Đọc bất kỳ báo cáo nào về tương lai của hoạt động nhà máy và sản xuất, bạn sẽ chỉ thấy một sự đồng thuận duy nhất: tự động hóa sẽ phá vỡ hầu như mọi lĩnh vực và quy trình, bao gồm cả liên lạc thiết bị, bảo trì và sửa chữa cũng như sản xuất.
Cho đến nay, lĩnh vực sản xuất duy nhất dường như không bị ảnh hưởng bởi sự tiếp quản của tự động hóa là bộ điều khiển logic lập trình, hay PLC. Có lý do tại sao thị trường PLC toàn cầu đạt 16 tỷ đô la mỗi năm và tăng trưởng 9,2% mỗi năm. Thiết kế mạnh mẽ, chi phí thấp và tính đơn giản khi đối mặt với sự tích hợp phức tạp đã khiến chúng trở thành một phần thiết yếu của sản xuất.
Nếu không có PLC, nhiều tổ chức sẽ không thể hỗ trợ việc triển khai các công nghệ điều khiển mới. Hiện tại, PLC vẫn là một phần không thể thiếu của quá trình chuyển đổi số được hứa hẹn bởi Công nghiệp 4.0.
PLC được thiết kế để làm gì?
PLC là viết tắt của "Programmable Logic Controller" (Bộ điều khiển logic lập trình) và là sự kết hợp của các đơn vị và mô hình lý thuyết để điều khiển các mô-đun đầu vào và đầu ra. PLC phải bao gồm bốn thành phần cơ bản để trở thành một hệ thống hoàn chỉnh:
- Mô-đun CPU:Đây là bộ xử lý trung tâm và bộ nhớ cần thiết để lưu trữ thông tin và thực hiện các tác vụ. Tất cả các tính toán và xử lý dữ liệu được thực hiện bằng cách nhận đầu vào và tạo đầu ra.
- Nguồn điện:Tất cả các mô-đun của PLC đều phụ thuộc vào nguồn điện. PLC được thiết kế để nhận nguồn điện AC và chuyển đổi thành nguồn điện DC.
- Thiết bị lập trình:PLC yêu cầu phần mềm lập trình đưa logic điều khiển vào hệ thống. Sau đó, người dùng có thể tạo, chuyển và thực hiện thay đổi tạm thời trong phần mềm PLC.
- Mô-đun đầu vào/đầu ra:Các đơn vị này là một phần quan trọng của hệ thống PLC. Các mô-đun đầu vào và đầu ra thu thập dữ liệu từ các cảm biến và bộ truyền động, đưa dữ liệu vào hệ thống PLC và sau đó tạo ra thông tin có thể đọc được. Các mô-đun này có thể là kỹ thuật số hoặc tương tự.
Thực tế là đơn vị hoặc hệ thống có thể lập trình được là một cải tiến lớn so với cách xử lý kiểm soát tác vụ trước đây. Đây cũng là một nguồn lợi thế cạnh tranh cho PLC: các kỹ thuật viên không phải thay đổi hệ thống dây điện cứng khi chuyển đổi giữa các tác vụ hoặc ứng dụng. Thay vào đó, họ có thể chỉ cần lập trình lại thiết bị.
PLC bao gồm một bộ xử lý thực hiện các hoạt động điều khiển dựa trên dữ liệu được cung cấp bởi các mô-đun đầu vào và đầu ra. Logic điều khiển quản lý hệ thống PLC trước tiên được phát triển và sau đó được chuyển đến hệ thống PLC.
Cách dễ nhất để hình dung PLC là tưởng tượng một máy tính có bộ vi xử lý nhưng không có bàn phím, chuột hoặc màn hình. Phạm vi sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thường có nghĩa là hệ thống mạnh mẽ về mặt vật lý này có thể chịu được môi trường rất khắc nghiệt.
Các tính năng chức năng của PLC có thể bao gồm bộ đếm thời gian và bộ đếm, thiết bị đo lường và cảm biến cho các thông số như độ rung, áp suất, nhiệt độ và lưu lượng. Mặc dù một số ngành công nghiệp có các nhiệm vụ và ứng dụng riêng, PLC thường thực hiện các chức năng sau:
- Chuyển mạch rơle
- Đếm, tính toán và so sánh các giá trị tương tự
- Sửa đổi logic điều khiển trong thời gian ngắn nhất có thể
- Phản ứng nhanh với những thay đổi trong các thông số quy trình (phản ứng có thể được lập trình)
- Giám sát và kiểm soát theo thời gian để tăng độ tin cậy của toàn bộ hệ thống kiểm soát (yêu cầu can thiệp thủ công)
- Khắc phục sự cố ngày càng đơn giản và hiệu quả hơn theo thời gian
- Tích hợp liền mạch với máy tính HMI (Giao diện người máy)
Khi được xây dựng đúng cách, các công ty có thể sử dụng PLC và sử dụng chúng trong nhiều ứng dụng khác nhau trên nhiều ngành công nghiệp. Điều bạn có thể không nhận ra là chúng ta đã dựa vào PLC để các công nghệ hàng ngày, tầm thường nhất hoạt động bình thường. Các tiệm bánh, máy giặt, thang máy và thậm chí cả tín hiệu giao thông nằm trong số nhiều ứng dụng dân sự yêu cầu điều khiển PLC và thu thập dữ liệu để điều chỉnh các nhiệm vụ.
Tại sao các công ty sản xuất sử dụng PLC?
Vào năm 2019 (và sau đó), PLC sẽ tiếp tục tỏa sáng nhờ tính đơn giản và linh hoạt vốn có của chúng. Chúng đủ mạnh để thích ứng với nhiều môi trường và nhiệm vụ khác nhau, nhưng cũng đủ đơn giản để ngay cả những kỹ thuật viên không có kiến thức về lập trình hoặc viết kịch bản cũng có thể nhanh chóng nắm vững chúng.
