CƠ BẢN VỀ PLC

Th11, T2, 2024
Admin
PLC
0
0 views
12 minutes Read

PLC (Programmable Logic Controller): là bộ điều khiển logic khả trình, đóng vai trò bộ não điều khiển các máy móc và ứng dụng trong tự động hóa điều khiển.

Và nếu như bạn là người mới tìm hiểu thì PLC thì bài viết này là dành cho bạn. Vì trong bài viết này tôi sẽ chia sẻ với bạn những kiến thức căn bản về PLC.

PLC và ứng dụng

PLC (Programmable Logic Controller) là bộ điều khiển logic khả trình, một loại máy tính thường được sử dụng trong các ứng dụng điều khiển tự động hóa.

Ứng dụng của PLC

Tự động hóa sản xuất
Tự động hóa ô tô
Tự động hóa tòa nhà
Quản lý nước và nước thải
Năng lượng

Đặc trưng của PLC

Được sử dụng trong các ứng dụng điều khiển tuần tự
Linh hoạt chỉnh sửa chương trình
Độ tin cậy và tuổi thọ cao
Dễ dàng bảo trì
Hoạt động bền bỉ trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt
Ứng dụng đa dạng từ quy mô nhỏ đến hệ thống lớn

Cấu trúc bên trong PLC

Cấu trúc bên trong PLC bao gồm 4 thành phần chính sau:

Input: các tín hiệu thiết bị đầu vào
Output: các đầu ra điều khiển
Memory: bộ nhớ lưu trữ dữ liệu và chương trình
CPU: bộ xử lý trung tâm thực thi các chương trình điều khiển, xử lý các thông tin dữ liệu input và đưa ra các lệnh output.
Power Supply: khối nguồn nuôi

PLC trong hệ thống tự động hóa

Trong một hệ PLC đơn giản, PLC có chức năng xử lý những thông tin đầu vào Input (tín hiệu từ cảm biến, nút nhấn,…) sau đó xuất các đầu ra Output điều khiển cơ cấu chấp hành (van điện từ, biến tần, contactor, relay, động cơ servo…). PLC nhận lệnh thao tác từ người vận hành thông qua màn hình điều khiển HMI (Human Machine Interface).

Và trong hệ thống tự hóa lớn hơn, hoặc hệ thống máy trong line sản xuất, bộ điều khiển PLC không chỉ hoạt động độc lập mà còn giao tiếp với các bộ điều khiển, thiết bị ngoại vi và các hệ thống điều khiển & giám sát.

Đó có thể là bộ điều khiển robot (Robot Controller), PLC khác, hay những máy tính công nghiệp đóng vai trò bộ điều khiển máy hoặc camera vision.

Vòng quét của PLC

PLC thực hiện lặp lại các câu lệnh trong chương trình, đó là một vòng lặp liên tục diễn ra khi PLC ở trạng thái hoạt động RUN.

Một vòng quét PLC thực hiện lần lượt 4 tác vụ sau:

Read inputs: đọc các tín hiệu đầu vào
Execute program: thực thi các chương trình điều khiển do người lập trình nạp cho CPU
Diagnostics & Communication: thực hiện chẩn đoán lỗi và xử lý dữ liệu giao tiếp
Update Outputs: xuất các đầu ra điều khiển

Các loại bộ nhớ

Có 3 loại bộ nhớ trong PLC

Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM) là loại bộ nhớ cho phép dữ liệu được ghi vào và đọc từ bất kỳ địa chỉ (vị trí) nào. RAM được sử dụng như một khu vực lưu trữ tạm thời. RAM có tính dễ mất dữ liệu (volatile), nghĩa là dữ liệu được lưu trữ trong RAM sẽ bị mất nếu mất nguồn điện. Để tránh mất dữ liệu trong trường hợp mất điện, cần có pin dự phòng.
Bộ nhớ chỉ đọc (ROM) là bộ nhớ chỉ đọc và khôgn thể thay đổi. Ngoài ra, bộ nhớ ROM có tính không dễ mất dữ liệu (nonvolatile), nghĩa là thông tin sẽ không bị mất khi mất nguồn điện. ROM thường được sử dụng để lưu trữ các chương trình định nghĩa khả năng hoạt động của PLC.
Bộ nhớ chỉ đọc có thể xóa và lập trình lại (EPROM) cung cấp một mức độ bảo mật chống lại những thay đổi không được phép hoặc không mong muốn trong chương trình. Các EPROM được thiết kế sao cho dữ liệu lưu trữ trong chúng có thể được đọc, nhưng không dễ dàng thay đổi.

Các loại tín hiệu vào ra

Tín hiệu input của PLC gồm các loại:

Tín hiệu số (ON/OFF): nút bấm, cảm biến, công tắc, đầu vào relay.
Xung: tín hiệu từ encoder
Tín hiệu analog: cặp trở nhiệt, cảm biến đo khoảng cách.

Tín hiệu Output của PLC gồm các loại:

Tín hiệu số (ON/OFF): đầu ra điều khiển đèn, LED 7 đoạn, relay hay contactor
Xung: xung điều khiển động cơ servo/step
Tín hiệu analog: tín hiệu output analog điều khiển tốc độ biến tần

Logic 0 và 1

Mặc dù PLC có khả năng nhận biết và tạo ra các giá trị analog, nhưng bên trong bộ điều khiển lập trình chỉ sử dụng các tín hiệu dạng bật hoặc tắt. Các trạng thái bật và tắt này tương ứng với các giá trị nhị phân 1 và 0.

Giá trị nhị phân 0 (logic 0) có thể được sử dụng để biểu thị rằng một công tắc đang tắt
Giá trị nhị phân 1 (logic 1) có thể được sử dụng để biểu thị rằng công tắc đang bật

Tiếp điểm và cuộn dây

Trong ví dụ này chúng ta cùng phân tích cách thức PLC thực hiện chương trình điều khiển đèn sáng tương tứng trạng thái mở hoặc đóng của công tắc.

Khi công tắc Off

Khi công tắc đầu vào ở trạng thái Off, không có điện áp tại chân Input PLC I2.1 (PLC Siemens) nên trạng thái logic chân input ở mức 0. Chương trình PLC được lập trình chỉ xuất đầu ra Q3.1 (ON) khi có tín hiệu I2.1, do đó đèn ở trạng thái tắt.

Khi công tắc ON

Khi công tắc đầu vào ở trạng thái ON, có điện áp tại chân Input PLC I2.1 (PLC Siemens) nên trạng thái logic chân input ở mức 1. Chương trình PLC được lập trình chỉ xuất đầu ra Q3.1 (ON) khi có tín hiệu I2.1, do đó đèn ở trạng thái SÁNG.

Tín hiệu số DI/DO

Các đầu vào và đầu ra rời rạc (discrete inputs and outputs), còn được gọi là đầu vào và đầu ra số (digital inputs and outputs), chỉ có hai trạng thái: bật hoặc tắt.

Tín hiệu tương tự AI/AO

Các tín hiệu vào/ra tương tự (Analog Input/Analog Output) là liên tục, có thể là tín hiệu dòng điện 0 – 20 mA, 4 – 20 mA hoặc tín hiệu điện áp 0 – 10V. Phổ biến nhất là 4 – 20 mA vì có khả năng chống nhiễu tốt, truyền được khoảng cách xa.

Ví dụ ứng dụng Analog Input

Ví dụ: hệ thống băng tải phân loại sản phẩm dựa trên tải trọng (đo bằng load cell)

Load cell chuyển đổi tải trọng kiện hàng sang giá trị analog 0 – 10V.
Tín hiệu này được nối về modul analog input của PLC.
Dựa vào tải trọng kiện hàng PLC điều khiển cơ cấu gạt phân loại luồng OK/NG trên 2 băng tải output.

Ví dụ về ứng dụng Analog Output

PLC nhận tín hiệu analog đầu vào qua các bộ chuyển đổi tín hiệu hoặc bộ truyền tín hiệu (Transmitter), sau đó xử lý và xuất ra các đầu ra analog để điều khiển các thiết bị.

Ví dụ: PLC xuất tín hiêu analog điều khiển 2 động cơ bơm cấp và xả nước theo tín hiệu cảm biến mức (analog input) trong tank.

CƠ BẢN VỀ PLC