Chức năng chính của bộ điều khiển PLC là thực hiện điều khiển tự động hóa công nghiệp. Nó nhận các tín hiệu đầu vào-chẳng hạn như nhiệt độ, áp suất và lưu lượng do cảm biến phát hiện-xử lý chúng bằng logic chương trình bên trong, sau đó tạo tín hiệu đầu ra để điều khiển hoạt động của bộ truyền động như động cơ, van và cảm biến mức. Bộ điều khiển PLC có thể được lập trình để đáp ứng nhiều nhu cầu điều khiển tự động hóa và khả năng lập trình, độ ổn định và độ tin cậy là những ưu điểm lớn nhất của chúng. Do cấu trúc mô-đun, bộ điều khiển PLC có thể được mở rộng và nâng cấp theo yêu cầu điều khiển cụ thể.
Cụ thể, bộ điều khiển PLC bao gồm các thành phần cơ bản sau:
CPU (Bộ xử lý trung tâm): Chịu trách nhiệm kiểm soát hoạt động của toàn bộ hệ thống, thực thi các chương trình do người dùng viết-và xử lý các hoạt động đầu vào/đầu ra.
Mô-đun đầu vào/đầu ra (Mô-đun I/O): Chúng nhận tín hiệu đầu vào (chẳng hạn như từ cảm biến, nút và công tắc), chuyển đổi chúng thành tín hiệu số, sau đó truyền chúng đến CPU để xử lý. Tương tự, các mô-đun đầu ra chuyển đổi tín hiệu số được CPU xử lý thành các hoạt động vật lý (chẳng hạn như vận hành động cơ, đèn và còi).
Bộ nhớ: Bộ điều khiển PLC sử dụng bộ nhớ để lưu trữ thông tin như chương trình, dữ liệu, biến và trạng thái do người dùng viết.
Lập trình viên: Trình lập trình PLC được sử dụng để viết, sửa đổi và tải chương trình xuống bộ nhớ của bộ điều khiển PLC.
Giao diện truyền thông: Bộ điều khiển PLC cũng có thể giao tiếp với các thiết bị khác (như máy tính, cảm biến và bộ truyền động) thông qua các giao diện truyền thông khác nhau.
Tóm lại, bộ điều khiển PLC đạt được khả năng điều khiển tự động hóa công nghiệp bằng cách xử lý tín hiệu đầu vào và đầu ra. Khả năng lập trình, tính mô-đun và khả năng mở rộng của chúng khiến chúng trở thành một thành phần không thể thiếu trong điều khiển tự động hóa công nghiệp.
Giải thích về năm chức năng chính của PLC
1. Điều khiển logic kỹ thuật số
Đây là ứng dụng cơ bản và phổ biến nhất của PLC. Cả tín hiệu đầu vào và đầu ra của PLC đều là tín hiệu số chỉ có trạng thái bật/tắt. Loại điều khiển này gần giống nhất với điều khiển rơle; có thể sử dụng PLC-chi phí thấp chỉ có khả năng điều khiển kỹ thuật số để thay thế cho hệ thống điều khiển rơle. Điều khiển logic kỹ thuật số có thể được áp dụng cho từng thiết bị hoặc dây chuyền sản xuất tự động, chẳng hạn như các hệ thống điều khiển rơle, máy dập và đúc, băng tải, máy đóng gói, điều khiển thang máy, điều khiển các máy bơm và van điện từ khác nhau trong hệ thống xử lý hóa học, hệ thống cấp liệu lò cao trong hệ thống luyện kim, máy cán, máy đúc liên tục, máy cắt bay, dây chuyền sản xuất mạ điện, dây chuyền đóng chai bia, dây chuyền lắp ráp ô tô, dây chuyền sản xuất tivi và radio.
2. Điều khiển chuyển động
PLC có thể được sử dụng để điều khiển chuyển động tuyến tính hoặc chuyển động tròn. Trong những ngày đầu, cảm biến vị trí và bộ truyền động được kết nối trực tiếp thông qua các mô-đun I/O kỹ thuật số; ngày nay, các mô-đun điều khiển chuyển động chuyên dụng thường được sử dụng. PLC do các nhà sản xuất lớn trên thế giới sản xuất hầu hết đều có tính năng điều khiển chuyển động. Chức năng điều khiển chuyển động PLC được sử dụng rộng rãi trong nhiều loại máy móc khác nhau, chẳng hạn như máy công cụ-cắt kim loại, máy tạo hình kim loại, máy lắp ráp, robot và thang máy.
3. Kiểm soát quy trình vòng lặp-đóng
Kiểm soát quy trình đề cập đến việc điều khiển-vòng kín của các đại lượng tương tự thay đổi liên tục như nhiệt độ, áp suất và tốc độ dòng chảy. Thông qua các mô-đun I/O tương tự, PLC thực hiện chuyển đổi tương tự-sang-kỹ thuật số (A/D) và kỹ thuật số-sang-tương tự (D/A) giữa các tín hiệu tương tự và kỹ thuật số, đồng thời triển khai điều khiển PID vòng lặp-đóng của các đại lượng tương tự. PLC cỡ lớn và trung bình-hiện đại thường có khả năng điều khiển vòng lặp đóng-PID. Chức năng này có thể được triển khai bằng cách sử dụng các mô-đun PID thông minh chuyên dụng hoặc các chương trình con PID hoặc bằng cách thiết kế các chương trình con PID tùy chỉnh; tuy nhiên, các lệnh chức năng PID chuyên dụng được sử dụng phổ biến hơn. Khả năng điều khiển PID tương tự của PLC đã được áp dụng rộng rãi trong các thiết bị như máy ép đùn nhựa, lò gia nhiệt, lò xử lý nhiệt và nồi hơi cũng như trong các ngành công nghiệp bao gồm công nghiệp nhẹ, kỹ thuật hóa học, máy móc, luyện kim, sản xuất điện và vật liệu xây dựng.
4. Xử lý dữ liệu
PLC hiện đại có các chức năng như các phép toán (bao gồm các phép toán ma trận, các phép toán hàm và các phép toán logic), các phép toán dữ liệu, chuyển đổi, sắp xếp, bảng tra cứu và các phép toán bit, cho phép thu thập, phân tích và xử lý dữ liệu. Dữ liệu này có thể được so sánh với các giá trị tham chiếu được lưu trong bộ nhớ, được truyền đến các thiết bị thông minh khác thông qua chức năng giao tiếp hoặc được in thành bảng. Xử lý dữ liệu thường được sử dụng trong các hệ thống điều khiển quy mô lớn{2}}chẳng hạn như hệ thống sản xuất linh hoạt không người lái và cũng có thể áp dụng cho các hệ thống kiểm soát quy trình chẳng hạn như hệ thống kiểm soát quy mô lớn-trong ngành công nghiệp giấy, luyện kim và thực phẩm.
5. Giao tiếp
Giao tiếp PLC bao gồm giao tiếp giữa các bộ điều khiển logic khả trình, cũng như giao tiếp giữa PLC và các thiết bị điều khiển thông minh khác. Với sự phát triển của điều khiển-dựa trên máy tính, mạng truyền thông tự động hóa nhà máy đã phát triển nhanh chóng ở nước ngoài trong những năm gần đây và các nhà sản xuất PLC lớn đều đã giới thiệu hệ thống mạng để liên lạc giữa các-PLC.