Đối với những định nghĩa khác, xem PLC
Bảng tinh chỉnh và điều khiển bằng PLC ( thiết bị màu xám ở TT ). Tổ hợp gồm có những yếu tố riêng không liên quan gì đến nhau, từ trái sang phải : nguồn cấp, bộ tinh chỉnh và điều khiển, những thiết bị rơle cho thiết bị vào-ra
Bộ điều khiển logic khả trình[1] (tiếng Anh: Programmable Logic Controller, viết tắt: PLC) hay còn gọi là bộ điều khiển lập trình,[2] là thiết bị điều khiển lập trình được (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình. Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiện. Các sự kiện này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện được đếm. PLC dùng để thay thế các mạch relay trong thực tế. PLC hoạt động theo phương thức quét các trạng thái trên đầu ra và đầu vào. Khi có sự thay đổi ở đầu vào thì đầu ra sẽ thay đổi theo. Ngôn ngữ lập trình của PLC có thể là Ladder hay State Logic. Hiện nay có nhiều hãng sản xuất ra PLC như Siemens, Allen-Bradley, Mitsubishi Electric, General Electric, Omron, Honeywell…
Một khi sự kiện được kích hoạt thật sự, nó bật ON hay OFF thiết bị điều khiển bên ngoài được gọi là thiết bị vật lý. Một bộ điều khiển lập trình sẽ liên tục “lặp” trong chương trình do “người sử dụng lập ra” chờ tín hiệu ở ngõ vào và xuất tín hiệu ở ngõ ra tại các thời điểm đã lập trình.
Để khắc phục những điểm yếu kém của bộ tinh chỉnh và điều khiển dùng dây nối ( bộ tinh chỉnh và điều khiển bằng Relay ) người ta đã sản xuất ra bộ PLC nhằm mục đích thỏa mãn nhu cầu những nhu yếu sau :
- Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ học.
- Gọn nhẹ, dễ dàng bảo quản, sửa chữa.
- Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp.
- Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp.
- Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như: máy tính, nối mạng, các môi Modul mở rộng.
- Giá cả cá thể cạnh tranh được.
Các phong cách thiết kế tiên phong là nhằm mục đích sửa chữa thay thế cho những phần cứng Relay dây nối và những Logic thời hạn. Tuy nhiên, cạnh bên đó việc yên cầu tăng cường dung tích nhớ và tính thuận tiện cho PLC mà vẫn bảo vệ vận tốc giải quyết và xử lý cũng như Chi tiêu … Chính điều này đã gây ra sự chăm sóc thâm thúy đến việc sử dụng PLC trong công nghiệp. Các tập lệnh nhanh gọn đi từ những lệnh logic đơn thuần đến những lệnh đếm, định thời, thanh ghi dịch … sau đó là những công dụng làm toán trên những máy lớn … Sự tăng trưởng những máy tính dẫn đến những bộ PLC có dung tích lớn, số lượng I / O nhiều hơn .Trong PLC, phần cứng CPU và chương trình là đơn vị chức năng cơ bản cho quy trình tinh chỉnh và điều khiển hoặc giải quyết và xử lý mạng lưới hệ thống. Chức năng mà bộ tinh chỉnh và điều khiển cần triển khai sẽ được xác lập bởi một chương trình. Chương trình này được nạp sẵn vào bộ nhớ của PLC, PLC sẽ thực thi việc điều khiển và tinh chỉnh dựa vào chương trình này. Như vậy nếu muốn đổi khác hay lan rộng ra công dụng của tiến trình công nghệ tiên tiến, ta chỉ cần đổi khác chương trình bên trong bộ nhớ của PLC. Việc đổi khác hay lan rộng ra công dụng sẽ được triển khai một cách thuận tiện mà không cần một sự can thiệp vật lý nào so với sử dụng những bộ dây nối hay Relay .
