Trong lĩnh vực kỹ thuật điều khiển tự động hóa, các hình thức điều khiển được chia thành hai dạng cơ bản. Việc điều khiển dựa trên các thiết bị điện (như: nút bấm, công tắc, rơ le trung gian, rơ le thời gian) được kết nối với nhau thông qua bộ lập trình PLC để tạo thành hệ thống điều khiển. Trong bài viết hôm nay, chúng tôi sẽ giới thiệu PLC là gì tổng quan về bộ lập trình PLC để giúp các bạn hiểu rõ hơn.
Lập trình PLC là gì?
PLC là tên viết tắt của “Programmable logic controller”, dịch sang tiếng việt là bộ điều khiển logic khả trình hay còn gọi là bộ điều khiển khả trình. PLC cho phép sử dụng linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua ngôn ngữ lập trình để thực thi các sự kiện theo các tiến trình. Trên thực tế, chúng ta có thể hiểu PLC là một cụm rơ le tổng hợp lại, thu nhỏ và nâng cấp, trở nên thông minh hơn (rơ le thông minh). Ngôn ngữ lập trình PLC rất phong phú và đa dạng nhưng phổ biến nhất vẫn là Ladder, State Logic, C, ..
PLC do nhiều hãng sản xuất và mỗi hãng có nhiều dòng khác nhau và mỗi dòng lại có nhiều phiên bản khác nhau về chức năng và giá thành, phù hợp với các bài toán đơn giản hay phức tạp. Ngoài ra, có những bộ ghép nối mở rộng cho phép nhiều PLC nhỏ được kết hợp để thực hiện các chức năng phức tạp hoặc giao tiếp với máy tính để tạo thành một mạng tích hợp để giám sát, thử nghiệm, điều khiển, các quá trình phức tạp hoặc toàn bộ quá trình trong một đơn vị. xưởng sản xuất.
Tại sao PLC ra đời?
Kể từ khi bắt đầu công nghiệp sản xuất, để điều khiển một dây chuyền và một thiết bị công nghiệp, các phần tử điều khiển khác nhau (rơ le, bộ định thời, công tắc tơ …) thường được kết nối với nhau theo mức yêu cầu để tạo thành một hệ thống điện điều khiển đáp ứng các yêu cầu. cần các vấn đề kỹ thuật. Công việc thi công khá phức tạp, các thao tác chính là đấu nối, lắp đặt mất nhiều thời gian mà hiệu quả không cao, do một thiết bị có thể phải phát tín hiệu nhiều lần nhưng số lượng rất hạn chế nên còn nhiều vật tư. , đặc biệt là sửa chữa, bảo dưỡng Trong quá trình, hoặc khi sản xuất cần thay đổi quy trình, việc phát hiện hư hỏng và định tuyến rất khó khăn, mất nhiều thời gian nên năng suất lao động giảm đáng kể.
Với những bất cập này, các nhà khoa học và nhà nghiên cứu đang cố gắng tìm ra những giải pháp kiểm soát tốt nhất đáp ứng được kỳ vọng của nền công nghiệp hiện đại, đó là tự động hóa quy trình sản xuất, giảm thiểu hoạt động lao động, giúp người lao động không phải làm việc trong những khu vực độc hại và nguy hiểm. ..nhưng năng suất lao động đã tăng lên gấp nhiều lần.
Nền công nghiệp hiện đại đòi hỏi chúng ta phải lựa chọn một hệ thống điều khiển xuất sắc để kiểm soát tất cả các yếu tố sau: mức độ tự động hóa cao, kích thước nhỏ, chi phí thấp, thi công và bảo trì thuận tiện, chất lượng công trình ổn định và linh hoạt …
Sau đó, hệ thống điều khiển logic khả trình (PLC) lần đầu tiên ra đời vào năm 1968 (Tập đoàn General Motors của Hoa Kỳ). Tuy nhiên bộ điều khiển này còn tương đối đơn giản và cồng kềnh, người sử dụng gặp nhiều khó khăn trong quá trình vận hành nên sau nhiều năm không ngừng cải tiến và phát triển đã khắc phục được những nhược điểm còn tồn tại, với bộ điều khiển PLC ngày nay đã giải quyết được các vấn đề trên , như sau: lợi ích:
Nó là một bộ điều khiển kỹ thuật số nhỏ gọn, dễ dàng thay đổi thuật toán điều khiển.
