PLC là gì và nguyên lý hoạt động như thế nào?

Có thể khẳng định rằng PLC ra đời đã đánh dấu bước ngoặt và đột phá mới chưa từng có cho nền công nghiệp sản xuất hiện đại, thay đổi toàn bộ hệ thống điều khiển và cả những khái niệm lập trình, thiết kế trước đây. Vậy thực chất PLC là gì và ứng dụng của nó trong công nghiệp như thế nào? Mời bạn cùng tìm hiểu trong bài viết sau!

PLC được xem là bộ phận cực kỳ quan trọng đối với ngành công nghiệp

Khái niệm PLC là gì?

PLC là viết tắt của cụm từ tiếng Anh “Programmable Logic Controller”, dịch ra tiếng Việt có nghĩa là “Thiết bị điều khiển logic có khả năng lập trình”. Cụ thể hơn, PLC cho phép người dùng có thể lập trình các sự kiện nhờ hệ thống điều khiển thông qua 1 ngôn ngữ lập trình.

Bộ điều khiển bình thường sẽ chỉ có 1 thuật toán nhất định, trong khi PLC lại có thể thay đổi được thuật toán điều khiển một cách tùy biến, được người dùng viết ra thông qua ngôn ngữ lập trình. Bởi vậy, PLC cho phép người dùng thực hiện linh hoạt mọi bài toán điều khiển.

PLC dựa vào tín hiệu ngõ vào cùng thuật toán điều khiển được viết bởi người lập trình để xuất ra các tín hiệu ngõ ra, giúp điều khiển thiết bị. PLC được xem là thiết bị cần thiết trong hệ thống điều khiển. Nó được ứng dụng trong mọi lĩnh vực tự động hóa, phục vụ nhiều ngành và nhiều loại máy móc: máy cấp nước, máy xử lý nước thải, máy giám sát năng lượng, máy đóng gói, dây chuyền băng tải,…

PLC được ứng dụng trong mọi lĩnh vực tự động hóa, phục vụ nhiều ngành và nhiều loại máy móc

Phân loại PLC

• PLC quy mô nhỏ: là PLC nhỏ gọn đặt cạnh các thiết bị được điều khiển, giới hạn 1 hoặc 2 mô đun, sử dụng danh sách Relay Ladder làm ngôn ngữ lập trình. PLC quy mô nhỏ được sử dụng thay thế cho bộ hẹn giờ, rơ le và các thiết bị khác tương tự.
• PLC trung bình: chủ yếu được dùng trong công nghiệp, cho phép gắn nhiều mô đun lên bảng nối đa năng thuộc hệ thống. Việc thêm thẻ bổ sung có thể làm tăng Số lượng mô đun I/O (vào/ra).
• PLC quy mô lớn: là những PLC có chức năng kiểm soát những quá trình hoạt động phức tạp, tùy chỉnh dựa theo yêu cầu. Công suất của loại PLC này cao hơn loại có quy mô trung bình về cả bộ nhớ, mô đun I/O, ngôn ngữ lập trình và hơn thế nữa.
• PLC cực lớn: được dùng trong những hệ thống kiểm soát, thu thập dữ liệu, các nhà máy lớn và có hệ thống điều khiển được bố trí phân tán,…

Hiện nay, thị trường có rất nhiều nhà cung cấp PLC như Mitsubishi (Nhật Bản), Siemens (Đức), Delta (Đài Loan),… Trong đó, Mitsubishi và Delta là 2 hãng có giá thành PLC hấp dẫn nhất.

Cấu trúc bên trong

Tất cả các loại PLC hiện nay đều có các thành phần chính: bộ nhớ Ram (có thể mở rộng thêm bộ nhớ ngoài EPROM), bộ CPU có cổng giao tiếp để ghép nối với PLC và các mô đun nhận và phát tín hiệu vào/ra.

Cấu trúc bên trong cơ bản của PLC

Nguyên lý hoạt động

Đầu tiên, thiết bị ngoại vi sẽ phát ra tín hiệu và đi vào CPU nhờ mô đun đầu vào. Sau khi CPU nhận được tín hiệu đầu vào sẽ tiến hành xử lý rồi đưa tín hiệu điều khiển đi qua mô đun đầu ra để xuất ra cho các thiết bị điều khiển cần được điều khiển theo chương trình lập trình sẵn.

Mỗi một chu kỳ quét (vòng quét) gồm có:

• Tín hiệu đầu vào.
• Xử lý và thực hiện chương trình.
• Truyền thông nội bộ.
• Tự kiểm tra lỗi.

Nguyên lý hoạt động 1 vòng của PLC

Thường thì một vòng quét sẽ được thực hiện trong khoảng thời gian cực ngắn, chỉ từ 1 ms – 100 ms. Bên cạnh đó, thời gian này phụ thuộc vào việc xử lý lệnh của PLC, tốc độ giao tiếp của PLC với thiết bị ngoại vi và chương trình lập trình dài hay ngắn.

PLC có ưu, nhược điểm gì?

Ưu điểm

• Có thể thay đổi chương trình dễ dàng theo ý muốn.
• Thực hiện được những thuật toán phức tạp với độ chính xác cao.
• Mạch điện gọn nhẹ giúp cho việc bảo quản, sửa chữa dễ dàng.
• Cấu trúc của PLC dạng mô đun, có thể thay thế hoặc mở rộng đầu vào, đầu ra và chức năng khác một cách dễ dàng.
• Chống nhiễu tốt, có khả năng làm việc tuyệt đối tin cậy.
• Có khả năng kết nối với nhiều thiết bị thông minh như máy tính, các kết nối internet và các mô đun mở rộng.

PLC có thể kết nối với nhiều thiết bị thông minh như máy tính, các kết nối internet, các mô đun mở rộng

Nhược điểm

• Giá thành của phần cứng tương đối cao: Do đó, một số nhà sản xuất phải mua thêm các phần mềm để lập trình. Tuy nhiên, hiện nay giá của PLC cũng đã giảm đáng kể. Các dòng PLC của Mitsubishi hoặc Delta có giá thành cực kỳ hấp dẫn, đáng để bạn lựa chọn.
• Người sử dụng PLC cần có chuyên môn cao: Nếu bạn tiếp cận PLC lần đầu tiên, chắc chắn sẽ rất bỡ ngỡ và tốn nhiều thời gian mày mò, nghiên cứu. Những khó khăn này hoàn toàn có thể được giải quyết nếu bạn chọn được nhà cung cấp uy tín, bao gồm cả dịch vụ hỗ trợ kỹ thuật.

Hy vọng những kiến thức trên đã giúp bạn hiểu được PLC là gì cũng như cấu trúc, nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm của nó. Từ đó, có thể lựa chọn được thiết bị PLC chất lượng và phù hợp với nhu cầu sử dụng.