Plc là gì? Nguyên lý hoạt động và ứng dụng của bộ điều khiển lập trình plc. Bài viết này cùng 123job nhau tìm hiểu về một loại thiết bị mà hiện nay được dùng khá nhiều trong những chuyên ngành tự động hóa.

Bộ lập trình plc là gì? Plà một module công nghệ cao và có khả năng điều khiển được hầu hết các loại thiết bị khác một cách tự động. Tuy nhiên, một nhu cầu tìm hiểu về loại thiết bị này ngày một tăng cao hơn và nhất là các bạn sinh viên hay các bạn vừa mới ra trường để chuẩn bị làm việc với những thiết bị này. Trong bài viết này ,sẽ giới thiệu tới bạn về các nội dung như Bộ lập trình plc là gì? Cấu trúc của PLC là gì ? Nguyên lý hoạt động của bộ lập trình plc là gì? Bộ nhớ của thiết bị lập trình plc là gì ? Chỉ ra được các ưu nhược điểm của một PLC là gì và ra sao cũng như là các thông tin chi tiết liên quan khác. Từ đó có thêm được thông tin để phục vụ cho việc học và công việc lập trình viên nhé!.

I. Plc là gì?

Bộ lập trình plc là gì

Bộ lập trình plc là gìTrong hệ thống điều khiển tự động, PLC (Programmable Logic Controller ) là một thiết bị điều khiển để lập trình được (khả trình) cho phép thực hiện được những linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình và được xem đó như trái tim của hệ thống điều khiển. Với những chương trình ứng dụng đã được cài đặt sẵn thì các bộ điều khiển PLC là liên tục kiểm tra được các trạng thái của hệ thống bao gồm: kiểm tra về các tín hiệu đầu vào, dựa vào các chương trình logic để xử lý các tín hiệu và mang tín hiệu đó điều khiển ra thiết bị xuất.

Học lập trình plc là gì ?Người sử dụng đó có thể lập trình để thực hiện được một loạt trình tự về các sự kiện. Các sự kiện như này được kích hoạt bởi các tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC là gì hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian hay như các sự kiện khác. Bộ điều khiển PLC dùng để thay thế về các mạch relay là gì (rơ le) trong thực tế. Bộ điều khiển PLC được hoạt động theo các phương thức quét các trạng thái trên đầu ra và đầu vào. Khi mà có những  sự thay đổi ở đầu vào thì đầu ra sẽ thay đổi theo. Ngôn ngữ lập trình của PLC có thể sẽ  là Ladder hay State Logic. Hiện nay có nhiều hãng sản xuất ra PLC là gì như Omron, Allen-Bradley,Siemens, Honeywell...

II. Cấu trúc bộ điều khiển PLC 

Học lập trình plc là gì? Hầu hết các bộ điều khiển PLC đều có những thành phần chính là: Một bộ nhớ chương trình RAM ở bên trong (có thể mở rộng thêm một số bộ nhớ ngoài EPROM). Một bộ vi xử lý có cổng giao tiếp để dùng cho việc ghép nối với PLC. Các Modul vào /ra.

Và bên cạnh đó, một bộ điều khiển PLC là gì hoàn chỉnh còn được đi kèm thêm một đơn vị lập trình bằng tay hay bằng máy tính. Hầu hết các đơn vị lập trình đó đơn giản đều có đủ RAM để chứa đựng được chương trình dưới dạng hoàn thiện hay bổ sung. Nếu đơn vị lập trình đó là đơn vị xách tay, RAM thường là loại CMOS có pin dự phòng, chỉ khi nào mà chương trình đã được kiểm tra và sẵn sàng sử dụng thì nó mới truyền sang bộ nhớ PLC là gì. Đối với các PLC lớn thường lập trình trên máy tính để nhằm hỗ trợ cho việc viết, đọc và kiểm tra chương trình. Các đơn vị trong lập trình nối với PLC qua các cổng RS232, RS422, RS485, …

