PLC là gì? Cấu tạo - Nguyên lý - Ứng dụng PLC

PLC là gì?

PLC là cụm từ viết tắt của Programmable Logic Controller, còn được gọi là bộ điều khiển logic khả trình hay bộ điều khiển lập trình. Đây là thiết bị cho phép lập trình thực hiện các thuật toán điều khiển logic.

Bộ lập trình này nhận tác động từ các sự kiện bên ngoài thông qua các ngõ vào (input) và hoạt động thông qua ngõ ra (output). Programmable Logic Controller hoạt động theo phương thức quét các trạng thái trên đầu ra và đầu vào. Tại vị trí ngõ vào, nếu có sự thay đổi thì chương trình ngõ ra tương ứng sẽ thay đổi dựa theo logic.

Ngôn ngữ Programmable Logic Controller phổ biến hiện nay là Ladder, Step Ladder. Tuy nhiên mỗi một hãng sản xuất sẽ có ngôn ngữ lập trình riêng, một số hãng sản xuất phổ biến như: Siemens, Mitsubishi, Rockwell, INVT, Delta…

Cấu tạo và phân loại PLC là gì?

Trong phần nội dung này của bài viết, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu chi tiết về cấu tạo và phân loại của bộ điều khiển lập trình nhé.

Cấu tạo

– Thông thường, đối với hệ thống PLC sẽ có các bộ phận như sau:

• Bộ nhớ chương trình: RAM, ROM, hoặc EPROM.
• Bộ xử lý trung tâm:
• Module input/output: Module I/O được tích hợp trên PLC.

– Ngoài ra, PLC còn có các bộ phận khác:

• Cổng kết nối PLC và máy tính: RS232, RS422, RS485 có nhiệm vụ đổ chương trình và giám sát chương trình.
• Cổng truyền thông: Loại cổng truyền thông thường được tích hợp với bộ điều khiển lập trình là Modbus RTU. Ngoài ra, bộ lập trình cũng có thể được tích hợp thêm các chuẩn truyền thông khác như Profibus, Profinet, CANopen, EtherCAT…

Phân loại

Bộ điều khiển logic khả trình hiện đang được chia ra thành nhiều loại khác nhau, nhưng nhìn chung sẽ có 3 loại cơ bản như sau:

PLC cố định

Loại PLC này bao gồm: Bộ nguồn, CPU, bộ nhớ, I/O. Với loại này nó được thiết kế dành riêng cho những dự án tự động hóa quy mô vừa và nhỏ. Nhờ vậy nếu chọn đúng loại PLC sẽ tiết kiệm được nguồn ngân sách lớn cho doanh nghiệp/cơ sở kinh doanh.

PLC mô-đun

Với loại này nó thích hợp để sử dụng cho những thiết bị hay các ứng dụng đòi hỏi bộ xử lý công suất cao. Bởi nó cần bộ xử lý công suất cao, số lượng đầu ra và vào tương đối nhiều. Một số lĩnh vực phù hợp để sử dụng có thể kể đến như: sản xuất, thực phẩm, khai thác…

PLC phân tán

Đây là dạng bộ điều khiển lập trình cao cấp, có thể khắc phục nhược điểm của 2 loại PLC trên. Chúng có thể kết nối các thành phần ở vị trí khác nhau bằng khả năng truyền thông tốc độ cao. Loại này sẽ được ứng dụng tại các nhà máy quy mô lớn và các cơ sở chế biến.

– Bảng phân loại PLC

Tiêu chí so sánh	PLC cố định	PLC mô-đun	PLC phân tán
Hiệu suất CPU	Khá thấp	Từ trung bình đến cao	Khá cao
Dung lượng bộ nhớ	Thấp	Trung bình đến lớn	Lớn
Nguồn cấp	Dạng nhúng	Dạng Mô-đun	Dạng Mô-đun
Chỉ số I/O	Dạng nhúng	Dạng Mô-đun	Dạng Mô-đun
KN Truyền thông	Dạng nhúng	Dạng Mô-đun	Dạng Mô-đun
Bộ lắp đặt	Dạng khối	Dạng Rack, Back plane, Rail hoặc Chassis.	Dạng Rack, Back plane, Rail hoặc Chassis.
Kích thước	Khá nhỏ	Từ trung bình đến lớn	Từ trung bình đến lớn
Khả năng linh hoạt	Không có	Tạm ổn	Ổn
Tính ứng dụng	Ứng dụng đơn giản	Ứng dụng với sản phẩm quy mô trung bình	Ứng dụng với quy mô lớn

Nguyên lý hoạt động của PLC là gì?

Nguyên lý vận hành của thiết bị khá đơn giản. Đầu tiên bộ điều khiển trung tâm CPU sẽ thực hiện việc 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 sẽ được lưu trữ trên RAM. Pin dự phòng sẽ được tích hợp trên PLC nhằm hạn chế sự cố với chương trình trong trường hợp bị mất điện. CPU thực hiện quét chương trình và thực hiện các lệnh theo thứ tự.

Ưu điểm và nhược điểm của PLC là gì?

Để hiểu hơn PLC là gì? Chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về ưu và nhược điểm của nó nhé.

Ưu điểm

Một số ưu điểm nổi bật của bộ điều khiển lập trình có thể kể đến như:

• Có khả năng chống nhiễu tốt, sử dụng tốt ngay cả trong môi trường công nghiệp.
• Đáp ứng tốt những giải thuật phức tạp với độ chính xác cao.
• Thiết kế gọn nhẹ, dễ dàng lắp đặt.
• Có thể thay thế hoàn toàn mạch điều khiển relay thông thường và có thể đáp ứng mọi yêu cầu về điều khiển.
• Hỗ trợ các chuẩn mạng truyền thông công nghiệp, từ đó tạo sự kết nối và trao đổi dữ liệu giữa các thiết bị trong và ngoài nhà máy.

