PLC là gì? Tổng quan nhất về PLC (Định nghĩa, cấu trúc PLC, ngôn ngữ lập trình PLC, các hãng sản xuất PLC lớn, ưu điểm, ứng dụng và cách lập trình PLC là gì?..)

PLC là gì?

PLC ( Programmable Logic Controller) là thiết bị điều khiển khả trình ( có khả năng lập trình được) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình nào đó. Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự, sự kiện. PLC hoạt động theo phương thức quét các trạng thái I/O, 1 vòng quét PLC gọi là 1 scan. Scan PLC là gì? Bạn theo dõi tiếp sẽ hiểu nhé!

PLC dùng để thay thế các mạch relay (rơ le) trong thực tế vốn dĩ rất cồng kềnh và phức tạp.

Cấu trúc cơ bản của PLC là gì?

• CPU: thực hiện chương trình và chứa dữ liệu cho điều khiển các quá trình tự động.
• Nguồn cấp điện (Power supply)
• Các đầu vào/ra hệ thống (Inputs/Outputs)
• Các cổng truyền thông (Communications Port)
• Các đèn trạng thái (Status light )

Module vào/ra của PLC được phân loại

• Số ( logical/Discrete Signals)
• Tương tự (Continuous/analog Signals)

PLC Input

• Tín hiệu ra từ các loại cảm biến: số và tương tự.
• Cảm biến tiệm cận (Proximity Senso): cảm biến điện cảm, điện dung, quang …. (Tín hiệu là logic PLC là gì? Tín hiệu logic là 0 và 1, dạng đúng – sai, có – không)
• Khóa chuyển mạch (Switchs): đóng mở cơ khí. Tín hiệu logic.
• Potentiometer: đo vị trí góc dùng điện trở. Tín hiệu liên tục.
• LVDT(Linear variable differential Transformer): tín hiệu liên tục.

PLC Output

Các phần tử chấp hành:

• Van điện từ (Solenoid Valves): logical outputs
• Bóng đèn (Lights): logical outputs
• Khởi động động cơ (Motor starter): logical output
• Động cơ bước ( Servo Motor): Countinuous outputs (Tốc độ, vị trí)

Phân loại theo cấu tạo có 2 loại:

Relay (dry contacts): DC và AC. Thời gian đáp ứng >= 10ms. Ứng dụng: khi yêu cầu dòng lớn ( 2 ampe) hoặc điện trở tải rất nhỏ.

Solid state:

• Tranzitor (DC)
• Triac (AC) (switches outputs). Thời gian đáp ứng < 1ms.

Dải điện áp đầu ra PLC là gì?

• 120 Vac
• 24 Vdc

Bộ nhớ PLC là gì? 

Vùng chứa chương trình ứng dụng: chia thành 3 miền

• OB1(organisation block): chứa chương trình tổ chức, chương trình chính.
• Subroutine: chứa chương trình con được tổ chức thành hàm và có biến hình thức để trao đổi dữ liệu. Chương trình được thực hiện khi có lệnh gọi trong OB1.
• Interrupt: được tổ chức thành hàm và có khả năng trao đổi dữ liệu với bất kỳ 1 khối dữ liệu nào khác. Chương trình này sẽ được thực hiện khi sự kiện ngắt xảy ra.

Vùng chứa tham số của hệ điều hành: I, Q, M, T, C. Vùng chứa các khối dữ liệu:

• DB(Data Block): miền chứa dữ liệu được tổ chức thành khối.
• L(Local Data Block): miền dữ liệu địa phương, được các khối chương trình ứng dụng tổ chức và sử dụng cho các biến tức thời và trao đổi dữ liệu của biến hình thức với những khối chương trình gọi nó.

Chu kỳ quét và thời gian quét PLC

Tính chu kỳ Scan :

Mỗi chu kỳ gồm các bước làm việc của CPU như sau:

• Quét đọc lần lượt các đầu vào
• Thực hiện chương trình
• Thực hiện các yêu cầu truyền thông
• Thực hiện tự chuẩn đoán
• Truyền dữ liệu ra

Lưu ý: Bộ đệm I/O (I, Q): không liên quan đến các cổng I/O analog. Các lệnh truy nhập đến cổng tương tự phải truy nhập trực tiếp từ cổng I/O vật lý.

• Các thanh ghi vào/ra ảo (Process-Image I/O Registers):
• Lấy mẫu tất cả các đầu vào và cố định các giá trị đó.
• Cho phép xử lý nhanh hơn.
• Bộ đệm ảo có tính linh hoạt (truy nhập theo các bit, byte, word, double word).
• Thời gian vòng quét (Scan time): không cố định.
• Scan time quyết định tính thời gian thực của chương trình.
• Các chương trình ngắt không phụ thuộc vào Scan time. Chương trình ngắt phải gọn nhẹ để nâng cao tính thời gian thực cho hệ thống.