III. PLC thay thế của tiếp điểm Relay như thế nào ?

PLC là gì thay thế của tiếp điểm Relay như thế nào

PLC là gì và thay thế của tiếp điểm Relay như thế nào

Relay là gì? Học lập trình plc là gì? Để khắc phục các nhược điểm của bộ điều khiển dùng dây nối (bộ điều khiển bằng Relay là gì) người ta có thể chế tạo ra bộ PLClà gì để nhằm thỏa mãn các yêu cầu sau:

  • Hoàn toàn độ tin cậy trong các môi trường công nghiệp.

  • Giá cả cá thể có thể cạnh tranh được.

  • Lập trình một cách dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ học.

  • Gọn nhẹ, dễ dàng trong việc bảo quản, sửa chữa.

  • Dung lượng bộ nhớ lớn đó để có thể chứa được những chương trình phức tạp.

  • Giao tiếp được cả với các thiết bị thông minh khác như: máy tính, nối mạng, các môi Module mở rộng.

Học lập trình plc là gì? Các thiết kế đầu tiên là nhằm thay thế vào cho các phần cứng Relay là gì? Relay dây nối và các Logic thời gian. Tuy nhiên việc đòi hỏi tăng cường dung lượng nhớ và tính dễ dàng cho PLC mà vẫn  tốc độ xử lý cũng như giá cả. Chính điều này đã gây ra được sự quan tâm sâu sắc đến việc sử dụng PLC trong công nghiệp. Các tập lệnh được nhanh chóng đi từ các lệnh logic đơn giản cho đến các lệnh đếm, định thời, thanh ghi dịch … sau đó là những chức năng làm toán ở trên các máy lớn. Sự phát triển máy tính đã dẫn đến các bộ PLC có được dung lượng lớn, số lượng I / O sẽ nhiều hơn.

Trong học lập trình plc là gì, phần cứng CPU và các chương trình là một đơn vị cơ bản cho quá trình điều khiển và xử lý hệ thống. Chức năng mà những bộ điều khiển cần thực hiện sẽ được xác định bởi các chương trình. Chương trình này sẽ được nạp sẵn vào các bộ nhớ của PLC, PLC sẽ thực hiện vào việc điều khiển dựa vào chương trình này. Như vậy nếu như muốn thay đổi hay mở rộng các chức năng của quy trình công nghệ,mà ta chỉ cần thay đổi chương trình ở bên trong bộ nhớ của PLC. Việc thay đổi hoặc mở rộng chức năng sẽ được thực hiện nó một cách dễ dàng mà không cần sự sự can thiệp vật lý nào so với việc sử dụng các bộ dây nối hay Relay là gì.

IV. Bộ nhớ của PLC là gì ?

1. RAM (hay còn gọi Random Access Memory)

Đây là bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên và tương tự như RAM trong máy tính hay laptop sẽ có thể nạp chương trình, thay đổi hay xóa bỏ nội dung bất kỳ vào lúc nào. Nội dung của RAM sẽ bị mất nếu như nguồn điện nuôi bị mất và để tránh xảy ra tình trạng này các PLC đều được trang bị một pin khô, nó có khả năng cung cấp năng lượng dự trữ cho RAM từ vài tháng đến tận vài năm. Trong thực tế, RAM sẽ được dùng để khởi tạo và để kiểm tra Chương trình. Khuynh hướng hiện nay dùng CMOS-RAM nhờ vào khả năng tiêu thụ thấp và tuổi thọ lớn.

2. EPROM (Electrically Programmable Read Only Memory)

Là bộ nhớ mà con người sử dụng bình thường chỉ có thể đọc được chứ không ghi nội dung vào được. Nội dung của EPROM không bị mất khi mất nguồn, nó còn được gắn sẵn trong máy, đã được nhà sản xuất nạp và có chứa hệ điều hành sẵn. Nếu như người sử dụng không muốn mở rộng bộ nhớ thì chỉ dùng thêm EPROM gắn bên trong PLC. Trên PG (Programer) có sẵn chỗ ghi và xóa EPROM.

3. EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)

Có nhiệm vụ là liên kết với những truy xuất thực linh động của RAM và có tính ổn định. Nội dung của nó sẽ có thể được xóa và lập trình lại, tuy nhiên về số lần lưu sửa của nội dung là có giới hạn.

4. Môi trường ghi dữ liệu thứ tư

Là một đĩa cứng hoặc đĩa mềm, và được sử dụng trong máy lập trình. Đĩa cứng hoặc đĩa mềm thì có dung lượng lớn nên thường được dùng để lưu lại những chương trình lớn trong một thời gian dài.

5. Kích thước bộ nhớ

Các PLC là gì? Ở loại nhỏ có thể chứa được từ 300 -1.000 dòng lệnh tùy vào những công nghệ chế tạo. Các PLC ở loại lớn có kích thước từ 1K – 16K, và có khả năng chứa từ 2.000 -16.000 dòng lệnh.

Ngoài ra còn cho phép gắn thêm bộ nhớ mở rộng như RAM, EPROM

V. Các bước để lập trình cơ bản PLC là gì ? 

Các bước để lập trình cơ bản PLC là gì

Các bước để lập trình cơ bản PLC là gì 

Có thể nói là khá sớm để vừa tìm hiểu có thể tiếp thu được phần này vì cần có thời gian để học tập. Tuy nhiên vì đây là một bài viết giới thiệu nên mình cũng cần sẽ nêu lên từng bước thật tổng quát nhất và dễ hiểu nhất để bạn có thể nắm vững kiến thức một cách khách quan nhất . Cụ thể có 11 bước như sau:

Bước 1: tìm hiểu kỹ yêu cầu những công nghệ trong bước này người lập trình phải tìm hiểu kỹ những yêu cầu công nghệ và cần phải bổ sung được các yêu cầu còn thiếu vì trong thực tế khi đã  đặt hàng người đặt hàng chỉ quan tâm đến các yêu cầu chính còn các yêu cầu khác thực hiện được nhiệm vụ chính cần đặt ra thì thường không được nêu lên.

Bước 2: Liệt kê đầy đủ được các cổng vào ra, các cổng dự trữ, cần thiết khi phát triển hệ thống và chọn PLC có số đầu vào ra lớn hơn hoặc theo yêu cầu.

Bước 3: Phân cổng vào ra cho PLC về những nguyên tắc nên tuân thủ các nguyên tắc đó để thuận tiện cho việc lập trình, sẽ theo dõi kiểm tra phát hiện lỗi như sau :

  • Phân cổng vào ra theo những chức năng yêu cầu: ví dụ đầu vào đếm với tốc độ cao, đầu vào Analog, đầu vào logic, phải đúng với các đầu vào chức năng của PLC
  • Phân cổng vào ra đều có dụng ý: theo tên gọi, hoặc theo các trình tự tác động để tận dụng  các khả năng tín hiệu hoá của PLC để có thể dễ theo dõi được  phát hiện lỗi và dễ lập trình hơn.

Bước 4: Dựng lưu đồ chương trình

Bước 5: dịch lưu đồ sang giản đồ

Bước 6: lập trình giản đồ thang vào PLC

Bước 7: chạy mô phỏng kiểm tra chương trình

  • Phải tạo ra tập tín hiệu thử tương tự thực tế đưa vào đầu vào PLC
  • Xem kết quả đầu ra ở trên PLC và trên các phần mềm mô phỏng.
  • So sánh với lý thuyết.
  • Nếu chương trình sai thì  sửa chương trình và quay lại bước 7
  • Nếu chương trình đúng  tiếp tục sang bước 8

Bước 8: Kết nối PLC là gì với thiết bị thực.

