NỘI DUNG CHÍNH
Tìm hiều về bộ điều khiển lập trình PLC
Bộ điều khiển PLC là thiết bị được lập trình để điều khiển tự động hệ thống máy móc. Thiết bị hoạt động thông qua các lệnh đã được tích hợp sẵn vào trong hệ thống. Ngôn ngữ lập trình PLC phổ biến hiện nay là Ladder, Step Ladder. Tuy nhiên, mỗi hãng sản xuất sẽ có các ngôn ngữ lập trình riêng. Các hãng sản xuất PLC phổ biến hiện nay như: Siemens, Mitsubishi, Rockwell, INVT, Delta,…
PLC là gì?
PLC (viết tắt của cụm từ trong tiếng Anh: Programmable Logic Controller) là thiết bị điều khiển có khả năng lập trình (khả trình). Thiết bị PLC cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic, thông qua một ngôn ngữ lập trình, hệ thống có thể tự động thực hiện hàng loạt trình tự các sự kiện. Các sự kiện này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) truyền tín hiệu đến PLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện được đếm. 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 tạo ra các tín hiệu điều khiển máy móc hoạt động theo yêu cầu định sẵn.
– Các hãng sản xuất PLC nổi tiếng như: Siemens (Đức), Omron (Nhật Bản), Mitsubishi (Nhật Bản), Delta (Đài Loan),…
– Ngôn ngữ lập trình phổ biến: LAD (Ladder logic), FBD (Function Block Diagram), STL (Statement List).
Vị trí của PLC trong hệ thống điều khiển
– Khối đầu vào (tín hiệu đầu vào): Gồm các nút điều khiển, các công tắc, các công tắc hành trình đặt tại máy, các cảm biến đo lường đặt tại các thiết bị máy móc, dây chuyền sản xuất
– Khối điều khiển gồm các phần tử (PLC): gồm các loại rơle, các bộ đếm time, các bộ đếm, các bộ so sánh, mạch điện tử,…
– Khối đầu ra (tín hiệu đầu ra – thực thi): gồm các loại động cơ, các loại van, các thiết bị gia nhiệt, các thiết bị chỉ thị,…
Cấu tạo chung của bộ điều khiển lập trình PLC
+ Thông thường bộ điều khiển lập trình PLC bao gồm các bộ phận chính sau:
– Nguồn: điện áp đầu vào cho nguồn là 220V hoặc 24V
– Bộ nhớ chương trình bao gồm: RAM, ROM, ngoài ra có thể sử dụng vùng nhớ ngoài – EPROM.
– Bộ xử lý trung tâm CPU (có vai trò xử lý các thuật toán được lập trình sẵn)
– Module input/output. Thông thường module I/O được tích hợp trên PLC, khi có nhu cầu mở rộng I/O có thể lắp module I/O.
+ Ngoài ra PLC còn có các bộ phận khác như:
– Cổng kết nối PLC với máy tính: chuẩn giao tiếp RS232, RS422, RS485 thực hiện đổ chương trình và giám sát chương trình.
– Cổng truyền thông: PLC được tích hợp cổng truyền thông, thường là Modbus RTU hoặc có thể được tích hợp thêm các chuẩn truyền thông khác như Profibus, Profinet, CANopen, EtherCAT
Xem thêm bài viết về cấu tạo của PLC tại đây:
https://mangcongnghiep.vn/chi-tiet-tin/cau-tao-bo-dieu-khien-plc/
Nguyên lý hoạt động của PLC
Bộ điều khiển trung tâm CPU thực hiện điều khiển toàn bộ hoạt động của bộ PLC. Tốc độ xử lý của CPU quyết định đến tốc độ điều khiển của PLC. Chương trình được lưu trữ trên RAM. Pin dự phòng được tích hợp trên PLC giúp chương trình không bị mất khi có sự cố về điện. CPU thực hiện quét chương trình và thực hiện các lệnh theo thứ tự.
+ Hệ thống Bus là tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín hiệu song song:
– Address Bus: Bus địa chỉ dùng để truyền địa chỉ đến các Module khác nhau.
– Data Bus: Bus dùng để truyền dữ liệu.
– Control Bus: Bus điều khiển dùng để truyền các tín hiệu định thì và điểu khiển đồng bộ các hoạt động trong PLC.
Vai trò và ứng dụng của PLC trong hệ thống tự động hóa
Cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 đang đặt ra thách thức không nhỏ đối với các đơn vị sản xuất. Trong dây chuyền sản xuất của nhà máy, doanh nghiệp, PLC không đơn thuần là thiết bị điều khiển đáp ứng về logic và tốc độ mà còn về truyền thông, trao đổi dữ liệu giữa các thiết bị điều khiển khác trong toàn bộ hệ thống, tạo nên một mạng lưới khép kín.
| Điều khiển logic | Mạng truyền thông | Một số ứng dụng của PLC |
| – Điều khiển tự động, bán tự động quy trình máy – Hỗ trợ bộ đếm (Counter) và bộ định thời gian (Timer) – Giải thuật điều khiển PID, Logic mờ – Điều khiển động cơ Servo, động cơ bước – Điều khiển biến tần – Điều khiển đáp ứng nhiệt độ, áp suất, lưu lượng,… |
– Kết nối nhiều bộ điều khiển PLC – Kết nối bộ điều khiển PLC và hệ thống SCADA |
– Bộ điều khiển lập trình PLC được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực tự động hoá, phục vụ cho các ngành công nghiệp, điều khiển loại máy móc như: hệ thống xử lý nước cấp nước, xử lý nước thải, giám sát năng lượng, giám sát hệ thống điện, máy đóng gói, máy đánh sợi, máy se chỉ, máy chế biến thực phẩm, máy cắt tốc độ cao, hệ thống phân bổ giám sát trong dây chuyền,… |
Ưu điểm của bộ điều khiển lập trình PLC
– Có thể dễ dàng thay đổi chương trình theo ý muốn theo mục đích sử dụng, thích hợp lập trình cho nhiều ứng dụng khác nhau
– PLC có thiết kế thông minh, mạch điện nhỏ gọn, thuận tiện cho việc thi công lắp đặt, bảo trì, bảo dưỡng, sửa chữa và thay thế
– Điều khiển lập trình PLC có độ tin cậy cao, chuẩn hóa được các thiết bị
– Có khả năng thực hiện được các thuật toán phức tạp với độ chính xác cao.
– Cấu trúc PLC dạng module, cho phép dễ dàng thay thế, mở rộng đầu vào/ra, mở rộng chức năng khi có nhu cầu
– Khả năng làm việc tốt trong môi trường nhiễu, đáp ứng độ tin cậy khi hoạt động trong môi trường công nghiệp
– Giao tiếp linh hoạt với các thiết bị thông minh khác như: máy tính, nối mạng truyền thông với các thiết bị khác.
– Hoạt động tốt trong các môi trường như nhiệt độ, độ ẩm cao, nhiễu điện từ,…
Đối với những hệ thống dây chuyền sản xuất lớn cần có bộ điều khiển phức tạp hơn. Khi sử dụng bộ điều khiển lập trình PLC cần phải tính toán loại CPU chính, số lượng in/out, module analog, truyền thông để có thể đáp ứng đúng và đủ yêu cầu kỹ thuật của dự án.