Tính rời rạc: Mỗi thời điểm CPU chỉ làm một nhiệm vụ.

Do hai đặc điểm này nên trong quá trình sử dụng phải chú ý các trường hợp sau:

• Tín hiệu vào, ra yêu cầu thay đổi nhanh.
• Tránh tác động không mong muốn.
• Phải tính đến ảnh hưởng rời rạc hoá khi sử dụng PLC điều khiển cho hệ điều khiển liên tục.

Ngôn ngữ lập trình PLC 

Ngôn ngữ lập trình PLC: Ladder / FBD / STL… Thông dụng và dễ dàng sử dụng nhất là Ladder, ngôn ngữ STL ít được sử dụng hơn tuy nhiên với ngôn ngữ STL ta có thể làm được nhiều thứ hơn ( vì thế STL thường được các chuyên gia sử dụng )

Bạn có thể tham khảo bài viết sau để tìm hiểu kỹ hơn: #3 ngôn ngữ lập trình PLC (LAD, FBD, STL).

Tổ chức chương trình PLC

• Main program
• Subroutine
• Interrup

Ưu điểm PLC là gì?

• Khả năng mở rộng
• Khả năng lập trình mở
• Độ tin cậy cao
• Gọn nhẹ, dễ dàng tích hợp vào các hệ thống
• Chi phí lắp đặt thấp, giá thành phù hợp
• Người sử dụng không cần có kiến thức sâu về mạch điện tử như vi điều khiển vẫn có thể khai thác dễ dàng.
• Được thiết kế để làm việc trong môi trường công nghiệp nên có khả năng chống nhiễu, chịu ẩm, hóa học, …Điện áp làm việc và ghép nối tương thích với chuẩn công nghiệp.
• Được thiết kế để có thể kết nối với nhau tạo thành mạng công nghiệp hoặc kết nối với Internet dễ dàng.
• Phần mềm lập trình có giao diện và ngôn ngữ đồ họa dễ nhớ, dễ học.
• Có các phần mềm giao diện giám sát trên máy tính được thiết kế chuyên nghiệp giao tiếp truyền thông hoàn toàn ẩn với người sử dụng

Nhược điểm của PLC là gì?

• Giá thành phần cứng cao (đắt cắt ra miếng nhé các bạn), một số hãng phải mua thêm phần mềm để lập trình.
• Đòi hỏi người sử dụng phải có trình độ chuyên môn nhất định.

Ứng dụng của PLC

• PLC được ứng dụng rộng khắp không chỉ trong dân dụng mà cả trong công nghiệp, từ các thiết bị máy móc đến các dây chuyền sản xuất, PLC thực sự không thể thiếu cho các tủ điều khiển.
• PLC thường được đặt ở trung tâm điều khiển ( thường những CPU “trâu bò” như PLC S7 300, PLC S7 400), hoặc các PLC ở cấp thấp hơn, tùy thuộc vào quy mô dự án
• Trong các hệ Scanda, đặc biệt là DCS thường dùng các Module thu thập dữ liệu từ xa (hay đặt ở cấp trường để thu thập các tín hiệu IO và điều khiển)
• Ngày nay công nghiệp phát triển đòi hỏi các bộ PLC không ngừng nâng cấp và truyền thông giữa các bộ điều khiển, từ bộ điều khiển xuống cấp trường, từ cấp trên xuống PLC… được đặt lên hàng đầu. Các chuẩn truyền thông công nghiệp từ đó ngày càng rộng rãi và xuất hiện nhiều chuẩn mới ưu việt.

Hãng sản xuất PLC

Trên thị trường có rất nhiều hãng sản xuất PLC nhưng xét về phương diện thông dụng nhất ở thị trường Việt Nam là 4 hãng sau:

1. PLC Siemens
2. PLC Mitsubishi
3. PLC Delta
4. PLC Keyence …

>>> Bài viết không thể bỏ qua đối với ai muốn tìm hiểu về PLC: Lập trình PLC || #1 kiến thức tổng hợp về lập trình PLC

>>> Bài viết tham khảo: PLC Siemens

Nếu các bạn có bất cứ thắc mắc hay cần tư vấn về thiết bị dịch vụ vui lòng comment phía dưới hoặc Liên hệ chúng tôi!

Chúng tôi luôn sẵn sàng đem lại những giá trị tốt đẹp cho cộng đồng!

Youtobe Facebook Twitter