PLC là gì? Cách hoạt động của bộ điều khiển logic lập trình PLC

Mã Sản Phẩm: : Thiet bi tu dong hoa 01
Tên Sản Phẩm: : PLC là gì? Cách hoạt động của bộ điều khiển logic lập trình PLC
Danh Mục: : HỆ THỐNG QLSX MES
Thương Hiệu: : Hệ thống điều hành và thực thi sản xuất
Giá: : Liên Hệ

PLC là gì? Tại sao PLC lại vô cùng quan trọng trong lĩnh vực tự động hoá. Cùng DACO tìm hiểu nhanh về PLC trong bài viết sau.

Chi Tiết Sản Phẩm

Nếu bạn làm việc trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp, có lẽ bạn đã nghe về PLC. Vậy, PLC là gì và tại sao nó lại quan trọng trong tự động hóa?

1. Bộ điều khiển logic lập trình PLC là gì?

1.1 PLC là gì?

Trước hết, PLC là gì? PLC (Bộ điều khiển logic lập trình) là một thiết bị công nghiệp có thể lập trình, được thiết kế để kiểm soát và giám sát các thiết bị công nghiệp thông qua các chương trình tùy chỉnh. Nó có khả năng xử lý nhiều đầu vào và đầu ra, giúp tối ưu hóa quá trình sản xuất.

bo-lap-trinh-plc-la-gi

1.2 Đặc điểm của PLC

Để hiểu bộ lập trình plc là gì thì PLC là một thiết bị công nghiệp, được thiết kế để điều khiển quy trình sản xuất với độ tin cậy cao, như dây chuyền lắp ráp, máy móc, thiết bị rô-bốt, hoặc bất kỳ hoạt động nào yêu cầu dễ lập trình và chẩn đoán lỗi.

PLC có thể là một thiết bị nhỏ, mô-đun, với hàng chục đầu vào/đầu ra (I/O - Input/Output), tích hợp bộ xử lý, hoặc là thiết bị lớn gắn trên giá với hàng nghìn I/O, thường được kết nối mạng với các hệ thống PLC và SCADA(hệ thống điều khiển và giám sát tự động) khác.

Một số PLC có thiết kế mô-đun, chỉ bao gồm các I/O cơ bản (đầu vào và đầu ra) nhưng có thể mở rộng với các mô-đun bổ sung như analog I/O, mô-đun truyền thông, hoặc mô-đun hiển thị, đáp ứng được nhiều yêu cầu khác nhau của các ứng dụng công nghiệp.

1.3 Nguồn gốc của PLC

PLC lần đầu tiên được phát triển trong ngành sản xuất ô tô để cung cấp bộ điều khiển linh hoạt, chắc chắn và dễ lập trình, thay thế hệ thống logic rơ-le có dây. Dick Morley, cha đẻ của PLC, đã phát minh ra Modicon 084 (bộ điều khiển logic lập trình PLC đầu tiên) cho General Motors vào năm 1968.

Hệ thống PLC nhanh chóng trở thành giải pháp tiêu chuẩn trong tự động hóa công nghiệp, với khả năng tích hợp dễ dàng vào các hệ thống quản lý sản xuất hiện đại như MES.

Xem thêm:

2. Cấu trúc của PLC là gì?

Sau khi biết PLC là gì, bạn có thể thấy PLC (Programmable Logic Controller) là một bộ điều khiển vi xử lý công nghiệp, có bộ nhớ lập trình được, dùng để lưu trữ và thực hiện các lệnh chương trình và nhiều chức năng khác. Nó bao gồm các thành phần sau:

Bộ xử lý (CPU): Giải mã các đầu vào, thực hiện chương trình điều khiển lưu trữ trong bộ nhớ, và gửi tín hiệu đầu ra.
Nguồn điện: Chuyển đổi điện áp AC thành DC để cung cấp năng lượng cho hệ thống.
Bộ nhớ: Lưu trữ dữ liệu từ các đầu vào và chương trình do bộ xử lý thực thi.
Giao diện I/O: Nơi bộ điều khiển nhận và gửi dữ liệu từ/đến các thiết bị ngoại vi.
Giao diện truyền thông: Đảm bảo việc nhận và truyền dữ liệu trên mạng từ/đến các PLC từ xa.

