PLC và tất tần tật những thứ liên quan đến PLC cần nắm.

PLC là gì, cấu tạo gồm những gì, nguyên lý làm việc ra sao, có bao nhiêu loại PLC, ứng dụng của nó như thế nào?

PLC là gì?

PLC ( Programmable Logic Controller) dịch sát nghĩa là thiết bị điều khiển lập trình được (tức là khả trình) giúp chúng ta có thể thực hiện các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình (có thể là Ladder hoặc State logic) một cách linh hoạt.

Người sử dụng PLC có thể lập trình nó để thực hiện hàng loạt trình tự các quá trình (sự kiện), các quá trình này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có thời gian trể (thời gian định thì hay các quá trình được đếm).  Một khi quá trình được kích hoạt, PLC sẽ bật ON hoặc OFF thiết bị điều khiển bên ngoài (thiết bị Vật Lý). Một bộ điều khiển lập trình PLC sẽ liên tục lặp trong chương trình (do người sử dụng lập trình) chờ tín hiệu ở ngõ vào và ngay lập tức xuất tính hiệu ở ngõ ra tại các thời điểm đã được lập trình.

Bộ điều khiển lập trình PLC chắc chắn là một thiết bị sử dụng cho tự động hóa công nghiệp. Các bộ điều khiển lập trình này có thể tự động hóa cho một quá trình cụ thể, chắc năng của máy móc thiết bị hay thậm chí là toàn bộ dây chuyền sản xuất.

Trong thực tế, PLC dùng để thay thế các mạch relay (rơ le). Nguyên lý hoạt động của nó là quét các trạng thái trên đầu ra và đầu vào, cụ thể hơn là khi có sự thay đổi ở đầu vào thì đầu ra cũng sẽ thay đổi theo. Sở dĩ PLC thay thế được relay là vì những ưu việt như: lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình phổ biến nên rất dễ học, gọn nhẹ, dễ bảo quản và sửa chữa, dung lượng bộ nhớ cao dễ dàng chưa được những chương trình phức tạp, có độ tin cậy cao, có thể giao tiếp với các thiết bị thông minh khác như máy tính, kết nối mạng, các modul mở rộng và hơn hết là giá thành rẻ, cạnh tranh.

Cấu tạo của PLC

Thành phần chính của PLC là một bộ nhớ chương trình (bộ nhớ trong RAM và có thể mở rộng qua bộ nhớ ngoài EPROM), một bộ vi xử lý có cổng giao tiếp dùng cho việc ghép nối với PLC và các modul vào và ra. PLC có nhiều loại khác nhau và được phân biệt dựa trên thành phần chính của nó như: các ngõ vào và ra, dung lượng bộ nhớ, bộ đếm (counter), bộ định thời(timer), Bit nhớ, các chức năng đặc biệt, tốc độ xử lý, loại xử lý, khả năng truyền thông.

Cấu tạo bộ điều khiển lập trình PLC

Thực tế, một bộ điều khiển lập trình PLC hoàn chỉnh còn đi kèm thêm một đơn vị lập trình bằng tay hay bằng máy tính. Các đơn vị lập trình đơn giản hầu hết đều có đủ RAM để lưu trữ chương trình dưới dạng hoàn thiện hay bổ sung. Nếu đơn vị lập trình là dự phòng thì RAM thường là loại CMOS có pin dự phòng, chỉ khi nào chương trình được kiểm tra và sẵn sàng sử dụng thì nó mới được chuyển sang bộ nhớ của PLC. Đối với các chương trình lớn, phức tạp thì thường được lập trình trên máy tính nhằm hỗ trợ việc viết, đọc và kiểm tra chương trình. PLC nối với các đơn vị lập trình này thông qua cổng RS232, RS422, RS485…vv.

Nguyên lý hoạt động của PLC

PLC  nhận thông tin từ các cảm biến và các thiết bị đầu vào được kết nối, xử lý dữ liệu và kích hoạt đầu ra dựa trên các tham số đã được lập trình trước đó.

Các hoạt động bên trong PLC được điều khiển bởi CPU, nó sẽ đọc và kiểm tra chương trình được chứa trong bộ nhớ và thực hiện lần lượt từng lệnh trong chương trình đã được lập trình trước đó, nó sẽ đóng hay ngắt các đầu ra từ đó tự khởi động hay ngắt thiết bị được liên kết.

