Lập trình PLC – Bài mở đầu

Trong các hệ thống sản xuất, các hệ thống thiết bị tự động và bán tự động, hệ thống điều khiển giữ vai trò điều phối tất các hoạt động của máy móc thiết bị. Các hệ thống máy móc và thiết bị này thường rất phức tạp, có rất nhiều đại lượng vật lý cần phải điều khiển để có thể hoạt động đồng bộ hoặc theo một trình tự công nghệ nhất định nhằm tạo ra một sản phẩm như ý muốn. Từng đại lượng vật lý đơn lẻ có thể được điều khiển thông qua một mạch điều khiển cơ sở dạng tương tự hoặc gián đoạn. Để điều khiển nhiều đại lượng vật lý đồng thời ta không thể dùng được các mạch điều khiển tương tự mà phải sử dụng hệ thống điều khiển logic. Trước đây hệ thống điều khiển logic thương được sự dụng là hệ thống kiểu logic relay. Nhờ sự phát triển nhanh chóng của khoa học kĩ thuật, các thiết bị điều khiển logic khả lập trình PLC (Programmable Logic Controller) đã xuất hiện vào những năm 1969 để thay thế các hệ thống điều khiển relay. Càng ngày hệ thống PLC càng trở nên hoàn thiện và đa tính năng. Các PLC ngày nay ngoài khả năng có thể thay thể hoàn toàn các thiết bị điều khiển logic kiểu cổ điển, mà còn có chức năng thay thế các thiêt bị điều khiển tương tự. Các PLC thường được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng điện công nghiệp.
Chức năng chính của PLC là kiểm tra trạng thái của các đầu vào và điều khiển các quá trình hoặc các hệ thống máy móc thông qua các tín hiệu trên chính tại đầu ra của một PLC. Tổ hợp logic của các đầu vào tạo ra một hay nhiều tín hiệu ra được gọi là điều khiển logic. Các tổ hợp logic này thường được thực hiện theo trình tự điều khiển nhất định hay còn gọi là chương trình điều khiển. Chương trình điều khiển lưu trong bộ nhớ của PLC có thể lập trình thông qua các thiết bị cầm tay nối trực tiếp với PLC hoặc lập trình trên máy tính nhờ các phần mềm lập trình PLC sau đó truyền vào PLC qua mạng hay qua cáp truyền dữ liệu. Bộ xử lý tín hiệu thường được sử dụng là các bộ vi xử lý có tốc độ cao, thực hiện các chương trình điều khiển theo chu kỳ. Khoảng thời gian để thực hiện một chu trình điều khiển từ lúc kiểm tra các tín hiệu vào, thực hiện các phép tính logic hoặc đại số để có được tín hiệu điều khiển, cho đến khi phát tín hiệu đến đoạn đầu ra được goi là chu kỳ thời gian quét.

Trong công nghiệp thì PLC thường có cấu hình rất đơn giản, bởi vì các chương trình trình điều khiển máy móc đều hoạt động 24/24 và không cần sự can thiệp nào của con người trong suốt quá trình điều khiển. PLC chỉ dừng chạy chương trình điều khiển khi nguồn cấp bị ngắt hoặc công tắc điều khiển bị ngắt.

Trại đầu vào của PLC có thể có các kênh tín hiệu tương tự hoặc các kênh tín hiệu số. Các kênh logic tương ứng với các các trạng thái của máy móc và thiết bị. Tín hiệu vào được bộ xử lý trung tâm xử lý thông qua các phép tính logic hay số học và kết quả là các tín hiệu đầu ra. Các tín hiệu tín hiệu truyền điện năng đến cho các cơ cấu chấp hành như động cơ, đèn hiệu, cuộn hút,….vv.

Điện áp trên đầu vào của PLC là điện áp công suất thấp, tương ứng với mức từ 0V – 5V một chiều. Trường hợp khi ta nối các đầu vào có mức điện áp cao hơn 5V với nhau, thì phải dùng các kênh có các mạch chuyển đổi để biến điện áp vào thành điện áp tương đương với mức +/- 5VDC. Điện áp trên mỗi đầu ra của PLC có thể có nhiều mức khác nhau, nhưng chúng đều có mức năng lượng thấp. Khi cần phải điều khiển cơ cấu chấp hành có mức tiêu thụ năng lượng cao hơn, ta phải sử dụng thêm các thiết bị khuyếch đại công suất.