Wat is een distributed control system (DCS) en waar wordt dit systeem toegepast?

Een distributed control system wordt afgekort met DCS. Dit is een onderdeel van de automatisering van processen in productiebedrijven. Een DCS wordt onder andere toegepast in de industrie en daarnaast in civieltechnische toepassingen. Met een DCS kunnen processen worden gevolgd gestuurd en gecontroleerd. De DCS vormt een onderdeel van een productiesysteem.

Waaruit bestaat een DCS?
Een DCS behoort tot de procesautomatisering en bestaat uit een aantal verschillende onderdelen. Deze onderdelen behoren zowel tot de hardware als software. De software is als het ware het brein en de hardware gebruikt de machine om informatie te ontvangen (sensors) en een bewerking uit te voeren. De meetinstrumenten zoals sensors zijn doormiddel van bedrading verbonden via een bus. Daarnaast hoort bij dit systeem ook een multiplexer en A/D-convertors. Dit alles staat in verbinding met een procescomputer waarmee het proces wordt gevisualiseerd. Doormiddel van een interface kan men communiceren met de productiemachines en in de display of op het beeldscherm kan men aflezen welke output wordt gerealiseerd en worden eventuele fouten inzichtelijk.

Waar worden distributed control systems toegepast?
Distributed control systems worden bij verschillende bedrijven toegepast. Hierbij kan men bijvoorbeeld denken aan elektriciteitscentrales. Ook bij distributiesystemen van elektriciteit wordt gebruik gemaakt van een distributed control system evenals bij klimaatsystemen. In chemische fabrieken vormt het DCS ook een belangrijk onderdeel van de procesautomatisering.

Wat kan men met een distributed control system?
Met een distributed control system kan men processen besturen in een geautomatiseerde omgeving. Hierbij kan men denken aan het regelen van pompen en kleppen zodat grondstoffen kunnen circuleren in leidingen. Een DCS vormt een onderdeel van de procesautomatisering en kan autonoom functioneren zonder dat een operator de machine hoeft te bedienen. In de praktijk wordt echter vaak wel een interface met bijbehorend beeldscherm toegepast zodat de operator wel inzichtelijk krijgt wat de machine voor bewerking uitvoert en of er fouten ontstaan. Op die manier kan de machine communiceren met het personeelslid. Een personeelslid kan dan bijvoorbeeld de setwaarde wijzigen, de temperatuur veranderen of de druk in de leidingen. In de jaren negentig van vorige eeuw zijn alle verouderde pneumatische regelsystemen bij Nederlandse bedrijven vervangen door DCS. De pneumatische systemen werkten op basis van luchtdruk. DCS werkt op basis van software en krijgt zijn voeding vanuit elektriciteit.

Wat zijn de basisfuncties DCS?
Een DCS heeft tegenwoordig een aantal basisfuncties. Dit is het regelen van analoge signalen en het regelen van diverse procesparameters. Verder kunnen verschillende PLC functies, dit zijn digitale signalen, doormiddel van een DCS worden geregeld. In de historiek kan men de historische gegevens van de machine(s) nalezen als men deze heeft opgeslagen. Een DCS zorgt ook voor visualisatie van de input en output van het proces met daarbij de eventuele bijzonderheden zoals storingen en dergelijke. In het alarm management kan men abnormale condities beheren.  Ook kan men met het DCS rapportages maken van de gegevens uit bovengenoemde systemen.

Wat is een ladderdiagram en waar worden ladderdiagrammen voor gebruikt?

In de procestechniek worden steeds meer processen geautomatiseerd. Door computersystemen het werk te laten over nemen van mensen kan men sneller en effectiever produceren. Daarnaast wordt de kans op fouten in de productie gereduceerd. Dit zijn allemaal voordelen voor bedrijven in de procesindustrie. Het automatiseren van productieprocessen sluit vaak naadloos aan bij Lean manufacturing en Lean management. Voor automatisering is echter software en hardware nodig. Hierbij komen de termen SCADA, PLC en PAC onder andere aan de orde.