Các mô-đun đầu vào và đầu ra có thể được mở rộng theo yêu cầu.
Một ngôn ngữ lập trình dễ hiểu cho nhiều đối tượng lập trình.
Khả năng giao tiếp là trao đổi thông tin với môi trường xung quanh như máy tính, PLC khác, thiết bị giám sát.
Nó có nhiều ưu điểm như độ tin cậy cao và khả năng chống nhiễu.
Hiện nay trên thế giới có rất nhiều hãng PLC khác nhau cùng phát triển như Omron, Mitsubishi, Hitachi, ABB, Siemens, Unitron và nhiều hãng khác nhưng nguyên lý cơ bản của chúng đều giống nhau. Mỗi ngành đều có những lợi thế riêng, và người dùng sẽ quyết định thương hiệu PLC nào phù hợp với mình.
Sự khác biệt giữa các PLC
PLC khác với máy tính công nghiệp, bộ vi điều khiển và các giải pháp điều khiển công nghiệp khác ở một số điểm, chẳng hạn như:
I / O: CPU lưu trữ và xử lý dữ liệu chương trình và 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 quy trình cụ thể đã được lập trình trước đó. I / O có thể là tương tự hoặc 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 rơ le, đèn, van và động cơ. Người dùng có thể trộn và kết hợp PLC I / O để có được cấu hình phù hợp với ứng dụng của họ.
Giao tiếp: Ngoài các thiết bị đầu vào và đầu ra, PLC có thể cần giao diện với các loại hệ thống khác; ví dụ, người dùng có thể muốn xuất dữ liệu ứng dụng được PLC ghi lại sang hệ thống điều khiển, giám sát và thu thập dữ liệu (SCADA). được giám sát bởi nhiều thiết bị. PLC cung cấp nhiều loại cổng giao tiếp và giao thức để đảm bảo rằng PLC có thể giao tiếp với các hệ thống khác này.
HMI: Để tương tác với PLC trong thời gian thực, người dùng cần HMI hoặc Giao diện người máy. Các giao diện người 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 theo cách cho phép người dùng xem thông tin trong thời gian thực và nhập thông tin đó vào PLC thời gian thực.
Điều gì tuyệt vời về PLC?
Với sự phát triển của phần cứng và phần mềm, PLC ngày càng có nhiều tính năng và ưu điểm của PLC trong các hoạt động công nghiệp. Bây giờ kích thước của PLC được giảm xuống, số lượng bộ nhớ và I / O lớn hơn, ứng dụng của PLC mạnh mẽ hơn, giúp người dùng giải quyết nhiều vấn đề phức tạp trong điều khiển hệ thống. Hãy so sánh những ưu điểm của PLC so với các thiết bị điều khiển có dây:
Dễ lập trình, ngôn ngữ lập trình dễ học
Thiết kế nhỏ gọn để dễ dàng cất giữ, vận chuyển và bảo trì
Tiết kiệm không gian lắp đặt, tính thẩm mỹ cao
Dung lượng bộ nhớ lớn có thể đáp ứng các chương trình phức tạp
Hoàn toàn đáng tin cậy để sử dụng trong môi trường công nghiệp
Có thể giao tiếp với các thiết bị thông minh khác như điện thoại di động, máy tính xách tay, máy tính, HMI và các thiết bị ngoại vi khác.
Dễ dàng mở rộng và nâng cấp từ phần cứng sang phần mềm
Giá cả rất cạnh tranh, dễ ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, hiệu quả cao
Bộ điều khiển logic có thể lập trình và IoT 4.0
Trong thế giới ngày nay, bộ điều khiển lập trình IIoT-Industrial Internet of Things và Industry 4.0 cần truyền dữ liệu qua trình duyệt web, kết nối với cơ sở dữ liệu thông qua SQL và thậm chí kết nối với dữ liệu đám mây qua MQTT.
