PLC là gì? Ưu điểm và ứng dụng cơ bản

1. GIỚI THIỆU

Trong nhiều lĩnh vực, các loại điều khiển cũ đã được thay đổi bởi các bộ điều khiển có thể lập trình được, có thể gọi là các bộ điều khiển lập trình, viết tắt trong tiếng Anh là PLC (Programmable Logic Controller). PLC được lập trình bằng phần mềm lập trình chuyên biệt nhằm giải quyết được các vấn đề, các thuật toán phức tạp và độ chính xác cao.

Đoạn chương trình trong phần mềm lập trình PLC Schneider

So sánh giữa Hệ thống sử dụng PLC và Hệ thống Rơle

Khác với các bộ điều khiển thông thường chỉ có một thuật toán điều khiển nhất định, PLC có khả năng thay đổi thuật toán điều khiển tùy biến do người sử dụng viết thông qua một ngôn ngữ lập trình.

Dưới đây là bảng so sánh tổng quát về Hệ thống sử dụng PLC và Khi sử dụng Rơle:

Hệ thống sử dụng PLC	Hệ thống sử dụng Rơle
Chương trình cho phép đạt được sự điều khiển linh hoạt và phức tạp. Ngoài điều khiển tuần tự gốc , PLC cũng cho phép nhiều chức năng khác nhau như xử lý dữ liệu, tùy biến vị trí và truyền thông.	Điều khiển phức hợp bằng rơ le là công việc khó khăn vì vậy cần lượng rơ le lớn. Phải đi dây phức tạp và rắc rối. Chỉ đưa ra điều khiển bật, tắt.
Có thể được chỉnh sửa tự do bằng cách sửa đổi chương trình.	Không có lựa chọn nào khác ngoài việc sửa đổi dây dẫn.
Độ tin cậy và tuổi thọ cao.	Khi sử dụng các tiếp điểm, chất lượng tiếp điểm sẽ kém và bị giới hạn về tuổi thọ trong trường hợp sử dụng lâu dài.
Việc hư hỏng thiết bị có thể được theo dõi bằng phần mềm ngoại vi… Các module PLC có thể được thay thế riêng, dễ dàng.	Khi xuất hiện lỗi thì khó xác định nguyên nhân và thay thế vì vậy cần phải tìm chính xác rơ le hỏng.
Mang lại khả năng linh hoạt và mở rộng nhiều hơn so với các rơ le.	Việc sử dụng ở quy mô lớn gặp khó khăn về điều kiện thời gian và nhân lực.

2. ƯU ĐIỂM VÀ ỨNG DỤNG

Hệ điều khiển lập trình PLC có những ưu điểm sau:

– Chức năng lập trình PLC dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ hiểu, dễ học. Tùy ý thay đổi chương trình theo nhu cầu.

– Thực hiện được các thuật toán phức tạp và độ chính xác cao.

– Mạch điện gọn nhẹ, dễ dàng trong việc bảo quản và sửa chữa, giảm đến 80% số lượng dây nối.

– Cấu trúc của PLC dạng module, cho phép dễ dàng thay thế, mở rộng đầu vào/ra và mở rộng chức năng khác.

– Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như: Máy tính, các Module mở rộng, nối mạng truyền thông với các thiết bị khác.

– Công suất tiêu thụ của PLC rất thấp.

– Khả năng tự chẩn đoán do đó giúp cho việc sửa chữa được nhanh chóng và dễ dàng.

– Giảm thiểu số lượng rơle và timer so với hệ điều khiển cổ điển.

– Không hạn chế số lượng tiếp điểm sử dụng trong chương trình.

– Thời gian để một chu trình điều khiển hoàn thành chỉ mất vài ms, điều này làm tăng tốc độ và năng suất PLC .

– Chương trình điều khiển có thể được in ra giấy chỉ trong thời gian ngắn giúp thuận tiện cho vấn đề bảo trì và sửa chữa hệ thống.

– Dung lượng chương trình lớn để có thể chứa được nhiều chương trình phức tạp.

– Khả năng chống nhiễu tốt, tuổi thọ cao, kích thước nhỏ. hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp.

Ngoài những ưu điểm trên, PLC vẫn có 2 nhược điểm quan trọng đáng quan tâm:

Giá thành phần cứng cao, một số hãng phải mua thêm phần mềm để lập trình.
Yêu cầu người sử dụng phải có trình độ chuyên môn cao để vận hành.

Hệ thống điều khiển lập trình PLC được sử rộng rất rộng rãi trong các ngành khác nhau:

Công nghệ sản xuất: Sản xuất giấy, sản xuất xi măng, thủy tinh, vi mạch, chế tạo linh kiện bán dẫn, đóng gói sản phẩm, …
Hệ thống điều khiển: điều khiển robot, băng tải…
Điều khiển thang máy.
Hệ thống nâng vận chuyển
Hệ thống báo động…

3. CẤU TRÚC CỦA MỘT PLC

Cấu trúc của một PLC

Bộ nhớ chương trình: Bộ nhớ chương trình trong PLC là một bộ nhớ điện tử đặc biệt có thể đọc được. Trong trường hợp điện áp nguồn bị mất thì nội dung trong RAM có thể vẫn được giữ lại nếu như có sử dụng Pin dự phòng.

Hệ điều hành: Để xử lý chương trình, hệ điều hành đọc từng dòng chương trình từ đầu đến cuối. Tương ứng hệ điều hành thực hiện chương trình theo các câu lệnh.

Bit nhớ (Bit memory): Các bit memory là các phần tử nhớ, mà hệ điều hành ghi nhớ trạng thái tín hiệu.

Bộ đệm (Process Image): Bộ đệm là một vùng nhớ, mà hệ điều hành ghi nhớ các trạng thái tín hiệu ở các ngõ vào ra nhị phân.

Accumulator: là một bộ nhớ trung gian mà qua nó timer hay counter được nạp vào hay thực hiện các phép toán số học.

Counter, Timer: cũng là các vùng nhớ, hệ điều hành ghi nhớ các giá trị đếm trong nó.

Hệ thống Bus: Bộ nhớ chương trình, hệ điều hành và các module ngoại vi (các ngõ vào và ngõ ra) được kết nối với PLC thông qua Bus nối. Một Bus bao gồm các dây dẫn mà các dữ liệu được trao đổi. Hệ điều hành tổ chức việc truyền dữ liệu trên các dây dẫn này.

Các khối của một PLC:

Tất cả các PLC hiện nay đều gồm có thành phần chính như sau:

– Bộ nhớ chương trình RAM, ROM

– Một bộ vi xử lý trung tâm CPU, có vai trò xử lý các thuật toán

– Các modul vào /ra tín hiệu

4. PLC Schneider Electric

Với những ưu điểm và ứng dụng rộng rãi của PLC, hiện nay có rất nhiều hãng nổi tiếng trong lĩnh vực sản xuất các PLC nhắm tối ưu hóa quy trình điều khiển và vận hành.

Trong đó PLC của hãng Schneider Electric với nhiều sự lựa chọn phù hợp với từng nhu cầu sử dụng.

PLC Schneider Electric – một giải pháp tối ưu để tự động hóa máy móc với tất cả các tính năng và chức năng giúp cải thiện năng suất và tiết kiệm chi phí.

PLC Schneider cho phép người dùng tùy chỉnh các tính năng và chức năng để nâng cao hiệu suất.

Tham khảo các sản phẩm tại Phương Minh: