Tổng quan về hệ thống PLC

Hệ thống điều khiển là hệ thống sản xuất có khả năng tự khởi động, kiểm soát, xử lý và thiết lập trạng thái dừng một quá trình theo yêu cầu đã được lập trình hoặc đo đếm các giá trị đạt được xác định nhằm đạt kết quả tốt nhất ở chất lượng sản phẩm đầu ra.
Trong kỹ thuật điện tự động hóa, các bộ điều khiển đều được chia làm 2 loại:
– Điều khiển nối cứng.
– Điều khiển logic khả trình.

Cấu tạo của một hệ thống điều khiển bất kỳ gồm các thành phần sau:
– Khối vào.
– Khối xử lý-điều khiển.
– Khối ra.

Khối vào:
Khối đảm nhiệm chức năng nhiệm vụ chuyển đổi các đại lượng vật lý sang các tín hiệu điện, các bộ chuyển đổi có thể là: nút nhấn, cảm biến …và tùy theo bộ chuyển đổi mà tín hiệu ra khỏi khối vào có thể ON/OFF hoặc dạng liên tục(analog).

Khối xử lý:
Khối xử lý có nhiệm vụ xử lý thông tin từ khối vào để tạo những tín hiệu ra đáp ứng yêu cầu điều khiển.

Khối ra:
Tín hiệu ra là kết quả của quá trình xử lý của hệ thống điều khiển. Các tín hiệu ra này thường được sử dụng tạo ra những hoạt động đáp ứng cho các thiết bị điện ở ngõ ra. Các ngõ ra thường là: xy lanh, solenoid, động cơ điện, van, role…

Sơ lược về lịch sử của PLC
Ngày nay ngành công nghiệp tự động hóa ngày càng đóng vai trò quan trọng đời sống và công nghiệp, tự động hóa đã phát triển đạt đến trình độ cao nhờ những tiến bộ của lý thuyết điều khiển tự động, tiến bộ của ngành điện tử, tin học…Chính vì vậy mà nhiều hệ thống điều khiển ra đời, nhưng phát triển mạnh nhất và có khả năng ứng dụng rộng rãi là Bộ điều khiển lập trình PLC.
Bộ điều khiển lập trình đầu tiên (Programmable controller) đã được những nhà thiết kế cho ra đời năm 1968(Công ty General Motor – Hoa Kỳ), với các chỉ tiêu kỹ thuật nhằm đáp ứng các yêu cầu điều khiển :

– Dễ dàng cho việc lập trình và thay đổi chương trình.
– Cấu trúc dạng Module mở rộng, dễ dàng bảo trì và sữa chữa.
– Đảm bảo độ tin cao cậy trong môi trường sản xuất công nghiệp.

Tuy nhiên hệ thống còn khá đơn giản và chưa thuận tiện, người dùng còn gặp nhiều khó khăn trong việc vận hành thiết bị và lập trình cho hệ thống. Vì vậy các nhà thiết kế từng bước cải tiến nâng cấp hệ thống sao cho đơn giản, gọn nhẹ, dễ dàng vận hành. Để đơn giản hóa cho việc lập trình, hệ thống điều khiển lập trình cầm tay (Programmable controller Handle) đầu tiên được ra đời vào năm 1969. Chính điều này đã tạo ra sự phát triển thật sự cho ngành kỹ thuật lập trình. Cũng trong giai đoạn này các hệ thống PLC chỉ đơn giản dùng để thay thế cho các hệ thống Relay và dây nối trong hệ thống điều khiển kiểu cổ điển. Trong suốt quá trình vận hành, các nhà thiết kế hệ thống đã từng bước tạo ra được một tiêu chuẩn mới cho hệ thống của mình, đó là tiêu chuẩn: Dạng lập trình sử dụng giản đồ hình thang.

Cùng với sự phát triển của hệ thống phần cứng từ những năm 1975 cho đến bây giờ đã làm cho hệ thống PLC phát triển mạnh mẽ hơn với nhiều chức năng mở rộng :

– Số lượng ngõ vào/ra nhiều hơn và có khả năng điều khiển các ngõ vào, ngõ ra từ xa bằng kỹ thuật truyền thông.

– Bộ nhớ chương trình lớn hơn.

– Nhiều loại Module chuyên dùng hơn.

Ngay từ những đầu thập niên 1970, cùng với sự phát triển vượt bậc của phần mềm, bộ lập trình PLC không hững thực hiện các lệnh Logic đơn giản mà còn có thực thi được các lệnh về toán học, đếm sự kiện, xử lý thời gian thực, xử lý xung, xử lý dữ liệu….

Ngoài ra nhà sản xuất còn tạo ra kỹ thuật cho phép kết nối các hệ thống PLC riêng lẻ thành một hệ thống PLC chung nhằm làm tăng hiệu suất của từng hệ thống riêng lẻ, làm độ của hệ thống được cải thiện, chu kỳ quét nhanh hơn. Bên cạnh đó, bộ điều khiển lập trình PLC được thiết kế cho phép giao tiếp với các thiết bị ngoạ vi nhờ vậy mà khả năng ứng dụng của PLC được mở rộng hơn.