PLC là gì? Cấu tạo, nguyên lý và các hãng của PLC

Bạn đã biết về PLC chưa? Về sự ra đời, điểm khác biệt, nguyên lý làm việc và cấu tạo của nó. Nếu chưa thì đừng bỏ lỡ bài viết ngày hôm nay của TKĐ nhé! Rất nhiều điều bổ ích đang đón chờ các bạn tìm hiểu.

plc

Tìm hiểu PLC

Điều đầu tiên mà các khách hàng cần làm trước khi lựa chọn PLC đó là tìm hiểu về chúng.

PLC là gì?

PLC là 1 thiết bị tự động hóa được sử dụng rất nhiều trong các hệ thống điện tự động của nhà máy công nghiệp.

PLC là viết tắt của từ gì? Nó là viết tắt của cụm từ đầy đủ Programmable logic controller. Dịch nghĩa thì chúng ta được bộ điều khiển lập trình hoặc bộ điều khiển logic khả trình.

Với PLC, người dùng có thể linh hoạt sử dụng những thuật toán điều khiển một cách logic thông qua các ngôn ngữ lập trình để thực hiện công việc, sự kiện theo một quy trình nhất định.

Ngôn ngữ lập trình PLC rất đa dạng với: C, ladder, State locgic, FBD, STL… PLC sẽ dựa vào những tín hiệu ngõ vào nhận được cùng các thuật toán điều khiển để xuất các tín hiệu ngõ ra nhằm điều khiển hoạt động máy móc, thiết bị có liên quan.

plc là gì

Tại sao PLC ra đời?

Trước đây, khi chưa có PLC thì để điều khiển máy móc, dây chuyền người ta phải kết nối rất nhiều thiết bị với nhau như: công tắc tơ, rơ le, timer… Tùy theo đặc điểm và yêu cầu của mỗi hệ thống mà việc kết nối này đơn giản hay phức tạp. Đối với những hệ thống lớn thì người kỹ thuật phải tốn thời gian lớn cho việc đấu nối, lắp đặt thiết bị. Do 1 thiết bị có thể cần lấy tín hiệu nhiều lần nhưng số lượng lắp bị hạn chế. Bên cạnh đó, số lượng chi tiết, vật tư lớn sẽ cản trở việc bảo trì, sửa chữa hay bảo dưỡng. Nếu có sự cố thì việc tìm kiếm lỗi, đi lại dây sẽ vừa tốn kém lại mất thời gian và giảm năng suất đi rất nhiều.

Chính vì thế mà con người đã nghiên cứu và tìm ra giải pháp thích hợp, có thể làm việc ở nơi độc hại, tự động hóa quá trình sản xuất và tăng năng suất, hiệu quả công việc.

Và PLC đã được ra đời vào năm 1968 tại Mỹ. Lúc đầu PLC khá cồng kềnh và tạo ra không ít khó khăn khi điều khiển thiết bị tuy nhiên sau nhiều năm thay đổi, cải tiến PLC đã trở nên nhỏ gọn, nhiều thuật toán hơn và thay đổi các thuật toán này cũng đơn giản hơn. Dần dần, PLC có thêm khả năng chống nhiễu, độ tin cậy cao, ngôn ngữ lập trình dễ, phù hợp với nhiều đối tượng. Ngày nay, PLC có thể trao đổi truyền thông với thiết bị điều khiển, PLC khác, máy tính, thiết bị giám sát, máy tính…

PLC có gì khác biệt

Nếu so sánh PLC với các máy tính hay vi điều khiển, phương pháp điều khiển công nghiệp thì có 3 điểm khác biệt:

+ Về HMI: Muốn tương tác với PLC thì người ta cần có giao diện người máy hay HMI. Các HMI có màn hình đơn giản, nó dùng để đọc văn bản cùng với các bàn phím, bảng điều khiển, khá giống với thiết bị điện tử nên cho phép người dùng có thể dừng và nhập thông tin và PLC.

+ Về I/O: I/O sẽ cung cấp thông tin cho CPU và bắt đầu tiến trình đã được lập trình sẵn. Tùy theo yêu cầu mà người dùng có thể trộn các I/O lại với nhau. Đối với PLC thì CPU sẽ xử lý, lưu trữ dữ liệu. Modun đầu vào như công tắc, cảm biến, đồng hồ đo và modun đầu ra như đèn, động cơ, van sẽ kết nối với PLC cũng như phần còn lại của máy.

