PLC là gì? Những thông tin bạn cần biết về cấu trúc PLC

Tuyển dụng việc làm

1. PLC là gì? 

Một Programmable Logic Controller, còn gọi là PLC hoặc có thể lập trình điều khiển, là một thiết bị máy tính loại sử dụng để thiết bị kiểm soát trong một cơ sở công nghiệp.

Các loại thiết bị mà PLC có thể điều khiển cũng đa dạng như chính các cơ sở công nghiệp. Nhà máy tiện ích, Ứng dụng điều khiển hàng loạt, Chế biến hóa chất, Hệ thống băng tải, máy móc chế biến thực phẩm, dây chuyền lắp ráp tự động, v.v. bạn đặt tên cho nó và có thể có một PLC điều khiển nó.

Trong hệ thống điều khiển công nghiệp truyền thống, tất cả các thiết bị điều khiển được nối trực tiếp với nhau tùy theo cách hệ thống hoạt động. Tuy nhiên, trong hệ thống PLC, PLC thay thế hệ thống dây giữa các thiết bị.

Vì vậy, thay vì được nối dây trực tiếp với nhau, tất cả các thiết bị được kết nối với PLC . Sau đó, chương trình điều khiển bên trong PLC cung cấp kết nối "dây" giữa các thiết bị.

Chương trình điều khiển là chương trình máy tính được lưu trong bộ nhớ của PLC để báo cho PLC biết điều gì sẽ xảy ra trong hệ thống. Việc sử dụng PLC để cung cấp kết nối dây giữa các thiết bị hệ thống được gọi là hệ thống dây mềm.

Nếu bạn đã quen thuộc với tự động hóa công nghiệp, bạn có thể đã nghe nói về PLC. Vậy, PLC là gì và tại sao chúng lại quan trọng như vậy trong thế giới tự động hóa?

Xem thêm: Việc làm kỹ sư lập trình PLC

2. Đặc điểm các PLC như thế nào?

PLC khác nhau về kích thước và hệ số hình thức. Một số đủ nhỏ để vừa với túi của bạn trong khi một số khác đủ lớn để yêu cầu giá đỡ hạng nặng của riêng chúng để lắp. Một số PLC có thể được tùy chỉnh với mặt sau và mô-đun chức năng để phù hợp với các loại ứng dụng công nghiệp khác nhau.

PLC được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp vì chúng nhanh, dễ vận hành và được coi là dễ lập trình. PLC có thể được lập trình theo một số cách, từ logic bậc thang, dựa trên rơ le điện cơ, đến các ngôn ngữ lập trình được điều chỉnh đặc biệt của BASIC và C , để đặt tên cho một vài cách.

Hầu hết các PLC ngày nay sử dụng một trong 5 ngôn ngữ lập trình sau: Sơ đồ bậc thang, Văn bản có cấu trúc, Sơ đồ khối chức năng, Danh sách lệnh, hoặc Biểu đồ chức năng tuần tự.

Hệ thống SCADA và HMI cho phép người dùng xem dữ liệu từ tầng sản xuất và cung cấp giao diện để người dùng cung cấp đầu vào điều khiển - và PLC là một phần tử thành phần phần cứng thiết yếu trong các hệ thống này.

PLC hoạt động như các giao diện vật lý giữa các thiết bị trên nhà máy hoặc tầng sản xuất và hệ thống SCADA hoặc HMI. PLC giao tiếp, giám sát và điều khiển các quy trình tự động như dây chuyền lắp ráp, chức năng máy móc hoặc thiết bị robot.

Xem thêm: Lập trình phần mềm là gì

3. Chức năng PLC

Các chức năng của PLC được chia thành ba loại chính: đầu vào, đầu ra và CPU. PLC thu thập dữ liệu từ tầng nhà máy bằng cách giám sát đầu vào mà máy móc và thiết bị được kết nối. Dữ liệu đầu vào sau đó được xử lý bởi CPU, áp dụng logic cho dữ liệu, dựa trên trạng thái đầu vào. Sau đó, CPU sẽ thực thi logic chương trình do người dùng tạo và xuất dữ liệu hoặc lệnh tới các máy và thiết bị mà nó được kết nối.

Có hai loại đầu vào chính: đầu vào dữ liệu từ thiết bị và máy móc và đầu vào dữ liệu do con người tạo điều kiện. Dữ liệu đầu vào từ cảm biến và máy móc được gửi đến PLC. Đầu vào có thể bao gồm trạng thái bật/ tắt cho những thứ như công tắc cơ học, nút và bộ mã hóa. Trạng thái cao/ thấp đối với những thứ như nhiệt độ, cảm biến áp suất và máy dò mức chất lỏng, trạng thái đóng/ mở đối với những thứ như máy bơm và giá trị.

Đầu vào do con người tạo điều kiện bao gồm nhấn nút, công tắc, cảm biến từ các thiết bị như bàn phím, màn hình cảm ứng, điều khiển từ xa hoặc đầu đọc thẻ. Đầu ra là các hành động vật lý hoặc kết quả trực quan dựa trên logic PLC để đáp ứng với các đầu vào đó. Đầu ra vật lý bao gồm khởi động động cơ, bật đèn, xả van, tăng nhiệt hoặc tắt máy bơm. Kết quả đầu ra trực quan được gửi đến các thiết bị như máy in, máy chiếu, GPS hoặc màn hình.

Xem thêm: Việc làm lập trình viên

Mẫu cv xin việc

4. Phương thức hoạt động PLC

PLC hoạt động theo chu kỳ. Đầu tiên, PLC phát hiện trạng thái của tất cả các thiết bị đầu vào được kết nối với nó. PLC áp dụng logic do người dùng tạo và sau đó thực thi nó dựa trên các trạng thái đầu vào. Sau đó, PLC xuất các lệnh tới bất kỳ thiết bị đầu ra nào được kết nối với PLC hoặc bật hoặc tắt chúng. Sau khi hoàn thành tất cả các bước này, PLC thực hiện kiểm tra an toàn bằng cách giao tiếp với các thiết bị đầu cuối lập trình và chẩn đoán nội bộ, để đảm bảo rằng mọi thứ đều trong điều kiện hoạt động bình thường. PLC tiếp tục chu kỳ mỗi khi quá trình hoàn tất.

Với một loạt các trình điều khiển thiết bị Ignition có sẵn, bạn có thể kết nối Ignition với bất kỳ PLC hiện đại hoặc kế thừa nào. Sau khi trình điều khiển thiết bị được cài đặt, dữ liệu có thể được xem hoặc gửi đến PLC. Với dữ liệu PLC hiện có sẵn cho hệ thống thẻ của Ignition, bạn có thể làm được nhiều hơn thế với các mô-đun cốt lõi mạnh mẽ của Ignition.

Tạo một hệ thống SCADA và MES toàn diện, hệ thống HMI, giải pháp Báo động và Báo cáo, hoặc một giải pháp toàn doanh nghiệp cho phép bạn xem và kiểm soát dữ liệu trên PLC ở bất kỳ cấp độ nào của tổ chức.

Theo truyền thống, PLC giao tiếp bằng phương pháp thăm dò-phản hồi. Thông thường, trong môi trường nhà máy và sản xuất tại địa phương, loại phương thức liên lạc này hoàn toàn tốt, vì khoảng cách liên lạc ngắn và chủ yếu là được nối cứng. Với phản hồi thăm dò, PLC liên tục được liên lạc với nhau để kiểm tra bất kỳ thay đổi dữ liệu nào.

Khi Internet vạn vật công nghiệp (IIoT) trở nên phổ biến hơn, nhu cầu dữ liệu từ các địa điểm từ xa ngày càng tăng. Điều này chuyển sang nhiều PLC và thiết bị tính toán hơn ở rìa mạng. Giao tiếp với các thiết bị biên liên quan đến khoảng cách xa, trong đó mạng di động được sử dụng thường xuyên hơn. Do tần suất truyền thông phản hồi thăm dò cao, mạng di động sẽ phải chịu một chi phí cực kỳ cao.

Để giải quyết vấn đề này, các giải pháp như MQTT sử dụng giao thức đăng ký xuất bản để hợp lý hóa thông tin liên lạc từ rìa mạng. Trong khi các PLC hiện đại sử dụng các giao thức truyền thông hiện đại, các PLC kế thừa vẫn còn ở biên giới của mạng yêu cầu phần cứng bổ sung để tăng tốc độ cho chúng. Các cổng biên như Ignition Edge IIoT cùng với một nhà môi giới MQTT, kéo dữ liệu từ các PLC cũ bằng cách sử dụng phản hồi thăm dò và sau đó truyền dữ liệu bằng giao thức đăng ký xuất bản.

Kiến trúc IIoT này cho phép các tổ chức công nghiệp xây dựng các giải pháp IIoT trên các hệ thống brownfield. Điều này cải thiện việc sử dụng băng thông và làm cho dữ liệu PLC từ các mạng cạnh có sẵn rộng rãi trong toàn tổ chức.

Xem thêm: Tuổi đời lập trình viên tại việt nam

Ngành công nghiệp tiếp tục chứng kiến ​​các sản phẩm mới gia nhập thị trường, từ các thiết bị như Bộ điều khiển tự động hóa lập trình (PAC) kết hợp chức năng của PLC với chức năng PC cấp cao hơn cho đến phần cứng nhúng công nghiệp.

Ngay cả với những sản phẩm mới này, PLC vẫn được ưa chuộng vì tính đơn giản, khả năng chi trả và tính hữu dụng của chúng. Và phần mềm như Ignition sẽ cho phép các tổ chức tối đa hóa tính hữu ích của chúng trong nhiều năm tới.