PLC Là Gì? Chọn PLC Như Thế Nào Cho Đúng?

Nền sản xuất công nghiệp hiện đại đã có một bước đột phá lớn khi phát minh ra PLP, từ đó cũng đã thay đổi hoàn toàn những khái niệm về thiết kế lập trình và phát triển hệ thống vận hành. Cùng JobsGO tìm hiểu PLC là gì và cách chọn PLC phù hợp nhất cho ứng dụng của bạn trong bài viết dưới đây nhé!

1. PLC Là Gì?

PLC (Programmable Logic Controller) tạm dịch là Bộ Điều Khiển Logic Lập Trình. PLC là một thiết bị điện tử kỹ thuật số được sử dụng để điều khiển các quy trình công nghiệp tự động hóa trong nhiều lĩnh vực khác nhau như sản xuất, đóng gói, xử lý vật liệu, năng lượng,… PLC hoạt động theo phương thức quét các trạng thái trên đầu ra (output) và đầu vào (input).

2. Cấu Tạo Của PLC

Một PLC tiêu chuẩn gồm các thành phần chính sau:

• Đơn vị xử lý trung tâm (CPU): Não của PLC, thực hiện các chương trình và xử lý dữ liệu. CPU điều khiển toàn bộ PLC bằng các lệnh thông qua phân tích các thiết bị đầu vào.
• Bộ nhớ: bộ nhớ RAM bên trong (có thể mở rộng thêm một số bộ nhớ ngoài EPROM), chứa chương trình điều khiển và dữ liệu.
• Nguồn cấp điện: Cung cấp điện cho các mạch và thiết bị ngoại vi.
• Module vào/ra (I/O): Giao tiếp với các thiết bị ngoại vi như cảm biến, rơ le, động cơ.
• Giao diện lập trình: Cho phép lập trình, giám sát và gỡ rối.
• Một bộ vi xử lý có cổng giao tiếp: dùng vào việc ghép nối với PLC.

Xem thêm: Phần cứng máy tính là gì? Các bộ phần cơ bản trong phần cứng

3. Nguyên Lý Hoạt Động Của PLC

Đầu tiên, thông qua module I/O, các tín hiệu từ các thiết bị ngoại vi sẽ được đưa vào CPU. PLC sẽ xử lý thông tin đã cho (đầu vào), thực hiện lệnh từ chương trình và cung cấp kết quả (đầu ra) dựa trên thông tin của chương trình đã được lập trình sẵn. 

Bốn bước cơ bản trong hoạt động của PLC là:

• Quét tín hiệu đầu vào – Phát hiện trạng thái của các thiết bị đầu vào được kết nối với PLC
• Quét chương trình – Thực thi chương trình do người dùng tạo
• Quét tín hiệu đầu ra – Vận hành tất cả các thiết bị đầu ra được kết nối với PLC
• Housekeeping – Kết nối với các thiết bị khác và chạy chẩn đoán

Sau khi xử lý xong toàn bộ thì chương trình sẽ được lưu trữ trong RAM. Chu kỳ này lặp đi lặp lại liên tục, thời gian thực hiện nhanh từ vài mili giây đến vài trăm mili giây.

Xem thêm: IC là gì? Tổng hợp các thông tin về IC

4. Ưu, Nhược Điểm Của PLC

Để có thể hiểu rõ hơn về PLC, sau đây chúng ta sẽ nói về Ưu điểm cũng như nhược điểm của thiết bị này:

4.1 Ưu Điểm

Trước đây, các bộ điều khiển điện hoạt động thủ công dựa vào rơ le và sức người. Công nghệ PLC, với các thao tác tương tự trên máy tính, có thể thực hiện các nhiệm vụ chuyển mạch rơle, định thời gian, đếm, so sánh, tính toán và xử lý tín hiệu mà không cần hao tốn nhiều nhân lực. Ngoài ra, tiêu biểu có thể kể đến các ưu điểm khác như:

• Khả năng chịu nhiệt, bụi bẩn, chống nhiễu cao phù hợp môi trường công nghiệp.
• Thiết kế gọn nhẹ, dễ dàng lắp đặt ở nhiều vị trí khác nhau.
• Khả năng mở rộng tốt với các module I/O.
• Có thể sửa đổi chương trình logic dễ dàng mà không phải thay đổi phần cứng.
• Linh hoạt, có thể điều khiển nhiều thiết bị khác nhau trong cùng một quy trình.
• Chi phí vận hành thấp, giá cả phải chăng so với các hệ thống điều khiển khác.

4.2 Nhược Điểm

• Trì hoãn thời gian (delay) khi đọc và ghi tín hiệu I/O.
• Giới hạn bộ nhớ và tốc độ xử lý.
• Khó khăn trong việc gỡ rối và khắc phục sự cố.
• Cần lập trình viên có chuyên môn: Giống như bất kỳ phần công nghệ mới nào, người sử dụng hệ thống điều khiển PLC phải được đào tạo để hiểu cách sử dụng nó để đảm bảo hiệu suất và hiệu quả tối ưu.Sau khi được đào tạo, người dùng có thể duy trì hoạt động của toàn bộ dây chuyền sản xuất.
• Chi phí nhập vào cao hơn so với chi phí các mạch rơ le thông thường. Tuy nhiên, hiện nay các  doanh nghiệp đã có nhiều lựa chọn hơn khi trên thị trường đã có mặt rất nhiều hãng PLC của Đức, Nhật Bản, Mỹ, Trung Quốc,…
• Cần phải bảo trì thường xuyên để PLC luôn ở trạng thái tốt nhất.

