- Quản lý hàng hóa bảo hành, bảo trì
4.4 Lựa chọn bộ điều khiển
4.4.1 Bộ điều khiển logic khả trình(PLC)
PLC là viết tắt của cụm Programmable Logic Controller, được gọi là bộ điều khiển logic khả trình. Đây là thiết bị điều khiển lập trình được cho phép thực hiện linh hoạt các thuật tốn điều khiển logic thơng qua một ngơn ngữ lập trình.
Ban đầu nó được phát triển để thay thế các relay, trình tự và bộ định thời được sử dụng trong q trình sản xuất của ngành cơng nghiệp tự động hóa. Nhưng hiện tại nó đã được mở rộng quy mơ và được sử dụng trong tất cả các loại quy trình sản xuất bao gồm cả dây chuyền robot. Hiện nay khơng có nhà máy nào khơng có máy móc hoặc thiết bị chạy trên PLC. Lý do chính mà nó được sử dụng rộng rãi có thể bắt nguồn từ độ chắc chắn và khả năng chịu được xử lý và môi trường liên quan đến sản xuất. PLC cũng một ví dụ điển hình về hệ điều hành thời gian thực vì nó có khả năng tạo ra kết quả đầu ra cho các đầu vào cụ thể trong một khung thời gian rất ngắn, đây là yêu cầu quan
48
trọng đối với các cơ sở cơng nghiệp vì sự chậm trễ có thể làm gián đoạn tồn bộ hoạt động.
- Kiến trúc:
Nói chung, PLC có thể được coi là một bộ vi điều khiển cấp cao. Về cơ bản, nó được tạo thành từ một module bộ xử lý, nguồn điện và các module I / O. Module bộ xử lý bao gồm bộ xử lý trung tâm (CPU) và bộ nhớ. Ngoài ra đối với bộ vi xử lý, CPU cũng chứa ít nhất một giao diện có thể được lập trình (USB, Ethernet hoặc RS232) cùng với các mạng giao tiếp. Nguồn điện thường là một module riêng biệt và các module I / O tách biệt với bộ xử lý. Các module I / O bao gồm bộ phận gián đoạn (bật / tắt), analog (biến thiên liên tục) và các module đặc biệt như điều khiển chuyển động hoặc bộ đếm tốc độ cao. Các thiết bị hiện trường được kết nối với các module I / O.
Tùy thuộc vào số lượng module I / Os mà PLC sở hữu, chúng có thể nằm trong cùng một vỏ với PLC hoặc trong một vỏ riêng biệt. Một số PLC nhỏ được gọi là PLC nano hay micro thường có tất cả các bộ phận của chúng bao gồm nguồn, bộ xử lý, ... cùng một vỏ.
- Giao diện:
PLC được thiết kế tiêu chuẩn để giao tiếp với các cảm biến, bộ truyền động và module giao tiếp cấp công nghiệp và do đó định mức dịng điện và điện áp thường khơng tương thích với bộ vi điều khiển khơng có phần cứng bổ sung.
PLC thường sử dụng Ethernet và một số biến thể của dòng RS- serial như RS-232, RS-485 để giao tiếp. Sự ra đời của internet công nghiệp ngày nay đang tạo ra sự gia tăng về số lượng các thiết bị PLC được kết nối có khả năng truyền dữ liệu qua các giao diện giao tiếp không dây.
49
Nó có nhiều kích cỡ khác nhau, từ các thiết bị nhỏ (với ít chân IO / module) đến các PLC lớn, được gắn trên giá đỡ khổng lồ với hàng trăm IO.
- Hiệu suất và độ tin cậy:
PLC được thiết kế để sử dụng trong cơng nghiệp và do đó đã được củng cố để có thể chịu được một số điều kiện bất lợi liên quan đến môi trường như phạm vi nhiệt độ khắc nghiệt, nhiễu điện, xử lý thô và độ rung cao. PLC cũng là một ví dụ điển hình về hệ thống hoạt động theo thời gian thực do khả năng tạo ra kết quả đầu ra trong thời gian ngắn nhất có thể sau khi đánh giá đầu vào. Điều này rất quan trọng trong hệ thống công nghiệp vì thời gian là một phần lớn của nhà máy và quy trình sản xuất.
- Mức kĩ năng yêu cầu:
Một trong những thuộc tính quan trọng của PLC ít địi hỏi kiến thức kỹ thuật để lập trình và vận hành. PLC được thiết kế để sử dụng bởi cả các chuyên gia tự động hóa có tay nghề cao và kỹ thuật viên nhà máy, những người ít hoặc khơng được đào tạo chính quy. Nó tương đối dễ dàng khắc phục sự cố và chẩn đoán lỗi. Các thiết bị PLC hiện đại thường đi kèm với một màn hình hiển thị giúp giám sát mọi thứ dễ dàng hơn mà không cần các cơng cụ phức tạp.
- Lập trình:
Vì mục đích đơn giản và dễ sử dụngc, PLC ban đầu được thiết kế để lập trình bằng hình ảnh lập trình mơ phỏng các kết nối hoặc sơ đồ của sơ đồ logic relay. Nhờ đó khơng phải đào tạo nhiều cho các kỹ thuật viên. Phần lớn ngơn ngữ lập trình phổ biến được sử dụng cho PLC là ngơn ngữ lập trình Logic bậc thang và ngơn ngữ lập trình danh sách lệnh. Logic bậc thang sử dụng các ký hiệu, thay vì từ ngữ, để mô phỏng điều khiển logic relay thế giới thực. Các ký hiệu này được kết nối với nhau bằng các đường để cho biết dòng điện chạy qua relay, như tiếp điểm và cuộn dây. Số lượng ký hiệu đã tăng lên rất nhiều trong những năm qua cho phép các kỹ sư dễ dàng thực hiện các chức năng cấp cao
Do sự phổ biến gần đây của các ngơn ngữ lập trình cấp cao hiện đại, các PLC hiện đang được lập trình bằng các ngơn ngữ như
50
C, C ++ và basic nhưng tất cả các PLC nói chung vẫn tuân thủ tiêu chuẩn hệ thống điều khiển IEC 61131/3 của ngành và hỗ trợ các ngơn ngữ lập trình được quy định bởi tiêu chuẩn bao gồm: sơ đồ bậc thang, văn bản có cấu trúc, sơ đồ khối chức năng, danh sách lệnh vàlưu đồ tuần tự.
PLC ngày nay thường được lập trình thơng qua phần mềm ứng dụng dựa trên bất kỳ ngôn ngữ nào được đề cập ở trên, chạy trên PC được kết nối với PLC bằng bất kỳ giao diện nào, USB, Ethernet, RS232, RS-485, RS-422, ...
- Ứng dụng:
PLC là phần tử điều khiển chính được sử dụng trong các hệ thống điều khiển cơng nghiệp. Nó được ứng dụng trong điều khiển máy công nghiệp, băng tải, robot và các máy móc dây chuyền sản xuất khác. Nó cũng được sử dụng trong các hệ thống dựa trên SCADA và trong các hệ thống yêu cầu mức độ tin cậy cao và khả năng chịu đựng các điều kiện khắc nghiệt. PLC được sử dụng trong các ngành công nghiệp bao gồm:
• Hệ thống chiết rót chai liên tục
• Hệ thống trộn hàng loạt
• Hệ thống điều hịa tầng khơng khí
• Kiểm soát lưu lượng