Thiết bị điều khiển khả trỡnh (PLC, programmable logic controller) là một loại mỏy tớnh điều khiển chuyờn dụng, do nhà phỏt minh người Mỹ Richard Morley lần đầu tiờn đưa ra ý tưởng vào năm 1968. Dựa trờn yờu cầu kỹ thuật của General Motors là xõy dựng một thiết bị cú khả năng lập trỡnh mềm dẻo thay thế cho mạch điều khiển logic cứng, hai cụng ty độc lập là Allen Bradley và Bedford Associates (sau này là Modicon) đó đưa ra trỡnh bày cỏc sản phẩm đầu tiờn. Cỏc thiết bị này chỉ xử lý được một tập lệnh logic cơ bản, 128 điểm vào/ra (1 bit) và 1kByte bộ nhớ. Lỳc đầu, cỏi tờn programmable controller, viết tắt là PC, được sử dụng rộng rói. Trong khi đú, programmable logic controller hay PLC là thương hiệu đăng ký của cụng ty Allen Bradley. Sau này, khi mỏy tớnh cỏ nhõn trở nờn phổ biến thỡ từ viết tắt PLC hay được dựng hơn để trỏnh nhầm lẫn.
Một số hệ DCS trờn nền PLC tiờu biểu là SattLine (ABB), Process Logix (Rockwell), Modicon TSX (Schneider Electric), PCS7 (Siemens),… Thực chất, ngày nay đa số cỏc PLC vừa cú thể sử dụng cho bài toỏn điều khiển logic và điều khiển quỏ trỡnh. Tuy nhiờn, cỏc PLC được sử dụng trong cỏc hệ điều khiển phõn tỏn thường cú cấu hỡnh mạnh, hỗ trợ điều khiển trỡnh tự cựng với cỏc phương phỏp lập trỡnh hiện đại (vớ dụ SFC).
Cấu trỳc phần cứng
Hỡnh 1-6 minh họa cỏc thành phần chức năng chớnh của một hệ thống thiết bị điều khiển quỏ trỡnh và quan hệ tương tỏc giữa chỳng. Về cơ bản, một PLC cũng cú cỏc thành phần giống như một mỏy vi tớnh thụng thường, đú là vi xử lý, cỏc bộ nhớ làm việc và bộ nhớ chương trỡnh, giao diện vào/ra và cung cấp nguồn. Tuy nhiờn, một điểm khỏc cơ bản là cỏc thành phần giao diện người-mỏy như màn hỡnh, bàn phớm và chuột khụng được trang bị ở đõy. Việc lập trỡnh vỡ vậy phải được thực hiện giỏn tiếp bằng một mỏy tớnh riờng biệt, ghộp nối với CPU thụng qua giao diện thiết bị lập trỡnh (thường là một cổng nối tiếp theo chuẩn RS-232 hoặc RS-485).
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Bộ xử lý trung tõm (Central Processing Unit, CPU) bao gồm một hoặc nhiều vi xử lý, bộ nhớ chương trỡnh, bộ nhớ làm việc, đồng hồ nhịp và giao diện với thiết bị lập trỡnh, được liờn kết với nhau thụng qua một hệ bus nội bộ. Nhiệm vụ chớnh của CPU là quản lý cỏc cổng vào/ra, xử lý thụng tin, thực hiện cỏc thuật toỏn điều khiển. Bộ nhớ chương trỡnh thường cú dạng EPROM (Erasableand Programmable Read Only Memory) hoặc EEPROM (Electrically Erasableand Programmable Read Only Memory), chứa hệ điều hành và mó chương trỡnh ứng dụng. Dữ liệu vào/ra cũng như cỏc dữ liệu tớnh toỏn khỏc được lưu trong bộ nhớ làm việc RAM (Random Access Memory). Đồng hồ nhịp cú vai trũ tạo ngắt cứng để điều khiển chương trỡnh theo chu kỳ, thụng thường trong khoảng từ 0,01giõy tới 1000 phỳt.
Cỏc thành phần vào/ra (input/ouput, I/O) đúng vai trũ là giao diện giữa CPU và quỏ trỡnh kỹ thuật. Nhiệm vụ của chỳng là chuyển đổi, thớch ứng tớn hiệu và cỏch ly galvanic giữa cỏc thiết bị ngoại vi (cảm biến, cơ cấu chấp hành) và CPU. Cỏc thành phần vào/ra được liờn kết với CPU thụng qua một hệ bus nội bộ hoặc qua một hệ bus trường
Bộ cung cấp nguồn (power supply, PS) cú vai trũ biến đổi và ổn định nguồn nuụi (thụng thường 5V) cho CPU và cỏc thành phần chức năng khỏc từ một nguồn xoay chiều (110V, 220V,...) hoặc một chiều (12V, 24V,...).
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Bờn cạnh cỏc thành phần chớnh nờu trờn, một hệ thống PLC cú thể cú cỏc thành phần chức năng khỏc như ghộp nối mở rộng, điều khiển chuyờn dụng và xử lý truyền thụng.