ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT VÀ GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG 3.1 Khái niệm hệ thống điều khiển và giám sát
3.3 Mô tả các hệ thống điều khiển và giám sát trong công nghiệp 1 Programmable Logic Controller – PLC
3.3.1 Programmable Logic Controller – PLC
PLC được phát minh bởi nền công nghiệp tự động của Mỹ, trước khi có PLC, việc
điều khiển hoàn toàn phụ thuộc vào các rơle, timer và các các bộ điều mạch vòng kín chuyên dụng (closed-loop controller). Quá trình cập nhật các tiện ích được thay
đổi hàng năm và tiêu tốn nhiều thời gian và chi phí cao. Năm 1968, GM Hydramatic (The automatic transmission division of GM) đã đưa ra một kiến nghị yêu cầu thay thế các hệ thống điều khiển bằng rơle.
Kiến nghị đầu tiên được chấp nhận và được đưa ra bởi Bedford Associates of Bedford, Massachusetts. PLC đầu tiên được mang ký hiệu là 084 và đây là dự án thứ 84 của Bedford Associates và người thực hiện dự án là Dick Morley và còn
được gọi là cha đẻ của PLC và sau đó công ty Modicon (Modular Digital Controller) được chuyển nhượng cho công ty Gould Electronics vào năm 1977, sau
đó chuyển sang công ty của Đức là AEG và cuối cùng công ty Scheider Electric là chủ sở hữu. Phiên bản PLC đầu tiên 084 vẫ được lưu trữ tại văn phòng chính của Modicon ở phía bắc Andover, Massachusets.
máy đóng gói và các nhà máy bán dẫn và các thương hiệu PLC nổi tiếng và được biết đến trên thế giới như: Allen-Bradley, Mitsubishi Electric, ABB, Honeywell, Siemen, Modicon, Omron, General Electric and Panasonic của Matsushita.
PLC được sử dụng rộng rải trong ngành tự động hóa, được thiết kế gồm nhiều tín hiệu đầu vào và ra, các giới hạn nhiệt độ luôn được mở rộng, miễn nhiễm bởi các tạp âm điện tử và sự thay đổi và ảnh hưởng của điện trở.
Sự khác biệt với các hện thống khác là PLC làm việc ổn định trong các môi trường khắc nghiệt như bụi, ẩm ước, nóng, lạnh,…và có thể mở rộng thêm các cổng I/O để
kết nối đến các sensor và các cơ cấu chấp hành. PLC có thể đọc các giá trị chuyển
đổi, các quá trình chuyển đổi tương tự (như nhiệt độ và áp suất) và điều khiển các hệ thống điều chỉnh vị trí phức tạp. Đối với các cơ cấu chấp hành, PLC điều khiển các động cơđiện, các tuốc bin chạy bằng khí nén và nước, các rơle điện từ, các bộ
cảm biến so lệch và các tín hiệu ra tương tự.
PLC được phát minh để thay thế các hệ thống tự động mà đã sử dụng hàng trăm hoặc hàng nghìn rơle. Các bộ điều khiển chương trình được chấp nhận ngay từ đầu bởi ngành công nghiệp chế tạo tự động, nơi mà các phần mền luôn được thay thế
khi xuất hiện một sản phẩm mới.
Chức năng của PLC đã được phát triển rất nhiều năm qua, đểđiều khiển đóng ngắt liên tục, điều khiển chuyển động, điều khiển quá trình, các hệ thống điều khiển phân tán và hệ thống mạng. Thu thập dữ liệu, lưu trữ, xử lý và các khả năng thông tin liên lạc của một vài PLC hiện đại là tương đương với các máy tính cá nhân ngày nay. PLC giống như chương trình được kết hợp giữa các phần cứng I/O từ xa, cho phép tính toán các công việc chung trên các PLC trong các ứng dựng xác định.
PLC thích ứng tốt đối với các hệ thống tựđộng hóa một cách hoàn toàn. Đây là các quá trình tiêu biểu trong công nghiệp chế tạo nơi mà chi phí của sự phát triển và bảo dưỡng hệ thống tự động luôn có mối liên hệ mật thiết đến toàn bộ chi phí của hệ
thống tự động và mọi sự thay đổi đến hệ thống sẽ được mong đợi trong suốt quá trình hoạt động của chúng. PLC bao gồm các thiết bị đầu vào và đầu ra tương thích với các thiết bịđiều khiển công nnghiệp. PLC có các ứng dụng phổ biến cho các hệ
thống có tính tùy biến cao do vậy giá trọn gói cho đối với PLC thường thấp hơn khi so sánh với các bộ thiết kế điều khiển tùy biến (customized) khác. Mặc khác, đối với các sản phẩm tích hợp sẵn (mass-produded goods), các hệ thống điều khiển có
tính kinh tế cao do có chi phí thấp đối với các bộ phận cấu thành, mà có thể được chọn một cách tối ưu thay vì một giải pháp tổng quát .
Một thiết kế vi xử lý cơ bản sẽ được thích hợp nơi mà có hàng trăm hoặc hàng nghìn đơn vị được sản xuất và do vậy chi phí sẽ tăng lên. Các ứng dụng về tựđộng ví dụ, hàng triệu đơn vị được sản xuất trong một năm và có rất ít người sử dụng cuối cùng (end-users) chỉnh sửa chương tình của các bộ điều khiển này. Tuy nhiên, một số phương tiện đặc biệt như các bus quá cảnh một cách kinh tế sử dụng các PLC thay vì sử dụng các bộ điều khiển tùy biến, bởi vì khối lượng là thấp chi phí phát triển được coi là không kinh tế. Có quá nhiều quá trình điều khiển phức tạp, nhưđược sử dụng trong công nghiệp hóa chất, có thể có nhiều thuật toán và sự thực hiện vượt ra ngoài khả năng, thậm chí đối với các PLC hiện đại. PLC được sử dụng
để cấu hình với chỉ một vài vòng điều khiển tương tự.
Trong tiêu chuẩn IEC 61131-3, các PLC có thểđược lập trình sử dụng các ngôn ngữ
lập trình cơ bản. Một chương trình đồ họa được ký hiệu bằng các biểu đồ chức năng thứ tự (Sequency Function Charts) có sẵn trong các bộđiều khiển chương trình xác
định.