PLC là một thiết bị cho phép thực hiện các thuật toán điều khiển số thông qua một ngôn nhữ lập trình. Toàn bộ chƣơng trình điều khiển đƣợc lƣu nhớ trong bộ nhớ của PLC. Điều này có thể nói PLC giống nhƣ một máy tính, nghĩa là có bộ vi xử lý, một bộ điều hành, bộ nhớ để lƣu chƣơng trình điều khiền, dữ liệu và các cổng ra vào để giao tiếp với các đối tƣợng điều khiển…Nhƣ vậy có thể thấy cấu trúc cơ bản của một PLC bao giờ cũng gồm các thành phần cơ bản sau: mô đun nguồn, mô đun xử lý tín hiệu, mô đun vào, mô đun ra, mô đun nhớ, thiết bị lập trình.
Sơ đồ của một bộ PLC cơ bản đƣợc biểu diễn ở hình bên dƣới. Ngoài các mô đun chính này, các PLC còn có các mô đun phụ trợ nhƣ mô đun kết nối mạng, mô đun truyền thông, mô đun ghép nối các mô đun chức năng để xử lý tín hiệu nhƣ mô đun kết nối với các can nhiệt, mô đun điều khiển động cơ bƣớc, mô đun kết nối với encoder, mô đun đếm xung vào…
42
Hình 3.7Các thành phần cơ bản của PLC
Trạng thái ngõ vào của PLC đƣợc phát hiện và lƣu vào bộ nhớ đệm,(bộ nhớ trong PLC gồm các loại sau: ROM, EPROM, EEOROM PLC ) thực hiện các lệnh logic trên các trạng thái của chúng và thông qua chƣơng trình trạng thái, ngõ ra đƣợc cập nhật và lƣu vào bộ nhớ đệm. Sau đó, trạng thái ngõ ra trong bộ nhớ đệm đƣợc dùng để đóng/mở các tiếp điểm kích hoạt các thiết bị tƣơng ứng. Nhƣ vậy, sự hoạt động của các thiết bị đƣợc điều khiển hoàn toàn tự động theo chƣơng trình trong bộ nhớ. Chƣơng trình đƣợc nạp vào PLC thông qua thiết bị lập trình chuyên dụng.
Bộ vi xử lý sẽ lần lƣợt quét các trạng thái của đầu vào và các thiết bị phụ trợ, thực hiện logic điều khiển đƣợc đặt ra bởi chƣơng trình ứng dụng, thực hiện các tính toán và điều khiển các đầu ra tƣơng ứng của PLC.
Các PLC thế hệ cuối cho phép thực hiện các phép tính số học và các phép tính logic, bộ nhớ lớn hơn, tốc độ xử lý cao hơn và có trang bị giao diện với máy tính, với mạng nội bộ,…Bộ vi xử lý điều khiển chu kỳ làm việc của chƣơng trình. Chu kỳ này đƣợc gọi là chu kỳ quét của PLC, tức là khoảng thời gian thực hiện xong một vòng các lệnh của chƣơng trình điều khiển. Chu kỳ quét đƣợc minh họa ở hình sau :
43
Hình 3.8Chu kỳ quét của PLC
Khi thực hiện quét các đầu vào, PLC kiểm tra tín hiệu từ các thiết bị vào nhƣ công tấc, cảm biến,…Trạng thái của tín hiệu vào đƣợc lƣu tạm thời váo một mảng nhớ. Trong thời gian quét chƣơng trình, bộ xử lý quét lần lƣợt các lệnh của chƣơng trình điều khiển, sử dụng các trạng thái của tín hiệu vào trong mảng nhớ để xác định các đầu ra đáp ứng hay không. Kết quả là các trạng thái của đầu ra đƣợc ghi vào mảng nhớ, PLC sẽ cấp hoặc ngắt điện cho các mạch ra để điều khiển các thiết bị ngoại vi. Chu kỳ quét của PLC có thể kéo dài từ 1 đến 25 mili giây. Thời gian quét đầu vào và đầu ra thƣờng ngắn so với chu kỳ quét của PLC.