Cấu trúc, nguyên tắc hoạt động giải trí[sửa|sửa mã nguồn]
Tất cả những PLC đều có thành phần chính là : Một bộ nhớ chương trình RAM bên trong ( hoàn toàn có thể lan rộng ra thêm 1 số ít bộ nhớ ngoài EPROM ). Một bộ vi giải quyết và xử lý có cổng tiếp xúc dùng cho việc ghép nối với PLC, những module I / O .Bên cạnh đó, một bộ PLC hoàn hảo còn đi kèm thêm một đơn vị chức năng lập trình bằng tay hay bằng máy tính. Hầu hết những đơn vị chức năng lập trình đơn thuần đều có đủ RAM để tiềm ẩn chương trình dưới dạng hoàn thành xong hay bổ trợ. Nếu đơn vị chức năng lập trình là đơn vị chức năng xách tay, RAM thường là loại CMOS có pin dự trữ, chỉ khi nào chương trình đã được kiểm tra và chuẩn bị sẵn sàng sử dụng thì nó mới truyền sang bộ nhớ PLC. Đối với những PLC lớn thường lập trình trên máy tính nhằm mục đích tương hỗ cho việc viết, đọc và kiểm tra chương trình. Các đơn vị chức năng lập trình nối với PLC qua cổng RS232, RS422, RS485, …
Nguyên lý hoạt động giải trí của PLC[sửa|sửa mã nguồn]
CPU điều khiển và tinh chỉnh những hoạt động giải trí bên trong PLC. Bộ giải quyết và xử lý sẽ đọc và kiểm tra chương trình được chứa trong bộ nhớ, sau đó sẽ thực thi thứ tự từng lệnh trong chương trình, sẽ đóng hay ngắt những đầu ra. Các trạng thái ngõ ra ấy được phát tới những thiết bị link để thực thi. Và hàng loạt những hoạt động giải trí thực thi đó đều nhờ vào vào chương trình tinh chỉnh và điều khiển được giữ trong bộ nhớ .Hệ thống Bus là tuyến dùng để truyền tín hiệu, mạng lưới hệ thống gồm nhiều đường tín hiệu song song :
- Address Bus: Bus địa chỉ dùng để truyền địa chỉ đến các Modul khác nhau.
- Data Bus: Bus dùng để truyền dữ liệu.
- Control Bus: Bus điều khiển dùng để truyền các tín hiệu định thì và điểu khiển đồng bộ các hoạt động trong PLC.
Trong PLC các số liệu được trao đổi giữa bộ vi xử lý và các modul vào ra thông qua Data Bus. Address Bus và Data Bus gồm 8 đường, ở cùng thời điểm cho phép truyền 8 bit của 1 byte một cách đồng thời hay song song.
Nếu một modul đầu vào nhận được địa chỉ của nó trên Address Bus, nó sẽ chuyển tổng thể trạng thái nguồn vào của nó vào Data Bus. Nếu một địa chỉ byte của 8 đầu ra Open trên Address Bus, modul đầu ra tương ứng sẽ nhận được tài liệu từ Data bus. Control Bus sẽ chuyển những tín hiệu điều khiển và tinh chỉnh vào theo dõi quy trình hoạt động giải trí của PLC. Các địa chỉ và số liệu được chuyển lên những Bus tương ứng trong một thời hạn hạn chế .Hệ thống Bus sẽ làm trách nhiệm trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và I / O. Bên cạch đó, CPU được cung ứng một xung Clock có tần số từ 1,8 MHz. Xung này quyết định hành động vận tốc hoạt động giải trí của PLC và phân phối những yếu tố về định thời, đồng hồ đeo tay của mạng lưới hệ thống .
