En PLC — eller Programmable Logic Controller — er hjertet i moderne industriautomatisering. Den erstatter komplekse relækredsløb og giver mulighed for at styre alt fra simple lyssignaler til avancerede produktionsanlæg via et program.
Men hvad sker der egentlig inde i en PLC, og hvordan tilsluttes sensorer og aktuatorer korrekt? Det er netop det dette indlæg handler om.
Du lærer hvordan PLC’ens scancyklus fungerer, hvad digitale og analoge signaler er, og hvordan du tilslutter sensorer korrekt med NPN- og PNP-kobling. Diagrammer og eksempler guider dig trin for trin.
Er du nybegynder inden for PLC og automation, anbefaler jeg at du har styr på grundlæggende elteori og relæteknik inden du fortsætter — det gør eksemplerne lettere at forstå.
Hvordan virker en PLC?
En PLC virker ved at den løbende læser indgangssignaler (inputs), behandler dem i henhold til programmet og sætter udgangene (outputs) derefter. Denne sekvens gentages konstant og kaldes en scancyklus. Hvordan udgangene agerer afhænger af dit program, som du har skrevet. En PLC har en cyklus, hvor den læser inputs, program og sætter udgange. Ser vi på figur 1, har vi den overordnede virkemåde af, hvordan en PLC læser sine data. Figuren viser det der kaldes en ”scan cycles”. PLC’en starter med at læse indgangene, og ser om nogle af indgangene er høje (aktive) og lægger det ind i PLC’en. Herefter gennemlæser den programmet, og sætter de indgange som blev læst som aktive i første step. Til sidst sættes udgangene, som har de betingelser opfyldt, som er defineret i programmet. Eksempel:
💡 Huskeregel – scancyklussens tre trin: 1) Læs indgange. 2) Udfør program. 3) Sæt udgange. Denne sekvens gentages typisk hundredvis af gange i sekundet. Scantiden er den tid det tager at gennemføre én komplet cyklus — typisk 1–20 ms afhængigt af programmets størrelse.
⚠️ PLC'en opdaterer ikke udgange undervejs: PLC'en sætter alle udgange på én gang sidst i scancyklussen — ikke løbende mens programmet læses. Det betyder at en ændring i en indgang ikke slår igennem på udgangen før næste scan er gennemført.
Digitale indgange og udgange (Digital Inputs and Outputs)
En PLC er opbygget med en CPU enhed, der skal afvikle koderne samt afvikle programmet. Men for at et program kan udføres, kræves det nogle signaler. Derfor er der ofte digitale ind- og udgange til en PLC.
Digitale ind- og udgange forklares ved, at det er ind- og udgange der kan være i to tilstande – nemlig ON og OFF (1 eller 0). Enten har du et signal eller også har du ikke et signal. Eksempelvis, hvis du aktiverer en trykknap, er signalet på indgangen ON (1). Vælger du at give slip på trykknappen er signalet nu OFF (0).
Digitale indgange
Digitale indgange anvendes til ON/OFF signaler, som trykknapper, niveauswitch, trykswitch osv. En digital indgang er bygget op med en common og de enkelte indgange. Common anvendes til referencepunktet, som er minus eller plus afhængig af, hvilket forbindelsessystem du anvender. Normalt anvendes der enten sinking eller sourcing forbindelse. For at kunne afgive signal til PLC’en skal der være et lukket kredsløb mellem indgangen og common. For at beskytte PLC’ens elektronik er indgangene galvanisk adskilt fra CPU’en via en optokoblerkredsløb. Signalet fra indgangen driver en lysdiode der lyser på en fototransistor, som aktiverer signalet i PLC’ens interne logik — uden elektrisk forbindelse til CPU’en.Ledningsforbindelse
Sinking (Positive logic)
Ved positiv logik (Sinking), har du en minus på common, hvorefter det positive signal kommer ind på de ønskede input.
Sourcing (Negativ logic)
Ved negativ logik (Sourcing), har du plus på common, hvorefter det negative signal kommer ind på den ønskede input.
