CẤU TRÚC VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA PLC

Trong một hệ thống điều khiển tự động, PLC ( Programmable Logic Controller ) là thiết bị điều khiển lập trình được (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình và được xem như trái tim của hệ thống điều khiển. Với một chương trình ứng dụng đã được cài đặt sẵn thì Bộ điều khiển PLC liên tục kiểm tra trạng thái của hệ thống bao gồm: kiểm tra các tín hiệu đầu vào, dựa vào chương trình logic để xử lý tín hiệu và mang các tín hiệu điều khiển ra thiết bị xuất.

Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiện. Các sự kiện này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian hay các sự kiện khác. Bộ điều khiển PLC dùng để thay thế các mạch relay (rơ le) trong thực tế. Bộ điều khiển PLC hoạt động theo phương thức quét các trạng thái trên đầu ra và đầu vào. Khi có sự thay đổi ở đầu vào thì đầu ra sẽ thay đổi theo. Ngôn ngữ lập trình của PLC có thể là Ladder hay State Logic. Hiện nay có nhiều hãng sản xuất ra PLC như: Siemens, Honeywell,Omron, Allen-Bradley,...

1. Nguyên lý hoạt động của bộ điều khiển PLC?

Khi thiết bị được kích hoạt (trạng thái ON hoặc OFF do thiết bị điều khiển vật lý bên ngoài), một bộ điều khiển lập trình sẽ liên tục lặp chương trình (vòng lặp) do người dùng cài đặt sẵn và chờ các tín hiệu xuất hiện ở ngõ vào và xuất ra các tín hiệu ở ngõ ra.

Để khắc phục những nhược điểm của bộ điều khiển dùng dây nối (bộ điều khiển bằng Relay) người ta đã chế tạo ra bộ điều khiển PLC nhằm thỏa mãn các yêu cầu sau:

+ Lập trình dể dàng, ngôn ngữ lập trình dễ học.

+ Gọn nhẹ, dể dàng bảo quản, sửa chữa.

+ Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp.

+ Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp.

+ Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như: máy tính, nối mạng, các môi Modul mở rộng.

+ Giá cả cá thể cạnh tranh được.

2. Cấu trúc của bộ điều khiển PLC

Tất cả các bộ điều khiển PLC đều có thành phần chính là: Một bộ nhớ chương trình RAM bên trong (có thể mở rộng thêm một số bộ nhớ ngoài EPROM). Một bộ vi xử lý có cổng giao tiếp dùng cho việc ghép nối với PLC, Các Modul vào /ra.

Bên cạnh đó, một bộ điều khiển PLC hoàn chỉnh còn đi kèm thêm một đơn vị lập trình bằng tay hay bằng máy tính. Hầu hết các đơn vị lập trình đơn giản đều có đủ RAM để chứa đựng chương trình dưới dạng hoàn thiện hay bổ sung. Nếu đơn vị lập trình là đơn vị xách tay, RAM thường là loại CMOS có pin dự phòng, chỉ khi nào chương trình đã được kiểm tra và sẵn sàng sử dụng thì nó mới truyền sang bộ nhớ PLC. Đối với các PLC lớn thường lập trình trên máy tính nhằm hỗ trợ cho việc viết, đọc và kiểm tra chương trình. Các đơn vị lập trình nối với PLC qua cổng RS232, RS422, RS485, …

3. Ứng dụng của bộ điều khiển PLC

Những ứng dụng phổ biến của PLC:

- Hệ thống nâng vận chuyển.

- Dây chuyền đóng gói.

- Các robot lắp giáp sản phẩm .

- Điều khiển bơm.

- Dây chuyền xử lý hoá học.

- Công nghệ sản xuất giấy .

- Dây chuyền sản xuất thuỷ tinh.

- Sản xuất xi măng.

- Công nghệ chế biến thực phẩm.

- Dây chuyền chế tạo linh kiện bán dẫn.

- Dây chuyền lắp giáp Tivi.

- Điều khiển hệ thống đèn giao thông.

- Quản lý tự động bãi đậu xe.

- Hệ thống báo động.

- Dây chuyền may công nghiệp.

- Điều khiển thang máy.

- Dây chuyền sản xuất xe ôtô.

- Sản xuất vi mạch.

- Kiểm tra quá trình sản xuất .

Hình ảnh lắp đặt PLC thực tế của Minh Khang

4. Ưu và nhược điểm của PLC

Ưu điểm

- Dễ dàng thay đổi chương trình theo ý muốn, đáp ứng được cho nhiều ứng dụng khác nhau.

- Thiết kế gọn nhẹ, cấu trúc dạng module dễ dàng lắp đặt và sửa chữa.

- Thực hiện được các thuật toán phức tạp yêu cầu độ chính xác cao.

- PLC có khả năng chống nhiễu tốt, độ tin cậy cao trong môi trường công nghiệp.

- Có khả năng tích hợp với các thiết bị thông minh khác như: máy tính, nối mạng truyền thông với các thiết bị khác.

- Ứng dụng được cho môi trường có nhiệt độ, độ ẩm cao, hoặc dòng điện dao động,…

Nhược điểm

- Giá thành cao: Do thiết bị sử dụng công nghệ cao, tự đống hóa nên giá thành cao hơn so với thiết bị điều khiển rơ le thông thường. Hiện nay tại Việt Nam, đã có rất nhiều hãng đến từ Nhật Bản, Đức, Mỹ phân phối thiết bị PLC nên người sử dụng có nhiều lựa chọn với giá hợp lý hơn. 

- Người sử dụng cần có kiến thưc về lập trình: Để lập trình được các chương trình điều khiển, người sử dụng phải được trang bị kiến thức về ngôn ngữ lập trình, có kinh nghiệm để đảm bảo độ chính xác. Tuy nhiên để tiết kiệm thời gian và chi phí, bạn có thể chọn lựa một nhà cung cấp uy tín & có khả năng hỗ trợ kỹ thuật tốt.

5. Các hãng PLC phổ biến hiện nay

a. PLC hãng Siemens - Đức 

Hiện nay, Siemens có các dòng PLC phổ biến nhất là: LOGO!, S7-200, S7-300, S7-400, S7-1200 và S7-1500. Bộ lập trình PLC Siemens là bộ điều khiển chính cho giải pháp tích hợp hệ thống trong các nhà máy sản xuất và công nghiệp gia công. 

b. PLC hãng Schneider

Schneider là hãng sản xuất thiết bị điện, tự động hóa đến từ châu Âu. Trên thị trường hiện nay, Schneider có các dòng PLC phổ biến như: Zelio Logic (Smart relays), Twido, Modicon M171/M172, Modicon M221, Modicon M238, Modicon M251, Modicon M258, Modicon MC80, Modicon TSX Micro, Preventa XPS MF/MC...

c. PLC hãng Mitsubishi

PLC Mitsubishi là một sản phẩm của tập đoàn Mitsubishi Electric – Nhật Bản, được biết đến với chất lượng tốt và giá thành phải chăng. Ở Việt Nam, Các dòng PLC Mitsubishi được dùng phổ biến hiện nay là: iQ-R Series, iQ-F Series, Q Series, L Series, QS/WS Series, A Series,...

Trên đây là một số thông tin về thiết bị PLC, để nhận thêm thông tin chi tiết về sản phẩm cũng như tư vấn kỹ thuật, vui lòng liên hệ chúng tôi qua SĐT: 0787.18.39.39