Trong thế giới ngày nay của tự động hóa công nghiệp, PLC, hay “Programmable Logic Controller,” nổi lên đem đến nhiều ưu điểm về linh hoạt và hiệu suất trong quản lý và kiểm soát các quy trình sản xuất. Cùng Dubai Electric tìm hiểu về PLC là gì? Cấu trúc, nguyên lý hoạt động và ưu điểm trong bài viết dưới đây nhé!

PLC là gì?

PLC, hay viết tắt của “Programmable Logic Controller,” là một thiết bị được thiết kế để thực hiện các thuật toán điều khiển logic thông qua lập trình. Bộ lập trình của PLC nhận tín hiệu từ các sự kiện bên ngoài thông qua ngõ vào (input) và thực hiện các hoạt động thông qua ngõ ra (output). Hoạt động của PLC dựa trên việc quét trạng thái của đầu vào và đầu ra, và khi có sự thay đổi, chương trình logic sẽ được thực hiện.

Ngôn ngữ lập trình phổ biến cho PLC hiện nay là Ladder và Step Ladder, tuy nhiên, từng hãng sản xuất có thể sử dụng các ngôn ngữ lập trình khác nhau như Siemens, Mitsubishi, Rockwell, INVT, Delta.

Cấu trúc cơ bản của PLC

PLC bao gồm các thành phần chính sau:

• CPU (Central Processing Unit): Là trái tim của PLC, nơi xử lý logic và thực hiện các chương trình lập trình.
• Input Modules: Nhận tín hiệu từ các thiết bị đầu vào như cảm biến, công tắc, và biến trở, chuyển chúng thành dạng số để xử lý.
• Output Modules: Gửi tín hiệu điều khiển đến các thiết bị đầu ra như động cơ, van, và đèn dựa trên kết quả của xử lý.
• Memory: Lưu trữ các chương trình lập trình, dữ liệu và các thông số cấu hình.

Các thành phần khác của PLC bao gồm cổng kết nối với máy tính, cổng truyền thông như Modbus RTU, và tùy thuộc vào hãng và dòng sản phẩm, có thể tích hợp thêm các chuẩn truyền thông như Profibus, Profinet, CANopen, EtherCAT.

Nguyên lý hoạt động của PLC

CPU, trung tâm điều khiển của PLC, quản lý toàn bộ quá trình hoạt động. Tốc độ xử lý của CPU ảnh hưởng đến tốc độ điều khiển của PLC. Chương trình được lưu trữ trong RAM, và việc sử dụng pin dự phòng giúp bảo vệ chương trình khi có sự cố về điện. CPU quét chương trình và thực hiện các lệnh theo thứ tự.

Ưu điểm và nhược điểm của PLC

Ưu điểm:

• Chống nhiễu tốt và đáng tin cậy trong môi trường công nghiệp.
• Đáp ứng giải thuật phức tạp với độ chính xác cao.
• Gọn nhẹ, dễ dàng lắp đặt.
• Thay thế hoàn toàn mạch điều khiển relay thông thường.
• Hỗ trợ các chuẩn mạng truyền thông công nghiệp.

Nhược điểm:

• Giá thành cao so với mạch relay thông thường.
• Chi phí phần mềm lập trình tùy thuộc vào hãng sản xuất.
• Yêu cầu người sử dụng có kiến thức về lập trình PLC.

Vai trò của PLC trong hệ thống tự động hóa

Trong cách mạng công nghiệp 4.0, PLC không chỉ là thiết bị điều khiển logic mà còn tham gia vào việc truyền thông và trao đổi dữ liệu giữa các thiết bị điều khiển khác, tạo nên một mạng lưới kết nối và trao đổi thông tin đóng vai trò quan trọng trong dây chuyền sản xuất của doanh nghiệp.

Sự khác nhau giữa PLC và các loại điều khiển khác

Tiêu Chí	PLC (Programmable Logic Controller)	Điều Khiển Cơ Học	Điều Khiển Điện Tử
Nguyên Tắc Kiểm Soát	Sử dụng chương trình lập trình	Dựa trên cơ cấu cơ học và cơ điện	Sử dụng linh kiện điện tử và IC
Linh Hoạt	Có khả năng thay đổi chương trình nhanh	Cần sự thay đổi cơ bản của cơ cấu	Có khả năng thích ứng với thay đổi
Khả Năng Mở Rộng	Dễ dàng mở rộng với các module mới	Thường cần phải thay đổi cơ bản	Có khả năng mở rộng với các linh kiện
Thời Gian Đáp Ứng	Có thể có thời gian đáp ứng nhanh	Phụ thuộc vào cơ cấu và cơ điện	Nhanh do sử dụng linh kiện điện tử
Ưu Điểm Chống Nhiễu	Có khả năng chống nhiễu tốt	Dễ bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện	Tùy thuộc vào chất lượng của linh kiện
Lưu Trữ Chương Trình	Lưu trữ trong bộ nhớ	Không có khả năng lưu trữ chương trình	Lưu trữ trong bộ nhớ
Sử Dụng Trong Ngành	Rộng rãi sử dụng trong tự động hóa công nghiệp	Thường được sử dụng trong các hệ thống cơ khí	Phổ biến trong điện tử công suất và tự động hóa
Chi Phí	Thường có chi phí cao hơn	Thường có chi phí thấp hơn	Phụ thuộc vào ứng dụng và yêu cầu kỹ thuật

Bảng trên so sánh sự khác nhau giữa PLC, điều khiển cơ học và điều khiển điện tử dựa trên một số tiêu chí quan trọng. Lưu ý rằng sự lựa chọn giữa chúng thường phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của hệ thống và ứng dụng cụ thể.

Cách thức điều khiển chính của PLC

• Điều khiển logic: Thực hiện điều khiển tự động, bán tự động quy trình máy.
• Điều khiển đáp ứng: Bao gồm giải thuật điều khiển PID, Logic mờ, điều khiển động cơ servo, động cơ bước, biến tần, đáp ứng nhiệt độ, áp suất, lưu lượng.
• Mạng truyền thông: Kết nối nhiều bộ điều khiển PLC, kết nối với hệ thống SCADA.

Ứng dụng của PLC

PLC được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp và loại máy móc như máy in, máy đóng gói, máy đánh chỉ, máy se sợi, máy chế biến thực phẩm, và máy cắt tốc độ cao.

Có thể bạn quan tâm:

• Tìm hiểu về bộ đếm xung tốc độ cao trong PLC Mitsubishi FX
• Các loại PLC Delta phổ biến hiện nay
• Tìm hiểu về đào tạo thực hành PLC thực tiễn