Als men het heeft over een PLC heeft men het vaak ook over ladderdiagrammen. Een ladderdiagram (LD) is een schema waarin logische schakelingen worden weergegeven. Dit zijn AND en OR schakelingen die worden aangestuurd door een PLC.

Een PLC is een Programmable Logic Controller, die houdt in dat dit apparaat geprogrammeerd moet worden. De PLC wordt dus geprogrammeerd doormiddel van een ladderdiagram. De opbouw van de programmeertaal van een ladderdiagram (Ladder Logic) lijkt op een ladder die uit verschillende sporten bestaat. De sporten van de ladderdiagram vormen een programma dat de PLC moet uitvoeren. Deze sporten worden sequentieel door de PLC uitgevoerd.

Een ladderdiagram bevat een bepaalde logica waarmee de werking van relais wordt nagebootst. Deze logica zorgt er voor dat een PLC relatief eenvoudig kan worden geprogrammeerd. Dit zorgt er voor dat PLC-programmeurs de PLC eenvoudiger kunnen programmeren. Daarnaast zorgt de logica van een ladderdiagram er voor dat storing zoeken vereenvoudigd kan worden.

PLC en PAC
De Programmable Logic Controller (PLC) en de Programmable Automation Controller (PAC) zijn twee apparaten die beiden gebruikt kunnen worden in de automatisering in de procestechniek. De PLC wordt geprogrammeerd met behulp van ladderdiagrammen. De PAC is een systeem dat eveneens wordt gebruikt in de automatisering van machines en productieprocessen. Een PAC is een combinatie van een PLC en een PC en  kan op verschillende manieren worden geprogrammeerd. Een PAC is niet afhankelijk van programmering met behulp van ladderdiagrammen.  Men kan een PAC bijvoorbeeld ook programmeren met C of C++ .

Wat is het verschil tussen PLC en PAC?

Productieprocessen worden in toenemende mate geautomatiseerd. Dit houdt in dat veel bedrijven waarin producten worden geproduceerd werken met geautomatiseerde machines die aan worden gestuurd door software. Deze software vormt als het ware het brein achter de aansturing van de machines. In het verleden waren met name de operators en machinebedieners de personen die bepaalden welke bewerking een machine moest uitvoeren en wanneer de bewerking moet plaatsvinden. Tegenwoordig nemen PLC’s, SCADA en PAC’s deze rol over. Hieronder is in een paar alinea’s uitgelegd wat PLC’s en PAC’s zijn en wat het verschil tussen deze apparaten is.

Wat is een PLC?
Een Programmable Logic Controller wordt ook wel afgekort met de letters PLC. Een PLC is een apparaat dat gebaseerd is op een enkele microprocessor. De PLC wordt gebruikt voor het automatiseren van productiemachines. Daarnaast wordt met een PLC ook de infrastructuur en vervoer van materialen van en naar de machines geregeld. Een PLC is ontworpen om relais en timers te vervangen. Een PLC maakt gebruik van een ladderdiagram (Ladder Logic) dat door onderhoudsmonteurs en programmeurs gelezen kan worden. Hierdoor wordt duidelijk welke bewerkingen worden uitgevoerd en welke input en output van verschillende onderdelen heeft plaatsgevonden.

Wat is een PAC?
Een Programmable Automation Controller wordt ook wel afgekort met de letters PAC. Een andere benaming voor dit apparaat is Process Automation Controller wat eveneens met de letters PAC wordt afgekort.

Een PAC is een apparaat dat gebaseerd is op 2 of meerdere processors en lijkt op een personal computer (PC). In feite is een PAC een PC die samengevoegd is met een PLC. Dit gebeurd met behulp van multitasking mogelijkheden waarmee één of meerdere onderdelen van de apparatuur worden aangestuurd of geautomatiseerd. De term PAC werd voor het eerst gedefinieerd door ARC Advisory Group in 2001. De PAC omvat de mogelijkheden en capaciteiten van de PLC. De PAC heeft echter een software en een hardware die dusdanig zijn ontworpen dat ze gebruiksvriendelijk zijn voor de IT / computerprogrammeur. Er zijn meer mogelijkheden zoals meerdere programmeertalen waaronder gestructureerde tekst, C of C++  en er is een gedistribueerde controlesysteem (DCS). Daarnaast kan gebruik worden gemaakt van standaard PC netwerken zoals Ethernet.