Ved valg af føler skal man være opmærksom på, hvis følerne er af typen NPN eller PNP. Det har indvirkning på, hvad du skal vælge af forbindelsessystem. NPN følere sender et negativt signal retur til indgangen, og skal derfor anvendes i negativ logik. PNP følere sender et positivt signal retur til indgangen og skal derfor anvendes i positiv logik. 💡 Optokobleren beskytter CPU'en: Indgangene er galvanisk adskilt fra CPU'en via en optokoblerkredsløb. Det betyder at selv ved kortslutning eller spændingspulser på indgangene er CPU'en beskyttet. Optokobleren er grunden til at PLC-indgange typisk kan tåle 24V DC signaler direkte.
Digitale udgange
Ligesom digitale indgange, anvendes digitale udgange også til ON/OFF signaler. Det kan være aktivering af et relæ eller en lampe.
Digitale udgange er lige som digitale indgange bygget op med udgangene og en common. Selve udgangen er en kontaktfunktion der er galvanisk adskilt fra det resterende i PLC’en, eller en transistor udgang, som er en elektronisk relæfunktion. Det er igen for at sikre mod skader på PLC’en, hvis der sker en kortslutning.
For at kunne trække et relæ eller tænde en lampe, skal der et signal ind på common, og en forbindelse fra udgang til enheden, der skal aktiveres. Som ved indgangene, kan dette gøres efter sourcing og sinking metoden.
Ledningsforbindelse
Sourcing (Positiv logic)
Ved Sourcing output signal, skal man være opmærksom på, at det er modsat som ved indgang signal. Det er altså positiv logik. Du har her plus ind på common, som også er den polaritet du sender ud af udgangen. Derved er det et positiv signal du anvender. Derfor skal lampen i dette tilfælde have minus på dens anden tilslutning.
Sinking (Negativ logic)
Her er det modsat af ovenstående. Her sender du et negativ signal igennem PLC’ens relæ. Du får derfor minus ud af udgangen. For at lampen kan lyse, skal du derfor have et positiv signal på lampens anden terminal.
💡 Tre typer digitale udgange: PLC-udgange fås som relæudgang (AC og DC, galvanisk adskilt), transistorudgang/NPN eller PNP (kun DC, hurtig responstid) og TRIAC-udgang (kun AC). Relæudgange er de mest fleksible men har begrænset koblingsfrekvens og levetid.
⚠️ Tjek maks. belastning på udgang: Hver PLC-udgang har en maksimal strøm — typisk 0,5–2A pr. udgang. Overskrides denne, beskadiges udgangen. Skal der styres store belastninger som motorer eller tunge relæer, bruges et mellemliggende relæ eller kontaktor.
Analoge indgange og udgange (Analog Inputs and Outputs)
Det er kun de meget simple systemer, der er bygget op af rene digitale ind- og udgange. Ofte er der behov for analoge signaler. Analoge signaler anvendes til at registrerer en værdi eller til sende en værdi til en komponent.
Eksempel er en temperaturtransmitter der sender et signal, som i sidste ende skal aflæses på en touchpanel som en temperatur. Samtidig skal denne temperatur bestemme, hvordan opvarmning af et kar skal foregå. Her kan en regulering opsættes. Derved vil du kunne holde en temperatur tæt på det ønskede niveau.
Et andet eksempel kan være, at der sendes en værdi til en frekvensomformer, der bestemmer, hvor hurtig en frekvensomformer skal køre. Det kan være til en pumpe eller lignende, der skal opretholde et flow.
Analoge signaler er derfor vigtige i vores reguleringer. Der findes flere forskellige måder, hvorpå man kan registrere analoge signaler. Den ene er spændingsforskel – ofte 0-10V. Den anden metode er ud ved anvendelse af en meget lille strøm. Dette ses ofte som 0-20 mA eller 4-20 mA. Den sidste er modstandsmåling. Der er fordele og ulemper ved alle signaler, som jeg ikke kommer ind på i dette indlæg.
