PLC là gì?
PLC (Programmable Logic Controller) – Bộ điều khiển Logic Khả trình – là thiết bị điện tử dùng để tự động hóa các quy trình công nghiệp. Thay vì sử dụng hệ thống rơ-le cơ khí phức tạp, PLC dùng phần mềm lập trình để điều khiển máy móc, giúp linh hoạt, tiết kiệm chi phí và dễ dàng sửa đổi khi cần.
Ví dụ đơn giản:
PLC được dùng để điều khiển hệ thống đèn giao thông tự động: Đọc tín hiệu từ cảm biến xe, tính toán thời gian đèn xanh/đỏ, và điều khiển đèn theo logic đã lập trình.
Cấu trúc của PLC
PLC gồm 5 thành phần chính, hoạt động như một hệ thống hoàn chỉnh:
CPU (Bộ xử lý trung tâm)
- Vai trò: Là “bộ não” xử lý dữ liệu, thực thi chương trình điều khiển.
- Đặc điểm: Tốc độ xử lý phụ thuộc vào vi xử lý (Ví dụ: Intel, ARM).
Module đầu vào (Input Module)
- Chức năng: Kết nối với cảm biến, công tắc, nút nhấn…
Ví dụ:
- Cảm biến nhiệt độ → Gửi tín hiệu 24V về PLC khi nhiệt độ vượt ngưỡng.
- Nút nhấn khẩn cấp → Ngắt tín hiệu đầu vào khi có sự cố.
Module đầu ra (Output Module)
Chức năng: Điều khiển thiết bị chấp hành như động cơ, van, đèn.
Ví dụ:
- PLC gửi tín hiệu 220V → Kích hoạt động cơ băng tải chạy.
Bộ nhớ (Memory)
- ROM: Lưu hệ điều hành và chương trình mặc định.
- RAM: Lưu chương trình người dùng và dữ liệu tạm thời.
Bộ nguồn (Power Supply)
Nhiệm vụ: Cung cấp điện áp ổn định (24V DC) cho PLC hoạt động.
Nguyên lý hoạt động của PLC
PLC hoạt động theo chu kỳ quét (Scan Cycle) gồm 3 bước lặp liên tục:
- Đọc tín hiệu đầu vào: PLC quét trạng thái tất cả cảm biến, công tắc.
- Thực thi chương trình: CPU xử lý logic dựa trên code đã lập trình (Ví dụ: Ladder Logic).
- Cập nhật đầu ra: Gửi tín hiệu điều khiển đến thiết bị chấp hành.
Ví dụ minh họa:
Hệ thống đóng gói tự động:
- Bước 1: Cảm biến phát hiện sản phẩm trên băng tải → Gửi tín hiệu vào PLC.
- Bước 2: PLC tính toán thời gian → Ra lệnh cho cánh tay robot gắp sản phẩm.
- Bước 3: Van khí nén mở → Đóng gói sản phẩm.
Ứng dụng thực tế của PLC
Trong công nghiệp
- Nhà máy ô tô: Điều khiển robot hàn, lắp ráp linh kiện.
- Hệ thống băng tải: Tự động phân loại hàng hóa theo kích thước.
Trong đời sống
- Thang máy: PLC đọc tín hiệu từ nút bấm → Điều khiển động cơ di chuyển.
- Hệ thống tưới tiêu: Cảm biến độ ẩm → PLC kích hoạt máy bơm khi đất khô.
Case study chi tiết
Hệ thống đèn giao thông thông minh:
- Cảm biến xe: Phát hiện mật độ phương tiện ở làn đường.
- PLC xử lý: Tăng thời gian đèn xanh cho làn đường đông hơn.
- Kết quả: Giảm ùn tắc giao thông.
Lập trình PLC cơ bản
Ngôn ngữ Ladder Logic
Ưu điểm: Trực quan như sơ đồ mạch điện, dễ hiểu cho người mới.
Ví dụ:
|–[Cảm biến]–[Timer]–(Động cơ)–|
Phần mềm lập trình:
- Mitsubishi: GX Works3.
- Siemens: TIA Portal.
Tại sao nên dùng PLC thay vì hệ thống rơ-le truyền thống?
| Tiêu chí | PLC | Rơ-le cơ |
| Khả năng sửa đổi | Chỉ cần thay đổi code | Phải thay đổi phần cứng |
| Độ tin cậy | Ít hỏng hóc, chống nhiễu | Dễ mài mòn theo thời gian |
| Chi phí | Cao ban đầu, thấp về lâu | Thấp ban đầu, cao bảo trì |
Kết luận
PLC là nền tảng không thể thiếu trong tự động hóa công nghiệp, nhờ khả năng xử lý linh hoạt và độ chính xác cao. Hiểu rõ cấu trúc và nguyên lý hoạt động của PLC giúp bạn ứng dụng hiệu quả vào các hệ thống từ đơn giản đến phức tạp.
