2. Eenvoudiger bedienen vanaf een centraal besturingspaneel met grafische interface.
3. Er is een koppeling van de besturing met de plannings- en productiebesturingssoftware.
4. Machines zijn beter beveiligd.
2.2 Besturingstechniek in de procesindustrie
Automatisering
➢ Bepaald groot deel van de investeringskosten
➢ Zo best mogelijke parameters gebruiken in chemische processen (druk, temperatuur en debiet
(hoeveelheid/seconde))
o Hierdoor hoog rendement en kwaliteit en minder vervuiling
Deel van procesregelingen kan met aan/uit-regelingen
Bijvoorbeeld bij cv-installaties → wanneer de temperatuur onder bepaalde temperatuur is gaat hij aan
→ wanneer temperatuur boven bepaalde temperatuur is gaat hij uit.
Anders door middel van PID-regelaar (Proportionele, integrerende en differentiërende)
• Kan een elektronische schakeling zijn of kan in software worden uitgevoerd
• Maakt onderdeel uit van een regelkring bestaande uit:
o Een sensor
o De regelaar die (afhankelijk van gemeten of gewenste waarde en instelling PID-regelaar)
een signaal uitstuurt
