CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.3. Giới thiệu phần cứng
2.3.1. Thiết bị xử lý trung tâm – PLC [6*]
▪ Giới thiệu
PLC (Programmable Logic Controller), là thiết bị điều khiển lập trình được, nó có khả năng thực hiện linh hoạt các thuật toán thông qua một ngôn ngữ lập trình.
Người sử dụng có thể tạo ra chương trình lập trình hàng loạt các sự kiện, thao tác.
Các thao tác này được kích hoạt khi có tác nhân kích thích hoặc có thể hoạt động có thời gian trễ (thời gian đã định hoặc các sự kiện được đếm).
PLC thích hợp nhất cho điều khiển logic (thay thế các rơle), song cũng có chức năng điều chỉnh (như PID, ...) và các chức năng tính toán khác. Lúc đầu, PLC chủ yếu được ứng dụng trong các ngành công nghiệp chế tạo, điều khiển các quá trình rời rạc. Trong các hệ SCADA, PLC phát huy được nhiều ưu điểm và thế mạnh. Lịch sử phát triển của PLC như sau:
- 1968: Richard Morley sáng tạo ý tưởng PLC cho General.
- 1969: PLC đầu tiên (Allen Bradley và Bedford) được GM sử dụng trong công nghiệp ô-tô (128 DI/DO, 1kByte bộ nhớ).
- 1971: Ứng dụng PLC đầu tiên ngoài công nghiệp ô-tô.
- 1976: Lần đầu tiên sử dụng trong hệ thống phân cấp điều khiển dây chuyền sản xuất.
- 1980: Các module vào/ra thông minh.
- 1981: PLC nối mạng, 16-bit PLC, các màn hình CRT màu - 1982: PLC với 8192 I/O (lớn nhất).
- 1996: Slot-PLC, Soft-PLC, ...
không thể nào sánh được:
- Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ học.
- Gọn nhẹ nên thuận lợi khi di chuyển, lắp đặt.
- Dễ bảo quản, sửa chữa.
- Bộ nhớ có dung lượng lớn, nạp xóa dễ dàng, chứa được những chương trình phức tạp.
- Độ chính xác cao.
- Khả năng xử lý nhanh.
- Hoạt động tốt trong môi trường công nghiệp.
- Giao tiếp được với nhiều thiết bị, máy tính, mạng và các thiết bị điều khiển khác.
Hình 2.12. Một số loại PLC thông dụng
▪ Cấu trúc của PLC
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
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 19 Ngoài các mô đun chính như trên, PLC còn có các mô đun phụ trợ như mô đun giao tiếp mạng, truyền thông, mô đun ghép nối các mô đun chức năng để xử lý tín hiệu như mô đun kết nối với các can nhiệt, mô đun điều khiển động cơ bước, mô đun kết nối với encoder, mô đun đếm xung vào, …
NG O (INPUT)
BỘ NH
BỘ Ử LÝ TRUNG TÂM
(CPU)
NG RA (OUTPUT)
NGU N C P
Hình 2.13. Cấu trúc cơ bản của PLC
▪ Phân loại
- Theo hãng sản xuất: Siemens, Ormon, Misubishi, Alenbratlay,…
- Theo phiên bản:
+ PLC Siemens có các họ như S7-200, S7-300, S7-400, s7-1200, s7-1500…
+ Misubishi có các họ như Alpha, Fx, Fx0, Fx0N,Fx1N,Fx2N,…
- Theo số lượng các đầu vào/ra ta có thể phân PLC thành bốn loại sau:
+ Micro PLC là loại có dưới 32 kênh vào/ra.
+ PLC nhỏ có đến 256 kênh vào/ra.
+ PLC trung bình có đến 1024 kênh vào/ra.
+ PLC có đến trên 1024 kênh vào/ra.
▪ Nguyên lý hoạt động
Trạng thái ngõ vào của PLC được phát hiện và được lưu vào bộ nhớ đệm, (bộ nhớ trong PLC gồm các thành phần như sau: ROM, EPROM, EEOROM PLC) thực hiện các lệnh logic trên các trạng thái của chúng và thông qua chương trình trạng thái, ngõ ra được cập nhật và lưu vào bộ nhớ đệm. Sau đó, trạng thái ngõ ra trong bộ nhớ đệm được dùng để đóng/mở các tiếp điểm kích hoạt các thiết bị tương ứng. Như vậy, tất cả hoạt động của các thiết bị được điều khiển hoàn toàn tự động theo chương trình
trình chuyên dụng.
▪ Ứng dụng
Nhờ họat động theo chương trình nên PLC có thể được ứng dụng để điều khiển nhiều thiết bị máy móc khác nhau. Chỉ cần thay đổi chương trình điều khiển và cách kết nối thì chính PLC đó để điều khiển thiết bị, hay máy móc khác. Cũng như vậy, nếu muốn thay đổi quy luật hoạt động của máy móc, thiết bị hay hệ thống sản xuất tự động, rất đơn giản, chỉ cần thay đổi chương trình điều khiển. Các đối tượng mà PLC có thể điều khiển được rất đa dạng, từ máy bơm, máy cắt, máy khoan, lò nhiệt,… đến các hệ thống phức tạp như: băng tải, hệ thống chuyển mạch tự động (ATS), thang máy, dây chuyền sản xuất,…