PLC thường nhu yếu bộ nhớ trong những trường hợp : Làm bộ định thời cho những kênh trạng thái I / O. Làm bộ đệm trạng thái những công dụng trong PLC như định thời, đếm, ghi những Relay .Mỗi lệnh của chương trình có một vị trí riêng trong bộ nhớ, toàn bộ mọi vị trí trong bộ nhớ đều được đánh số, những số này chính là địa chỉ trong bộ nhớ. Địa chỉ của từng ô nhớ sẽ được trỏ đến bởi một bộ đếm địa chỉ ở bên trong bộ vi giải quyết và xử lý. Bộ vi giải quyết và xử lý sẽ giá trị trong bộ đếm này lên một trước khi giải quyết và xử lý lệnh tiếp theo. Với một địa chỉ mới, nội dung của ô nhớ tương ứng sẽ Open ở đầu ra, quy trình này được gọi là quy trình đọc .Bộ nhớ bên trong PLC được tạo bởi những vi mạch bán dẫn, mỗi vi mạch này có năng lực chứa 2000 – 16.000 dòng lệnh, tùy theo loại vi mạch. Trong PLC những bộ nhớ như RAM, EPROM đều được sử dụng .
- RAM (Random Access Memory) có thể nạp chương trình, thay đổi hay xóa bỏ nội dung bất kỳ lúc nào. Nội dung của RAM sẽ bị mất nếu nguồn điện nuôi bị mất. Để tránh tình trạng này các PLC đều được trang bị một pin khô, có khả năng cung cấp năng lượng dự trữ cho RAM từ vài tháng đến vài năm. Trong thực tế RAM được dùng để khởi tạo và kiểm tra chương trình. Khuynh hướng hiện nay dùng CMOS-RAM nhờ khả năng tiêu thụ thấp và tuổi thọ lớn.
- EPROM (Electrically Programmable Read Only Memory) là bộ nhớ mà người sử dụng bình thường chỉ có thể đọc chứ không ghi nội dung vào được. Nội dung của EPROM không bị mất khi mất nguồn, nó được gắn sẵn trong máy, đã được nhà sản xuất nạp và chứa hệ điều hành sẵn. Nếu người sử dụng không muốn mở rộng bộ nhớ thì chỉ dùng thêm EPROM gắn bên trong PLC. Trên PG (Programer) có sẵn chỗ ghi và xóa EPROM.
- EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) liên kết với những truy xuất linh động của RAM và có tính ổn định. Nội dung của nó có thể được xóa và lập trình lại, tuy nhiên số lần lưu sửa nội dung là có giới hạn.
- Môi trường ghi dữ liệu thứ tư là đĩa cứng hoặc đĩa mềm, được sử dụng trong máy lập trình. Đĩa cứng hoặc đĩa mềm có dung lượng lớn nên thường được dùng để lưu những chương trình lớn trong một thời gian dài.
Kích thước bộ nhớ :
- Các PLC loại nhỏ có thể chứa từ 300 -1.000 dòng lệnh tùy vào công nghệ chế tạo.
- Các PLC loại lớn có kích thước từ 1K – 16K, có khả năng chứa từ 2.000 -16.000 dòng lệnh.
Ngoài ra còn được cho phép gắn thêm bộ nhớ lan rộng ra như RAM, EPROM .
Các ngõ vào ra I / O[sửa|sửa mã nguồn]
Các đường tín hiệu từ bộ cảm biến được nối vào các modul (các đầu vào của PLC), các cơ cấu chấp hành được nối với các modul ra (các đầu ra của PLC). Hầu hết các PLC có điện áp hoạt động bên trong là 5V, tín hiệu xử lý là 12/24VDC hoặc 100/240VAC. Mỗi đơn vị I/O có duy nhất một địa chỉ, các hiển thị trạng thái của các kênh I/O được cung cấp bởi các đèn LED trên LC, điều này làm cho việc kiểm tra hoạt động nhập xuất trở nên dễ dàng và đơn giản hơn.
Bộ giải quyết và xử lý đọc và xác lập những trạng thái nguồn vào ( ON, OFF ) để triển khai việc đóng hay ngắt mạch ở đầu ra .
Tài liệu tìm hiểu thêm[sửa|sửa mã nguồn]
- Nguyễn, Doãn Phước; Phan, Xuân Minh; Vũ, Vân Hà (2000). Tự động hóa với Simatic S7-300. Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật.
- Phạm, Xuân Khánh; Phạm, Công Dương; Bùi, Thị Thu Hà (2008). Thiết bị điều khiển khả trình – PLC. Nhà xuất bản Giáo dục.
