Với sự phát triển ngày càng mạnh của công nghiệp hóa – hiện đại hóa, thời đại 4.0 yêu cầu chúng ta cần hiểu biết nhiều hơn nữa về PLC vì ứng dụng vô cùng rộng rãi của nó
Bộ lập trình PLC là gì?
Bộ lập trình PLC hay PLC viết tắt của Programmable Logic Controller là thiết bị điều khiển lập trình được. Người dùng có thể dễ dàng thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình.
Trước khi Bộ lập trình PLC ra đời, để điều khiển một đối tượng ( công nghệ, dây chuyền, hoạt động của máy móc…), các kỹ sư phải sử dụng mạch relay ( rơ le) điều khiển.
Bộ điều khiển bằng Relay thì sao? Không sao, miễn là điều khiển thiết bị được là được? Nhưng có nhiều nhược điểm khi sử dụng bộ điều khiển bằng Relay, đó là: cồng kềnh (tốn nhiều không gian lắp đặt), khó nâng cấp, mở rộng, bảo trì, sửa chữa khó khăn.
Bộ lập trình PLC ra đời để khắc phục những vấn đề đó.
Hiện nay có rất nhiều hãng sản xuất PLC như: Cimon (Korea), Kinco (China), Siemens (Germany), Omron (Japan), Mitsubishi (Japan), Delta (Taiwan) …
Ngôn ngữ lập trình PLC bao gồm: LD (Ladder Logic), FBD (Function Block Diagram), STL (Statement List), SFC (Sequential Function Chart) trong đó Ladder Logic là ngôn ngữ lập trình PLC đang được ưa chuộng nhất.
Bộ lập trình PLC, module truyền thông, module vào/ ra số, module ADC, DAC của hãng CIMON.
Cấu trúc của bộ lập trình PLC
Bộ lập trình PLC đều có thành phần chính bao gồm:
- Một bộ nhớ chương trình RAM bên trong (có thể mở rộng thêm một số bộ nhớ ngoài EPROM).
- Một CPU – bộ vi xử lý trung tâm có vai trò xử lý các thuật toán.
- Các Module vào /ra.
Nguyên lý hoạt động của PLC
CPU nhận các tín hiệu từ các thiết bị ngoại vi ( như cảm biến, công tắc, nút bấm…) thông qua module đầu vào. TÍn hiệu sẽ được CPU xử lý, thực hiện theo trình tự từng lệnh trong chương trình, các tín hiệu điều khiển sẽ qua module đầu ra xuất ra các thiết bị điều khiển bên ngoài ( như contacter, động cơ, van điều khiển…)
Scan Cycle – chu kì quét bao gồm đọc tín hiệu đầu vào, thực hiện chương trình, truyền thông nội, tự kiểm tra lỗi, gửi cập nhật tín hiệu đầu ra. Thường thì việc thực hiện một vòng quét xảy ra trong thời gian rất ngắn (từ 1ms-100ms). Thời gian thực hiện vòng quét này phụ thuộc vào tốc độ xử lý lệnh của PLC, độ dài ngắn của chương trình, tốc độ giao tiếp giữa PLC và thiết bị ngoại vi.
Ngày nay các bộ lập trình PLC được ứng dụng rộng rãi trong tất cả các lĩnh vực điện tự động hóa, phục vụ cho nhiều nghành, nhiều loại máy móc như: cấp nước, xử lý nước thải, giám sát năng lượng, giám sát hệ thống điện, máy đóng gói, máy chế biến thực phẩm, dây chuyền băng tải…vv
Ưu điểm của bộ lập trình PLC
- Tài liệu hướng dẫn phong phú, nhiều ngôn ngữ lập trình cho người dùng có thể lựa chọn.
- Dễ dàng thay đổi, lập trình lại chương trình theo ý muốn.
- Dung lượng bộ nhớ lớn, thực hiện được các thuật toán phức tạp với độ chính xác cao.
- Gọn nhẹ, dễ dàng trong việc bảo quản và sửa chữa.
- Cấu trúc dạng module, cho phép dễ dàng thay thế, mở rộng đầu vào/ra, mở rộng chức năng khác.
- Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như: Máy tính, nối mạng truyền thông với các thiết bị khác.
- Khả năng chống nhiễu tốt, hoạt động bền bỉ, liên tục trong môi trường công nghiệp.
- Giá cả ngày càng cạnh tranh.
Các bước lập trình PLC cơ bản
Bước 1: Tìm hiểu kĩ đối tượng cần điều khiển (như công nghệ, cách thức hoạt động…)
Bước đầu tiên của quá trình lập trình PLC cơ bản, người lập trình cần phải tìm hiểu kỹ các yêu cầu công nghệ để dễ dàng hơn khi tiến hành lập trình.
