Đầu tiên, hệ thống các cổng vào/ra (Input/Output) (còn gọi là các Module xuất/nhập) dùng để đưa các tín hiệu từ các thiết bị ngoại vi vào CPU (như các sensor, contact, tín hiệu từ động cơ …). Sau khi nhận được tín hiệu ở đầu vào thì CPU sẽ xử lý và đưa các tín hiệu điều khiển qua môđun xuất ra các thiết bị được điều khiển [7].
Hình 2.15 Nguyên lý hoạt động PLC
• Các nguồn đầu vào chuyển đổi tín hiệu điện tương tự thời gian thực sang tín
hiệu điện kỹ thuật số phù hợp và các tín hiệu này được đưa đến PLC thông qua đường ray kết nối.
• Các tín hiệu đầu vào này được lưu trữ trong bộ nhớ hình ảnh bên ngoài PLC ở
các vị trí được gọi là bit. Điều này được thực hiện bởi CPU.
• Logic điều khiển hoặc các lệnh chương trình được ghi lên thiết bị lập trình
thông qua các ký hiệu hoặc thông qua các phép nhớ và được lưu trữ trong bộ nhớ người dùng.
• CPU lấy các lệnh này từ bộ nhớ người dùng và thực thi các tín hiệu đầu vào
bằng cách thao tác, tính toán, xử lý chúng để điều khiển các thiết bị đầu ra.
• Kết quả thực hiện sau đó được lưu trữ trong bộ nhớ hình ảnh bên ngoài để điều
khiển các thiết bị đầu ra.
• CPU cũng giữ một kiểm tra trên các tín hiệu đầu ra và tiếp tục cập nhật nội
31
• CPU cũng thực hiện chức năng lập trình nội bộ như cài đặt và đặt lại bộ hẹn
giờ, kiểm tra bộ nhớ của người dùng. 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 Việt Nam 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.
Ứng dụng của PLC
Hiện nay PLC đã được ứng dụng thành công trong nhiều lĩnh vực sản xuất cả trong công nghiệp và dân dụng. Từ những ứng dụng để điều khiển các hệ thống đơn giản, chỉ có chức năng đóng/mở (ON/OFF) thông thường đến các ứng dụng cho các lĩnh vực phức tạp, đòi hỏi tính chính xác cao, ứng dụng các thuật toán trong quá trình sản xuất.
32
Hình 2.16 Ứng dụng của PLC trong phân loại sản phẩm
Hình 2.17 Ứng dụng của PLC trong điều khiển mức nước
Hình 2.18 Ứng dụng của PLC trong mô hình chiết rót chai tự động Bảng 2.1 Sự khác nhau giữa PLC và các loại điều khiển khác
Hệ thống điều khiển thông thường Hệ thống điều khiển bằng PLC
✓ Khi muốn thay đổi chương trình
phải lắp đặt lại toàn bộ.
✓ Khó bảo trì, sửa chữa.
✓ Sự thay đổi ngõ vào, ra và điều
khiển hệ thống dễ dàng hơn nhờ các phần mềm trên máy tính hoặc console.
✓ Bảo trì và sửa chữa dễ dàng.
33
✓ Các module rời cho phép thay thế
và mở rộng khi cần thiết.
✓ Công suất tiêu thụ ít hơn, tốc độ
hoạt động của hệ thống nhanh hơn.