+ Điểm khác biệt cuối cùng đó là truyền thông: Không chỉ kết nối với những thiết bị đầu vào, đầu ra, PLC còn kết nối với các hệ thống khác. Mục đích là theo dõi các thiết bị, xuất dữ liệu từ PLC sang SCADA. Vì thế mà nó cần có các cổng cùng một số giao thức truyền thông để làm được việc này.

Sự vượt trội của PLC

Tất nhiên, để PLC được nhiều người biết đến và tin tưởng sử dụng thì chắc chắn nó đang ngày càng được cải thiện dần về những tính năng cũng như lợi ích. Sự phát triển của phần cứng, phần mềm cùng với tiến bộ của khoa học kỹ thuật đã giúp PLC thay đổi với kích thước nhỏ gọn hơn thích hợp với nhiều công việc điều khiển mạch phức tạp. Cụ thể là:

+ Khả năng làm việc tin cậy trong môi trường công nghiệp sản xuất, chế biến, lắp ráp.

+ Ngôn ngữ lập trình PLC dễ học và thao tác lập trình cũng dễ dàng hơn.

+ Giá thành ngày càng cạnh tranh giữa các model, hãng sản xuất.

+ Thiết kế của PLC nhỏ nhẹ nên vận chuyển dễ dàng, tiết kiệm diện tích lắp đặt.

+ Cấu tạo không quá phức tạp nên khi sửa chữa khá thuận lợi.

+ Với PLC đời mới, người dùng có thể mở rộng và nâng cấp các bộ phận phần mềm, phần cứng.

+ PLC giao tiếp dễ dàng với các thiết bị HMI, laptop, điện thoại và những thiết bị ngoại vi.

Cấu tạo của PLC

Mỗi PLC đều được phân chia thành 3 phần chính:

+ Một bộ nhớ chương trình ở bên trong, một số model có thể mở rộng ra bên ngoài hay còn gọi RAM, ROM.

+ Bộ vi xử lý CPU với chức năng xử lý những chương trình nạp vào, các thuật toán, các cổng giao tiếp

+ Các module vào, module ra tín hiệu, module I/O, truyền thông, ngoại vi.

cấu trúc của plc

Trên thị trường hiện nay có 2 loại:

+ PLC đơn giản có thể lập trình ngay trên thiết bị

+ PLC phức tạp thì phải lập trình trên máy tính và kết nối thông qua cổng Ethernet hoặc USB.

Nguyên lý hoạt động của PLC

Hoạt động của PLC không quá phức tạp: PLC sẽ nhận tín hiệu từ thiết bị đầu vào hoặc các cảm biến kết nối sau dó dựa trên các tham số đã được lập trình ban đầu mà xử lý dữ liệu và kích hoạt đầu ra. Tùy thuộc vào yêu cầu công việc, đặc điểm đầu ra, đầu vào mà PLC có thể tự động khởi động, tự động dừng, giám sát và ghi lại dữ liệu về thời gian chạy máy, nhiệt độ và năng suất trong quá trình vận hành. PLC còn có thể tự báo động nếu máy gặp sự cố. PLC được đánh giá cao với khả năng điều khiển mạnh mẽ, lin hoạt và phù hợp với hầu hết các ứng dụng máy móc hay hệ thống.

nguyên lý hoạt động của plc

Các đầu vào ra I/O

Những I/O được liệt vào danh sách phổ cập đó là: trọng lượng, analog, digitalm nhiệt độ, high speed.

Những tín hiệu từ công tắc, nút nhấn, bộ cảm biến… sẽ được kết nối với module đầu vào của PLC. Trong khi đó, cơ cấu chấp hành sẽ được nối với các module đầu ra. Điện áp ở bên trong của PLC là 5v, tín hiệu xử lý thường là 100/240Vac, 12/24Vdc. Để có thể thông báo tình hình của các module, PLC sẽ trang bị các đèn báo tín hiệu.

Lập trình PLC

Người ta sẽ lập trình PLC trên máy tính trước sau khi hoàn thiện sẽ được tải về và đưa vào bộ điều khiển. Ngôn ngữ lập trình truyền thống thường là C. Ladder Logic, Ladder Logic. Đó chính là 2 ngôn ngữ thường được dùng trong phần mềm lập trình PLC.

