Tìm hiểu PLC

Tìm hiểu PLC

0

PLC LÀ GÌ?

PLC (viết tắt của Programmable Logic Controller :Bộ điều khiển logic lập trình

được ) là một thiết bị được phát minh để thay thế cho các dãy mạch rơle liên tiếp để điều

khiển máy móc.PLC làm việc bằng cách quan sát các đầu vào của nó và tùy theo trạng

thái của chúng ,sẽ đóng mở đầu ra.Người sử dụng nhập vào chương trình ,thường là

thông qua phần mềm để tạo ra các kết quả mong muốn.

PLC được sử dụng trong rất nhiểu ứng dụng thực tế. Nếu có một ngành công

nghiệp nào đang tồn tại mà muốn có cơ hội thành công thì ở đó có mặt PLC. Nếu bạn

đang ở trong những ngành công nghiệp như cơ khí,đóng gói, chế tạo vật liệu,lắp ráp tự

động và rất nhiều ngành công nghiệp khác bạn có thể đã sử dụng PLC. Nếu bạn chưa

từng sử dụng ,bạn đang lãng phí thời gian và tiền bạc.Hầu hết mọi loại ứng dụng đều cần

một vài loại điều khiển bằng điện và cần thiết phải có PLC.

Lấy ví dụ, hãy thử giả thiết rằng, chúng ta có 1 cái công tắc và muốn mở 1 cuộn

dây trong 5s và sau đó tắt nó mà không cần quan tâm tới công tắc đó làm việc như thế

nào. Chúng ta có thể thực hiện bằng mạch thời gian đơn giản ở bên ngoài. Nhưng điều gì

sẽ xảy ra nếu quá trình này là cho 10 công tắc và cuộn dây. Chúng ta sẽ cần 10 mạch thời

gian bên ngoài. Nếu quá trình cần đếm sau bao nhiêu lâu , các công tắc riêng biệt sẽ

được mở. Chúng ta sẽ cần rất nhiều mạch đếm bên ngoài.

Bạn có thể thấy rằng quá trình xử lý càng lớn thì chúng ta càng cần thiết phải có

một PLC. Chúng ta có thể lập trình cho PLC chú ý đến đầu vào và mở cuộn dây trong

thời gian xác định.

Bài viết này sẽ cho bạn đủ thông tin để có thể viết được những chương trình phức

tạp hơn chương trình ở trên. Chúng ta sẽ xem qua cần phải chú ý đến gì trong “top 20”

câu lệnh của PLC. Có thể nói rằng với sự hiểu biết cơ bản về những câu lệnh này , một

người có thể giải quyết hơn 80% số ứng dụng đang tồn tại.

1

Thật vậy, hơn 80%. Tất nhiên chúng ta sẽ học nhiều câu lệnh hơn để giúp bạn

giải quyết tất cả những ứng dụng tiềm năng của PLC.

LỊCH SỬ CỦA PLC

PLC được giới thiệu lần đầu vào cuối những năm 1960. Lý do chính để thiết kế

những thiết bị như vậy là để giảm bớt chi phí lớn khi thay thế những rơle phức tạp dựa

trên hệ thống điều khiển cơ khí. Bedford Associates (Bedford, MA) đã chế tạo thiết bị

Modular Digital Controller (MODICON) cho những nhà sản xuất ôtô lớn của Mỹ. Cũng

lúc đó, một vài công ty đưa ra mô hình dựa trên máy tính ,một trong số đó dựa trên PDP￾8. MODICON 084 là PLC đầu tiên trên thế giới được đưa ra làm sản phẩm thương mại.

Khi yêu cầu sản phẩm thay đổi, hệ thống điều khiển cũng thay đổi theo.Điều này

trở nên rất đắt đỏ khi sự thay đổi là thường xuyên.Vì rơle là thiết bị cơ khí và chúng cũng

có một thời gian sống giới hạn nên sẽ cần một sự bảo dưỡng nghiêm ngặt đúng hạn.Sự

sửa chữa sẽ là rất buồn tẻ nếu có nhiều role như vậy.Bây giờ ta có một bức tranh về một

bảng điều khiển máy móc bao gồm rất nhiều , có thể hàng trăm , hàng nghìn role. Kích cỡ

lớn như vậy có thể làm chúng ta e ngại. Thật phức tạp khi nối dây cho nhiều thiết bị riêng

lẻ như vậy. Những rơle này có thể nối với nhau theo các cách để tạo đầu ra mong muốn.

Những “bộ điều khiển mới “cũng có thể dễ dàng lập trình bởi đội ngũ kỹ sư của

nhà máy. Chu trình sống cũng dài hơn và lập trình thay đổi cũng dễ dàng hơn. Chúng có

thể tồn taị trong những môi trường công nghiệp khắc nghiệt. Có rất nhiều điều để hỏi.

Những câu trả lời là để sử dụng kỹ thuật lập trình mà hầu hết mọi người đã quen thuộc và

thay thế những bộ phận cơ khí bằng những bộ phận cố định.