Một số tính năng cụ thể của PLC khiến chúng trở thành lựa chọn hàng đầu cho các ngành công nghiệp dựa vào các hệ thống này. Dầu khí, tiện ích nước, sản xuất thực phẩm và đồ uống, và sử dụng công trình công cộng chỉ là một vài ví dụ về các ngành công nghiệp dựa vào các cơ hội do PLC mang lại.
1) PLC dễ lập trình
Khi ai đó ca ngợi tính linh hoạt của hệ thống PLC như một lợi ích, họ đang nói về cách những cá nhân có trình độ kiến thức kém nhất cũng có thể lập trình được những hệ thống này.
Điều này có nghĩa là các kỹ thuật viên có thể sử dụng chúng dễ dàng như người tiêu dùng. Bạn cũng có thể mở rộng hệ thống PLC bằng cách lập trình để nó tuân theo một tập hợp các hướng dẫn nếu một số điều kiện nhất định là đúng.
Với phạm vi sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, nhân viên của mỗi công ty sẽ có bộ kỹ năng riêng. Khi sử dụng PLC, tính đơn giản của việc lập trình logic điều khiển vào hệ thống của bạn có nghĩa là bạn không cần một người thông thạo các sắc thái của ngôn ngữ máy tính để viết lại chương trình khi một tác vụ hoặc ứng dụng thay đổi.
2) PLC có thể cung cấp một môi trường lập trình thống nhất
PLC là phương pháp được ưa chuộng để kiểm soát, đo lường và thực hiện các nhiệm vụ trong các ứng dụng sản xuất và công nghiệp phức tạp vì chúng hoạt động tốt với các hệ thống khác. PLC hoạt động tốt với PC, PAC (bộ điều khiển tự động hóa lập trình), thiết bị điều khiển chuyển động và HMI.
Tuy nhiên, để có hiệu quả, một môi trường thống nhất cần được lập kế hoạch tốt và không nên quá khó để người dùng vận hành. Tuy nhiên, PLC nằm trong môi trường lập trình lớn hơn cho phép người dùng có trình độ kiến thức cơ bản truy cập nhiều chức năng có thể giao tiếp với nhau, cung cấp dữ liệu cho nhau và thực hiện các tác vụ phức tạp.
3) PLC thu thập dữ liệu đáng tin cậy
Số lượng đầu vào bạn thiết lập trên hệ thống PLC được xác định bởi người dùng. Điều này có nghĩa là không có giới hạn về số lượng nguồn dữ liệu và lượng dữ liệu có thể chảy vào. Các thiết bị đo lường, cảm biến và điều khiển chuyển động có thể thu thập nhiều thông số, do đó, người dùng phải quyết định cách thu thập dữ liệu này và cách hiển thị đầu ra.
4) PLC có thể được sử dụng để bảo trì dự đoán
Vì PLC ngày nay được trang bị nhiều bộ nhớ và sức mạnh xử lý hơn nên chúng có thể được lập trình để thực hiện các tác vụ phức tạp và đòi hỏi cao. Một trong những tác vụ này là bảo trì dự đoán. Sức mạnh của bảo trì dự đoán, đặc biệt là khi Công nghiệp 4.0 bắt đầu, không thể được nhấn mạnh quá mức.
Trong nhà máy kết nối, một trong những đặc điểm của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư, một máy có thể được kết nối và chịu trách nhiệm vận hành một số quy trình khác. Do đó, bảo trì dự đoán có thể tăng đáng kể hiệu quả và giảm tần suất thời gian chết và các sự kiện thảm khốc.
Bảo trì dự đoán bắt đầu bằng bảo trì phòng ngừa. Nếu một thiết bị cụ thể đạt đến ngưỡng được xác định trước, một cảm biến sẽ tắt, báo cho các kỹ thuật viên biết rằng thiết bị cần được bảo dưỡng hoặc thay thế. Sau đó, đủ số lượng báo cáo này được thu thập dưới dạng các điểm dữ liệu để truyền đạt cho hệ thống những yếu tố nào dự đoán tình trạng hao mòn hoặc các vấn đề sắp xảy ra. PLC sẽ tương tác với SCADA để hiển thị lịch bảo trì hoặc cho phép linh hoạt trong việc cấu hình các quy tắc bảo trì mới.
Phần kết luận
PLC hiện đang chứng minh giá trị của mình hơn bao giờ hết khi các công ty sản xuất và công nghiệp nhà máy áp dụng chuyển đổi số cần thiết cho thị trường ngách của họ. Tính dễ sử dụng và đơn giản cơ bản của chúng khiến chúng trở thành giải pháp linh hoạt và quen thuộc khi đối mặt với sự phức tạp ngày càng tăng.
Các chuyên gia thích hệ thống PLC khi sử dụng các ứng dụng IoT khác hoặc khi làm việc với các hệ thống điều khiển như SCADA. Là một hệ thống điều khiển logic, PLC rất phù hợp với xu hướng Công nghiệp 4.0 đòi hỏi dự đoán dữ liệu, dự đoán trạng thái lỗi, khám phá mối tương quan giữa hai hoặc nhiều luồng dữ liệu PLC độc lập và tối ưu hóa hệ thống.
Vị trí và vai trò quan trọng của PLC cũng đòi hỏi nó phải luôn hoạt động đầy đủ. Các nhà sản xuất và công ty nhà máy có thể áp dụng các biện pháp tốt nhất để đảm bảo các thành phần cốt lõi này luôn hoạt động trơn tru.