PLC là gì ? Tổng quát về bộ điều khiển lập trình logic

Tự động hóa ngày càng đóng vai trò quan trọng trong đời sống và công nghiệp. Ngày nay, do sự tiến bộ của lý thuyết điều khiển tự động, sự tiến bộ của các lĩnh vực khác như điện tử tin học, ngành tự động hóa đã phát triển đến mức rất cao.

Các bộ điều khiển được gọi là bộ điều khiển dây nối nếu các phần tử chuyển mạch của nó được nối với nhau bằng dây dẫn cố định một cách vĩnh viễn.

Bộ điều khiển bằng dây nối dùng để nối kết các nút nhấn và các phần tử chuyển mạch là các tiếp điểm với nhau bằng dây dẫn song song hoặc nối tiếp. Các công tắc và tiếp điểm được sắp xếp với nhau khi ta đã biết rõ chức năng mà bộ điều khiển cần thực hiện, tức phải biết rõ sơ đồ nguyên lý và vị trí khi tiến hành đấu dây.

Mặt khác, khi muốn thay đổi chức năng của bộ điều khiển ta phải thay đổi lại cấu trúc cũng như sơ đồ đấu dây. Đối với những mạch điện lớn phức tạp thì sự đấu dây trở nên rất khó khăn và dễ bị sai sót. Ngoài ra trong cách dùng này cần tốn nhiều linh kiện như : role trung gian, role thời gian, bộ đếm.

PLC là từ viết tắt của Programmable Logical Controller (chương trình điều khiển tự động có lập trình), chương trình này được lưu trữ trong bộ nhớ ROM và được nạp vào thông qua máy vi tính cá nhân.

Trong PLC chức năng bộ điều khiển cần thực hiện sẽ được xác định bởi một chương trình, chương trình này được nạp vào bộ nhớ PLC. Khi đó PLC sẽ thực hiện quá trình điều khiển dựa vào chương trình đã được nạp sẵn. Cấu trúc và sơ đồ đấu dây của bộ điều khiển không phụ thuộc vào chức năng hay quá trình hoạt động.

Tất cả các linh kiện cần thiết cho việc thiết kế mạch đều được lập trình sẵn trong bộ PLC như : sensor, công tắc, nút nhấn, tế bào quang điện, và tất cả các cơ cấu chấp hành như cuộn dây, đèn tín hiệu, bộ định thì, role trung gian, … đều được nối vào PLC. Nếu muốn thay đổi hay mở rộng chức năng của quy trình công nghệ ta chỉ cần thay đổi chương trình bên trong bộ PLC. Điều này rất tiện ích cho các kỹ sư thiết kế.

Dùng để điều khiển Robot : ví dụ như gắp phôi từ băng tải bỏ qua bàn gia công của máy CNC, hay điều khiển Robot đưa vật liệu thiết bị vào băng tải, thực hiện các việc đóng hộp, dán tem nhãn…

Ngoài ra, PLC có thể ứng dụng để giám sát các quá trình trong các nhà máy mạ dây chuyền lắp ráp linh kiện điện tử, dây chuyền kiểm tra sản phẩm… bằng các sensor, công tắc hành trình.

Nhiều hệ thống điều khiển đã ra đời nhưng bộ điều khiển PLC có sự phát triển mạnh mẽ đà và một loạt các ứng dụng. Khái niệm PLC Bộ điều khiển logic lập trình được là ý tưởng của một nhóm kỹ sư ở General Motors vào năm 1968, những người đã phát triển các đặc tính kỹ thuật để đáp ứng các yêu cầu điều khiển sau.

• Dễ lập trình và thay đổi chương trình điều khiển, sử dụng thích hợp trong các nhà máy công nghiệp.
• Cấu trúc dạng Module dễ mở rộng, dễ bảo trì và sửa chữa.
• Đảm bảo độ tin cậy trong môi trường sản xuất của các nhà máy công nghiệp.
• Sử dụng các linh kiện bán dẫn nên phải có kích thước nhỏ gọn hơn mạch rơ le
• mà chức năng vẫn tương đương.
• Giá cả cạnh tranh.

Những chỉ tiêu này đã tạo được sự quan tâm của những kỹ sư thuộc nhiều ngành nghiên cứu khả năng ứng dụng PLC trong công nghiệp. Các kết quả nghiên cứu đã đưa ra thêm một số các chỉ tiêu cần phải có trong chức năng của PLC như sau.

Từ các lệnh logic đơn giản được hỗ trợ thêm các lệnh về tác vụ định thì, tác vụ đếm. Sau đó là các lệnh về xử lý toán học, xử lý bảng dữ liệu, xử lý xung ở tốc độ cao, tính toán số liệu thực 32 bit, xử lý thời gian thực, đọc mã vạch.

• Bộ nhớ lớn hơn.
• Số lượng ngõ vào, ngõ ra nhiều hơn.
• Nhiều loại module chuyên dùng hơn.

Đến năm 1976 thì PLC có khả năng điều khiển các ngõ vào, ngõ ra từ xa bằng kỹ thuật truyền thông (khoảng 200 mét). Sự gia tăng những ứng dụng của PLC trong công nghiệp đã thúc đẩy các nhà sản xuất hoàn chỉnh kỹ thuật của các họ PLC với mức độ khác nhau về khả năng tốc độ xử lý và hiệu suất.

Các họ PLC phát triển từ loại làm việc độc lập, chỉ với 20 ngõ vào / ra và dung lượng bộ nhớ chương trình khoảng 500 bước, đến các họ PLC có cấu trúc module nhằm làm dễ dàng hơn cho việc mở rộng thêm chức năng chuyên dùng như :

• Xử lý tín hiệu liên tục
• Điều khiển động cơ Servo, động cơ bước.
• Khả năng truyền thông.

Bộ nhớ mở rộng: Với cấu trúc module cho phép mở rộng hay nâng cấp một hệ thống điều khiển PLC với chi phí và công sức thấp nhất.

Riêng nước ta, hàng rào thuế quan khu vực đang dần dần được loại bỏ, kinh tế mở cửa hợp tác với nước ngoài. Trước tình hình đó, nền công nghiệp sẽ gặp không ít khó khăn vì còn khá nhiều dây chuyền công nghệ lạc hậu. Nhà nước cần phải chú trọng đến những ứng dụng và phát triển của tự động trong sản xuất công nghiệp, nhằm nâng cao năng suất, chất lượng sản phẩm, cũng như giá thành sản phẩm hạ.

Một trong những phương án tốt nhất và được sử dụng rộng rãi ngày nay là thay thế những công nghệ cũ bằng những hệ thống điều khiển tự động dùng PLC.

Xem thêm bài viết: /plc/lap-trinh-stl-co-ban-cach-doc-viet-chuong-trinh