Cấu trúc PLC
Tất cả các PLC đều có hai phần chính:
Bộ nhớ chương trình bên trong và bộ nhớ ngoài có thể mở rộng (tùy thuộc vào kiểu máy)
Bộ vi xử lý có chức năng xử lý các chương trình đã tải và các cổng giao diện để kết nối các thành phần khác, chẳng hạn như: module I / O, module giao tiếp, thiết bị ngoại vi, v.v.
Có nhiều dòng sản phẩm PLC đơn giản hỗ trợ lập trình trực tiếp trên thiết bị (và máy tính). Tuy nhiên, hầu hết các PLC còn lại đều hỗ trợ lập trình máy tính, thường được kết nối qua Mini USB, RS232 / 422/485, Ethernet, v.v.
Ưu nhược điểm của PLC
Ưu điểm của PLC
Qua thực tế sử dụng cho thấy PLC có những ưu điểm sau:
1. PLC dễ tạo ra quá trình đầu ra, và chương trình PLC dễ thay đổi và sửa chữa: chương trình ảnh hưởng đến PLC có thể được người lập trình thay đổi dễ dàng. Các vấn đề liên quan đến sản xuất có thể được thực hiện và giải quyết tại chỗ, và tình trạng hoạt động có thể dễ dàng xác định. Được trang bị các công cụ phần mềm để tìm lỗi cả phần cứng và phần mềm, giúp việc sửa chữa, thay thế hoặc giám sát phần cứng và phần mềm dễ dàng hơn.
2. Tín hiệu do bộ PLC cung cấp có độ tin cậy cao hơn tín hiệu do bộ điều khiển rơ le cung cấp.
3. Phần mềm lập trình PLC dễ sử dụng: Phần mềm dễ sử dụng được hiểu là sử dụng cho những người không cần tiếp xúc, hệ thống rơle không tiếp điểm và các kiến thức chuyên môn khác.
4. Không giống như máy tính, PLC được thiết kế để thực hiện các chức năng điều khiển một cách nhanh chóng, không phải là một công cụ để thực hiện nhiều chức năng. Các ngôn ngữ được sử dụng để lập trình PLC rất dễ hiểu và không yêu cầu kiến thức đặc biệt về PLC. Trong việc thực hiện sửa chữa và bảo trì hệ thống PLC tại nơi làm việc.
5. Việc tạo ra PLC không chỉ dễ dàng chuyển đổi các ảnh hưởng bên ngoài thành ảnh hưởng bên trong (tức là chương trình), mà các chương trình tuần tự hóa bên trong cũng trở thành dạng phần mềm tương ứng cùng với các ảnh hưởng bên ngoài. Sự chuyển đổi ngược lại này là sự khác biệt lớn nhất so với máy tính.
6. Thực hiện kết nối trực tiếp: PLC thực hiện điều khiển được kết nối trực tiếp với bộ xử lý (CPU) nhờ đầu nối trực tiếp với bộ xử lý. Tiêu đề I / O này nằm giữa thiết bị ngoại vi và CPU, nó chuyển đổi tín hiệu từ thiết bị ngoại vi sang mức logic và chuyển đổi giá trị đầu ra mức logic của CPU thành mức mà thiết bị ngoại vi có thể hoạt động.
7. Đấu dây và thiết lập hệ thống đơn giản: Mặc dù rất tốn kém khi hàn hoặc kết nối các mạch ở mức điều khiển rơ le, đối với PLC, những công việc này có thể được thực hiện chỉ với các chương trình và hướng dẫn. Các chương trình được lưu trữ trên băng hoặc CDROM, sau đó được sao chép và đưa trở lại.
8. Diện tích xây dựng hệ thống nhỏ: Do ứng dụng rộng rãi của các thiết bị bán dẫn nên mức điều kiện này sẽ nhỏ hơn mức điều khiển rơle mức trước.