PLC cần thiết bị lập trình để phát triển và tải chương trình vào bộ nhớ điều khiển.

Các hệ thống PLC hiện đại thường chạy trên hệ điều hành thời gian thực, như OS-9 hoặc VxWorks, để đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy trong các ứng dụng công nghiệp.

Có năm ngôn ngữ lập trình chuẩn cho PLC, trong đó Ladder Logic là ngôn ngữ thông dụng nhất. Ngoài ra, có thể sử dụng Function Block Diagrams, Sequential Function Charts, Structured Text, hoặc Instruction Lists để thực hiện các chức năng tương tự.

3. Chức năng của PLC là gì?

3.1 Chức năng cơ bản của PLC là gì?

Hệ thống SCADA và HMI cung cấp giao diện người dùng để giám sát và điều khiển dữ liệu từ nhà máy sản xuất, trong đó, PLC là phần cứng thiết yếu.

Hệ thống PLC đóng vai trò như cầu nối vật lý giữa thiết bị trong nhà máy và hệ thống SCADA hoặc HMI. Nó giao tiếp, giám sát và điều khiển các quy trình tự động như băng tải, kiểm soát nhiệt độ, robot, và nhiều máy công nghiệp khác.

PLC (Bộ điều khiển lập trình) được thiết kế để chịu đựng các điều kiện khắc nghiệt như bụi, độ ẩm, nhiệt độ cao và thấp. Các PLC hiện đại có khả năng xử lý dữ liệu, lưu trữ và giao tiếp gần tương đương với máy tính để bàn.

Tuy nhiên, bộ điều khiển máy tính để bàn thường không được chấp nhận trong các ngành công nghiệp nặng vì chúng chạy trên các hệ điều hành kém ổn định hơn so với PLC. Hơn nữa, phần cứng của máy tính để bàn không được thiết kế để chịu được mức nhiệt độ, độ ẩm, rung động và tuổi thọ tương tự như các bộ xử lý được sử dụng trong PLC.

Các hệ điều hành như Windows không phù hợp với việc thực thi logic xác định, dẫn đến việc bộ điều khiển có thể không phản hồi nhất quán với các thay đổi trạng thái đầu vào như từ PLC.

3.2 Giao tiếp của PLC

PLC sử dụng các cổng tích hợp như USB, Ethernet, RS-232, RS-485, và RS-422 để kết nối với thiết bị bên ngoài (cảm biến, bộ truyền động) và hệ thống điều khiển (phần mềm lập trình, SCADA, HMI). Giao tiếp được thực hiện qua các giao thức mạng công nghiệp như Modbus và EtherNet/IP. Một số giao thức có thể là của nhà cung cấp riêng.

3.3 Giao diện người dùng của PLC là gì?

PLC cần tương tác với con người để cấu hình, báo cáo cảnh báo hoặc kiểm soát hàng ngày qua giao diện người-máy (HMI). Giao diện này còn được gọi là giao diện người-máy (MMI) hoặc giao diện người dùng đồ họa (GUI).

Một hệ thống đơn giản có thể sử dụng nút bấm và đèn tín hiệu để giao tiếp với người dùng. Các tùy chọn hiển thị bao gồm màn hình văn bản và màn hình cảm ứng đồ họa. Các hệ thống phức tạp hơn sử dụng phần mềm lập trình và giám sát cài đặt trên máy tính, với PLC kết nối qua giao diện truyền thông.

4. Phân loại PLC

Có hai loại PLC chính: cố định và mô-đun.

1. PLC cố định:

Được xây dựng với số lượng đầu vào và đầu ra cố định.
Thích hợp cho các hệ thống điều khiển nhỏ hoặc di động.
Giá cả phải chăng hơn nhưng có ít khả năng mở rộng và tùy chỉnh.
Khó sửa chữa và nâng cấp.

