CÔNG TY CỔ PHẦN CƠ KHÍ THÀNH AN

1. Hệ thống PLC băng tải đa hướng là gì?

- PLC viết tắt của Programmable Logic Controller, đây là thiết bị điều khiển lập trình cho phép thực hiện linh hoạt các điều khiển logic thông qua ngôn ngữ lập trình. Giúp đặt lệnh các chương trình chạy cho băng tải đa hướng

- Người sử dụng có thể lập trình thực hiện một loạt trình tự các công việc. Các công việc này được kích hoạt bởi tác nhân  tác động vào PLC hoặc qua hoạt động có trễ như thời gian nhất định. Khi công việc được kích hoạt bộ điều khiển lập trình sẽ liên tục “lặp lại” chương trình do “người sử dụng lập ra” chờ tín hiệu ở ngõ vào và xuất tín hiệu ở ngõ ra tại thời điểm đã lập trình.

- Tuy nhiên trong quá trình làm việc hệ thống PLC còn nhiều nhược điểm để khắc phục những nhược điểm này nhà sản xuất có thể dùng dây nối (bộ điều khiển bằng Relay) để chế tạo ra bộ PLC nhằm thỏa mãn các yêu cầu sau:

+ Lập trình dễ dàng.

+ Kích thước gọn nhẹ, dễ dàng bảo quản, sửa chữa.

+ Dung lượng bộ nhớ của hệ thống lớn để có thể chứa được nhiều chương trình phức tạp.

+ Có độ tin cậy cao trong môi trường công nghiệp.

+ Khả năng giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như: máy tính, nối mạng, các module mở rộng.  

- Trong hệ thống PLC, phần cứng CPU và chương trình là đơn vị cơ bản trong quá trình điều khiển hoặc xử lý hệ thống. Chức năng hệ thống cần thực hiện sẽ được xác định bởi một chương trình được nạp sẵn vào bộ nhớ của PLC, và PLC sẽ thực hiện việc điều khiển dựa vào chương trình này. Vậy khi muốn thay đổi hay mở rộng chức năng của quy trình hoạt động của băng tải, ta chỉ cần thay đổi chương trình bên trong bộ nhớ của PLC.

2. Cấu trúc, nguyên lý hoạt động của PLC

2.1. Cấu trúc của hệ thống PLC băng tải đa hướng

* Các bộ phận chính của hệ thống PLC:

- Bộ nhớ chương trình RAM bên trong và một số bộ nhớ ngoài EPROM).

- Bộ vi xử lý có cổng giao tiếp dùng cho việc ghép nối với PLC.

- Các Module vào/ra.

- Ngoài ra hệ thống PLC còn có thêm một đơn vị lập trình bằng tay hoặc bằng máy tính. 

2.2. Nguyên lý hoạt động của PLC 

Đơn vị xử lý trung tâm

- CPU là bộ phận điều khiển các hoạt động bên trong PLC. Nó sẽ đọc và kiểm tra chương trình được chứa trong bộ nhớ, và thực hiện thứ tự từng lệnh trong chương trình sau đó phát lệnh tới các thiết bị liên kết để thực thi. Toàn bộ các hoạt động thực thi này đều phụ thuộc vào chương trình điều khiển được giữ trong bộ nhớ.

Hệ thống bus trong PLC của băng tải đa năng

- Hệ thống Bus chính là tuyến dùng để truyền tín hiệu, gồm nhiều đường tín hiệu song song:

- Address Bus: dùng để truyền địa chỉ đến các Module khác nhau. 

- Data Bus: dùng để truyền dữ liệu. 

- Control Bus: Bus điều khiển để truyền các tín hiệu và điểu khiển đồng bộ các hoạt động trong  PLC.

- Trong hệ thống PLC số liệu được trao đổi giữa bộ vi xử lý và các module vào ra thông qua Data Bus. Address Bus và Data Bus gồm 8 đường, trong cùng 1 thời điểm cho phép truyền 8 bit của 1 byte một cách đồng thời hoặc song song.

- Khi module đầu vào nhận được địa chỉ trên Address Bus, nó sẽ chuyển tất cả trạng thái đầu vào của nó vào Data Bus. Và khi địa chỉ byte của 8 đầu ra xuất hiện trên Address Bus, module đầu ra tương ứng sẽ nhận dữ liệu từ Data bus. Sau đó Control Bus sẽ chuyển các tín hiệu điều khiển vào theo dõi chu trình hoạt động của PLC.

- Địa chỉ và số liệu được chuyển lên Bus tương ứng trong một thời gian nhất định.

- Hệ thống Bus sẽ trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và I/O. 

Bộ nhớ

PLC yêu cầu bộ nhớ trong các trường hợp:

- Làm bộ tạm thời cho các kênh trạng thái I/O.

- Làm bộ đệm cho các trạng thái, chức năng trong PLC tạm thời.

- Mỗi lệnh trong chương trình có một vị trí riêng trong bộ nhớ, mọi vị trí trong bộ nhớ đều được đánh số, và những số này chính là địa chỉ trong bộ nhớ.
- Địa chỉ của từng ô nhớ được trỏ đến một bộ đếm địa chỉ ở bên trong bộ vi xử lý. Bộ vi sẽ xử lý giá trị trong bộ đếm này lên một trước khi xử lý các lệnh tiếp theo. Khi có một địa chỉ mới, nội dung của ô nhớ tương ứng sẽ xuất hiện ở đầu ra, được gọi là quá trình đọc.

- Bộ nhớ bên trong PLC được tạo bởi các vi mạch bán dẫn, mỗi vi mạch có khả năng chứa 2000 ÷ 16000 dòng lệnh, tùy theo từng loại vi mạch. Trong PLC các bộ nhớ được sử dụng như RAM, EPROM.

+ RAM (Random Access Memory) là thiết bị có thể nạp chương trình, thay đổi, sửa, xóa nội dung bất kỳ lúc nào. Và nội dung của RAM sẽ bị mất nếu nguồn điện bị mất. Để tránh tình trạng này thông thường các PLC sẽ được trang bị một pin khô có khả năng cung cấp năng lượng dự trữ cho RAM. RAM còn được dùng để khởi tạo và kiểm tra chương trình. 

+ EPROM (Electrically Programmable Read Only Memory) là bộ nhớ chỉ có thể đọc chứ không ghi nội dung vào được. Nội dung của EPROM không bị mất khi mất nguồn, và nó được gắn sẵn trong máy, được nạp và chứa hệ điều hành sẵn. 

- Ngoài ra còn có thể sử dụng môi trường ghi dữ liệu nữa là đĩa cứng hoặc đĩa mềm. Đĩa cứng hoặc đĩa mềm có dung lượng lớn  thường được dùng để lưu những chương trình lớn hoặc trong một thời gian dài giúp băng tải hoạt động lâu dài.

Các ngõ vào/ra I/O

- Các đường tín hiệu từ bộ cảm biến nối vào các module vào, và các cơ cấu chấp hành được nối với các module ra.

- Các PLC thông thường sử dụng 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, cách hiển thị trạng thái của nó được thể hiện bằng các đèn LED trên PLC giúp cho việc kiểm tra hoạt động nhập xuất dễ dàng và đơn giản.

3. Ưu điểm của PLC 

- Không cần đấu dây cho sơ đồ điều khiển.

- Có tính linh hoạt cao trong ứng dụng, muốn thay đổi phương pháp điều khiển chỉ cần thay đổi chương trình điều khiển.

- Chiếm vị trí không gian nhỏ.

- Nhiều chức năng điều khiển.

- Tốc độ xử lý tương đối cao. 

- Công suất tiêu thụ nhỏ 

- Có khả năng mở rộng 

- Dễ dàng điều khiển và giám sát từ máy tính. 

- Giá thành hợp lý.