PLC là gì? Thiết bị điều khiển lập trình được (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các giải pháp điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình. Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiện. Các sự kiện này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện được đếm.
Khi được ích hoạt, bộ điều khiển lập trình sẽ liên tục “lặp” trong chương trình do “người sử dụng lập ra”, chờ tín hiệu ở ngõ vào và xuất tín hiệu ở ngõ ra tại các thời điểm đã lập trình.
Việc chế tạo ra PLC nhằm khắc phục những nhược điểm của bộ điều khiển trước đây (bộ điều khiển bằng relay) cũng như thỏa mãn các yêu cầu:
- Ngôn ngữ lập trình dễ học, lập trình dễ dàng
- Nhỏ gọn, dễ dàng bảo quản, sửa chữa.
- Dung lượng bộ nhớ lớn, chứa được những chương trình phức tạp.
- Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác: máy tính, nối mạng, các modul mở rộng – hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp.
- Mức giá cạnh tranh
Bộ điều khiển cũ, sử dụng dây nối, relay, timer,… riêng bên ngoài để thực hiện giải thuật điều khiển
Hệ thống điều khiển được thay thế bằng PLC
PLC và sự phát triển
Thiết kế đầu tiên là nhằm thay thế phần cứng (relay, timer, dây nối,…). Tuy nhiên, việc đòi hỏi tăng dung lượng bộ nhớ, tính dễ dàng nhưng vẫn đảm bảo tốc độ xử lý cũng như giá cả góp phần giúp người dùng quan tâm sâu sắc hơn đến việc sử dụng PLC trong công nghiệp…. Các tập lệnh từ logic đơn giản đến các lệnh đếm, định thời, thanh ghi dịch, các chức năng làm toán… dẫn đến sự phát triển của các bộ PLC có dung lượng lớn, I/O nhiều hơn
Trong PLC, phần cứng CPU và chương trình là đơn vị cơ bản cho quá trình điều khiển hoặc xử lý hệ thống. Chức năng mà bộ điều khiển cần thực hiện sẽ được xác định bởi một chương trình. Chương trình này được nạp sẵn vào bộ nhớ của PLC, PLC sẽ thực hiện việc điều khiển dựa vào chương trình này. Như vậy, nếu muốn thay đổi hay mở rộng chức năng của quy trình công nghệ, ta chỉ cần thay đổi chương trình bên trong bộ nhớ của PLC. Việc thay đổi hay mở rộng chức năng sẽ được thực hiện một cách dễ dàng mà không cần một sự can thiệp vật lý nào so với các bộ dây nối hay relay.
Cấu trúc bên trong của một PLC
Tất cả các PLC đều có thành phần chính là; Một bộ nhớ chương trình RAM bên trong (có thể mở rộng thêm một số bộ nhớ ngoài EPROM). Một bộ vi xử lý có cổng giao tiếp dùng cho việc ghép nối với PLC, các modul vào/ra.
Bên cạnh đó, một bộ PLC hoàn chỉnh còn đi kèm thêm một đơn vị lập trình bằng tay hay bằng máy tính. Hầu hết các đơn vị lập trình đơn giản đều có đủ RAM để chứa đựng chương trình dưới dạng hoàn thiện hay bổ sung. Nếu đơn vị lập trình là đơn vị xách tay, RAM thường là loại CMOS có pin dự phòng, chỉ khi nào chương trình đã được kiểm tra và sẵn sàng sử dụng thì nó mới truyền sang bộ nhớ PLC. Đối với các PLC lớn thường lập trình trên máy tính nhằm hỗ trợ cho việc viết, đọc và kiểm tra chương trình. Các đơn vị lập trình nối với PLC qua cổng RS232, RS422, RS458,…
Nguyên lý hoạt động của PLC
CPU điều khiển các hoạt động bên trong PLC. Bộ xử lý sẽ đọc và kiểm tra chương trình được chứa trong bộ nhớ, sau đó thực hiện thứ tự từng lệnh trong chương trình đóng hay ngắt cà đầu ra. Các trạng thái ngõ ra ấy được phát tới các thiết bị liên kết để thực thi và toàn bộ các hoạt động thi thi đó đều phụ thuộc vào chương trình điều khiển được giữ trong bộ nhớ.
PLC thiết bị được chế tạo để thay thế các nhược điểm của bộ điều khiển trước đây (điều khiển bằng relay) với dung lượng bộ nhớ lớn, thiết bị nhỏ gọn, dễ dàng lắp đặt và lập trình.
