PLC là một khái niệm quen thuộc với những người am hiểu về máy tính và công nghệ. Nếu bạn chưa rõ PLC là gì, cùng với cấu tạo và chức năng của nó, hãy cùng LinhkienX khám phá ngay ngay nhé!

PLC là gì?

PLC (Programmable Logic Controller) là một thiết bị điều khiển lập trình được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống tự động hóa công nghiệp. Nó được thiết kế để giám sát, điều khiển và quản lý các thiết bị hoặc quy trình sản xuất thông qua các tín hiệu đầu vào và đầu ra.

PLC hoạt động dựa trên chương trình do người dùng viết, thường sử dụng các ngôn ngữ lập trình như Ladder Logic, Structured Text, hoặc Function Block Diagram. Với khả năng xử lý linh hoạt và độ tin cậy cao, PLC đã trở thành công cụ quan trọng trong ngành công nghiệp hiện đại.

Khi nhắc đến PLC, sẽ thật thiếu sót nếu không đề cập đến những nhà sản xuất nổi tiếng và được biết đến rộng rãi nhất như Mitsubishi (Nhật Bản), Delta (Đài Loan), Siemens (Đức),...

Các dòng PLC được sử dụng phổ biến nhất tại Việt Nam mà anh em thường dùng chủ yếu đến từ các hãng Siemens và Mitsubishi, đặc biệt, chúng còn được tích hợp vào chương trình đào tạo tại các trường kỹ thuật hiện nay.

Cấu tạo PLC

Hầu hết các PLC đều có cấu tạo chính gồm: bên trong là bộ nhớ chương trình RAM, và bộ nhớ này có thể được mở rộng thêm bằng các bộ nhớ ngoài như EPROM.

Và cổng giao tiếp có bộ vi xử lý dùng để ghép nối với PLC và các modul vào/ra. Cụ thể từng bộ phận như sau:

Khối nguồn nuôi: Đây là thành phần quan trọng trong PLC, thường sử dụng nguồn 24VDC. Một số PLC có thể dùng nguồn 220VAC, hoặc nếu không tích hợp module nguồn thì sẽ được cấp nguồn từ bên ngoài.

Module CPU:

• CPU (Central Processing Unit) là đơn vị xử lý trung tâm của PLC.
• Nhiệm vụ của CPU là thực hiện các chương trình điều khiển, xử lý tín hiệu và ra quyết định.

Module vào/ra (I/O Module):

• Module vào (Input Module): Được kết nối với các công tắc, nút ấn, hoặc thiết bị cảm biến nhằm nhận tín hiệu đầu vào từ các chương trình hoặc thiết bị ngoại vi.
• Module ra (Output Module): Được nối với các thiết bị như relay, contactor, đèn tín hiệu, hoặc các tải đầu ra khác.

Hệ thống Bus: Hệ thống truyền tín hiệu bên trong PLC, gồm các tuyến tín hiệu song song:

• Tuyến địa chỉ (Address Bus): Dùng để chọn địa chỉ của các khối trong hệ thống.
• Tuyến dữ liệu (Data Bus): Truyền dữ liệu giữa các khối.
• Tuyến điều khiển (Control Bus): Đảm bảo các hoạt động của hệ thống được đồng bộ hóa thông qua việc truyền và chuyển tín hiệu điều khiển.

Bộ lập trình cầm tay: Là thiết bị hỗ trợ nạp chương trình điều khiển vào PLC. Ngày nay, các PLC thường được thiết kế với bàn phím tích hợp, giúp người dùng lập trình trực tiếp một cách đơn giản và thuận tiện hơn.

Nguyên lý hoạt động

Đầu tiên, các tín hiệu từ các thiết bị như cảm biến (sensor), công tắc (contact),... sẽ được đưa vào CPU thông qua các module đầu vào.

Sau khi nhận được các tín hiệu này, CPU sẽ thực hiện xử lý chúng và gửi tín hiệu điều khiển thông qua các module đầu ra, từ đó điều khiển các thiết bị theo chương trình đã được thiết lập sẵn.

Một chu kỳ hoạt động bao gồm các bước: đọc tín hiệu đầu vào, thực thi chương trình, truyền thông tin nội bộ, tự kiểm tra và đánh giá lỗi, sau đó gửi tín hiệu đầu ra đã được cập nhật. Quá trình này được gọi chung là chu kỳ quét (Scan Cycle) hay một vòng quét.

Thông thường, thời gian để hoàn thành một vòng quét dao động từ 1ms đến 100ms. Thời gian này phụ thuộc vào tốc độ xử lý lệnh của PLC, độ dài chương trình, cũng như tốc độ giao tiếp giữa các PLC và các thiết bị ngoại vi liên quan.

Sơ đồ kết nối PLC

Sơ đồ chính khi kết nối PLC có thể được mô tả như sau:

Vậy PLC có những lợi ích và hạn chế gì?

Ưu điểm:

• Dễ dàng thay đổi theo chương trình mong muốn.
• Thực hiện các thuật toán phức tạp với độ chính xác cao.
• Bảo trì và sửa chữa mạch điện đơn giản nhờ thiết kế gọn nhẹ.
• Dễ dàng thay thế và mở rộng các cổng vào/ra với cấu trúc PLC dạng Module.
• Hoạt động đáng tin cậy trong môi trường công nghiệp, đặc biệt với khả năng chống nhiễu tốt.
• Khả năng giao tiếp mạnh mẽ, không bị ảnh hưởng bởi máy tính hay mạng truyền thông.

Nhược điểm

Giá thành cao là một trong những khuyết điểm, ở một vài hãng cần phải mua thêm phần mềm để lập trình.

Hy vọng qua bài viết trên đã cung cấp những thông tin cần thiết, giúp việc sử dụng PLC dễ dàng hơn và bổ sung kiến thức cho những ai chưa biết về sản phẩm này.