PLC là viết tat cua cum Programmable Logic Controller, duoc goi là
bộ điều khiến logic khả trình. Đây là thiết bị điều khiến lập trình được cho
phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiến logic thông qua một ngôn ngữ lập trình.
Ban đầu nó được phát triển đề thay thế các relay, trinh tự và bộ định thời được sử dụng trong quá trình sản xuất của ngành công nghiệp tự động hóa. Nhưng hiện tại nó đã được mở rộng quy mô và được sử dụng trong tất cả các loại quy trình sản xuất bao gồm cả dây chuyền robot. Hiện nay không có nhà máy nào không có máy móc hoặc thiết bị chạy trên PLC. Lý do chính mà nó được sử dụng rộng rãi có thê 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 thê trong một khung thời gian rất ngắn, đây là yêu cầu quan trọng đối với các cơ sở công nghiệp vì sự chậm trễ có thê làm gián đoạn toàn bộ hoạt động.
43
ww ô
Hình 3.13 các bộ PLC
- Kiến trúc:
Nói chung, PLUC có thể được coi là một bộ vi điều khiến cấp cao. Về cơ bản, nó được tạo thành từ một module bộ xử lý, nguồn dién va cac module I / O. Module bé xt ly bao gdm 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 trinh (USB, Ethernet hoặc RS232) cùng với các mạng giao tiếp.
Nguồn điện thường là một module riêng biét va cac 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 chuyền động hoặc bộ đếm tốc độ cao.
Các thiết bị hiện trường được kết nối với các module I /O.
Tủùy thuộc vào số lượng module I / Os ma PLC sở hữu, chúng có thê năm trong cùng một vỏ với PLUC 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:
44
PLC được thiết kế tiêu chuân đề giao tiếp với các cảm biến, bộ truyền động và module giao tiếp cấp công nghiệp và đo đó định mức dòng điện và điện áp thường không tương thích với bộ vi điều khiên không có phần cứng bồ sung.
PLC thường sử dụng Ethernet và một số biến thê của dong RS- serial nhu RS-232, RS-485 dé 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 đữ liệu qua các
giao diện giao tiếp không đây.
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 không lồ voi hang tram IO.
- Hiéu suat va dé tin cay:
PLC được thiết kế dé sử dụng trong công nghiệp và do đó đã được củng cố đề có thê chịu được một số điều kiện bát 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 thê 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 đòi hỏi kiến
thức kỹ thuật đề lập trình và vận hành. PLC được thiết kế đề sử
dụng bởi cả các chuyên gia tự động hóa có tay nghề cao và kỹ thuật viên nhà máy, những người ít hoặc không được đảo tạo chính quy. Nó tương đối đễ dàng khắc phục sự cố và chân đoán
lỗi. Các thiết bị PLC hiện đại thường đi kèm với một màn hình hiển thị giúp giám sát mọi thứ đễ đàng hơn mà không cần các
công cụ phức tạp.
- Lap trinh:
Vì mục đích đơn giản và đễ sử dụngc, PLC ban đầu được thiết kế đề lập trình băng hình ảnh lập trình mô phỏng các kết nối hoặc sơ đồ của sơ đồ logic relay. Nhờ đó không phải đảo tạo nhiều cho các kỹ thuật viên. Phần lớn ngôn ngữ lập trình phô biến được sử đụng cho PLC là ngôn ngữ lập trình Logic bậc
45
thang và ngôn ngữ lập trình danh sach lénh. Logic bac thang sử
dụng các ký hiệu, thay vì từ ngữ, đề mô phỏng điều khiến logic
relay thế giới thực. Các ký hiệu này được kết nối với nhau bằng các đường đề 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 ngôn ngữ lập trình cấp cao hiện đại, các PLC hiện đang được lập trình bằng các ngôn ngữ nhu C, C ++ va basic nhung tat cả các PLC nói chung vẫn tuân
thủ tiêu chuẩn hệ thống điều khiến IEC 61131/3 của ngành và
hỗ trợ các ngôn 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 thông 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,...
- Ung dung:
PLC la phan tir diéu khién chinh duoc sử dung trong cac hé thống điều khiến công 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 đụng trong các hệ thống dựa trên SCADA và trong các hệ thông 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:
e Hệ thống chiết rót chai liên tục e Hệ thống trộn hàng loạt e - Hệ thống điều hòa tầng không khí
®_ Kiếm soát lưu lượng