Quá trình này sẽ bắt chước các sơ đồ mạch với những nhịp rung động logic được đọc từ trái sang phải. Bắt đầu là 1 đầu vào hoặc nhiều đầu vào rồi đến đầu ra. Mỗi nấc sẽ đại diện cho 1 hành động cụ thể do PLC điều khiển. Mặc dù có nhiều ngôn ngữ lập trình nhưng Ladder Logic được dùng nhiều hơn bởi vì bản chất trực quan của nó khiến dễ thực hiện hơn. Ngôn ngữ C là sự đổi mới, xuất hiện gần đây. Một số hãng sản xuất lại có phần mềm lập trình được thiết kế riêng và có sẵn khi mua thiết bị.

Ưu nhược điểm của PLC

PLC cũng là 1 thiết bị nên ngoài những ưu điểm thì nó không tránh khỏi những nhược điểm mà con người cần khắc phục trong thời gian tới.

ưu nhược điểm plc

Ưu điểm của PLC

PLC có rất nhiều ưu điểm, thuykhidien xin liệt kê một số điểm nổi bật như:

+ Phần mềm PLC rất dễ hiểu và dễ sử dụng so với hệ thống không tiếp điểm, hệ thống tiếp điểm.

+ Những chương trình PLC dễ dàng được người lập sửa chữa và thay đổi cho phù hợp với yêu cầu công việc không chỉ riêng với những chương trình tác động trực tiếp bên trong PLC. Một số PLC còn được trang bị thêm một số phần mềm để tìm ra lỗi của phần cứng, phần mềm. Từ đó, công việc theo dõi, thay thế hay sửa chữa thuận lợi hơn rất nhiều.

+ Do cấu tạo của nó là 1 hệ chuyển mạch không tiếp điểm nên tuổi thọ của PLC nhỉnh hơn so với các hệ thống rơ le có tiếp điểm.

+ Xét về độ tin cậy của tín hiệu đưa ra thì ở PLC cao hơn so với tín hiệu được cấp từ bộ điều khiển rơ le.

+ PLC sẽ thực hiện nhanh các chức năng điều khiển không như máy tính chỉ dùng để làm dụng cụ điều khiển đa chức năng. Những kiến thức về PLC sửa chữa hay duy trì hệ thống không quá chuyên môn, người dùng chỉ cần tìm hiểu cơ bản là đủ.

+ Với PLC, chúng ta có thể nối mạch và thiết lập hệ thống 1 cách dễ dàng, không tốn kém chi phí như điều khiển rơ le khi phải nối mạch, hàn mạch. Những công việc thiết lập được lưu trữ trong đĩa, băng nên khi cần thì chỉ sao chép là có thể dùng ngay.

+ PLC kết nối với CPU bằng bộ xử lý và đầu nối trực tiếp. Đầu nối I/O sẽ đặt giữa thiết bị ngoại vi và CPU. Chức năng của các đầu nối đó là chuyển đổi tín hiệu ngoại vi thành mức logic hoặc chuyển đổi giá trị CPU đầu ra từ mức logic sang mức mà các thiết bị ngoại vi có thể nhận và làm việc.

+ Người dùng có thể thiết lập vùng nhỏ hơn bộ rơ le có tiếp điểm.

+ Điểm khác biệt của PLC so với các máy tính đó là: Chuyển đổi tác động bên ngoài thành tác động bên trong dễ dàng. Chương trình tac động bên trong có thể trở thành phần mềm song song và tương ứng với các tác động bên ngoài.

Nhược điểm của PLC

Theo chúng tôi, PLC hiện có 3 nhược điểm lớn đó là:

+ Trong những mạch điều khiển máy móc quy mô nhỏ thì chắc chắn khoản tiền chi mua PLC lớn hơn rất nhiều so với sử dụng rơ le.

+ Do chưa thể tiêu chuẩn hóa chung ngôn ngữ lập trình PLC trên toàn thế giới nên mỗi hãng sản xuất lại sử dụng 1 ngôn ngữ riêng. Vì thế mà tính thống nhất bị hạn chế..

+ Những khách hàng mới lần đầu tiếp cận sẽ thấy khá khó khăn trong việc làm quen, cài đặt, lập trình.