Bước 9: phải kiểm tra được chắc chắn phần ghép nối theo đúng sơ đồ nguyên lý, đảm bảo phần nguồn cấp được thực hiện theo đúng đảm bảo chắc chắn điện áp về nguồn cấp phải đúng với các sơ đồ nguyên lý, yêu cầu để nhằm đảm bảo không gây nguy hiểm cho thiết bị.

Bước 10: chạy toàn bộ hệ thống theo các bước sau:

  • Đảm bảo chắc chắn các hệ thống nối đúng
  • Đảm bảo được chắc chắn hệ thống cơ khí, thuỷ lực khí nén chạy được.
  • Chạy nhắp.
  • Chạy bán tự động.
  • Chạy tự động toàn hệ thống.
  • Nếu chương trình sai thì ta sửa chương trình và quay lại bước 10
  • Nếu chương trình đúng thì ta sang bước 11

Bước 11: Bàn giao và lưu trữ các chương trình.

VI. Nguyên lý hoạt động của PLC

Đầu tiên khi các tín hiệu từ các thiết bị ngoại vi (sensor, contact, …) được đưa vào CPU thông qua module đầu vào. Sau khi nhận được tín hiệu đầu đó vào thì CPU sẽ xử lý và đưa các tín hiệu điều khiển qua module đầu ra và xuất ra các thiết bị được điều khiển bên ngoài theo 1 chương trình đã được lập trình sẵn.

Một chu kỳ đó bao gồm đọc tín hiệu đầu vào, thực hiện chương trình, truyền thông nội, tự kiểm tra lỗi, gửi cập nhật tín hiệu đầu ra được gọi là 1 chu kỳ quét đó hay 1 vòng quét (Scan Cycle).

Thường thì việc thực hiện một vòng quét này xảy ra trong thời gian rất ngắn (từ 1ms-100ms). Thời gian thực hiện vòng quét này sẽ  phụ thuộc vào tốc độ xử lý lệnh của PLC, độ dài ngắn của các chương trình, tốc độ giao tiếp giữa các PLC là gì và thiết bị ngoại vi.

VII. Ứng dụng của bộ điều khiển PLC là gì 

Ứng dụng của bộ điều khiển PLC là gì

Ứng dụng của bộ điều khiển PLC là gì

  • Hệ thống nâng vận chuyển.
  • Dây chuyền đóng gói.
  • Các robot lắp ráp sản phẩm .
  • Điều khiển bơm.
  • Dây chuyền xử lý hoá học.
  • Công nghệ sản xuất giấy .
  • Dây chuyền sản xuất thuỷ tinh.
  • Sản xuất xi măng.
  • Công nghệ chế biến thực phẩm.
  • Dây chuyền để chế tạo linh kiện bán dẫn.
  • Dây chuyền lắp ráp Tivi.
  • Điều khiển các hệ thống đèn giao thông.
  • Quản lý tự động bãi đậu xe.
  • Hệ thống báo động.
  • Dây chuyền may công nghiệp.
  • Điều khiển thang máy.
  • Dây chuyền sản xuất xe ôtô.
  • Sản xuất vi mạch.
  • Kiểm tra những quá trình sản xuất .

VIII. Các phương thức điều khiển chính của PLC là gì ?

1. Điều khiển logic

  • Thời gian, đếm
  • Chức năng điều khiển rơ le
  • Điều khiển tự động, bán tự động, bằng tay các máy và các quá trình
  • Thay cho các panel điều khiển và các mạch in

2. Điều khiển liên tục

  • Điều khiển PID, FUZY
  • Điều khiển liên tục về nhiệt độ áp suất lưu lượng…
  • Điều khiển động cơ chấp hành, động cơ bước
  • Điều khiển biến tần
  • Điều khiển động cơ chấp hành, động cơ bước
  • Khối đầu vào thêm những khâu cảm biến tương tự (analog), chiết áp…
  • Khối đầu ra sẽ có thêm các thiết bị tương tự như các biến tần, động cơ Servo, động cơ bước…
  • Khối điều khiển thêm những khâu biến đổi A/D, D/A…
  • Thực hiện các phép toán số học và logic