Tùy thuộc vào đầu vào và đầu ra, bộ điều khiển lập trình PLC có thể theo dõi và ghi lại dữ liệu thời gian chạy như năng suất máy hoặc nhiệt độ vận hành, tự khởi động và dừng quy trình, tạo báo thức nếu máy gặp trục trặc và hơn thế nữa.

Bộ điều khiển logic lập trình PLC là một giải pháp điều khiển linh hoạt và mạnh mẽ, có thể thích ứng với hầu như bất kỳ ứng dụng nào.

Một số tính năng chính của PLC khác với máy tính công nghiệp, vi điều khiển và các giải pháp kiểm soát công nghiệp khác:

• I / O - CPU của PLC lưu trữ và xử lý dữ liệu chương trình, nhưng các mô-đun đầu vào và đầu ra kết nối PLC với phần còn lại của máy; các mô đun I / O cung cấp thông tin cho CPU và kích hoạt các kết quả cụ thể. I / O có thể là đầu vào tương tự hoặc đầu vào số; thiết bị đầu vào có thể bao gồm cảm biến, công tắc và bộ đếm, trong khi đầu ra có thể bao gồm rơ le, đèn, van …. Người dùng có thể lựa chọn và kết hợp I / O của PLC để có được cấu hình phù hợp cho ứng dụng của họ.
• Truyền thông - Ngoài các thiết bị đầu vào và đầu ra, PLC cũng có thể kết nối với các loại hệ thống khác. Ví dụ người dùng có thể xuất dữ liệu ứng dụng được PLC ghi lại vào hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu (SCADA), giám sát nhiều thiết bị được kết nối. PLC cung cấp một loạt các cổng và giao thức truyền thông để đảm bảo rằng PLC có thể giao tiếp với các hệ thống khác này.
• HMI - Để tương tác với PLC trong thời gian thực. Các giao diện điều khiển này có thể là các màn hình đơn giản, với việc đọc văn bản và bàn phím nhập liệu, hoặc các màn hình cảm ứng lớn tương tự như các thiết bị điện tử tiêu dùng, nhưng theo cách này, chúng cho phép người dùng xem lại và nhập thông tin vào PLC trong thời gian thực.

Ứng dụng của PLC

Trong thế giới Internet công nghiệp (iIoT) ngày nay và các bộ điều khiển lập trình PLC công nghiệp 4.0 được gọi để truyền dữ liệu qua trình duyệt Web, kết nối với cơ sở dữ liệu thông qua SQL và thậm chí cả dữ liệu đám mây thông qua MQTT.

PLC được ứng dụng rộng rãi cho các nghành tự động hóa như bơm, xử lý nước thải, giám sát năng lượng, giám sát hệ thống điện, dây chuyền đóng gói, máy đánh sợi, máy móc thiết bị nghành chế biến thủy hải sản, chế biến thực phẩm, máy hàn, máy cắt tốc độ cao…

Những hãng sản xuất PLC nổi tiếng hiện nay là SIEMENS, ALLEN_BRADLEY, MITSUBISHI, OMRON… phổ biến nhất là PLC SIMENS vì chất lượng tốt nhất và giá thành cạnh tranh nhất, ngay từ khi còn ngồi trên ghế nhà trường thì mình và các sinh viên nghành tự động hóa đã được học, lập trình và xử lý trực tiếp trên PLC SIEMENS. Với những tín năng ưu việt trên PLC siemens, thực sự khó có hãng nào có thể cung cấp được PLC tốt hơn.

Trên đây là bài viết tổng quan về bộ điều khiển lập trình PLC, hy vọng với những gì chúng tôi chia sẽ, quý đọc giả sẽ có cái nhìn tổng quan hơn về PLC, những góp ý bổ sung hoặc những câu hỏi vui lòng gởi về hộp thư lecongthanh@namtrung.com.vn

Nguồn: Admin – tham khảo wikipedia, vatly, tudonghoa…

Từ khóa: PLC, bộ điều khiển lập trình PLC,khái niệm PLC,  bộ lập trình điều khiển PLC, PLC là gì, PLC hoạt động như thế nào, nguyên lý làm việc của PLC, ứng dụng của PLC, cấu tạo của PLC, các loại PLC, ưu điểm của PLC so với rơ le, PLC Siemens, PLC S7 Siemens.