Tổng quan về bộ điều khiển khả lập trình PLC

Điều khiển PLC Lập trình điều khiển các dòng PLC

Posted by adminThuat07 on | Last Updated by adminThuat07 on

Share: Facebook | Twitter | Whatsapp | Linkedin Visits: 167

---

PLC là viết tắt của "Programmable Logic Controller" trong tiếng Anh, có nghĩa là "Bộ điều khiển logic có thể lập trình" trong tiếng Việt. Đây là một loại máy tính công nghiệp được sử dụng để điều khiển và tự động hóa các quy trình và hệ thống trong các ứng dụng công nghiệp.

PLC có thể được lập trình để thực hiện các chương trình logic phức tạp, theo dõi các cảm biến và đầu vào, và điều khiển các đầu ra để điều chỉnh hoặc điều khiển các thiết bị và máy móc trong một quy trình sản xuất hoặc hệ thống tự động.

Các ứng dụng phổ biến của PLC bao gồm điều khiển hệ thống sản xuất trong công nghiệp, tự động hóa các quy trình trong ngành công nghiệp chế biến, điều khiển hệ thống nước… và nhiều ứng dụng khác có liên quan đến điều khiển và tự động hóa.

Trước khi PLC ra đời, các hệ thống tự động được điều khiển như thế nào?

Trước khi PLC (Programmable Logic Controller - Bộ điều khiển logic có chương trình) ra đời, các hệ thống tự động được điều khiển thông qua các phương pháp cơ học và điện học truyền thống. Dưới đây là một số phương pháp điều khiển tự động phổ biến trước khi PLC trở nên phổ biến:

1. Hệ thống cơ khí và điện hơi: Trong quá khứ, nhiều hệ thống tự động được điều khiển thông qua các bộ truyền động cơ hơi nén hoặc điện hơi. Các van và bộ truyền động cơ khí được sử dụng để điều khiển các quá trình sản xuất.
2. Hệ thống điện học: Các hệ thống điện học sử dụng các relay điện để thực hiện các chức năng điều khiển tự động. Relay là các công tắc điện tử có thể được kích hoạt bởi dòng điện và được sử dụng để điều khiển các thiết bị và quá trình sản xuất.
3. Bộ điều khiển tự động dựa trên vi điều khiển: Trước khi PLC ra đời, có những bộ điều khiển tự động dựa trên vi điều khiển hoặc các hệ thống vi mạch đơn giản. Tuy nhiên, các bộ điều khiển này thường hạn chế trong khả năng lập trình và mở rộng, không như PLC hiện đại.
4. Bộ điều khiển logic dây (hardwired logic control): Đây là một phương pháp điều khiển cơ bản, trong đó các nguyên tắc logic và cơ học được sử dụng để điều khiển quá trình. Các công tắc, cảm biến và các thành phần cơ khí được kết nối với nhau thông qua dây điện, cáp hoặc ống thủy lực để điều khiển các thiết bị.

Mỗi phương pháp điều khiển tự động trước đây đều có những hạn chế riêng, bao gồm khả năng mở rộng, linh hoạt trong việc thay đổi chương trình và độ tin cậy. Khi PLC ra đời, nó mang đến sự tiến bộ lớn trong công nghệ điều khiển tự động bằng cách kết hợp khả năng lập trình linh hoạt, gọn nhẹ, mở rộng được và đáng tin cậy. PLC đã nhanh chóng trở thành công cụ quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp để thực hiện các chức năng điều khiển tự động và giám sát quá trình.

Lịch sử ra đời của hệ thống PLC:

Hệ thống PLC (Programmable Logic Controller) đã trải qua một quá trình phát triển dài từ khi được tạo ra đến ngày nay.

Năm 1968: Được phát triển bởi nhà kỹ sư Ernest D. Siemens, ý tưởng đầu tiên về PLC được ghi chép trong một báo cáo kỹ thuật tại Hoa Kỳ. Ông đã trình bày ý tưởng về việc sử dụng một bộ vi xử lý (microprocessor) để thay thế các hệ thống điều khiển cơ học truyền thống trong ngành công nghiệp.

1 năm sau, 1969: Đại học Bedfordshire và Richard Morley - Richard Morley, một kỹ sư từ Anh, đề xuất một ý tưởng tương tự và sử dụng từ viết tắt PLC lần đầu tiên để chỉ hệ thống này. Ông là người đầu tiên phát triển một hệ thống PLC đầu tiên cơ bản, gọi là "Modicon 084".

Năm 1971: Modicon 084 của Richard Morley đã được chấp nhận bởi công ty Modicon, và nó trở thành PLC thương mại đầu tiên có thể mua được trên thị trường.

2 năm sau - 1973: Chuẩn IEC 61131-3 - Tiêu chuẩn này được thành lập để định nghĩa ngôn ngữ lập trình tiêu chuẩn cho các hệ thống PLC, nhằm giúp các nhà sản xuất và lập trình viên có thể dễ dàng trao đổi và sử dụng các chương trình PLC.

