PLC là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của PLC trong công nghiệp

1. PLC là gì?     Điều khiển PLC

PLC (viết tắt của Programmable Logic Controller) là thiết bị cho phép lập trình thực hiện các thuật toán điều khiển logic. Bộ lập trìnhđiều khiển PLCnhận tác động các sự kiện bên ngoài thông qua ngõ vào (input) và thực hiện hoạt động thông qua ngõ ra (output). PLC hoạt động theo phương thức quét các trạng thái trên đầu ra và đầu vào. Khi có sự thay đổi bất kỳ từ ngõ vào, dựa theo logic chương trình ngõ ra tương ứng sẽ thay đổi.

Ngôn ngữ lập trình của bộ lập trình điều khiển PLC phổ biến hiện nay là Ladder, Step Ladder. Tuy nhiên, mỗi hãng sản xuất sẽ có các ngôn ngữ lập trình riêng. Các hãng sản xuất PLC phổ biến hiện nay gồm: Siemens, Mitsubishi, Rockwell, INVT, Delta… Tại Việt Nam dòng PLC của Siemens và Mitsubishi là phổ biến nhất và được đưa vào chương trình đào tạo của các trường kỹ thuật.

2. Cấu tạo và phân loại PLC   Điều khiển PLC

Thông thường, hệ thống điều khiển PLC có các bộ phận chính sau:

• Bộ nhớ chương trình: RAM, ROM, ngoài ra có thể sử dụng vùng nhớ ngoài – EPROM
• Bộ xử lý trung tâm CPU
• Module nguồn (PS)
• Module input/output. Thông thường module I/O được tích hợp trên PLC, khi có nhu cầu mở rộng I/O có thể lắp module I/O.

Ngoài ra, hệ thốngđiều khiển PLCcòn có các bộ phận khác:

• Cổng kết nối PLC và máy tính: RS232, RS422, RS485 thực hiện đổ chương trình và giám sát chương trình.
• Cổng truyền thông: PLC thường tích hợp cổng truyền thông Modbus RTU. Tùy hãng và dòng sản phẩm, PLC có thể được tích hợp thêm các chuẩn truyền thông khác như Profibus, Profinet, CANopen, EtherCAT…

3. Nguyên lý hoạt động bộ điều khiển PLC

       Bộ điều khiển trung tâm CPU thực hiện điều khiển toàn bộ hoạt động của bộ điều khiển PLC. Tốc độ xử lý của CPU quyết định đến tốc độ điều khiển của PLC. Chương trình được lưu trữ trên RAM. Pin dự phòng được tích hợp trên PLC giúp chương trình không bị mất khi có sự cố về điện. CPU thực hiện quét chương trình và thực hiện các lệnh theo thứ tự.

4. Ưu nhược điểm của PLC

Ưu điểm:

• Bộ điều khiển PLC chống nhiễu tốt, đáng tin cậy trong môi trường công nghiệp.
• Đáp ứng các giải thuật phức tạp, độ chính xác cao.
• Gọn nhẹ, lắp đặt dễ dàng.
• Thay thế hoàn toàn mạch điều khiển relay thông thường, dễ dàng đáp ứng mọi yêu cầu điều khiển.
• Hỗ trợ các chuẩn mạng truyền thông công nghiệp, tạo sự kết nối và trao đổi dữ liệu giữa các thiết bị trong và ngoài nhà máy đáp ứng tiêu chuẩn công nghiệp 4.0.

Nhược điểm: 

• Giá thành cao: Chi phí sản phẩm cao hơn so với chi phí mạch relay thông thường. Tuy nhiên, hiện nay thị trường VN đã có mặt rất nhiều hãng PLC của Đức, Nhật Bản, Mỹ, Trung Quốc… dẫn đến giá thành cạnh tranh hơn so với trước.
• Chi phí phần mềm lập trình: Chi phí mua licence phần mềm lập trình tùy thuộc vào hãng sản xuất. Hiện nay có 2 dạng: hãng sản xuất cho phép sử dụng miễn phí và hãng sản xuất yêu cầu mua licence.
• Yêu cầu người sử dụng có kiến thức về lập trình PLC: Để thiết bị PLC đáp ứng tốt trong điều khiển, người sử dụng cần có kiến thức căn bản về lập trình PLC.

5. Vai trò và ứng dụng của PLC

        Cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 đang đặt ra thách thức không nhỏ đối với các doanh nghiệp. Trong dây chuyền sản xuất của doanh nghiệp, PLC không đơn thuần là thiết bị điều khiển đáp ứng về logic và tốc độ mà còn về truyền thông, trao đổi dữ liệu giữa các thiết bị điều khiển khác, tạo nên một mạng lưới khép kín.

Ứng dụng:

Bộ lập trình PLC được ứng dụng trong nhiều ngành và nhiều loại máy móc

• Máy in
• Máy đóng gói
• Máy phân loại
• Hệ thống băng chuyền, dây chuyền công nghiệp
• Máy khuấy trộn vật liệu
• …

Gia công cơ khí