Nhược điểm

Ngoài những ưu điểm thì bộ điều khiển này cũng còn tồn tại một số nhược điểm nhất định. Cụ thể như sau:

• Giá thành của nó tương đối cao, nhất là so với chi phí mua mạch relay thông thường. Tuy nhiên ở thời điểm này, trên thị trường đã có nhiều hãng sản xuất, chính vì vậy mà giá thành sẽ cạnh tranh hơn.
• Chi phí mua licence phần mềm lập trình sẽ tùy thuộc vào từng hãng sản xuất. Tuy nhiên hiện sẽ có 2 dạng là miễn phí và hãng sản xuất yêu cầu mua licence.
• Yêu cầu người sử dụng phải có sự hiểu biết và kiến thức về lập trình PLC.

Vai trò của PLC trong hệ thống tự động hóa

Một trong những nội dung khác mà chúng ta sẽ tìm hiểu trong bài PLC là gì? hôm nay, chính là vai trò của bộ điều khiển lập trình trong hệ thống tự động hóa.

Trong bối cảnh cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 đang diễn ra mạnh mẽ, đặt ra không ít thách thức đối với các doanh nghiệp. Chính vì vậy việc sử dụng LPC không đơn thuần chỉ là thiết bị điều, mà còn về truyền thông, trao đổi dữ liệu giữa các thiết bị điều khiển khác. Từ đó tạo nên mạng lưới khép kín.

Sự khác nhau giữa PLC và các loại điều khiển khác

Ở thời điểm hiện tại, bộ điều khiển lập trình có nhiều ưu thế vượt trội hơn so với những loại điều khiển khác. Chính vì vậy trong phần nội dung này của bài viết, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu chi tiết về vấn đề này nhé:

HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THÔNG THƯỜNG	HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC
– Khi muốn thay đổi chương trình phải lắp đặt lại toàn bộ. – Khó bảo trì, sửa chữa.	– Thay đổi ngõ vào/ra/điều khiển dễ dàng nhờ vào các phần mềm trên máy tính hoặc console. – Bảo trì & sửa chữa dễ dàng. – Độ bền cao. – Các module rời có thể thay thế và mở rộng khi cần thiết. – Công suất tiêu thụ ít hơn nhưng động cơ hoạt động lại nhanh hơn.

Cách thức điều khiển chính của PLC

Đối với cách thức điều khiển của PLC hiện có 3 cách thức chính. Cụ thể như sau:

– Điều khiển logic

• Có thể điều khiển tự động hoặc bán tự động quy trình máy.
• Hỗ trợ bộ đếm và bộ định thời gian.

– Điều khiển đáp ứng

• Giải thuật điều khiển PID, Logic mờ.
• Có thể điều khiển động cơ Servo và động cơ bước.
• Điều khiển biến tần.
• Điều khiển đáp ứng nhiệt độ, áp suất, lưu lượng…

– Mạng truyền thông

• Kết nối nhiều bộ điều khiển PLC.
• Kết nối bộ điều khiển PLC và hệ thống SCADA.

Ứng dụng của PLC là gì?

Một trong những nội dung mà chúng ta sẽ cùng tìm hiểu trong bài viết về PLC là gì? hôm nay chính là ứng dụng của nó. Vậy bộ điều khiển lập trình này có tính ứng dụng ra sao?

Hiện nó được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực cũng như nhiều loại máy móc. Chẳng hạn như:

• Máy in.
• Máy đóng gói.
• Máy đánh chỉ.
• Máy se sợi.
• Máy chế biến thực phẩm.
• Máy cắt tốc độ cao.

Lưu ý khi chọn mua PLC

Để có thể chọn lựa được bộ điều khiển lập trình chất lượng, các bạn cần lưu ý đến một số vấn đề dưới đây nhé:

– Đối với những PLC dùng để dự phòng hay thay thế

• Sản phẩm nên có hình ảnh nhãn hoặc nameplate của thiết bị cũ. Sau đó cần xác định mã hàng để có thể tìm mua đúng mã.
• Lưu ý, đối với việc mua PLC nhằm mục đích dự phòng hoặc thay thế, thì nó cần phải sao chép hoặc upload được chương trình trong thiết bị cũ. Như vậy khi gắn vào máy mới có thể hoạt động trở lại được.

– Đối với PLC dùng cho dự án mới

• Xác định số lượng ngõ vào/ra cần thiết. Đối với ngõ ra, các bạn phải chọn loại ngõ ra transistor hay relay.
• Cần tính toán chi tiết liên quan đến số lượng analog đầu vào ra cần dùng.
• Nếu có kết nối với màn hình cảm ứng HMI, nên ưu tiên chọn PLC có mở rộng truyền thông.
• Ngoài ra, việc tìm hiểu về bộ nhớ cần dùng và hỗ trợ tập lệnh của PLC, các bạn cũng cần lưu ý.

AME Group vừa chia sẻ đến các bạn thông tin PLC là gì? Cũng như những vấn đề liên quan như cấu tạo, nguyên lý vận hành, ứng dụng…Mong rằng với những thông tin trên các bạn có thể hiểu hơn về loại điều khiển này. Nếu còn bất kỳ thông tin gì liên quan đến bộ điều khiển lập trình cần được giải đáp thêm, hãy liên hệ đến chúng tôi ngay nhé. Đội ngũ chuyên viên của chúng tôi sẽ hỗ trợ các bạn một cách tốt nhất.