Binære numre
En PLC kan udelukkende læse to forskellige værdierne – nemlig 0 og 1. Derfor skal værdierne konverteres til binære numre. Derfor vil signalet når det når PLC’ens indgangskort gå igennem en A/D converter. Det samme er gældende på et udgangskort, men her er det blot en D/A converter – altså modsat vej.
Analoge signaler er et stort emne der fortjener sin egen gennemgang. Indlægget vil blive opdateret med et dybdegående afsnit om analoge signaler, herunder kalibrering, skalering og valg af signaltype.
💡 4–20 mA foretrækkes i industrien: 4–20 mA signalet er det mest anvendte analoge signal i industrianlæg. Fordelen er at 0 mA indikerer kabelbrud (ikke en gyldig måleværdi), mens 4 mA er "nul" og 20 mA er "fuldt udslag". Derved opdages kabelfejl automatisk.
⚠️ 0-10V signaler er følsomme over for støj: Spændingssignaler (0-10V) er mere følsomme over for elektromagnetisk støj end strømsignaler (4-20 mA). I industrimiljøer med frekvensomformere og kontaktorer anbefales 4-20 mA signaler for bedre støjimmunitet.
FAQ – Ofte stillede spørgsmål
Hvad er en PLC?
En PLC (Programmable Logic Controller) er en industriel styreenhed der erstatter traditionelle relækredsløb. Den læser digitale og analoge indgangssignaler fra sensorer og trykknapper, behandler dem i henhold til et program og styrer udgangene som relæer, motorer og lamper. PLC’er bruges overalt i industrien til automatisering af processer.
Hvordan virker en PLC’s scancyklus?
En PLC arbejder i en kontinuerlig løkke kaldet scancyklussen der består af tre trin: læs alle indgange, udfør programmet fra top til bund og sæt alle udgange. Denne sekvens gentages typisk hundredvis af gange i sekundet. Scantiden er den tid én komplet cyklus tager — typisk 1–20 ms afhængigt af programmets størrelse.
Hvad er forskellen på digitale og analoge signaler i en PLC?
Digitale signaler har kun to tilstande — ON (1) eller OFF (0). De bruges til at registrere om en trykknap er aktiveret, en grænseswitch er lukket osv. Analoge signaler er kontinuerte værdier der repræsenterer en fysisk størrelse — fx temperatur (0-10V eller 4-20mA).
Hvad er forskellen på NPN og PNP sensorer?
NPN-sensorer sender et negativt signal (0V) til PLC-indgangen ved aktivering og bruges med NPN-indgange. PNP-sensorer sender et positivt signal (24V) til PLC-indgangen ved aktivering og bruges med PNP-indgange. Det er vigtigt at sensor og PLC-indgang matcher — ellers aktiveres indgangen ikke.
Hvad er sinking og sourcing i PLC-sammenhæng?
Sinking og sourcing beskriver retningen af strømmen ved indgange og udgange. Betegnelserne er vigtige fordi de afgør hvordan sensorer og aktuatorer skal tilsluttes PLC’en.
Hvad er et ladder diagram?
Et ladder diagram er det mest udbredte programmeringssprog til PLC’er og er standardiseret i IEC 61131-3. Diagrammet minder grafisk om et relækredsløb med to lodrette streger (strømskinne) og vandrette “trin” (rungs) der indeholder kontakter (indgange) og spoler (udgange). Programmet læses fra venstre mod højre og fra top til bund.
Hvad er 4-20mA og hvornår bruges det?
4-20mA er det mest udbredte analoge signal i industrianlæg. Signalet repræsenterer en måleværdi fra 0% (4mA) til 100% (20mA). Fordelen frem for 0-10V er at kabelbrud detekteres automatisk — 0mA er aldrig en gyldig måleværdi. Signalet er desuden mere robust over for elektromagnetisk støj og fungerer over lange kabelafstande.