Bước 2: Liệt kê
Liệt kê đầy đủ các module vào/ ra, các module cần thiết cho hệ thống.v.v và chọn PLC có số đầu vào ra lớn hơn hoặc bằng theo yêu cầu bài toán.
Bước 3 : Phân cổng PLC
Phân cổng vào ra cho PLC để thuận tiện cho việc lập trình, bao gồm:
- Phân cổng vào ra theo chức năng yêu cầu.
- Phân cổng vào ra có dụng ý
Bước 4: Dựng lưu đồ chương trình
Bước 5: Chuyển lưu đồ sang giản đồ
Bước 6 : Dựa vào giản đồ để viết chương trình PLC tùy theo ngôn ngữ lập trình mình nắm chắc nhất
Bước 7 : Kiểm tra chương trình, chạy mô phỏng
Xem kết quả đầu ra trên PLC và trên phần mềm mô phỏng. So sánh với lý thuyết bài toán xem đúng chưa.
Bước 8 : Đấu nối bộ lập trình PLC với thiết bị hiện trường
Bước 9: Kiểm tra đấu nối
Phải kiểm tra các chân đấu nối đã đúng theo sơ đồ nguyên lý chưa… để đảm bảo không có sự cố đáng tiếc gì xảy ra.
Bước 10 : Chạy kiểm tra hệ thống
Bước 11: Nghiệm thu bàn giao, lưu trữ chương trình lại.
Học Lập Trình PLC Cơ Bản Cho Người Mới Bắt Đầu
Bước 1: Chuẩn bị các kiến thức liên quan
- Cần hiểu rõ các khác niệm về hệ thống điện, các đơn vị đo lường như dòng điện, điện áp, công suất…Các công thức toán học liên quan như tính công suất, dòng điện…
- Tìm hiểu về các thiết bị điện công nghiệp liên quan như: Aptomat, Relay, Contactor, Timer, Counter, Encoder, Sensor, Switch, Động cơ, Biến tần…cũng như nguyên lý hoạt động, cấu tạo và thực hiện đấu nối cơ bản các bài toán thực tiễn đơn giản.
Bước 2: Dụng cụ học tập
- Lựa chọn bộ lập trình PLC và Màn hình HMI phổ biến trên thị trường như: Mitsubishi, Siemens, Omron, Delta, LS, Kinco, Cimon,...
- Thiết bị khác: Sensor, Switch, Đèn báo, Contactor, Relay, nguồn điện 12/24 VDC
- Biến tần, động cơ 3 pha, động cơ Servo, Step, Driver (nếu có)
Bước 3: Làm việc với PLC
- Hiểu được đấu nối Input, Output cho PLC.
- Các Devices của PLC như Input, Output, Relay, Timer, Counter…
- Các ký hiệu NO, NC, Coil…
- Tìm hiểu về các kiểu dữ liệu liên quan như: Bit, Byte, Word, Double Word, Số thực, số BCD…
- Thao tác với phần mềm liên quan đến lập trình
- Tìm hiểu các câu lệnh, cách viết của các lệnh đơn giản trước như Timer, Counter, Relay để xuất ra Output
- Giả lập các bài toán đơn giản để thực hành với PLC
- Các lệnh đơn giản như so sánh, chuyển đổi dữ liệu, so sánh dữ liệu, các phép toán cộng, trừ, nhân, chia số liệu…
- Nâng cao kỹ năng lập trình bằng các lệnh nâng cao hơn.
- Xử lý các tín hiệu số, tương tự, điều khiển biến tần.
- Điều khiển động cơ Step, Servo.
- Truyền thông công nghiệp.
Bước 4: Thiết kế giao diện HMI
- Thực hành trên phần mềm thiết kế giao diện của HMI đang có sẵn. Khai báo để tạo một Project mới kết nối với PLC có sẵn.
- Tạo nhiều page trong thiết kế
- Thiết kế giao diện Nút bấm, Đèn hiển thị, Text, SW chuyển trang…
- Các thành phần về Desig như bảng, line…
- Thiết kế giao diện nhập, hiển thị dữ liệu.
- Thiết kế giao diện báo lỗi, cảnh báo.
- Thiết kế các thành phần động
- Kết nối với PLC điều khiển 1 bài toán thực tế.
Trên đây là toàn bộ khái niệm, cấu trúc, nguyên lý hoạt động và các bước lập trình PLC cơ bản. Để phát triển thêm và ngày càng nâng cao tay nghề, cần phải luôn tìm tòi các bài toán tự động để từ đó xem có thể áp dụng PLC, HMI vào điều khiển hay không. Áp dụng được thì thuật toán lập trình như thế nào? Từ đó sẽ ngày một nâng cao khả năng lập trình, giải quyết các bài toán tự động. Nếu các bạn còn bất cứ các thắc mắc về các dòng thiết bị tự động hóa thì các bạn đừng ngần ngại để lại câu hỏi, MC&TT sẽ hỗ trợ các bạn tận tình.