PLC - Khái niệm, ứng dụng và lời khuyên khi lựa chọn

PLC viết tắt của cụm từ tiếng Anh Programmable Logic Controller. Đây là thiết bị điều khiển lập trình cho phép người sử dụng thực hiện linh hoạt các thuật toán 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 (còn gọi là ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các tác động trễ như thời gian định kỳ. Trong thực tế, PLC còn được dùng để thay thế các mạch relay.

Thành phần chính của PLC gồm có: Một bộ nhớ RAM bên trong (có thể mở rộng thêm một số bộ nhớ ngoài EPROM); Các Modul vào/ra; Một bộ vi xử lý có cổng giao tiếp dùng cho việc ghép nối với PLC. Bên cạnh đó, một bộ PLC hoàn chỉnh còn đi kèm thêm một đơn vị lập trình bằng tay hoặc máy tính.

Nếu đơn vị lập trình là đơn vị xách tay thì 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. Ngôn ngữ lập trình của PLC có thể là Ladder hoặc State Logic, tuy nhiên, mỗi hãng sản xuất sẽ có các ngôn ngữ lập trình khác nhau.

Cuộc cách mạng công nghiệp hóa, hiện đại hóa và kỷ nguyên 4.0 đang đặt ra thách thức không nhỏ đối với các doanh nghiệp và nhà sản xuất. Trong dây chuyền sản xuất hiện nay, PLC không chỉ đơn thuần là thiết bị điều khiển đáp ứng về mặt logic và tốc độ mà còn về truyền thông, trao đổi thông tin dữ liệu giữa các thiết bị điều khiển để tạo nên một mạng lưới khép kín.

Dĩ nhiên, để PLC được nhiều người biết đến và tin tưởng sử dụng thì chắc chắn thiết bị này đang ngày càng được cải thiện những tính năng cũng như lợi ích nhất định. Sự phát triển của các bộ phận phần cứng, phần mềm hiện đại cùng với tiến bộ của khoa học kỹ thuật đã giúp PLC có kích thước nhỏ gọn hơn và thích hợp với nhiều công việc điều khiển mạch phức tạp. Hệ thống PLC được ví như trái tim của ngành tự động hóa.

Đây là bộ phận sẽ xử lý và thu nhập thông tin từ các thiết bị cảm biến trên dây chuyền, đưa ra chỉ dẫn cho các cánh tay robot, hệ thống băng chuyền hoạt động. Ngoài ra PLC còn giúp giám sát và kiểm soát được các ứng dụng máy chủ và các thiết bị kết nối cũng như có khả năng dự đoán, thực hiện đánh giá tổng thể để đưa ra các giải pháp bảo trì và sử dụng hợp lý.

PLC được ứng dụng đa dạng trong các ngành, lĩnh vực công nghiệp. Chúng ta có thể bắt gặp thiết bị này trong các hệ thống của máy in, máy se chỉ, máy cắt tốc độ cao, máy đánh sợi, máy đóng gói hay trong các hệ thống như giám sát năng lượng, hệ thống bơm xử lý nước thải, hệ thống đóng gói tự động, trong dây chuyền sản xuất, hệ thống điện… Ngày nay, PLC còn được dùng trong các nhà máy sản xuất thực phẩm, dược hóa phẩm, may mặc, dệt sợi, hóa chất, lắp ráp điện tử…Các dây chuyền sử dụng hệ thống PLC vừa chính xác lại vừa nhanh chóng, đáp ứng nhu cầu sản xuất ngày một lớn. PLC còn ứng dụng trong các dây chuyền kiểm tra chất lượng sản phẩm trước khi xuất xưởng, dây chuyền lắp ráp linh kiện điện tử, giám sát quá trình làm việc của nhà máy mạ kim loại.

Hiện nay, trong công nghiệp có nhiều loại thiết bị điều khiển, trong đó nổi bật là PLC (Bộ điều khiển logic lập trình được) và PAC (Bộ điều khiển tự động hóa lập trình được). So với PLC, PAC có tất cả các tính năng mà hệ PLC có như đã đề cập ở trên và còn được tích hợp thêm một số tính năng riêng biệt khác.

Chẳng hạn, PAC được thiết kế để sử dụng ở ứng dụng điều khiển phân tán lớn như một dây chuyền đóng gói rộng lớn, các hệ thống điều khiển sản xuất phân tán hay điều khiển quá trình hoạt động của cả một nhà máy công nghệ.

Trong hệ thống PAC được tích hợp sẵn nhiều tập lệnh điều khiển nâng cao như: điều khiển quá trình, điều khiển trình tự và điều khiển thiết bị. Thậm chí, một số nhà sản xuất còn xây dựng cả những tập lệnh PAC dành riêng cho từng ngành công nghiệp chuyên biệt như: ngành dầu khí, ngành điện, ngành hạt nhân…

Việc chọn mua PLC sao cho phù hợp luôn là vấn đề được nhiều khách hàng quan tâm khi có muốn thay thế hay lắp mới để sử dụng. Sau đây là những lời khuyên dành cho doanh nghiệp:

Nếu mua thay thế, dự phòng thì chỉ cần dựa trên hình ảnh tem, nhãn dán thông số của thiết bị PLC cũ. Với loại PLC mua với mục đích dự phòng, doanh nghiệp cần phải sao chép những chương trình trong thiết bị cũ, gắn vào hệ thống máy rồi mới hoạt động.

Nếu tìm mua PLC để lắp mới thì cần xác định số lượng ngõ ra, ngõ vào để chọn module mở rộng và CPU thích hợp. Đối với những hệ thống có kết nối với HMI, doanh nghiệp nên chọn PLC có mở rộng truyền thông. Ngoài ra, nên lựa chọn loại bộ nhớ có dung lượng thích hợp.

Hãy xem xét ba yếu tố này trong khi xác định các yêu cầu về điện của hệ thống: Công suất tới (công suất cho hệ thống điều khiển); Điện áp thiết bị đầu vào; Điện áp đầu ra và dòng điện.

Khi xác định tốc độ hoạt động của PLC, cần chú ý những điểm sau:

• Hệ thống / máy móc hoạt động nhanh như thế nào?
  
• Có cần thiết để phát hiện các hoạt động hoặc “mốc thời gian” không?
  
• Hành động nhanh nhất phải diễn ra trong khung thời gian nào? Hệ thống điều khiển có cần đếm xung encoder hoặc lưu lượng kế và phản hồi nhanh không?

Nhiều ứng dụng yêu cầu giao diện người vận hành để truyền tải thông tin về trạng thái máy hoặc quy trình hoặc cho phép người vận hành nhập dữ liệu. Giao diện điều hành truyền thống chứa các nút bấm, đèn hoa tiêu và màn hình LED số, v.v. Các công cụ giao diện người vận hành điện tử hiển thị thông báo trạng thái máy ở dạng văn bản mô tả, hiển thị số bộ phận và theo dõi cảnh báo. Nó cũng có thể được sử dụng cho mục đích nhập dữ liệu.

Trên đây là những thông tin cơ bản về hệ thống PLC. Nếu còn vấn đề gì thắc mắc, hãy để lại thông tin để được tư vấn