9. Tuổi thọ bán vĩnh viễn: Vì đây là hệ thống chuyển mạch không tiếp điểm nên độ tin cậy cao và tuổi thọ lâu hơn so với hệ thống chuyển mạch có tiếp điểm.
Nhược điểm của PLC
Do thiếu tiêu chuẩn hóa, mỗi công ty sản xuất PLC cung cấp một ngôn ngữ lập trình khác nhau, dẫn đến sự thiếu nhất quán toàn cầu trong việc hợp pháp hóa.
Trong các mạch điều khiển nhỏ, PLC đắt hơn sử dụng rơ le.
nguyên tắc làm việc
Cách hoạt động của PLC
PLC nhận thông tin từ các cảm biến hoặc thiết bị đầu vào được kết nối, xử lý dữ liệu và kích hoạt kết quả đầu ra dựa trên các tham số được lập trình trước. Dựa trên đầu vào và đầu ra, PLC có thể giám sát và ghi lại dữ liệu thời gian chạy như năng suất máy hoặc nhiệt độ trong quá trình hoạt động, tự động bắt đầu và dừng các quy trình, tạo cảnh báo nếu máy gặp sự cố, v.v. Bộ điều khiển logic có thể lập trình là một giải pháp điều khiển linh hoạt và mạnh mẽ có thể được điều chỉnh cho hầu hết mọi ứng dụng.
I / O.I / O
I / O: Kỹ thuật số, tương tự, tốc độ cao, nhiệt độ và trọng lượng là những I / Os phổ biến nhất. Tín hiệu từ cảm biến, nút bấm, công tắc, v.v. được kết nối với các mô-đun đầu vào của PLC, và các cơ cấu chấp hành được kết nối với các mô-đun đầu ra của PLC. Hầu hết các PLC có điện áp làm việc bên trong là 5V và tín hiệu xử lý là 12 / 24Vdc hoặc 100 / 240Vac. Và thông thường, PLC sẽ được trang bị đèn LED để báo trạng thái hoạt động của I / O.
Lập trình PLC
Các chương trình PLC thường được viết trên máy tính và sau đó được tải xuống bộ điều khiển. Hầu hết các phần mềm lập trình PLC đều cung cấp ngôn ngữ lập trình Ladder Logic, hoặc C. Logic bậc thang là một ngôn ngữ lập trình truyền thống. Nó bắt chước một sơ đồ mạch với nhịp dao động của các bài đọc logic từ trái sang phải. Mỗi bước đại diện cho một hành động cụ thể được điều khiển bởi PLC, bắt đầu với một đầu vào hoặc một loạt đầu vào và dẫn đến một đầu ra. Do tính chất trực quan của nó, logic bậc thang dễ thực hiện hơn nhiều ngôn ngữ lập trình khác. Lập trình C là một sự đổi mới gần đây. Một số nhà sản xuất PLC cung cấp phần mềm lập trình.
3 bước để viết một chương trình PLC
Xác định các tín hiệu I / O: Đầu vào (Input), Đầu ra (Output).
Xác định yêu cầu, nguyên tắc, quy trình xử lý
lập trình => vận hành => chỉnh sửa
Lưu ý: Để có được một chương trình hoạt động chính xác theo yêu cầu và không phải sửa đổi nhiều lần, đòi hỏi người lập trình phải thông thạo không chỉ với ngôn ngữ lập trình mà còn cả các thiết bị đầu vào được sử dụng trong quá trình này.
Ứng dụng của PLC
Bộ lập trình PLC được sử dụng rộng rãi trong máy in, máy đóng gói, máy kéo sợi, máy ren, máy chế biến thực phẩm, máy cắt tốc độ cao và nhiều ngành công nghiệp, lĩnh vực và máy móc khác nhau. Hệ thống giám sát phân tán cho dây chuyền sản xuất, bơm, xử lý nước thải, giám sát năng lượng, hệ thống điện, dây chuyền đóng gói.
Đối với công nghệ điều khiển cánh tay robot: ví dụ: bỏ qua bàn gia công của máy CNC để lấy phôi từ băng tải hoặc điều khiển robot đặt vật liệu lên băng tải hoặc thực hiện các công việc đóng hộp, dán nhãn và dán nhãn.