3. Điều khiển tổng thể

  • Ghép nối máy tính
  • Ghép nối mạng tự động hóa
  • Điều hành được quá trình và báo động
  • Điều khiển tổng thể quá trình- có  nghĩa là điều khiển một quá trình trong mối liên hệ với các quá trình khác
  • Tín hiệu vào và ra còn có thêm những thông tin.

IX. Ưu - Nhược điểm của PLC 

Ưu - Nhược điểm của PLC là gì

Ưu - Nhược điểm của PLC là gì

Bất cứ loại thiết bị nào  được đưa vào sử dụng cũng đều có những ưu và nhược điểm cả và PLC là gì cũng là một trong số đó. Sau đây,liệt kê một số những ưu nhược điểm đó có thể tham khảo cũng như cần được cân nhắc trước khi đưa vào sử dụng và chọn mua nhé.

1. Ưu điểm

Dễ dàng thay đổi được mọi chương trình theo ý muốn, khá thích hợp để lập trình được cho nhiều ứng dụng khác nhau.

  • Mạch điện rất gọn nhẹ,sẽ dễ dàng trong việc bảo quản và sửa chữa cũng như thay thế
  • Độ tin cậy cao và chuẩn hóa được trang thiết bị.
  • Thực hiện được những thuật toán phức tạp và có độ chính xác cao.

Cấu trúc PLC là gì? nó dạng module, có cho phép người dùng dễ dàng thay thế, mở rộng đầu vào và đầu ra, mở rộng các chức năng khác

  • Khả năng chống nhiễu tốt, làm việc với độ tin cậy cao trong môi trường công nghiệp.
  • Giao tiếp với những thiết bị thông minh khác như: máy tính, nối mạng truyền thông với những thiết bị khác.
  • Sử dụng tốt trong các loại môi trường như về nhiệt độ, độ ẩm cao, dòng điện dao động,…

2. Nhược điểm

Về giá thành phần cứng khá cao: Vì đây là một số thiết bị công nghệ cao, tự động hóa cao nên những giá trị đó  sẽ cao hơn nhiều so với các loại thiết bị rơle ON/OFF trong thông thường. Tuy nhiên ở hiện tại giá thành PLC đã có phần giảm đáng kể như những dòng PLC Mitsubishi hoặc PLC Delta.

Một số hãng cũng cần phải mua thêm phần mềm để dùng trong lập trình: các loại PLC sẽ được hãng thiết kế riêng chính vì thế có sự khác biệt trong khâu lập trình hệ thống. Một số hãng sẽ kèm theo phần mềm đó, tuy nhiên cũng sẽ có một số hãng bán kèm .

Đòi hỏi người sử dụng cần phải có trình độ chuyên môn cao: hầu hết những người sử dụng được PLC phải được đào tạo rất bài bản. Họ cũng phải được trang bị những kiến thức liên quan đến từng loại PLC là gì của từng hãng khác nhau. Mỗi hãng sẽ có những phần mềm lập trình riêng nên để đào tạo cần một khoảng thời gian để có thể đảm nhiệm được công việc này. Nếu chuyên môn không cao sẽ dẫn  lập trình sai, sẽ  gây hư hỏng và tổn thất trang thiết bị và xảy ra  sự cố đáng tiếc.

X. Kết luận

Bài viết trên là một số các thông tin và kiến thức cơ bản về PLC là gì? Hy vọng bài viết này sẽ cần thiết cho những bạn đang muốn tìm hiểu PLC là gì? Cũng như những nguyên lý hoạt động và ứng dụng của bộ điều khiển lập trình plc là gì. Chúc bạn thành công.