Khoảng giữa những năm 70 sự thống trị của PLC là dẫn đến kết quả là máy ký

hiệu và mảng bit dựa trên CPU rất phát triển. Lọai AMD 2901 và 2903 khá phổ biến

trong MODICO và A-B PLC. Khi công nghệ vi điện tử càng phổ biến, thì càng có nhiều

PLC đựoc thiết kế dựa trên chúng. Thậm chí đến ngày hôm nay vẫn còn loại dựa trên

2903 Modicon (như PLC3 của A-B) đã được xây dựng thành loại PLC nhanh hơn

984A/B/ X, loại dựa trên 2901.

Khả năng giao tiếp bắt đầu được mở rộng vào năm 1973. Đó là hệ thống Modbus

của Modicon . PLC bây giờ có thể ‘nói chuyện ới PLC khác và chúng có thể ở xa máy mà

chúng điều khiển. Chúng có thể gửi và nhận nhiều loại điện áp khác nhau , điều đó cho

phép chúng thâm nhập vào thế giới tương tự. Không may, sự thiếu chuẩn hóa trong tình

trạng công nghệ thay đổi thường xuyên đã làm cho giao tiếp của PLC trở nên rất khó

khăn khi không tương thích về giao tiếp và mạng vật lý.Tuy nhiên đó vẫn là một thập kỷ

nổi bật của PLC.

Vào những năm 80.đã có những cố gắng về chuẩn hóa giao tiếp như giao thức tự

động sản xuất (MAP) của General Motor. Đó cũng là khoảng thời gian mà kích cỡ của

PLC được giảm đi, và phần mềm của PLC đã có thể lập trình được qua những ký hiệu lập

trình trên PC thay vì nhũng thiết bị lập trình dành riêng hay lập trình bằng tay. Ngày nay

PLC nhỏ nhất thế giới cỡ chỉ bằng 1 rơle điều khiển.

Vào những năm 90 đã chứng kiến sự giảm dần của việc giới thiệu những giao

thức mới và sự hiện đại hóa lớp vật lý của một số giao thức phổ biến từ những năm

2

80.Chuẩn mới nhất (IEC-1131-3) đã cố gắng kết hợp những ngôn ngữ lập trình PLC vào

1 chuẩn quốc tế. Chúng ta bây giờ có thể lập trình cho PLC bằng những sơ đồ khối chức

năng, danh sách nhũng câu lệnh, C và ngôn ngữ có cấu trúc, tất cả cùng 1 lúc. PC bây giờ

đã dùng để thay thế cho PLC trong một vài ứng dụng. Ngay cả những công ty đầu tiên

được trang bị MODICON 084 bây giờ cũng chuyển sang hệ thống điều khiển dựa trên

PC.

NỘI DUNG CHÍNH

PLC chủ yếu gồm CPU, khu vực bộ nhớ, mạch dành riêng cho vào ra dữ liệu.

Chúng ta có thể xem PLC như là 1 cái hộp có hàng trăm, hàng nghìn role, bộ đếm, đồng

hồ,và khu vực lưu trữ dữ liệu riêng biệt. Những bộ đếm, đồng hồ có thực sụ tồn tại

không? Không , chúng không tồn tại một cách vật lý mà còn hơn thế , chúng được giả

lập và có thể xem như là phần mềm đếm, thời gian…Những rơle nội này đựoc giả lập

bằng những vị trí bit trong thanh ghi.(sẽ tìm hiểu kỹ hơn ở phần sau)

Hoạt động của các bộ phận

• Rơle vào –(công tắc). Là những cái kết nối với thế giới bên ngoài.Chúng

tồn tại một cách vật lý và nhận tín hiệu từ công tắc, cảm biến…Hiển nhiên

chúng không phải là rơle, chúng là những trasistor.

• Rơle chức năng nội (công tắc):Chúng không nhận tín hiệu từ thế giới

ngoàI và cũng không tồn tại một cách vật lý. Chúng là những rơle giả lập

và là cái giúp cho PLC có thể bỏ những rơle ngoài.Cũng có một vài rơle

đặc biệt và chỉ dành riêng cho một nhiệm vụ. Một vài caí luôn luôn mở

trong khi Một vài cái luôn luôn đóng. Một vài cái chỉ mở khi cấp nguồn và

đựoc sủ dụng để khởi tạo dữ liệu đã được lưu giữ.

• Bộ đếm :Những cái này cũng không tồn tại mọt cách vật lý.Chúng được

giả lập bộ đếm và chúng được lập trình để giả lập các xung đếm. Hiển

nhiên những bộ đếm này có thể đếm xuôi, ngược hay cả hai. Vì được giả

lập nên chúng có tốc độ đếm giới hạn. Một vài nhà sản xuất cũng đưa ra

bộ đếm tốc độ cao dựa trên phần cứng.Chúng ta có thể coi như chúng tồn

tại một cách vật lý. Hầu hết những bộ đếm này có thể đếm xuôi, ngược

hay cả hai.

