PLC là gì?

PLC là gì?Cấu trúc của PLC? Nguyên lý hoạt động của PLC diễn ra như nào? Tất cả sẽ được tổng hợp qua bài viết sau

1. PLC là gì?

PLC – Programmable Logic Controller đây là một bộ điều khiển logic khả trình hay còn gọi là bộ điều khiển lập trình. Thiết bị này cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình. Người sử dụng có thể lập trình thực hiện một loạt trình tự các sự kiện. Các sự kiện này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện được đếm.

PLC dùng để thay thế các mạch relay trong thực tế, hoạt động theo phương thức quét các trạng thái lên đầu ra và đầu vào. Ngôn ngữ lập trình có thể là Ladder hoặc State Logic.

2. Cấu trúc PLC

Một hệ thống PLC thông thường sẽ gồm những bộ phận cơ bản như sau:

Khối nguồn: thường là 24VDC.

RAM, ROM: bộ nhớ chương trình bên trong, ngoài ra còn có thêm bộ nhớ EPROM.

Module CPU: bộ xử lý trung tâm có cổng giao tiếp dùng kết nối với PLC gồm bộ vi xử lý và bộ nhớ.

Các module xuất nhập:

• Module nhập (input module) kết nối với công tắc, nút ấn, bộ sensor,… điều khiển từ chương trình bên ngoài.
• Module xuất (output module) kết nối với các tải ở ngõ ra như cuộn dây của relay, contactor, đèn tín hiệu,…

Hệ thống bus truyền tín hiệu:

• Tuyến địa chỉ (address bus): chọn địa chỉ trên các khối khác nhau.
• Tuyến dữ liệu (data bus): mang dữ liệu từ khối này đến khối khác.
• Tuyến điều khiển (control bus): chuyển truyền tín hiệu định thì và điều khiển để đồng bộ các hoạt động trong PLC.

3. Nguyên lý hoạt động của PLC

Nguyên lý vận hành của một PLC như sau: CPU điều khiển các hoạt động của PLC, bộ xử lý sẽ đọc và kiểm tra chương trình được chứa trong bộ nhớ thực hiện các sự kiện theo từng lệnh trong chương trình, đóng và ngắt các đầu ra. Các trạng thái ngõ ra được phát tới các thiết bị liên kết để thực thi, mọi hành động thực thi đều phụ thuộc vào chương trình điều khiển được giữ trong bộ nhớ.

• Đầu tiên các tín hiệu thu được từ các thiết bị ngoại vi được đưa vào CPU thông qua các module đầu vào, CPU xử lý và đưa các tín hiệu điều khiển qua module đầu ra xuất ra các thiết bị điều khiển bên ngoài theo 1 chương trình được lập trình sẵn.
• Mỗi một chu kỳ sẽ bao gồm tín hiệu đầu vào, thực hiện chương trình, truyền thông nội, tự kiểm tra lỗi,…

Hệ thống bus là bộ phận dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín hiệu song song như Data bus, Address Bus, Control Bus,…

Trong PLC tín hiệu được trao đổi giữa bộ vi xử lý và các modul ra vào thông qua Data bus. Data bus, Address Bus gồm 8 đường cho phép truyền 8 bit của 1 byte cùng một thời điểm cách đồng thời hoặc song song. Khi một module đầu vào nhận được địa chỉ của nó trên Address Bus, chúng sẽ chuyển tất cả trạng thái đầu vào của nó vào data bus. Nếu một địa chỉ byte của 8 đầu ra xuất hiện trên Address Bus, modul đầu ra tương ứng sẽ nhận được dữ liệu từ Data bus. Control Bus sẽ chuyển tín hiệu điều khiển vào theo dõi chu trình hoạt động của PLC.

4. Ưu nhược điểm của PLC

Ưu điểm của hệ thống PLC:

• Dễ dàng thay đổi chương trình, lập trình được cho nhiều ứng dụng khác nhau theo ý muốn sở thích.
• Dễ dàng trong việc bảo quản, sữa chữa thay thế với những mạch điện gọn nhẹ.
• Độ tin cậy cao, chuẩn hóa được thiết bị, thực hiện các thuật toán phức tạp với độ chính xác cao.
• Dựa vào cấu trúc dạng module khiến chúng dễ dàng thay thế, mở động đầu ra/vào và các chức năng khác.
• Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp với khả năng chống nhiễu tốt. Sử dụng được ngay ở trong những môi trường nhiệt độ, độ ẩm cao, dòng điện dao động,…
• Giao tiếp tốt với các thiết bị thông minh như máy tính, mạng truyền thông,…

Nhược điểm của hệ thống PLC:

• Giá thành cứng cao vì đây là những thiết bị công nghệ, tự động cao. Nên so với các thiết bị rơ le ON/OFF sẽ có giá thành nhỉnh hơn.
• Do sự thiết kế riêng biệt trong khâu lập trình hệ thống nên một số hãng sẽ có kèm theo phần mềm, nhưng một số hãng sẽ bán kèm theo.
• Người sử dụng phải đạt được trình độ chuyên môn cao sử dụng được PLC qua các khóa đào tạo. Chuyên môn không cao sẽ dẫn đến lập trình sai, gây hư hỏng và tổn thất thiết bị.

5. Ứng dụng của PLC

PLC đã đóng vai trò vô cùng quan trọng trong công nghiệp đặc biệt là ngành công nghiệp sản xuất. Một số công nghệ điển hình như:

• Sản xuất giấy, sản xuất thủy tinh, vi mạch, xi măng, đóng gói sản phẩm, sản xuất linh kiện bán dẫn,…
• Ứng dụng hệ thống điều khiển robot, băng tải,…
• Hệ thống nâng vận chuyển
• Hệ thống báo động
• …

PLC luôn được cải tiến để ngày càng ứng dụng được rộng rãi trong nhiều lĩnh vực hơn, phục vụ cho nhiều ngành, đa dạng loại máy móc hơn. Các ngành như cấp nước, xử lý nước thải, giám sát hệ thống điện, các ngành công nghiệp chế biến,… cũng đang dần tin cậy sử dụng PLC.

>>> Tham khảo: HMI là gì?