Waarvoor wordt een PAC gebruikt?
Een PAC kent meer mogelijkheden dan een PLC een PAC wordt daardoor breder ingezet. Zo kan een PAC worden ingezet voor Process Control en het raadplegen en opvragen van gegevens over processen. Hierdoor kunnen processen worden gemonitord. Daarnaast wordt de PAC ingezet in de regeltechniek. Een PAC heeft de mogelijkheid om gegevens door te sturen van machines die ze aansturen naar andere machines of naar databases in een computernetwerk aangestuurde omgeving.

Wat is het grootste verschil tussen een PLC en een PAC?
Het grootste verschil tussen een PLC en een PAC zit in de vrijheid waarmee geprogrammeerd kan worden. Een PLC maakt gebruik van ladderdiagrammen (Ladder Logic) terwijl een PAC meer vrijheid kent op het gebied van programmeren. Dit zorgt er voor dat een PAC gebruiksvriendelijker is en meer mogelijkheden kent.

Wat is automatisering en waar wordt automatisering toegepast?

Automatisering is een woord dat regelmatig wordt gebruikt in de procesindustrie en de techniek. Doormiddel van automatisering worden menselijke handelingen vervangen door machines en computersystemen. Automatisering zorgt er voor dat mensen minder werk hoeven te verrichten. In plaats daarvan zorgen geautomatiseerde machines er voor dat er arbeid wordt verricht. Automatisering zorgt er voor dat er meer en sneller kan worden geproduceerd. Daarnaast zorgt automatisering voor een constante kwaliteit en output. Automatisering kan er toe bijdragen dat systemen in bijvoorbeeld fabrieken beter aangestuurd kunnen worden. Tegenwoordig kan men in de westerse wereld bijna niet meer zonder automatiering. Het wordt namelijk op veel verschillende manieren toegepast in bedrijven en de maatschappij.

Waar wordt automatisering toegepast?
Automatiering wordt op veel verschillende plaatsen in de samenleving toegepast om de werkzaamheden van mensen te verlichten of te vervangen. Fabrieken zijn een bekend voorbeeld van bedrijven waarin automatiseringsprocessen worden toegepast maar er zijn nog veel meer bedrijven waarin gebruik gemaakt wordt van automatisering. Ook in kantoren kan men gebruik maken van kantoorautomatisering. Daarnaast maken kassa’s en betaalsystemen ook gebruik van automatisering. Deze systemen zijn in de praktijk meestal gekoppeld aan voorraadbeheersingssystemen. Hierdoor wordt automatisch de voorraad van een bedrijf bijgehouden. Als artikelen worden verkocht kan vanuit een geautomatiseerd voorraadsysteem automatisch een bestelling worden gedaan naar een leverancier voor de levering van een nieuw product.

Automatisering vindt ook plaats in het verkeer. Verkeerslichten worden onder andere doormiddel van geautomatiseerde systemen aangestuurd. Daarnaast worden beveiligingssystemen tegenwoordig ook geautomatiseerd. Het automatiseren van verkeersystemen en beveiligingssystemen bespaard arbeidskrachten. Dit is echter niet het allerbelangrijkste pluspunt van deze automatiseringssystemen de veiligheid staat namelijk voorop. Als mensen systemen bedienen kunnen er gemakkelijk fouten ontstaan door onoplettendheid. Geautomatiseerde systemen maken gebruik van camera’s en sensors. Deze systemen vormen de ‘ogen’ van de automatisering. De gegevens die door de sensors en camera’s worden ontvangen zijn een belangrijke input die het geautomatiseerde systeem gebruikt om handelingen te verrichten. Camera’s en sensors merken over het algemeen meer op dan mensen. Daarnaast kunnen deze systemen dag en nacht worden gebruikt zonder dat ze vermoeid raken. Om deze redenen worden geautomatiseerde systemen op verschillende manieren gebruikt in het bedrijfsleven en de maatschappij. In de toekomst zal automatisering ook in andere werkprocessen worden doorgevoerd bijvoorbeeld in de gezondheidszorg.

