MỤC LỤC:
-
PLC là gì?
-
Cấu tạo của PLC
-
Nguyên lý hoạt động của PLC
-
Ứng dụng của PLC trong công nghiệp
-
Các phương thức truyền thông của PLC
-
Ưu – nhược điểm của PLC
-
Kết luận
1. PLC là gì?
PLC (Programmable Logic Controller – Bộ điều khiển logic lập trình) là một thiết bị điện tử chuyên dùng trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp, dùng để điều khiển các máy móc, dây chuyền sản xuất. PLC hoạt động dựa trên chương trình được nạp sẵn, xử lý tín hiệu từ cảm biến, sau đó đưa tín hiệu điều khiển ra thiết bị chấp hành (motor, van, relay...).
- PLC thay thế mạch rơ-le truyền thống, dễ lập trình, dễ thay đổi logic hoạt động, bảo trì đơn giản.
2. Cấu tạo của PLC:
Một PLC thường gồm các khối chính sau:
| Thành phần |
Chức năng chính |
| CPU (Central Processing Unit) |
Xử lý chương trình điều khiển, quyết định logic hoạt động |
| Bộ nhớ (Memory) |
Lưu trữ chương trình, dữ liệu tạm thời và giá trị I/O |
| Nguồn (Power Supply) |
Cung cấp điện cho các khối chức năng của PLC |
| Ngõ vào (Input Module) |
Nhận tín hiệu từ cảm biến, công tắc, nút nhấn |
| Ngõ ra (Output Module) |
Gửi tín hiệu điều khiển tới relay, đèn, van, động cơ... |
| Cổng truyền thông (Communication Port) |
Kết nối với HMI, SCADA, máy tính hoặc các PLC khác |
| Module mở rộng (Expansion Module) |
Tăng số lượng I/O, thêm cổng giao tiếp hoặc chức năng đặc biệt |
3. Nguyên lý hoạt động của PLC:
PLC hoạt động theo chu trình quét (scan cycle):
-
Đọc ngõ vào (Input Scan): PLC thu thập tín hiệu từ cảm biến, công tắc, encoder...
-
Xử lý chương trình (Program Scan): Thực thi chương trình điều khiển được lập trình sẵn (ladder, STL, FBD...).
-
Cập nhật ngõ ra (Output Scan): Gửi tín hiệu điều khiển đến các thiết bị (motor, đèn, van...).
-
Giao tiếp truyền thông (Communication): Nếu có kết nối mạng, PLC sẽ trao đổi dữ liệu với HMI, SCADA, máy tính hoặc PLC khác.
- Thời gian của mỗi chu trình thường từ 1–100 ms tùy cấu hình và khối lượng chương trình.
4. Ứng dụng của PLC trong công nghiệp
PLC được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực:
| Ngành nghề |
Ứng dụng tiêu biểu |
| Tự động hóa nhà máy |
Điều khiển băng tải, máy đóng gói, robot, máy CNC... |
| Ngành nước & xử lý môi trường |
Tự động bơm nước, xử lý nước thải, giám sát mực nước |
| Thang máy – tòa nhà |
Điều khiển thang máy, chiếu sáng, HVAC |
| Điện lực – năng lượng |
Điều khiển máy phát điện, hệ thống ATS, PCCC tự động |
| Giao thông – cầu đường |
Điều khiển đèn giao thông, barie, cổng trạm thu phí... |
5. Các phương thức truyền thông của PLC:
PLC hiện đại hỗ trợ nhiều giao thức truyền thông công nghiệp, giúp kết nối mở rộng và tích hợp hệ thống:
| Giao thức phổ biến |
Đặc điểm / Ứng dụng |
| Modbus RTU/ASCII/TCP |
Kết nối PLC với HMI, SCADA, biến tần... |
| Ethernet/IP |
Giao thức phổ biến trong PLC Allen-Bradley |
| Profibus / Profinet |
Đặc trưng của Siemens, tốc độ cao |
| CANopen |
Ứng dụng trong robot, xe tự hành AGV |
| DeviceNet |
Giao thức dạng mạng thiết bị – thường dùng với Rockwell |
| RS232 / RS485 |
Giao tiếp nối tiếp cổ điển, đơn giản |
| Wireless (WiFi, 4G) |
Một số PLC hiện đại hỗ trợ giao tiếp không dây |
6. Ưu – nhược điểm của PLC:
Ưu điểm:
-
Dễ lập trình, dễ sửa đổi logic
-
Tin cậy, ổn định cao trong môi trường công nghiệp
-
Hỗ trợ truyền thông mạnh mẽ
-
Dễ bảo trì, thay thế
Nhược điểm:
-
Giá thành cao hơn rơ-le khi chỉ dùng điều khiển đơn giản
-
Bị giới hạn số lượng I/O nếu không có module mở rộng
-
Đòi hỏi kỹ thuật viên có kiến thức lập trình cơ bản
7. Kết luận:
PLC là thiết bị cốt lõi trong các hệ thống điều khiển tự động hiện đại. Nhờ tính linh hoạt, ổn định và khả năng mở rộng cao, PLC đã trở thành công cụ không thể thiếu trong hầu hết ngành công nghiệp.
