Bộ lập trình PLC là gì? Kiến thức tổng quan
Ghi chú: Tài liệu trích dẫn
PLC là một module công nghệ có khả năng đạt điều khiển nhiều thiết bị khác nhau một cách tự động. Ưu điểm lớn nhất của bộ lập trình PLC đó chính là dễ dàng thay đổi chương trình theo ý muốn, thực hiện được các thuật toán phức tạp với độ chính xác cao,…giao tiếp được với nhiều thiết bị thông minh như máy tính, nối mạng truyền thông. Cùng tìm hiểu chi tiết trong bài viết dưới đây.
Lập trình PLC là gì? PLC là viết tắt của từ gì?
PLC còn được biết tới với các tên gọi như lập trình PLC, bộ lập trình PLC. Đây là thiết bị điều khiển đã được lập trình, người dùng dễ dàng thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua ngôn ngữ lập trình. PLC là tên viết tắt của Programmable Logic Controller.
Ngôn ngữ lập trình sử dụng phổ biến cho PLC đó là LAD (Ladder logic – Dạng hình thang), FBD (Function Block Diagram – Khối chức năng), STL (Statement List – Liệt kê lệnh) và Ladder logic. Các hãng sản xuất bộ lập trình PLC mà bạn có thể lựa chọn như Siemens (Đức), Omron (Nhật Bản), Mitsubishi (Nhật Bản), Delta (Đài Loan),…
Programmable Logic Controller dựa vào các tín hiệu ngõ vào và các thuật toán điều khiển bên trong do người lập trình viết, nó sẽ xuất các tín hiệu ngõ ra để điều khiển các thiết bị khác. Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước, PLC giữ vai trò quan trọng, có mặt ở tất cả các lĩnh vực điện tử hóa, phục vụ cho nhiều ngành, nhiều loại máy móc khác nhau như cấp nước, giám sát năng lượng, máy chế biến thực phẩm,…
Cấu tạo PLC có nhiều thành phần khác nhau, trong đó có các bộ phận chính như:
Một bộ nhớ chương trình RAM bên trong ( có thể mở rộng thêm một số bộ nhớ ngoài EPROM)
Một CPU – Bộ xử lý trung tâm, có vai trò xử lý các thuật toán.
Các module vào/ra.
Phân loại bộ điều khiển PLC
Căn cứ vào nhiều tiêu chí khác nhau, người ta chia bộ điều khiển PLC thành 2 loại chính đó là:
Kiểu hộp đơn: Là các PLC cỡ nhỏ, được cung cấp dưới dạng nguyên chiếc hoàn chỉnh, có đủ các thành phần như bộ nguồn, bộ xử lý, bộ nhớ và các tín hiệu vào/ra. PLC kiểu hộp đơn vẫn có khả năng ghép nối với các module rời để ở rộng thêm các tính năng khác của bộ điều khiển.
PLC kiểu ghép nối: Bao gồm các module riêng cho từng chức năng như module nguồn, module xử lý trung tâm, module nhớ,…các module này sẽ được lắp trên các rãnh và được ghép nối với nhau. Kết cấu khá linh hoạt, cho phép mở rộng số lượng cổng vào/ra bằng cách bổ sung các module vào/ra hoặc tăng cường bộ nhớ.
Nguyên lý hoạt động của bộ lập trình PLC
Khi các tín hiệu từ thiết bị ngoại vi (sensor, contact,…) được đưa vào CPU thông qua module đầu vào. Sau khi nhận tín hiệu đầu vào thì CPU sẽ xử lý và đưa các tín hiệu điều khiển qua module đầu ra, xuất ra các thiết bị được điều khiển bên ngoài theo một chương trình đã được lập trình sẵn.
Một chu trình sẽ bao gồm đọc tín hiệu đầu vào, thực hiện chương trình, truyền thông nội, tự kiểm tra lỗi, gửi và cập nhật tín hiệu đầu ra được gọi là 1 chu kỳ quét hay 1 vòng quét (scan cycle). Việc thực hiện một vòng quét kéo dài trong khoảng thời gian rất ngắn từ (1 ms – 100ms). Thời gian thực hiện sẽ phụ thuộc vào tốc độ xử lý lệnh của PLC, độ dài và ngắn của các chương trình, tốc độ giao tiếp của PLC với các thiết bị ngoại vi.
Ưu – Nhược điểm của bộ điều khiển PLC
Về ưu điểm
Dễ dàng thay đổi mọi chương trình theo ý muốn, thích hợp để lập trình với nhiều ứng dụng khác nhau.
Mạch điện rất gọn nhẹ, dễ dàng trong việc bảo quản, sửa chữa và thay thế.
Độ tin cậy cao, chuaanr hóa được trang thiết bị
Thực hiện được các thuật toán phức tạp, có độ chính xác cao.