Ngoài ra người ta còn sử dụng PLC trong các ứng dụng để giám sát các quá trình của nhà máy mạ điện, dây chuyền lắp ráp linh kiện điện tử trong nhà máy, dây chuyền kiểm tra chất lượng sản phẩm,… thông qua các công cụ, công tắc hành trình hay cảm biến.
17 Nhà sản xuất PLC phổ biến tại Việt Nam
Siemens – Đức
Siemens chính thức vào Việt Nam năm 1993, chuyên kinh doanh các sản phẩm và dịch vụ công nghệ điện – điện tử. Trong số đó, PLC Siemens cũng đã trở thành biểu tượng của ngành công nghiệp Việt Nam. Nổi tiếng với dòng sản phẩm PLC: Logo, S7-200, S7-1200, S7-300, S7-1500, S7-400 (hiện tại dòng S7-1200 là dòng nâng cao và đang thay thế dòng S7-200).
Mitsubishi – Nhật Bản
Mitsubishi Electric chính thức vào Việt Nam từ năm 2011, chủ yếu tập trung vào lĩnh vực kỹ thuật điều hòa không khí, hệ thống thang máy, thang cuốn, thiết bị gia dụng và tự động hóa công nghiệp. Trong quá trình phát triển của Việt Nam, cho đến nay, PLC Mitsubishi đã trở nên phổ biến. Dòng sản phẩm PLC Mitsubishi đã được biết đến từ lâu như: FX series “FX1N, FX1S, FX2N, FX3G, FX3U, FX3S, FX3GE, FX3UC, FX5U, FX3GA, FX3GC, FX3SA”, và còn phát triển thêm các dòng khác như : dòng iQ-R, dòng iQ-F, dòng Q, dòng L, dòng QS / WS, dòng A.
Unitronics – Israel (Do Thái)
Được thành lập vào năm 1989, UNITRONICS đã thực hiện các dự án trong nhiều thập kỷ: hệ thống đỗ xe, đóng gói và xếp dỡ tự động; cung cấp và lắp đặt thiết bị tự động hóa cho các nhà máy điện, HVAC, thực phẩm, sữa, hóa chất, nước thải, nồi hơi và các ngành công nghiệp khác. [PLC + HMI] All-in-One đã có mặt trên thị trường hơn 20 năm và liên tục nhận được phản hồi tích cực từ người dùng. [PLC + HMI] All-in-One đã giành được các giải thưởng trong ngành: 2013, 2014, 2015, 2016, 2017, 2018, 2019. Sở hữu các dòng sản phẩm nổi tiếng của Utron PLC như: UniStream PLC, [PLC + HMI] UniStream, [PLC + HMI] Vision, [PLC + HMI] Samba, [PLC + HMI] Jazz & M91.
Delta – Đài Loan
Dòng sản phẩm PLC Delta được biết đến như: AH series, AS series, DVP series “DVP14SS2, DVP12SA2, DVP20SX2, DVP12SE, DVP12SC, DVP28SV2, DVP-ES2, DVP-EX2, DVP-EC3, DVP-PH2 / PH3, DVP-PM “.
Omron – Nhật Bản
Omron chính thức ra mắt tại Việt Nam vào năm 1996 và là một trong những thương hiệu nổi tiếng về các sản phẩm trong lĩnh vực y tế và công nghiệp. Trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp, OMRON cung cấp nhiều loại sản phẩm như biến tần, động cơ servo, bộ lập trình bộ điều khiển logic, màn hình HMI hay phần mềm SCADA. Năm 1996 Omron chính thức vào Việt Nam, hiện nay Omron PLC cũng đã phổ biến tại Việt Nam, các dòng sản phẩm bao gồm: NX1 series, NX1P series, NJ series, CP series, CJ1 series, CJ2 series, CS1 series, CPM series, v.v.
