CHƯƠNG II. CẤU TRÚC HỆ THỐNG CIM
V. Hệ thống điều khiển
5.1. Bộ điều khiển logic khả lập trình PLC trong các hệ thống CIM
PLC được phát triển dựa trên cơ sở kỹ thuật Vi Xử Lý, hay nói một cách khác sự phát triển cao của kỹ thuật máy tính là nền tảng cho PLC ra đời. Nó cho phép ta thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển số thông qua một ngôn ngữ lập trình, thay cho việc phải thể hiện thuật toán đó bằng mạch số. Ngày nay trong công nghiệp PLC (còn được gọi là các máy tính công nghiệp) ngày càng được sử dụng rộng rãi nhờ tính linh hoạt của một bộ điều khiển số nhỏ gọn, dễ thay đổi thuật toán và đặc biệt dễ trao đổi thông tin với môi trường xung quanh, như với các PLC khác, với các thiết bị phụ trợ trong hệ thống và với máy tính.
Các chức năng điều khiển của PLC có thể được phân loại thành 4 dạng sau:
- Điều khiển on-off (on-off control) - Điều khiển dãy (sequential control) - Điều khiển phản hồi (feedback control) - Điều khiển sự chuyển động (motion control)
Các bộ PLC cung cấp hệ điều khiển thích hợp cho các máy móc và các ứng dụng trong công nghiệp, chỉ với một máy tính để lập trình cho PLC, thay vì phải sử dụng các thiết bị phần cứng cồng kềnh như: các cuộn Rơle và các công tắc điện. Các bộ PLC có thể điều khiển thích hợp với bất kỳ loại máy móc hay hệ thống công nghiệp nào như:
- Các Robot.
- Điều khiển môi trường trong các công trình xây dựng.
- Các dây chuyền lắp ráp.
- Các hệ thống an toàn.
- Các dây truyền tự động.
Về cơ bản, chức năng của bộ điều khiển Lôgic khả lập trình cũng giống như chức năng của bộ điều khiển thiết kế trên cơ sở các Rơle hoặc các thành phần điện tử khác nhưng ở PLC mang tính nhỏ gọn và linh hoạt hơn trong việc thay đổi các ứng dụng điều khiển mà không phải thay đổi phần cứng điều khiển. Sau đây là các chức năng chính của PLC:
- Thu nhận các tín hiệu đầu vào và phản hồi (từ các cảm biến, các công tắc hành trình).
- Liên kết, ghép nối lại và đóng mở mạch phù hợp với chương trình.
- Tính toán và soạn thảo các lệnh điều khiển trên cơ sở so sánh các thông tin thu được từ các đầu vào.
Đưa các lệnh điều khiển đó đến các địa chỉ thích hợp ở đầu ra
Hình 2.12. Chức năng của PLC
Nút bấm và công tắc lôgic giới hạn
Bộ quan sát báo động về dầu nhờn và nhiệt độ
Bộ khống chế áp suất, nhiệt độ và các thông số nguồn
Đầu vào thủ công
Đầu vào
Các môđun của PLC
Đầu ra
Mạch ghép phối
Bộ xử lý
Lưu trữ chương trình chức năng phụ
Cuộn từ Đèn
Van
Mạch ghép phối
PLC
Các ưu điểm khi sử dụng PLC:
PLC đặc trưng cho một máy tính có sự tiêu tốn điện áp là rất thấp, tốc độ truy cập cao và tính linh động trong việc thay đổi ứng dụng điều khiển. Bằng cách thay thế các bộ phận cơ khí bằng một bộ PLC, việc điều khiển một quá trình công nghệ sẽ trở nên nhanh hơn, rẻ hơn và do đó đem lại hiệu quả cao hơn. Có nhiều lý do cho thấy PLC là một sự lựa chọn tốt hơn so với việc sử dụng các cuộn rơle hay là một máy tính chuẩn dùng cho việc điều khiển.
- Chiếm ít không gian: Một bộ PLC yêu cầu ít không gian hơn một máy tính hoặc một bảng Rơle với cùng một công việc thực hiện.
- Giá thành thấp hơn: Giá mua một bộ PLC chỉ bằng cỡ 4 hoặc 5 cái rơle, nhưng nó lại có thể thay thế công việc của hàng trăm rơle.
- Bền vững trong môi trường làm việc công nghiệp : Vỏ bọc của một bộ PLC được tạo ra với đủ độ cứng để có thể bền vững trong môi trường làm việc khắc nghiệt trong một nhà máy. Trong khi đó, vỏ các máy tính không được chế tạo để đáp ứng được các yêu cầu này.
- Sử dụng giao diện kết nối trực tiếp: Các máy tính tiêu chuẩn yêu cầu một hệ thống phức tạp và bị hạn chế trong việc giao diện hay kết nối với những thiết bị khác. Trong khi đó giao diện của một bộ PLC cho phép kết nối trực tiếp với các thiết bị khác.
- Dễ dàng trong việc lập trình: Các bộ PLC thường sử dụng một ngôn ngữ lập trình gọi là logic bậc thang. Đây là một ngôn ngữ được tạo nên dựa trên những tiêu chuẩn công nghiệp về các biểu tượng trong các hệ thống phần cứng rơle, và các tiêu chuẩn này thì đã trở nên quen thuộc với những nhà kĩ thuật trong công nghiệp.
- Tính linh hoạt: Việc thay đổi các thiết bị phần cứng điều khiển luôn luôn phức tạp hơn so với việc thay đổi phần mềm (thay đổi chương trình lập trình) khi mà các ứng dụng của ta thay đổi. Các bộ PLC cho phép chúng ta khả năng linh hoạt trong việc thay đổi các ứng dụng cần thực hiện bằng cách thay đổỉ chương trình lập cho bộ điều khiển PLC. Trong khi ta chỉ cần lập lại chương trình theo đúng ứng dụng yêu cầu và thay đổi kết nối các đầu vào, đầu ra thì với một bộ các rơle, khi muốn thay đổi ứng dụng ta phải mất rất nhiều thời gian cho công việc nối các dây dẫn và thay đổi cấu trúc mạch.