Khả năng chống nhiễu cực tốt, làm việc với độ tin cậy cao trong môi trường công nghiệp
Giao tiếp với nhiều thiết bị thông minh như máy tính, nối mạng truyền thông,…
Sử dụng tốt trong môi trường có nền nhiệt độ, độ ẩm cao hay dòng điện nhiều dao động,…
Về nhược điểm
Bên cạnh những ưu điểm nổi bật, bộ lập trình PLC còn có những hạn chế như sau:
Giá thành phần cứng khá cao vì đây là thiết bị công nghệ cao, tự động cao nên những giá trị đó sẽ cao hơn so với các thiết bị rơle ON/OFF. Hiện nay, giá bán của PLC giảm đáng kể nhất là các dòng PLC Mitsubishi hoặc PLC Delta.
Bộ lập trình PLC ở một số hãng bạn phải mua thêm phần mềm để dùng trong lập trình. Các loại PLC sẽ được hãng thiết kế riêng nên sẽ có sự khác biệt trong khâu lập trình hệ thống. Đồng thời, Programmable Logic Controller cũng đòi hỏi người sử dụng có trình độ chuyên môn cao, trang bị kiến thức liên quan đến từng loại PLC.
Các phương thức điều khiển chính của hệ thống PLC
Programmable Logic Controller có các phương thức điều khiển chính sau:
Điều khiển logic
Thời gian, đếm
Chức năng điều khiển rơ le
Điều khiển tự động, bán tự động, bằng tay các máy và các quá trình
Thay cho các panel điều khiển và mạch in
Điều khiển liên tục
Điều khiển PID, FUZY
Điều khiển liên tục nhiệt độ áp suất lưu lượng…
Điều khiển động cơ chấp hành, động cơ bước
Điều khiển biến tần
Điều khiển động cơ chấp hành, động cơ bước
Khối đầu vào thêm khâu cảm biến tương tự (analog), chiết áp…
Khối đầu ra có các thiết bị tương tự như biến tần, động cơ Servo, động cơ bước…
Khối điều khiển có thêm những khâu biến đổi A/D, D/A…
Thực hiện các phép toán số học và logic
Điều khiển tổng thể
Ghép nối máy tính
Ghép nối mạng tự động hóa
Điều hành được quá trình và báo động
Điều khiển tổng thể quá trình- có nghĩa là điều khiển một quá trình trong mối liên hệ với các quá trình khác
Tín hiệu vào và ra có thêm những thông tin.
Ứng dụng của PLC
PLC được ứng dụng phổ biến nhất là trong lĩnh vực sau:
Hệ thống nâng vận chuyển.
Dây chuyền đóng gói.
Các robot lắp ráp 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 ráp tivi.
Điều khiển hệ thống đèn giao thông.
Quản lý tự động trong bãi đậu xe.
Hệ thống báo động.
Dây chuyền may công nghiệp.
Điều khiển thang máy.
Dây chuyền sản xuất ôtô.
Sản xuất vi mạch.
Kiểm tra quá trình sản xuất .
Bước 1: Tìm hiểu các yêu cầu về công nghệ
Bước 2: Liệt kê đầy đủ các cổng vào/ra, các cổng dự trữ, cần thiết để phát triển hệ thống, chọn PLC có số đầu vào/ra lớn hơn hoặc bằng.
Bước 3: Phân cổng vào/ra cho PLC theo nguyên tắc sau đây để dễ dàng theo dõi kiểm tra phát hiện lỗi, đó là:
Phân cổng vào ra theo chức năng yêu cầu
Phân cổng vào ra có dụng ý
Bước 4: Dựng lưu đồ cho chương trình
Bước 5: Dịch lưu đồ sang giản đồ
Bước 6: Lập trình giản đồ thang vào PLC
Bước 7: Chạy mô phỏng để kiểm tra chương trình
Phải tạo ra tập tín hiệu thử tương tự thực tế đưa vào đầu vào PLC
Xem kết quả đầu ra trên PLC và phần mềm mô phỏng. So sánh với lý thuyết.
Nếu chương trình sai thì ta sửa chương trình và quay lại bước 7 và nếu chương trình đúng bạn chuyển sang bước 8
Bước 8: Kết nối PLC với thiết bị.
Bước 9: Kiểm tra chắc chắn phần ghép nối theo đúng sơ đồ nguyên lý
Bước 10: Chạy hệ thống.
Bước 11: Bàn giao và lưu chương trình.
Mong rằng, những thông tin trên đây về bộ điều khiển PLC sẽ giúp ích bạn. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào cần giải đáp, quý bạn đọc hãy comment phía dưới, Vietlearn.org sẽ giải đáp nhanh chóng.