Procesautomatisering en industriële automatisering
In de procesindustrie wordt zeer veel gebruik gemaakt van automatisering. Sinds de industriële revolutie werden de werkzaamheden van mensen in toenemende mate vervangen door machines. Er ontstond mechanisering. Mechanische systemen voerden bewerkingen uit in plaats van mensen. Meestal waren er nog wel mensen aanwezig op de werkvloer als operator of productiekracht. Deze werknemers bedienden de machines en voerden ondersteunende werkzaamheden uit aan de machines. Door de ontwikkelingen in elektronica en computertechnologie deed automatisering zijn intrede in de procesindustrie. Systemen en machines kunnen daardoor vrijwel volledig zelfstandig draaien wanneer ze door mensen zijn geprogrammeerd. Deze vorm van automatisering wordt ook wel procesautomatisering genoemd of procesbesturing en wordt zowel gebruikt voor volcontinue productieprocessen als batchprocessen.

Besturingssystemen
Procesautomatisering draait voor een groot deel om software die geïnstalleerd is op computers, deze computers worden ook wel procescomputers genoemd. Deze computers kunnen doormiddel van SCADA in contact staan met de computersystemen die verbonden zijn aan de machine. Doormiddel van automatisering ontstaat een kunstmatige intelligentie. Machines kunnen doormiddel van sensoren, voelers, camera’s en meetinstrumenten hun positie bepalen en bewerkingen uitvoeren. Uiteraard moet de machine wel geprogrammeerd zijn. Een machine moet bestuurd worden. In een geautomatiseerde omgeving bestuurt de werknemer de machine niet meer maar wordt gebruik gemaakt van een besturingssysteem. Een voorbeeld van een besturingssysteem is de PLC. De afkorting PLC staat voor programmable logic controller. Een PLC-systeem zorgt voor de besturing van de machine in plaats van de werknemer. Echter zullen er altijd operators nodig zijn die de knoppen bedienen van de machine. Doormiddel van de knoppen op het paneel worden signalen naar een geïntegreerd PLC-systeem in de machine gestuurd. Het PLC-systeem zorgt er vervolgens voor dat relais worden in- en uitgeschakeld. Hierdoor krijgen bepaalde delen van de machine juist wel of juist niet stroom. Dit zorgt er voor dat de bewerkingen worden uitgevoerd op de producten die de machine maakt. Naast PLC’s en SCADA systemen zijn er ook andere procesautomatiseringssystemen in de industrie bijvoorbeeld: Process control system (PCS) en Distributed control system (DCS).

Industriële automatisering en Lean manufacturing
In veel industriële bedrijven wordt voortdurend gezocht naar systemen en middelen waarmee het productieproces kan worden geoptimaliseerd. Hierbij kan geïnvesteerd worden in nieuwe machines en moderne softwaresystemen. De investeringen in machines en software gaan meestal gepaard met veranderingen in de bedrijfsvoering. Deze veranderingen in de bedrijfsvoeringen hebben ook invloed op de werkwijze en denkwijze van personeel. Tegenwoordig is Lean manufacturing bij veel bedrijven in trek. Deze benadering van procesbeheersing is gericht op het reduceren van verspilling. Machines moeten efficiënter werken en afval moet zoveel mogelijk worden beperkt. Daarvoor is een goed geautomatiseerd productieproces van belang. Bij de invoering van Lean manufacturing wordt daarom ook vaak gekeken naar de automatisering.

