Hiểu chỉ trong 10 phút! Giải thích đầy đủ về các yếu tố thiết yếu của PLC cho tự động hóa
Tại Nhật Bản, việc tự động hóa máy móc và thiết bị đã tiến triển từ những năm 1980 trong nhiều ngành công nghiệp sản xuất, đặc biệt là trong ngành công nghiệp ô tô.
Như bạn đã biết, thiết bị tự động hóa và robot công nghiệp đang được sử dụng trong nhiều dây chuyền sản xuất lắp ráp và chế biến.
Các thiết bị được gọi là PLC (bộ lập trình PLC) đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển hoạt động của các loại máy móc. Chúng ta sẽ bắt đầu với một giải thích đầy đủ về các khái niệm cơ bản của PLC, sau đó mô tả cấu trúc và ngôn ngữ lập trình của chúng. PLC là gì và điều gì làm cho chúng trở thành thành phần quan trọng nhất trong tự động hóa máy móc?
PLC rất hữu ích cho việc tự động hóa dây chuyền sản xuất, nhưng chúng cũng hỗ trợ thiết bị hàng ngày, chẳng hạn như thang máy, nhà máy nước và nước thải, đập, nhà máy chế biến thực phẩm và các điểm thu hút tại công viên giải trí.
Để giải thích một cách ngắn gọn về PLC, chúng giống như "máy tính nhỏ." Có thể dễ hiểu hơn nếu bạn nghĩ về chúng như những thiết bị có thể điều khiển máy móc bằng cách sử dụng các hướng dẫn lập trình.
Trước khi PLC ra đời, các mạch điện được thiết kế bằng cách sử dụng rơ le, bộ hẹn giờ và các thiết bị khác để thực hiện "điều khiển tuần tự" nhằm vận hành máy móc theo thứ tự tuần tự.
Tuy nhiên, PLC đã làm cho việc điều khiển máy móc trở nên dễ dàng chỉ với các hướng dẫn lập trình.
Ngoài đầu ra bật/tắt, điều khiển do PLC cung cấp hiện nay có thể thực hiện xử lý bằng các phép toán tiên tiến hơn. (such as PID control and S-curve velocity control). Chức năng của PLC đã tiếp tục phát triển qua các năm.
Gần đây, sự tiến bộ của chuyển đổi số (DX) đã cho phép PLC trở thành một trong những thành phần chính đứng sau IoT và nhà máy thông minh.
Trước đây, PLC chỉ có thể thực hiện các phép toán đơn giản như cộng và trừ, nhưng ngày nay các PLC có thể xử lý các hàm lượng giác như sin, cosin và tang.
Ví dụ, PLC có thể được sử dụng để tính toán tối ưu góc mà gió tác động lên các cánh quạt trong hệ thống phát điện gió nhằm tạo ra điện năng hiệu quả hơn.
PLC Fuji: MICREX-SX Series SPH và MICREX-SX Series SPF
Cấu trúc nội bộ, phân loại, ưu điểm và nhược điểm của PLC là gì?
Trong phần trước, chúng tôi đã giải thích rằng PLC giống như "máy tính nhỏ," nhưng bây giờ chúng ta sẽ xem xét cấu trúc bên trong, chức năng và các loại có sẵn của chúng.
Để bắt đầu, PLC đi kèm với một "đơn vị đầu vào Input Unit" thu tín hiệu từ các công tắc và cảm biến khác nhau.
Các thành phần chính của một PLC bao gồm một "đơn vị xử lý MPU*" xử lý các tín hiệu đầu vào và một "đơn vị bộ nhớ - memory unit " lưu trữ chương trình và dữ liệu.
Các thành phần chính của nó cũng bao gồm một "đơn vị xuất - Outpunt Unit" để xuất kết quả xử lý của MPU ra các thiết bị bên ngoài và một "đơn vị cung cấp điện - Power Supply Unit" để cung cấp nguồn điện cần thiết.
(*Thành phần điện tử thực hiện xử lý trên CPU)
Có hai loại PLC: loại "khối nhỏ" kết hợp tất cả các chức năng này trong một vỏ bọc duy nhất và loại "Module " cho phép người dùng tự do kết hợp và tùy chỉnh các mô-đun được phân loại theo chức năng.
Những ưu điểm và nhược điểm của từng loại như sau:
PLC kiểu khối nhỏ
Ưu điểm lớn nhất của PLC khối là nó nhỏ gọn và giá cả phải chăng, dễ dàng để giới thiệu. Tuy nhiên, nhược điểm của nó là thiếu tính linh hoạt, vì các chức năng cơ bản được tích hợp trong một vỏ bọc duy nhất.
Nó cũng có dung lượng chương trình và điểm I/O hạn chế, và cũng thiếu các tính năng nâng cao.
Tuy nhiên, nếu hệ thống của công ty bạn nhỏ và chỉ cần điều khiển đơn giản, một PLC loại khối nhỏ sẽ làm tốt công việc.
PLC kiểu Module
Vì các mô-đun (khối) cần thiết được lắp ráp lại với nhau, ưu điểm của loại này là nó cung cấp khả năng điều khiển linh hoạt phù hợp với máy móc và hệ thống của công ty bạn. Đôi khi một mô-đun cơ sở cũng được cung cấp để lắp đặt các mô-đun.
Bằng cách mở rộng các mô-đun I/O của nó, loại này có thể hỗ trợ các ứng dụng điều khiển quy mô lớn với hàng chục nghìn điểm I/O.
Đối với các hệ thống quan trọng không thể tắt, chẳng hạn như cơ sở hạ tầng công cộng, có thể sử dụng tính dự phòng để tăng độ tin cậy.
Tuy nhiên, nó đắt hơn loại khối nhỏ vì phải mua theo từng mô-đun.
Các mô-đun cho loại khối xây dựng bao gồm mô-đun CPU, mô-đun I/O và mô-đun nguồn.
Một số mô-đun CPU đi kèm với các tính năng hữu ích như khả năng tải dữ liệu thiết lập từ máy chủ để thay đổi cài đặt PLC, hoặc ngược lại, tải lên dữ liệu ghi lại được thu thập bởi PLC.
Tùy thuộc vào sản phẩm, các mô-đun giao tiếp (Ethernet, cũng như các bus trường như PROFIBUS hoặc DeviceNet) được sử dụng cho giao tiếp trên các mạng chuyên dụng và các mô-đun định vị được sử dụng để điều khiển định vị máy bằng các xung tốc độ cao cũng có sẵn.