Schneider – Pháp
Schneider chính thức hoạt động tại Việt Nam vào năm 1994. Đến nay, các dòng PLC Schneider nổi tiếng nhất trên thị trường: Zelio Logic (rơ le thông minh), Twido, Modicon M171 / M172, Modicon M221, Modicon M238, Modicon M251, Modicon M258, Modicon MC80, Modicon TSX Micro, Preventa XPS MF.
LS – Hàn Quốc
Tiền thân của LS bắt đầu từ Tập đoàn Công nghiệp LG, sau hơn 30 năm hoạt động, thành lập vào năm 2003 với thương hiệu LS (Thiết bị Điện và Điện tử Công nghiệp Sản xuất Chuyên nghiệp), tập trung vào ngành công nghiệp và có tính cạnh tranh toàn cầu. Các dòng sản phẩm PLC LS phổ biến trên thị trường là: XGT series (XGK, XGI, XGR), XGB series, MASTER-K series, GLOFA-GM series, XMC Motion.
Panasonic – Nhật Bản
Panasonic chính thức thành lập văn phòng đại diện tại Việt Nam vào năm 1994. Các dòng PLC Panasonic phổ biến trên thị trường là: FP-X, FP-XH, FP-X0, FP2 series, FP7 series.
ABB – Thụy Sĩ
ABB chính thức vào Việt Nam năm 1993. Dòng PLC ABB phổ biến được bán trên thị trường là: AC500, AC500-eCo, AC500-S và AC500-XC.
Keyence – Nhật Bản
Dòng KEYENCE PLC phổ biến được bán trên thị trường là: KV-8000 series, KV-5000/3000 series, KV Nano series.
IDEC – Nhật Bản
Các dòng sản phẩm PLC IDEC phổ biến được biết đến trên thị trường như: FC6A series, FT1A series, FL1F series.
Honeywell – Hoa Kỳ
Honeywell chính thức hoạt động tại Việt Nam vào năm 2005. Cho đến nay, Honeywell mới chỉ giới thiệu ControlEdge PLC, dòng sản phẩm Honeywell PLC.
Allen-Bradley (Rockwell) – Hoa Kỳ
Rockwell Automation mua lại Allen-Bradley vào tháng 2 năm 1985, tuy nhiên, Rockwell đưa Allen-Bradley phụ trách bộ phận tự động hóa của Rockwell Automation và tiếp tục phát triển cho đến ngày nay. Các dòng PLC Allen-Bradley phổ biến được bán trên thị trường như: Micro800, Micro810, Micro820, Micro830, Micro850, Micro870, MicroLogix 1100, MicroLogix 1200, MicroLogix 1400, CompactLogix L3X, CompactLogix L4X và L4XS, SLC 500, SmartGuard 600, CompactLogix 5370, CompactLogix 5380 , CompactLogix 5480, CompactLogix 5570, CompactLogix 5580.
Fatek – Đài Loan
Dòng Yonghong PLC phổ biến trên thị trường bao gồm: FBs series và B1 / B1z / HB1.
Wellcome – Trung Quốc
Các dòng WECON PLC nổi tiếng trên thị trường bao gồm: LX3V series, LX3VP series, LX3VE series, LX3VM series.
Hitachi – Nhật Bản
Các dòng PLC Hitachi phổ biến trên thị trường bao gồm: Micro-EHV + series, Miro-EH series, Web controller series, HX series, EVH + series, EHV series, EH-150 series, H series.
Fuji – Nhật Bản
Tính đến thời điểm hiện tại, Fuji chỉ tung ra thị trường một dòng sản phẩm Fuji PLC MICREX-SX SPH series.
Ngoài 17 hãng sản xuất PLC phổ biến và hiện nay ở Việt Nam kể trên, nếu bạn biết hãng nào khác thì cho mình xin với nhé. Tôi sẽ cập nhật và cảm ơn bạn rất nhiều.
Quý khách có nhu cầu mua báo giá hoặc cần tư vấn thêm về PLC, hãy liên hệ với chúng tôi ngay hôm nay để được hỗ trợ chuyên nghiệp, nhanh chóng và hiệu quả nhất!
Hy vọng bài viết về chủ đề plc là gì trên đây đã mang lại kiến thức hữu ích dành cho các bạn!