Daarnaast komt uit de automatisering (SCADA) ook naar voren of het productieproces wel de gewenste output levert. De output kan worden beoordeeld op kwaliteit en kwantiteit. Deze gegevens zijn belangrijk voor het beoordelen van de effectiviteit van het productieproces. Daarom vormen de gegevens die uit automatiseringssystemen gegenereerd worden zeer nuttige informatie voor het Lean management.

Wat is SCADA en waar wordt een SCADA-systeem voor gebruikt?

In de industrie wordt gewerkt met verschillende machines. Deze machines voeren bewerkingen uit op materialen, halffabricaten en producten. Machines werken tegenwoordig vrijwel geheel automatisch. Operators bedienen de machines door op knoppen te drukken. De machine bevat software die er voor zorgt dat de gewenste bewerking wordt uitgevoerd. Machines hebben verschillende meet en regelsystemen waarmee de processen en bewerkingen in kaart kunnen worden gebracht. Deze belangrijke informatie wordt verzameld en doorgestuurd door een SCADA-systeem. Het SCADA-systeem wordt tevens gebruikt voor het verwerken en visualiseren van deze informatie. SCADA is een afkorting die staat voor Supervisory Control And Data Acquisition.

Hoe werkt een SCADA-systeem?
Een SCADA-systeem bestaat uit software die geïnstalleerd is op een computer. Deze software zorgt er voor dat meetgegevens effectief en gemakkelijk kunnen worden uitgewisseld. Gegevens van machines moeten daarvoor worden omgezet van “computertaal” naar gegevens die voor mensen goed te begrijpen is. Hiervoor wordt SCADA gebruikt. Operators en procesoperators kunnen doormiddel van SCADA goed zien wat de productiviteit is van machines. Deze meetgegevens kunnen worden verwerkt in rapporten die vervolgens weer gebruikt kunnen worden om de effectiviteit van processen te beoordelen. SCADA kan naast het produceren van belangrijke gegevens van processen ook worden gebruikt om systemen in de fabriek aan te sturen.

SCADA is een software die gegevens kan lezen en schrijven naar besturingseenheden. Een bekend voorbeeld van besturingseenheden zijn PLC-systemen. PLC staat voor programmable logic controller, deze PLC-systemen sturen machines aan. Een SCADA-systeem kan gebruik maken van verschillende communicatiemiddelen een aantal voorbeelden hiervan zijn MPI, profibus, ethernet en RS485. Met deze communicatiemiddelen stuurt het SCADA-systeem gegevens naar de PLC-systemen van de machines in de fabriek.

SCADA en lean manufacturing
SCADA kan ook worden gebruikt worden voor rapportage over de ontwikkelingen in de procesindustrie. Hierbij kan gedacht worden aan productietotalen en het aantal alarmen dat heeft plaatsgevonden tijdens het proces. Deze gegevens kunnen naar een database of spreadsheet worden gestuurd. Informatie over de productieprocessen is van groot belang voor de aansturing en beheersing van de processen in de industrie. Gegevens over productietotalen zijn belangrijke indicatoren over de productiesnelheid. Daarnaast zijn gegevens over alarmen en fouten in het systeem belangrijk om de kwaliteit van het productiesysteem te beoordelen. SCADA kan daardoor zowel de kwaliteit als kwantiteit van productieprocessen in kaart brengen.

Door deze informatieverschaffing kan goed worden gekeken naar de verspilling in de organisatie. Machines die regelmatig storing hebben of niet goed zijn afgesteld zodat verkeerde producten worden geproduceerd zorgen voor verspilling. Lean manufacturing is er op gericht deze verspilling tegen te gaan. SCADA kan belangrijke informatie verschaffen voor Lean manufacturing. Procesoperators en leidinggevenden op de werkvloer kunnen de gegevens van SCADA gebruiken om aan de werkvloer duidelijk te maken hoe het productieproces verloopt. Daarnaast kan gekeken worden hoe bepaalde alarmen en foutmeldingen in de toekomst voorkomen kunnen worden. Dit vergroot de effectiviteit van het productieproces. Zonder een informatiesysteem als SCADA kan men het proces moeilijk controleren en beheersen. SCADA en lean manufacturing gaan daarom goed samen.