2. PLC mô-đun:

Cung cấp khả năng mở rộng và tùy chỉnh cao.
Có thể thêm các mô-đun đầu vào, đầu ra, và bộ nhớ dễ dàng.
Thích hợp cho các hoạt động quy mô lớn và phức tạp.
Dễ khắc phục sự cố nhờ vào khả năng cô lập lỗi và tiếp tục hoạt động của các mô-đun khác.

5. PLC hoạt động như thế nào?

PLC (Programmable Logic Controller) hoạt động qua ba giai đoạn chính: Đầu vào, thực thi chương trình, đầu ra. Đầu tiên, PLC thu thập dữ liệu từ sàn nhà máy bằng cách giám sát các đầu vào từ máy móc hoặc thiết bị kết nối. Những dữ liệu đầu vào này được xử lý theo logic chương trình, từ đó điều chỉnh các đầu ra tới thiết bị tương ứng.

PLC phân loại đầu vào/đầu ra (I/O) thành hai loại chính: số và analog. I/O số tương tự như công tắc bật/tắt, với trạng thái chỉ có hai mức: bật hoặc tắt. Trong khi đó, I/O analog hoạt động cho phép điều chỉnh mức độ giữa bật và tắt.

Có hai nguồn dữ liệu đầu vào cho PLC:

Dữ liệu đầu vào từ thiết bị: Được tạo ra tự động từ cảm biến và máy móc, bao gồm trạng thái bật/tắt, số liệu tương tự (như tốc độ, áp suất, nhiệt độ), và trạng thái mở/đóng (như máy bơm, van).
Dữ liệu đầu vào từ người dùng: Được nhập thông qua hệ thống HMI hoặc SCADA, chẳng hạn như nhấn nút, chuyển mạch, hoặc các cảm biến từ bàn phím, màn hình cảm ứng, điều khiển từ xa.

Đầu ra PLC tương tự như đầu vào, nhưng cũng có thể bao gồm các tín hiệu cảnh báo âm thanh hoặc hình ảnh, như đèn báo hoặc còi báo động.

PLC hoạt động theo chu kỳ:

Phát hiện đầu vào: PLC kiểm tra trạng thái của tất cả các thiết bị đầu vào.
Thực thi chương trình: Sử dụng trạng thái đầu vào để xác định trạng thái đầu ra cần thay đổi.
Điều chỉnh đầu ra: PLC gửi tín hiệu tới các thiết bị đầu ra tương ứng.
Dọn dẹp và kiểm tra: PLC thực hiện các kiểm tra an toàn và chẩn đoán nội bộ để đảm bảo hoạt động bình thường.

Sau mỗi chu kỳ, PLC bắt đầu lại quá trình bằng cách kiểm tra các đầu vào một lần nữa.

6. Kết luận

Như vậy, PLC (Programmable Logic Controller) là một thiết bị quan trọng trong việc tự động hóa các quy trình sản xuất, giúp kiểm soát và quản lý các thiết bị công nghiệp một cách hiệu quả và linh hoạt. Nhờ vào khả năng lập trình linh hoạt, PLC cho phép các nhà sản xuất điều chỉnh dễ dàng các tham số và quy trình làm việc, từ đó tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu lỗi trong sản xuất.

Tuy nhiên, để nâng cao hơn nữa hiệu quả và khả năng giám sát trong quá trình sản xuất, việc tích hợp PLC với hệ thống quản lý sản xuất (MES) là vô cùng cần thiết. Hệ thống MES không chỉ cung cấp cái nhìn tổng quan về toàn bộ quá trình sản xuất mà còn giúp đồng bộ hóa và tối ưu hóa từng bước trong chuỗi hoạt động sản xuất.

SEEACT-MES, giải pháp quản lý sản xuất số 1 tại Việt Nam của DACO, chính là công cụ giúp kết nối các tín hiệu và dữ liệu từ PLC với các hệ thống quản lý và điều hành sản xuất khác. Với SEEACT-MES, bạn không chỉ có thể theo dõi và phân tích dữ liệu từ PLC một cách chi tiết mà còn có thể đưa ra những quyết định chính xác và kịp thời để cải thiện hiệu suất sản xuất và giảm thiểu chi phí. Để nhận demo miễn phí hệ thống SEEACT-MES, hãy liên hệ đến hotline: 0936.064.289-Mr.Vũ.