• Đồng hồ: Nhũng cái này cũng không tồn tại mọt cách vật lý.Chúng có rất

nhiều loại và số gia khác nhau.Loại phổ biến nhất là loại trễ mở. Các loại

khác bao gồm trễ đóng và cả hai loại có khả năng nhớ và không có khả

năng nhớ.

Cũng

đổi.T

rất cầ

của b

ở trên

nối v

nhận

vào n

dữ liệ

ứng l

Chú ý

Đầu

Thực

mắt.C

sẽ đư

Đầu

cợt)

cho á

chỉ qu

• Rơ

tại

Ch

• Nơ

ch

tạm

lư

ch

thu

Tổng thời

g giống như

Trong nhiều ứ

ần.

Nếu bạn r

bạn đã thực s

n tường”.Tro

với mạch vào

ra rằng mắt

này có thể dà

ệu.Nó sẽ đưa

lại. Ngay khi

ý rằng trong

vào- Cần mộ

c thi- Cần m

Chương trình

ưa những từ p

ra- Mồm sẽ

"Kìa,thật là

NHỮNG

Bây giờ c

áp dụng. PL

uan sát đầu v

ơle đầu ra (c

i một cách v

húng có thể

ơi lưu trữ dữ

hỉ làm công v

m thời cho c

ưu trữ dữ liệ

húng vẫn có

uận lợi.

i gian đáp ứn

bộ não, PL

ứng dụng, k

rời mắt khỏi

sự nhìn thấy

ong vd này m

o của bộ não

t của bạn nh

ài hơn).Ngay

a 1 tín hiệu

i mồm bạn th

vd này chún

ột khoảng th

một khoảng th

h như sau: N

phù hợp ra m

nhận tín hiệ

một bức tran

G VẤN ĐỀ

chúng ta đã

C chỉ có thể

vào của nó t

cuộn dây):C

vật lý và gử

là Transistor

ữ liệu : Hiển

việc lưu trữ

các phép toá

ệu khi khôn

nội dung tư

TH

ng của PLC

LC cũng cần

không cần qu

bài viết,bạn

y bức tranh tr

mắt của bạn

bạn. Mạch

hìn thấy cái g

y khi não nh

ra tới mồm.

hốt ra từ “Hừ

ng ta phải ph

hời gian để b

hời gian đẻ x

Nếu mắt nhìn

mồm

ệu từ não và

nh xấu"

Ề LIÊN Q

biết về thời

ể thấy đầu v

trong phần k

húng đựoc n

ửi tín hiệu đ

r, rơle, triac

n nhiên chún

dữ liệu.Chú

án và thao tá

ng cấp nguồ

ương tự như

HỜI GIAN

là một điều

một khoảng

uan tâm đến

n có thể nhìn

rước khi bộ

n có thể xem

vào của bộ n

gì (nếu bạn

hận ra rằng m

Mồm của b

ừ ,thật là mộ

hản ứng lại 3

bộ não nhận

xử lý thông t

n thấy những

sẽ thốt ra từ

QUAN TỚI

gian đáp ứn

vào đóng /m

kiểm tra đầu

nối với thế g

óng/mở tới

tùy theo loạ

ng là những

úng thường đ

c dữ liệu.Ch

ồn cho PLC

trước khi tắ

N ĐÁP ỨN

u chúng ta cầ

g thời gian

tốc độ,nhưn

n thấy một bứ

não của bạn

m như một bộ

não bạn. cần

uống rượu t

mắt đã nhìn t

bạn nhận dữ

ột bức tranh

3 điều:

tín hiệu vào

tin nhận đượ

g bức tranh x

ừ (Không có

I THỜI G

ng,và đây là

mở khi nó qu

vào của quá

giới bên ngo

cuộn dây, n

ại lựa chọn.

g thanh ghi đ

đựoc sử dụn

húng có thể đ

C. Khi khôn

ắt nguồn. Rấ

NG

ần xem xét k

để phản ứng

ng có nhũng

ức tranh ở tr

n nói” Ô,có m

ộ cảm biến.Đ

n một khoảng

thì thời gian

thấy cái gì th

liệu này và

xấu xí”

từ mắt.

ợc từ

xấu thì đầu ra

ý định đùa

GIAN ĐÁP

à những điều

uan sát. Nói

á trình quét.

oài.Chúng tồ

nguồn sáng…

được chỉ địn

g làm bộ nh

được dùng đ

ng cấp nguồ

ất cần thiết v

khi mua PLC

g với sự tha

ứng dụng lạ

ên tường.Mắ

một bức tran

Đôi mắt đượ

g thời gian đ

n đáp ứng đầ

hì nó sẽ xử l

bắt đầu phả

a

P ỨNG

u rất cần thiế

cách khác,n

3

ồn

…

nh

hớ

để

ồn

và

C.

ay

ại

ắt

nh

ợc

để

ầu

lý

ản

ết

nó