Wat is kasten- panelenbouw?

Kasten- panelenbouwer valt onder de besturingstechniek. Besturingstechniek is een technisch vakgebied waaronder systemen vallen waarmee machines of installaties kunnen worden bestuurd. Kasten, panelen en bijbehorende PLC hard- en software vormen de besturingstechniek die verbonden is aan een machine of installatie. Een kasten- panelenbouwer kan op verschillende locaties en in verschillende bedrijven ingezet worden. Zo zijn er kasten- panelenbouwers aan het werk in de machinebouw maar worden ze ook ingezet in de industrie en de scheepsbouw. Kasten- panelenbouwers kunnen ingezet worden in de assemblage van nieuwe kasten en panelen. Ook in de reparatie en revisie van bestaande kasten en panelen worden kasten- panelenbouwers ingezet.

Wat zijn kasten?
Een kasten- panelbouwer werkt aan bedrading van panelen en regelkasten. Deze kasten zijn gekoppeld aan machines. Een PLC systeem bevindt zich in de regelkast en wordt door een PLC programmeur (vaak) doormiddel van een laptop ingeregeld. Het PLC systeem is gekoppeld aan de systemen en de bedrading die zich in de bedradingskast of relaiskast bevinden. In de bedradingskast loopt bedrading van de PLC naar verschillende relais. De PLC regelt welke relais worden ingeschakeld en welke worden uitgeschakeld. Wanneer een relais wordt ingeschakeld komt een stroomkring tot stand zodat een deel van de machine elektrische stroom krijgt en een bewerking kan uitvoeren. Wanneer een relais wordt uitgeschakeld wordt de stroomkring verbroken en krijgt een bepaald deel van de machine geen stroom en komt daardoor niet in beweging.

Wat zijn panelen?
Panelen zijn gekoppeld aan regelkasten/ bedradingskasten/ relaiskasten. Daarnaast kunnen panelen ook op deze kasten zelf bevestigd worden. Een paneel is voorzien van verschillende knoppen. Met deze knoppen kan een daartoe bevoegde medewerker de machine aan en uit zetten en kan hij of zij de machine verschillende bewerkingen laten uitvoeren. Wanneer een knop op het paneel wordt ingedrukt gaat er een signaal naar de PLC die in de regelkast is geplaatst. De PLC werkt vervolgens een ladderdiagram af die door de PLC programmeur is ingeregeld. Door het afwerken van de ladderdiagram blijft er uiteindelijk één handeling over die het PLC moet verrichten en dat is een signaal afgeven aan één of enkele relais. Dit relais wordt dan ingeschakeld of uitgeschakeld. Een paneel is het scherm met knoppen die daadwerkelijk gebruikt kunnen worden door degene die de machine bedient. Op het paneel staan als het ware de functies die de machine kan uitvoeren. In het paneel zit ook bedrading.

Wat doet een panelenbouwer?
De taken van een kasten- panelenbouwer zijn divers. De werkzaamheden bestaan voor een groot deel uit het aanleggen en aansluiten van bedrading. Ook afmonteren van panelen, verdeelinrichtingen en regelkasten komt aan de orde. Het plaatsen en aansluiten van relais in relaiskasten wordt ook door een  kasten- panelenbouwer uitgevoerd. Daarnaast kan de hardware van de PLC door hem of haar worden geplaatst en aangesloten. De kasten en panelen worden gecontroleerd en getest. Eventuele storingen worden opgelost. De werkzaamheden worden voor een groot deel uitgevoerd aan de hand
van schema’s en technische tekeningen. Naarmate een kasten- panelenbouwer meer ervaring en kennis krijgt kan hij of zij meer verantwoordelijkheid dragen en als aanspreekpunt dienen voor collega’s op de werkvloer. In ieder geval moet iemand die aan het werk wil als kasten- panelenbouwer beschikken over een goede theoretische basis. Deze basis kan geboden worden door een opleiding. Zoals de MBO opleiding monteur elektrotechnische panelen MEP.