Trong những năm 1980, PLC trở nên phổ biến và phát triển mạnh mẽ. Các công ty khác nhau đã tham gia vào việc phát triển các loại PLC khác nhau với tính năng và hiệu suất ngày càng cao.

Ngày nay - PLC vẫn tiếp tục được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp và tự động hóa. Các loại PLC ngày nay được tích hợp với nhiều tính năng thông minh, giao diện người dùng thân thiện, kết nối mạng, và tích hợp công nghệ đám mây (cloud computing) và trí tuệ nhân tạo (AI) để cải thiện khả năng điều khiển và giám sát quy trình công nghiệp.

Đây chỉ là một cái nhìn tổng quan về lịch sử ra đời của hệ thống PLC. Từ khi được giới thiệu lần đầu tiên, PLC đã trải qua sự phát triển đáng kể và ngày càng trở nên quan trọng trong tự động hóa và điều khiển quy trình trong ngành công nghiệp.

Nguyên lý hoạt động của PLC:

Nguyên lý hoạt động của PLC dựa trên việc thực hiện các chương trình logic được lập trình trước để điều khiển các quy trình và hệ thống trong ngành công nghiệp:

1. Đầu vào (Input): PLC nhận các tín hiệu từ các cảm biến và các thiết bị đầu vào khác. Các tín hiệu này có thể là tín hiệu kỹ thuật số (ví dụ: công tắc, cảm biến tiếp xúc, nút nhấn) hoặc tín hiệu analog (ví dụ: cảm biến nhiệt độ, cảm biến áp suất). Đầu vào cung cấp thông tin về trạng thái và điều kiện của quy trình hoặc hệ thống cần điều khiển.
2. Xử lý logic: Sau khi nhận được các tín hiệu đầu vào, PLC thực hiện các chương trình logic được lập trình sẵn. Những chương trình này bao gồm các điều kiện logic và các lệnh thực hiện. PLC kiểm tra các tín hiệu đầu vào và sử dụng các lệnh logic để đưa ra các quyết định và tính toán để xác định trạng thái của các đầu ra.
3. Đầu ra (Output): Dựa trên kết quả của việc xử lý logic, PLC quyết định và điều khiển các đầu ra. Các đầu ra của PLC có thể là các tín hiệu kỹ thuật số (ví dụ: các relay điện, cơ cấu chuyển đổi) hoặc tín hiệu analog (ví dụ: tín hiệu điện áp điều khiển biến tần). Các tín hiệu đầu ra này được gửi đến các thiết bị và máy móc để điều chỉnh, điều khiển hoặc tự động hóa các quy trình.
4. Quá trình lặp lại: PLC hoạt động theo một chu trình lặp lại liên tục. Nó liên tục kiểm tra các tín hiệu đầu vào, thực hiện các chương trình logic, và điều khiển các đầu ra để duy trì các điều kiện và trạng thái mong muốn trong quy trình hoặc hệ thống.

Một số PLC hiện đại còn hỗ trợ các tính năng bổ sung như giao tiếp mạng, lưu trữ dữ liệu, giao diện người dùng đồ họa, và tích hợp công nghệ thông tin hiện đại để nâng cao hiệu suất và tính linh hoạt của hệ thống điều khiển. Tùy thuộc vào ứng dụng cụ thể, người lập trình sẽ tạo các chương trình logic phù hợp để đạt được các mục tiêu điều khiển và tự động hóa của hệ thống.

Những lợi thế của PLC trong điều khiển công nghiệp và tầm quan trọng của nó:

PLC (Programmable Logic Controller - Bộ điều khiển logic có chương trình) là một công nghệ quan trọng trong điều khiển công nghiệp và đã mang lại nhiều lợi thế và tầm quan trọng đáng kể:

1. Linh hoạt lập trình: PLC có thể được lập trình để thực hiện nhiều chức năng và quy trình khác nhau trong điều khiển công nghiệp. Khả năng lập trình linh hoạt cho phép nhanh chóng thay đổi và tùy chỉnh các chương trình, điều khiển và quy trình sản xuất mà không cần thay đổi phần cứng.
2. Dễ dàng tích hợp: PLC có thể dễ dàng tích hợp với các thành phần và thiết bị công nghiệp khác nhau, chẳng hạn như cảm biến, động cơ, van và màn hình hiển thị. Điều này giúp tạo ra các hệ thống tự động phức tạp và hiệu quả hơn.
3. Tính tin cậy cao: PLC được thiết kế để hoạt động ổn định và đáng tin cậy trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt, bao gồm nhiệt độ cao, bụi bẩn, độ ẩm và các điều kiện khắc nghiệt khác. Điều này giúp tăng tính tin cậy và giảm thiểu sự cố trong quá trình sản xuất.
4. Giám sát và điều khiển tiện lợi: PLC cho phép giám sát và điều khiển các quá trình công nghiệp một cách tiện lợi thông qua các giao diện người-máy (HMI) hoặc màn hình hiển thị. Nhờ vào giao diện người-máy, người vận hành có thể quản lý và kiểm soát các quá trình một cách dễ dàng và chính xác.
5. Tiết kiệm thời gian và chi phí: Sử dụng PLC giúp tiết kiệm thời gian và chi phí trong việc thiết kế, triển khai và bảo trì hệ thống điều khiển công nghiệp. PLC cung cấp một cách thức hiệu quả và linh hoạt để điều khiển các quá trình sản xuất.
6. Tích hợp mạng và kết nối: PLC hỗ trợ tích hợp mạng và kết nối, cho phép truyền thông dễ dàng với các hệ thống khác và hệ thống quản lý cao cấp. Điều này tạo điều kiện cho các ứng dụng tự động hóa phức tạp hơn và kiểm soát toàn diện hơn trong môi trường công nghiệp hiện đại.

PLC đóng vai trò quan trọng trong điều khiển công nghiệp nhờ vào những lợi thế như linh hoạt lập trình, tích hợp dễ dàng, tính tin cậy cao, giám sát và điều khiển tiện lợi, tiết kiệm thời gian và chi phí, và khả năng tích hợp mạng và kết nối. Nó đã thay đổi cách thức điều khiển và giám sát quá trình sản xuất trong nhiều ngành công nghiệp và là công nghệ không thể thiếu trong môi trường sản xuất hiện đại.

 

Một mô hình PLC điều khiển xi lanh khí nén trong đào tạo

Đối với người mới, chúng ta nên có 1 lộ trình tìm hiểu và học tập PLC như thế nào để có thể dần trở thành chuyên gia trong lĩnh vực này?

Việc học PLC có thể là một quá trình học tập khá thú vị nhưng cũng có thể phức tạp đối với người mới bắt đầu. Dưới đây là một lộ trình cơ bản mà bạn có thể tuân thủ để tìm hiểu và học tập PLC từ cơ bản đến chuyên sâu:

Bước 1: Hiểu các khái niệm cơ bản

• Tìm hiểu về nguyên lý hoạt động của PLC, kiến trúc cơ bản và các thành phần chính của nó như CPU, bộ nhớ, đầu vào và đầu ra.
• Nắm vững các khái niệm cơ bản về điện, điện tử và hệ thống tự động hóa.

Bước 2: Tìm hiểu ngôn ngữ lập trình PLC

• Học một trong các ngôn ngữ lập trình PLC phổ biến như Ladder Logic, Structured Text, Function Block Diagram, hay Sequential Function Chart. Mỗi ngôn ngữ có ưu điểm riêng và phù hợp với các ứng dụng khác nhau.
• Nắm vững các chức năng và cú pháp cơ bản của ngôn ngữ lập trình bạn đã chọn.

Bước 3: Làm việc với phần mềm lập trình PLC

• Tìm hiểu và làm quen với phần mềm lập trình PLC của các nhà sản xuất khác nhau. Điều này bao gồm việc tạo, sửa đổi và tải chương trình vào PLC.
• Tập trung vào việc thực hành, viết và mô phỏng các chương trình đơn giản trước khi chuyển sang các ứng dụng phức tạp hơn.

Bước 4: Thực hành trên các mô phỏng và hệ thống thực tế

• Sử dụng các phần mềm mô phỏng để thực hành và kiểm tra chương trình mà không cần phải kết nối với PLC vật lý.
• Tìm kiếm cơ hội thực hành trên các hệ thống PLC thực tế trong các dự án thực tế hoặc trong môi trường công nghiệp.

Bước 5: Nghiên cứu các ứng dụng chuyên sâu và tiếp tục học tập

• Tìm hiểu về các ứng dụng chuyên sâu của PLC trong các lĩnh vực như điều khiển quy trình, tự động hóa sản xuất, robot học, tự động hóa trong ngành năng lượng và nhiều lĩnh vực khác.
• Tiếp tục nghiên cứu và cập nhật kiến thức về PLC, theo dõi các xu hướng và công nghệ mới trong lĩnh vực này.

Bước 6: Chứng nhận và kinh nghiệm thực tiễn

• Nếu bạn muốn thăng tiến trong lĩnh vực PLC, xem xét việc tham gia các khóa đào tạo và chứng nhận chuyên sâu về PLC.
• Xây dựng kinh nghiệm thực tiễn thông qua việc tham gia vào các dự án thực tế và làm việc với các chuyên gia trong ngành.

Nhớ rằng, học PLC là một quá trình liên tục và cần kiên nhẫn. Tìm hiểu và thực hành thường xuyên để trở thành chuyên gia trong lĩnh vực này.

Tìm!