5. Phân Biệt PLC Với Các Loại Điều Khiển Khác

PLC thường được so sánh với SoftPLC, PAR hay Microcontroller. Dưới đây là một bảng so sánh giữa PLC và 3 loại điều khiển kể trên dựa theo các tiêu cơ bản:

6. Các Ứng Dụng Của PLC

PLC được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau:

• Sản xuất: Điều khiển dây chuyền sản xuất tự động, máy đóng gói, in ấn, xử lý thực phẩm,…
• Năng lượng: Giám sát và điều khiển nhà máy điện, tua-bin gió, trạm biến áp.
• Giao thông: Điều khiển hệ thống tín hiệu giao thông, rađa, cầu đường…
• Xử lý nước và chất thải: Kiểm soát quy trình xử lý nước thải, phân loại rác.
• Khai thác mỏ: Điều khiển máy khai thác, băng tải than, vận hành giàn khoan.
• Đời sống hàng ngày: Điều khiển hệ thống HVAC (Hệ thống sưởi, thông gió và điều hòa không khí), thang máy, đèn chiếu sáng.

7. Chức Năng Và Cách Thức Điều Khiển Của PLC

Về cơ bản, PLC có các chức năng và cách thức điều khiển sau:

7.1 Chức Năng Điều Khiển Của PLC

• Điều khiển logic: Không những điều khiển tự động, bán tự động quy trình máy  mà PLC còn hỗ trợ bộ đếm (Counter) và bộ định thời gian (Timer).
• Kiểm soát phản hồi: PLC sử dụng các giải thuật điều khiển PID, Logic mờ, điều khiển động cơ Servo, điều khiển biến tần, điều khiển nhiệt độ, áp suất, lưu lượng…
• Điều khiển hệ thống mạng: Kết nối nhiều bộ điều khiển PLC, kết nối với hệ thống SCADA.

7.2 Cách Thức Điều Khiển Của PLC

PLC điều khiển các thiết bị và quy trình dựa trên chương trình logic được lập trình từ trước, theo quy trình sau:

• Xác định yêu cầu chức năng của hệ thống: phân tích và xác định rõ các yêu cầu chức năng mà hệ thống cần thực hiện như điều khiển các thiết bị vào/ra, theo dõi trạng thái, đối phó với các tình huống bất thường,…
• Thiết kế logic điều khiển bằng sơ đồ khối, lưu đồ: mô tả trình tự, điều kiện cho từng hành động điều khiển.
• Lập trình chương trình PLC bằng ngôn ngữ như Ladder Diagram, Structured Text. Trong đó, Ladder Diagram là ngôn ngữ lập trình PLC phổ biến nhất với tính trực quan, mô phỏng mạch rơ le. Các ngôn ngữ khác như Structured Text cho phép lập trình phức tạp hơn.
• Tải chương trình vào PLC,thực hiện kiểm tra, đo lường và gỡ rối lỗi nếu cần thiết.
• Vận hành, bảo trì theo chu kỳ: Đọc đầu vào -> Thực thi chương trình -> Cập nhật đầu ra. Quá trình này được lặp lại liên tục để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và theo yêu cầu.

Việc lập trình chương trình logic phù hợp là cách thức điều khiển khác biệt của PLC so với các hệ thống điều khiển truyền thống.

Với sự đa dạng của các ứng dụng công nghiệp và tự động hóa hiện nay, việc lựa chọn PLC phù hợp là vô cùng quan trọng để đảm bảo sự ổn định cũng như hiệu quả của hệ thống. Hy vọng bài viết này của JobsGO đã giúp bạn biết PLC là gì và cách chọn lựa PLC như thế nào cho đúng.

Câu hỏi thường gặp

1. PLC Khác Gì So Với Máy Tính PC Thông Thường?

PLC là thiết bị điều khiển lập trình chuyên dụng, được thiết kế cứng cáp hơn để hoạt động trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt. Nó có hiệu năng, bộ nhớ và khả năng xử lý thấp hơn máy tính nhưng lại đáp ứng tính ổn định, độ tin cậy cao hơn.

2. PLC Có Thể Điều Khiển Được Bao Nhiêu Thiết Bị?

Số lượng thiết bị mà PLC có thể điều khiển phụ thuộc vào cấu hình cụ thể của PLC đó về số module vào/ra và dung lượng bộ nhớ. Các PLC nhỏ có thể điều khiển một quy trình đơn giản với vài chục thiết bị. PLC công nghiệp có khả năng điều khiển hàng trăm cho tới hàng nghìn thiết bị.

3. PLC Có Thể Lập Trình Lại Không?

Có, PLC có khả năng lập trình lại. Người dùng có thể sửa đổi, nâng cấp chương trình để thay đổi logic điều khiển mà không cần phải thay đổi phần cứng.

4. Nên Lựa Chọn PLC Như Thế Nào?

Các loại PLC đều có ưu, nhược điểm riêng, để chọn PLC phù hợp, bạn cần xác định các yếu tố sau: yêu cầu của ứng dụng, số lượng và loại đầu vào/đầu ra, tốc độ xử lý, khả năng mở rộng, hãng sản xuất, phần mềm lập trình, ngân sách, hỗ trợ kỹ thuật từ phía nhà sản xuất,...

(Theo JobsGO - Nền tảng tìm việc làm, tuyển dụng, tạo CV xin việc)

Chia sẻ bài viết này trên: