PL C là gì? thiết bị này hoạt động như thế nào và ứng dụng vào thực tiễn ra sao là một vấn đề được rất nhiều người quan tâm. Tuy nhiên, đối với những người ngoài ngành thì thuật ngữ PLC còn rất mới mẻ.
PLC là gì?
PLC là từ viết tắt của Programmable Logic Controller có nghĩa là điều khiển lập trình cho phép thực hiện linh hoạt những thuật toán điều khiển logic qua ngôn ngữ lập trình.
PLC là một công nghiệp máy tính kỹ thuật số đã được hỗ trợ và thích nghi cho sự kiểm soát của quy trình sản xuất, chẳng hạn như dây chuyền lắp ráp hay thiết bị robot. Nó được phát triển đầu tiên trong ngành sản xuất ô tô để cung cấp các bộ phận điều khiển linh hoạt, chắc chắn và dễ lập trình để thay thế các rơle, bộ hẹn giờ và bộ giải mã. Kể từ đó, chúng đã được sử dụng rộng rãi như là bộ điều khiển tự động có độ tin cậy cao phù hợp với môi trường khắc nghiệt. PLC là một ví dụ về hệ thống thời gian thực “cứng” do các kết quả đầu ra phải được tạo ra để đáp ứng với các điều kiện đầu vào trong một thời gian giới hạn, nếu không sẽ có hoạt động ngoài ý muốn.
Lịch sử ra đời PLC và quá trình phát triển
Năm 1968 GM Hydramatic (bộ phận truyền động tự động của General Motors) đã đưa ra yêu cầu đề xuất thay thế điện tử cho các hệ thống rơle có dây cứng dựa trên một tờ giấy trắng được viết bởi kỹ sư Edward R. Clark. Đề xuất đến từ Bedford Associates của Bedford, Massachusetts. PLC đầu tiên, được chỉ định là 084 vì đó là dự án thứ tám mươi tư của Bedford Associates. Bedford Associates bắt đầu một công ty mới chuyên phát triển, sản xuất, bán và phục vụ sản phẩm mới này: Modicon, viết tắt của bộ điều khiển kỹ thuật số mô-đun. Một trong những người làm việc trong dự án đó là Dick Morley, người được coi là “cha đẻ” của PLC. Các thương hiệu Modicon đã được bán vào năm 1977 sau đó họ bị mua lại bởi công ty Đức AEG, tuy nhiên, chủ sở hữu hiện tại là Schneider Electric.
Một trong những mô hình 084 đầu tiên được chế tạo hiện đang được trưng bày tại cơ sở của Schneider Electric ở North Andover, Massachusetts. Nó đã được trình bày cho Modicon bởi GM, khi đơn vị đã nghỉ hưu sau gần hai mươi năm hoạt động. Modicon đã sử dụng cái tên số 84 ở cuối dòng sản phẩm của mình cho đến khi 984 xuất hiện.
Ngành công nghiệp ô tô vẫn là một trong những người sử dụng PLC lớn nhất. Trong một sự phát triển song song, Odo Josef Struger đôi khi còn được gọi là “cha đẻ của bộ điều khiển logic khả trình” – (PLC). Ông đã tham gia vào việc phát minh ra bộ điều khiển logic lập trình (PLC) của Allen-Bradley trong thời gian 1958 đến 1960. Struger được ghi là đã tạo ra từ viết tắt PLC. Allen-Bradley (hiện là thương hiệu thuộc sở hữu của Rockwell Automation), nhà sản xuất bộ điều khiển, trở thành nhà sản xuất thiết bị điều khiển logic lập trình lớn ở Hoa Kỳ trong nhiệm kỳ của Struger.
PLC sớm được thiết kế để thay thế các hệ thống logic chuyển tiếp. Các PLC này được lập trình theo “logic bậc thang”, rất giống với sơ đồ logic của rơle. Ký hiệu chương trình này đã được chọn để giảm nhu cầu đào tạo cho các kỹ thuật viên hiện có. Các PLC ban đầu khác đã sử dụng một hình thức lập trình danh sách hướng dẫn, dựa trên bộ giải logic dựa trên ngăn xếp.
PLC hiện đại có thể được lập trình trong nhiều cách khác nhau. Một phương pháp khác là logic trạng thái, một ngôn ngữ lập trình cấp cao được thiết kế để lập trình PLC dựa trên sơ đồ chuyển trạng thái. Phần lớn các hệ thống PLC ngày nay tuân thủ tiêu chuẩn lập trình hệ thống điều khiển IEC 61131/3 xác định 5 ngôn ngữ: Sơ đồ thang (LD), Văn bản có cấu trúc (ST), Sơ đồ khối chức năng (FBD), Danh sách lệnh (IL) và biểu đồ chức năng tuần tự (SFC).
Nhiều PLC đời đầu không có các thiết bị đầu cuối lập trình đi kèm có khả năng biểu diễn đồ họa của logic và do đó logic được biểu diễn dưới dạng một chuỗi các biểu thức logic trong một số phiên bản định dạng Boolean, tương tự như đại số Boolean.
PLC hoạt động như thế nào?
PLC nhận thông tin từ các cảm biến được kết nối hoặc thiết bị đầu vào, xử lý dữ liệu và kích hoạt đầu ra dựa trên các tham số được lập trình sẵn.
Tùy thuộc vào đầu vào và đầu ra, PLC có thể giám sát và ghi lại dữ liệu thời gian chạy cũng như năng suất máy hoặc nhiệt độ vận hành, tự động khởi động và dừng quá trình, tạo báo động nếu máy gặp trục trặc bất kỳ. PLC là một giải pháp điều khiển linh hoạt và mạnh mẽ, có thể thích ứng với hầu hết mọi ứng dụng.
Có một vài tính năng chính khiến PLC khác với PC công nghiệp, vi điều khiển và các giải pháp điều khiển công nghiệp khác:
- I / O – CPU của PLC lưu trữ và xử lý dữ liệu chương trình, nhưng các mô-đun đầu vào và đầu ra kết nối PLC với phần còn lại của máy; các mô-đun I / O này cung cấp thông tin cho CPU và kích hoạt các kết quả cụ thể. I / O có thể là kỹ thuật số; thiết bị đầu vào có thể bao gồm cảm biến, công tắc và đồng hồ đo, trong khi đầu ra có thể bao gồm rơle, đèn, van và ổ đĩa. Người dùng có thể trộn và kết hợp I / O của PLC để có được cấu hình phù hợp cho ứng dụng của họ.
- Giao thức truyền thông – Ngoài các thiết bị đầu vào và đầu ra, PLC cũng có thể cần kết nối với các loại hệ thống khác; ví dụ, người dùng có thể muốn xuất dữ liệu ứng dụng được ghi lại bởi PLC sang hệ thống kiểm soát giám sát và thu thập dữ liệu (SCADA), theo dõi nhiều thiết bị được kết nối. PLC cung cấp một loạt các cổng và giao thức truyền thông để đảm bảo PLC có thể giao tiếp với các hệ thống khác này.
- HMI – Để tương tác với PLC trong thời gian thực, người dùng cần có HMI hoặc Giao diện người máy. Các giao diện vận hành này có thể là màn hình đơn giản, với màn hình đọc văn bản và bàn phím hoặc bảng điều khiển màn hình cảm ứng lớn tương tự như thiết bị điện tử tiêu dùng, nhưng bằng cách nào đó, chúng cho phép người dùng xem lại và nhập thông tin vào PLC theo thời gian thực.
Chức năng của PLC
Chức năng của PLC đã phát triển qua nhiều năm, nó bao gồm điều khiển rơle, điều khiển chuyển động, điều khiển quá trình, hệ thống điều khiển phân tán và kết nối mạng. Khả năng xử lý dữ liệu, lưu trữ, sức mạnh xử lý và khả năng giao tiếp của một số PLC hiện đại tương đương với máy tính để bàn. Lập trình giống như PLC kết hợp với phần cứng I / O từ xa, cho phép một máy tính để bàn có thể chồng lấp một số PLC trong một số ứng dụng nhất định.
Bộ điều khiển máy tính để bàn thường không được chấp nhận trong ngành công nghiệp nặng vì máy tính để bàn chạy trên hệ điều hành kém ổn định hơn so với PLC và vì phần cứng máy tính thường không được thiết kế với cùng mức chịu đựng nhiệt độ, độ ẩm, độ rung và tuổi thọ như các bộ xử lý được sử dụng trong PLC.
PLC luôn đi đầu trong tự động hóa sản xuất. Những kỹ sư hay sinh viên kỹ thuật trong quá trình học tập, làm việc, thực hành đều sẽ bắt gặp những PLC.
Reply