Ứng dụng PLC trong thực tế

PLC có ứng dụng phong phú nhất trong các ngành, lĩnh vực công nghiệp. Chúng ta có thể bắt gặp nó trong các hệ thống của máy in, máy se chỉ, máy cắt tốc độ cao, máy in, máy đánh sợi, máy đóng gói, trong các hệ thống giám sát năng lượng, hệ thống bơm xử lý nước thải, hệ thống đóng gói tự động, dây chuyền sản xuất, hệ thống điện… Ngày nay, PLC được dùng trong các nhà máy sản xuất thực phẩm, dược phẩm, may mặc, dệt sợi, hóa chất, lắp ráp điện tử…

ứng dụng của plc

Với các dây chuyền sử dụng cánh tay robot như: đóng hộp, dán nhãn hay robot đưa vật liệu lên băng tải, gắp các mảng phôi từ băng chuyền bỏ lên bàn của máy CNC… sử dụng PLC vừa chính xác vừa nhanh chóng.

PLC còn được dùng trong dây chuyền kiểm tra chất lượng sản phẩm trước khi xuất xưởng, dây chuyền lắp ráp linh kiện điện tử, giám sát quá trình làm việc của nhà máy mạ..

Các hãng PLC phổ biến

Siemens – Đức

plc siemens

Ở nước ta thì các dòng PLC như: Logo, S7-1200, S7-200, S7-300, S7-400, S7-1500, Dòng S7-1200 đang là dòng nâng cao, được cải tiến để thay thế dần dòng S7-200.

Thiết bị PLC, biến tần của Siemens được sử dụng tại nhiều quốc gia trên thế giới. Nó bắt đầu xâm nhập vào Việt Nam từ năm 1993. Tuy giá thành của sản phẩm cao hơn nhưng bù lại PLC có chất lượng tuyệt vời, độ bền và ổn định vận hành cao

Mitsubishi – Nhật Bản

plc mitsubishi

Mitsubishi là 1 hãng chuyên sản xuất các thiết bị điện tử, điện công nghiệp đến từ xứ sở Hoa anh đào. Tuy PLC của hãng xâm nhập vào thị trường Việt Nam hơi muộn nhưng quy trình phát triển đúng cùng với chất lượng cao đã giúp nó trở nên thông dụng.

Nếu bạn đang cần PLC thì có thể tham khảo một số dòng của hãng như:

+ FX Series: FX1S, FX1N, FX2N, FX3U, FX3G, FX3S, FX3UC, FX3GE, FX5U, FX3GC, FX3GA, FX3SA.

+ Và những dòng PLC được nghiên cứu và phát triển thời gian gần đây: iQ-F Series, L Series, iQ-R Series, QS/WS Series, Q Series, A Series.

Omron – Nhật Bản

plc omron

PLC của Omron xuất hiện tại Việt Nam từ năm 1996 và được rất nhiều nhà máy sản xuất ưa chuộng. Một số dòng PLC chất lượng của hãng như: NX1P Series, NJ Series, NX1 Series, CP Series, CJ2 Series, CJ1 Series, CPM Series CS1 Series, CPM Series.

Ở nước ta, Omron Nhật Bản không còn xa lạ bởi vì đây là hãng chuyên cung cấp các thiết bị điện, thiết bị y tế chất lượng, được kiểm nghiệm chất lượng nghiêm ngặt theo tiêu chuẩn cụ thể. Ngoài PLC, hãng còn có HMI, Servo, biến tần… cũng khá phổ biến.

Unitronics – Israel

plc unitronics

Unitronics là hãng cung cấp các thiết bị điện tự hóa được thành lập vào năm 1989 tại Israel. Tuy còn non trẻ nhưng sản phẩm của hãng chuyên dụng cho những dự án công nghiệp: nhà máy năng lượng, công nghiệp nồi hơi, hóa chất, nước thải…

Ở Việt Nam, tuy hãng chưa phổ biến nhiều nhưng những dòng: PLC UniStream, [PLC+HMI] Vision, [PLC+HMI] UniStream, [PLC+HMI] Jazz & M91, [PLC+HMI] Samba được người dùng đánh giá khá cao.

Delta – Đài loan

plc delta

Delta có tên gọi đầy đủ là DELTA ELECTRONIS là một tập đoàn điện tử đến từ Đài Loan. Ưu điểm của PLC do Delta sản xuất đó là: Khả năng đáp ứng đa dạng các cấu hình, công việc. Chất lượng sản phẩm tốt, độ bền tương đối ổn định và giá thành phải chăng. Đặc biệt, hãng sẽ cung cấp phần mềm để lập trình PLC miễn phí. Khách có thể chọn: AS Series, AH Series, DVP12SA2, DVP Series DVP14SS2, DVP12SE, DVP12SC, DVP28SV2, DVP20SX2, DVP-ES2, DVP-EC3, DVP-EX2, DVP-PM, DVP-PH2/PH3.

PLC của hãng được phân chia thành 2 dạng chính là dạng khối và dạng Slim.

Ngoài những hãng mà chúng tôi giới thiệu trên thì khách hàng có thể tham khảo thêm 1 số hãng khác như:

+ Đến từ châu Âu Schneider đến từ Pháp, ABB, Honeywell, IDEC, Allen-Bradley (Rockwell), Fatek, Wecon…

+ Hay LS của Hàn hay Panasonic, Keyence, Hitachi, Fuji đến từ Nhật Bản.

các hãng plc phổ biến

Những lưu ý khi chọn PLC

Việc chọn mua PLC sao cho phù hợp luôn là vấn đề được nhiều người quan tâm khi có nhu cầu thay thế hay lắp mới, dự phòng để sử dụng. Chúng tôi thường khuyên khách hàng của mình thực hiện theo quy trình sau:

+ Nếu khách hàng mua thay thế, dự phòng thì chỉ cần dựa trên hình ảnh tem, nhãn dán thông số của thiết bị cũ nên khá dễ dàng. Với loại PLC mua dự phòng thì cần phải sao chép những chương trình trong thiết bị cũ, gắn vào hệ thống máy rồi mới hoạt động.

+ Nếu khách hàng tìm mua PLC để lắp mới thì cần.

Xác định số lượng ngõ ra, ngõ vào để chọn module mở rộng và CPU thích hợp. Bạn có thể chọn chọn loại ngõ ra relay hoặc transistor. Tiếp theo thì các kỹ thuật phải tính được số lượng analog đầu ra, đầu vào cần dùng. Đối với những hệ thống có kết nối với HMI thì nên chọn PLC có mở rộng truyền thông. Ngoài ra, bạn cũng cần chọn loại bộ nhớ có dung lượng thích hợp.

cách chọn plc

Cách chọn PLC

Muốn chọn PLC phù hợp, bạn phải thực hiện lần lượt 2 bước sau:

Theo thương hiệu

Về thương hiệu PLC thì hiện nay trên thị trường đến hàng chục cái tên khác nhau, việc lựa chọn nó cũng cần phải xem xét nhiều yếu tố.

Khách hàng có thể ưu tiên những hãng phổ biến tại Việt Nam thường có hàng sẵn, có nhiều đại lý phân phối để được hỗ trợ mua cũng như vận chuyển, bảo hành. Bên cạnh đó, những PLC của hãng có kèm theo ngôn ngữ lập trình, giáo án hướng dẫn sử dụng, khắc phục sự cố cơ bản sẽ tiện cho việc sử dụng hơn.

Cuối cùng là giá thành, nếu cùng mức chất lượng thì nên chọn loại có giá phải chăng để tiết kiệm chi phí đầu tư nhất là các sinh viên làm đồ án, thí nghiệm.

Theo cấu hình sử dụng

Sau khi bạn đã xác định được thương hiệu nào thích hợp thì tiến tới chọn cấu hình sử dụng PLC.

+ Bước đầu tiên là biết được số lượng out put và in out để chọn CPU và tìm được PLC tương ứng. Có một số lưu ý cho khách hàng đó là nên chọn dư số lượng in/out để dự phòng cho một số trường hợp trong quá trình lập trình phát sinh thêm.

+ Bước tiếp theo là chọn các ngoại vi kết nối với PLC ví dụ như: HMI thì chọn loại PLC tích hợp chức năng truyền thông, thêm encoder thì chọn PLC có bộ đếm xung, muốn điều khiển nhiệt độ thì chọn loại module đọc dò hay servo thì nên chọn PLC có kết nối với các ngõ phát xung tốc độ cao.

+ Cuối cùng là xem xét kích thước, trọng lượng của PLC để sắp xếp vị trí cho thiết bị khi lắp vào tủ điện, nguồn cấp cho PLC.

Nếu bạn vẫn còn thắc mắc về PLC hay những thiết bị tự động hóa thì có thể liên hệ với chúng tôi bất cứ lúc nào để được tư vấn nhé.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *