Đăng ngày · Cập nhật
PLC (Programmable Logic Controller – bộ điều khiển logic lập trình được) là máy tính công nghiệp chuyên dùng để đọc tín hiệu từ cảm biến, nút nhấn, công tắc, xử lý theo chương trình và điều khiển cơ cấu chấp hành như contactor, van, biến tần. Khác với máy tính văn phòng, PLC được thiết kế để chạy liên tục nhiều năm trong tủ điện có nhiệt độ cao, rung và nhiễu, với thời gian đáp ứng xác định. Bài này giải thích nguyên lý quét, cấu tạo, phân loại, ngôn ngữ lập trình theo IEC 61131-3 và cách chọn PLC cho một dây chuyền.
1. Chu kỳ quét – trái tim của PLC
Mục lục
- Đọc đầu vào: chụp trạng thái tất cả đầu vào vào vùng nhớ ảnh (process image).
- Thực thi chương trình từ trên xuống dưới dựa trên ảnh đầu vào.
- Cập nhật đầu ra từ ảnh đầu ra.
- Truyền thông và tự chẩn đoán.
Thời gian quét thường vài ms đến vài chục ms tùy CPU và độ dài chương trình. Hệ quả thực tế: một xung đầu vào ngắn hơn thời gian quét có thể bị bỏ sót – khi đó cần đầu vào tốc độ cao, ngắt (interrupt) hoặc bộ đếm tốc độ cao. Watchdog sẽ đưa PLC về trạng thái lỗi nếu chu kỳ quét vượt giới hạn.
2. Cấu tạo
- Nguồn: thường 24 VDC (có loại nguồn AC tích hợp).
- CPU và bộ nhớ: chương trình, dữ liệu, bộ nhớ lưu giữ khi mất điện.
- I/O số: đầu vào 24 VDC kiểu sink/source; đầu ra relay (đóng cắt AC/DC, chậm, có tuổi thọ tiếp điểm) hoặc transistor (nhanh, chỉ DC).
- I/O analog: 4–20 mA, 0–10 V, RTD, thermocouple; độ phân giải thường 12–16 bit.
- Truyền thông: Ethernet (Profinet, EtherNet/IP, Modbus TCP), RS-485 (Modbus RTU), fieldbus chuyên dụng.
3. Phân loại
| Loại | Đặc điểm | Phù hợp |
|---|---|---|
| Compact (liền khối) | CPU + I/O + nguồn trong một khối, mở rộng hạn chế | Máy đơn lẻ, vài chục I/O |
| Modular | Ghép module theo nhu cầu, mở rộng I/O phân tán | Dây chuyền, trạm xử lý, hàng trăm đến hàng nghìn I/O |
| Rack/dự phòng | CPU dự phòng nóng, nguồn kép | Quá trình liên tục, hạ tầng quan trọng |
| PLC an toàn | Chứng nhận theo IEC 61508/ISO 13849 cho chức năng an toàn | Dừng khẩn cấp, cửa an toàn, rèm quang |
4. PLC, relay, DCS và PC công nghiệp
So với mạch relay, PLC thay đổi logic bằng phần mềm, có chẩn đoán và truyền thông. DCS mạnh ở nhà máy quá trình lớn với cơ sở dữ liệu thống nhất và nhiều vòng điều khiển PID; ranh giới PLC–DCS ngày càng mờ. PC công nghiệp/soft-PLC linh hoạt cho xử lý dữ liệu nhưng cần cân nhắc độ tin cậy và an ninh mạng.
5. Ngôn ngữ lập trình theo IEC 61131-3
- LD (Ladder): quen thuộc với thợ điện, hợp logic rời rạc.
- FBD: khối chức năng, hợp điều khiển quá trình.
- ST (Structured Text): giống Pascal, hợp tính toán, xử lý dữ liệu.
- SFC: biểu đồ trình tự, hợp máy theo bước.
- IL đã bị loại khỏi phiên bản tiêu chuẩn mới.
6. Chọn PLC cho dây chuyền
- Đếm I/O theo từng loại, cộng dư 15–20%.
- Yêu cầu tốc độ: đếm xung encoder, điều khiển vị trí, thời gian quét.
- Truyền thông với biến tần, HMI, SCADA, thiết bị đo; giao thức hiện có tại nhà máy.
- Chức năng an toàn: dùng PLC an toàn hoặc relay an toàn riêng.
- Đồng bộ hãng với hệ thống hiện có để dùng chung phụ tùng, phần mềm, kỹ năng bảo trì; xem PLC Siemens.
- Tín hiệu analog khó (nhiễu, vòng đất, loadcell): có thể dùng bộ chuyển đổi và cách ly tín hiệu trước khi vào PLC.
Tìm hiểu PLC theo từng hãng
- PLC Siemens là gì: các dòng LOGO!, S7-1200, S7-1500, S7-300/400 và phần mềm TIA Portal.
- Các dòng PLC Mitsubishi: FX3U, FX5U, Q, iQ-R và cách chọn.
- PLC Allen-Bradley: Micro800, CompactLogix, ControlLogix.
- So sánh PLC Siemens, Mitsubishi và Allen-Bradley để chọn hãng cho dự án.
Câu hỏi thường gặp
PLC có cần pin không?
Một số dòng dùng pin giữ bộ nhớ/đồng hồ; nhiều dòng mới dùng bộ nhớ flash và siêu tụ. Kiểm tra theo model và thay pin đúng hạn để tránh mất chương trình.
Nên chọn đầu ra relay hay transistor?
Transistor cho tín hiệu nhanh, đóng cắt nhiều lần (xung, van điện từ DC); relay khi cần đóng tải AC hoặc cách ly, tần suất thấp.
Đọc thêm: Mở Rộng I/O Cho PLC.
| Cần tích hợp PLC với cảm biến hiện trường? HOANTRANTDH hỗ trợ chọn thiết bị đo, chuẩn tín hiệu và bộ chuyển đổi phù hợp với PLC đang dùng. Hotline/Zalo: 0879 848 668 · Email: sales@hoantrantdh.com · hoantrantdh.com |
Dữ liệu PLC, SCADA của bạn có thể dự báo hỏng thiết bị
Dữ liệu đã có trong PLC, SCADA, DCS và biến tần là đầu vào để kỹ sư xếp hạng sức khỏe từng bơm, động cơ và chỉ ra máy sắp có vấn đề – không cần lắp thêm thiết bị.
Cần báo giá hoặc tư vấn kỹ thuật?
Để lại thông tin, kỹ sư HOANTRANTDH sẽ liên hệ trong giờ làm việc.
BÀI VIẾT LIÊN QUAN
Phần lớn lỗi TIA Portal V17 không nằm ở phần mềm mà ở môi trường cài: Windows chưa khởi động lại sau cập nhật, antivirus chặn file, đường dẫn bộ cài quá dài, thiếu quyền Administrator hoặc card mạng chưa có giao thức của Siemens. Bài này tổng hợp cách cài V17 cho chuẩn ngay […]
GX Works3 là phần mềm bắt buộc để lập trình dòng iQ-F (FX5U, FX5UC, FX5UJ, FX5S). Ai từng quen GX Developer hay GX Works2 sẽ thấy nhiều thứ đã đổi: project quản lý theo parameter và module, có label, có thư viện function block, mô phỏng tích hợp sẵn. Bài này đi theo đúng trình […]
Trước thập niên 1990, mỗi hãng PLC có một ngôn ngữ riêng, kỹ sư đổi hãng gần như phải học lại từ đầu. IEC 61131-3 ra đời (bản đầu năm 1993) để thống nhất cách lập trình PLC: cùng một bộ ngôn ngữ, cùng mô hình phần mềm, cùng các kiểu dữ liệu và khối […]