Kiến thức PLC cần thiết cho tự động hóa

2025-08-08

Kiến thức PLC cần thiết cho tự động hóa

Trong lĩnh vực sản xuất công nghiệp và tiến bộ công nghệ, PLC (bộ điều khiển logic có thể lập trình) đóng một vai trò quan trọng trong kiểm soát tự động hóa. Một PLC có thể được hiểu rộng rãi là một bảng điều khiển mở rộng rơle tập trung. Trong các ứng dụng thực tế, PLC giảm đáng kể chi phí kiểm soát công nghiệp và tăng cường quản lý thiết bị và tự động hóa. Để làm chủ PLC, trước tiên người ta phải nắm bắt kiến thức nền tảng.

Các thành phần PLC và các chức năng của chúng

Ngoài CPU, bộ nhớ và giao diện giao tiếp, PLC có giao diện đầu vào và đầu ra liên quan trực tiếp đến các trang web công nghiệp.

Giao diện đầu vào: Nhận tín hiệu từ các thiết bị được kiểm soát và điều khiển các mạch bên trong thông qua các bộ ghép optoCoupler và mạch đầu vào.
Giao diện đầu ra: Truyền kết quả thực hiện chương trình thông qua các bộ sản phẩm optoClaps và các thành phần đầu ra (rơle, thyristors, bóng bán dẫn) để kiểm soát tải bên ngoài.

Đơn vị PLC cơ bản và các thành phần của nó

Đơn vị PLC cơ bản bao gồm một số phần chính:

CPU: Cốt lõi của PLC, chỉ đạo các hoạt động khác nhau như nhận chương trình và dữ liệu người dùng, chẩn đoán và thực hiện chương trình.
Bộ nhớ: Lưu trữ các chương trình và dữ liệu hệ thống và người dùng.
Giao diện I/O: Kết nối PLC với thiết bị công nghiệp, nhận tín hiệu và kết quả chương trình xuất ra.
Giao diện giao tiếp: Cho phép trao đổi thông tin với các thiết bị khác như màn hình và máy in.
Nguồn điện: Cung cấp năng lượng cho hệ thống PLC.

Giao diện đầu ra chuyển đổi PLC và đặc điểm của chúng

Giao diện đầu ra chuyển đổi PLC

Loại đầu ra của Thyristor: Thường được sử dụng với tải AC, có phản ứng nhanh và tần số hoạt động cao.
Loại đầu ra bóng bán dẫn: thường được sử dụng với tải DC, cũng cung cấp phản ứng nhanh và tần số hoạt động cao.
Loại đầu ra rơle: Tương thích với cả tải AC và DC, nhưng với thời gian phản hồi dài hơn và tần số hoạt động thấp hơn.

Các loại cấu trúc PLC và các tính năng của chúng

PLC có thể được phân loại thành ba loại cấu trúc:

Loại tích phân: Với CPU, nguồn điện và các thành phần I/O được đặt trong một trường hợp, loại này nhỏ gọn và chi phí - hiệu quả, thường được sử dụng trong các PLC tỷ lệ nhỏ.
Loại mô -đun: Các tính năng các mô -đun riêng biệt cho các chức năng khác nhau, cung cấp cấu hình linh hoạt và mở rộng và bảo trì dễ dàng. Nó thường được sử dụng trong các PLC quy mô trung bình - và lớn và bao gồm một khung hoặc tấm cơ sở và các mô -đun khác nhau.
Loại có thể xếp chồng: Kết hợp các tính năng của các loại tích phân và mô -đun. CPU, nguồn điện và giao diện I/O là các mô -đun độc lập được kết nối bằng cáp, đảm bảo cấu hình linh hoạt và kích thước nhỏ gọn.

Chu kỳ quét PLC và các yếu tố ảnh hưởng của nó

Chu kỳ quét PLC bao gồm năm giai đoạn: xử lý nội bộ, dịch vụ truyền thông, xử lý đầu vào, thực hiện chương trình và xử lý đầu ra. Thời gian cần thiết để hoàn thành năm giai đoạn này một lần được gọi là chu kỳ quét. Nó bị ảnh hưởng bởi tốc độ vận hành của CPU, cấu hình phần cứng PLC và độ dài của chương trình người dùng.

Phương pháp thực hiện chương trình PLC

PLCS thực hiện các chương trình người dùng bằng phương pháp quét theo chu kỳ. Quá trình thực hiện bao gồm ba giai đoạn: lấy mẫu đầu vào, thực hiện chương trình và làm mới đầu ra.

Ưu điểm của các hệ thống điều khiển PLC trên các hệ thống điều khiển chuyển tiếp

Phương pháp điều khiển: PLC sử dụng điều khiển lập trình, cho phép sửa đổi dễ dàng hoặc tăng cường các yêu cầu kiểm soát, với các tiếp xúc không giới hạn.
Chế độ làm việc: PLC hoạt động ở chế độ nối tiếp, tăng cường khả năng chống nhiễu của hệ thống.
Tốc độ kiểm soát: Các liên hệ PLC về cơ bản là các yếu tố kích hoạt với thời gian thực hiện hướng dẫn được đo bằng micro giây.
Thời gian và đếm: PLC sử dụng các mạch tích hợp chất bán dẫn làm bộ hẹn giờ, với các xung đồng hồ được cung cấp bởi các bộ tạo dao động tinh thể, cung cấp độ chính xác thời gian cao và khả năng thời gian rộng. Họ cũng sở hữu các chức năng đếm không có sẵn trong các hệ thống rơle.
Độ tin cậy và khả năng bảo trì: PLC sử dụng công nghệ vi điện tử và tính năng tự chẩn đoán các chức năng để phát hiện lỗi kịp thời.

Nguyên nhân của độ trễ phản hồi đầu ra PLC và các giải pháp

PLC sử dụng lấy mẫu tập trung và quét theo chu kỳ đầu ra. Các trạng thái đầu vào chỉ được đọc trong giai đoạn lấy mẫu đầu vào của mỗi chu kỳ quét và kết quả thực hiện chương trình chỉ được gửi ra trong giai đoạn làm mới đầu ra. Ngoài ra, độ trễ đầu vào và đầu ra và độ dài chương trình người dùng có thể gây ra độ trễ phản hồi đầu ra. Để tăng cường tốc độ phản hồi I/O, người ta có thể tăng tần suất lấy mẫu đầu vào và làm mới đầu ra, áp dụng lấy mẫu đầu vào trực tiếp và làm mới đầu ra, sử dụng đầu vào ngắt và đầu ra hoặc thực hiện giao diện I/O thông minh.

Rơle mềm bên trong trong sê -ri Siemens PLC

Siemens PLC có các rơle mềm bên trong khác nhau, bao gồm rơle đầu vào, rơle đầu ra, rơle phụ, thanh ghi trạng thái, bộ đếm thời gian, quầy và thanh ghi dữ liệu.

Cân nhắc lựa chọn PLC

Lựa chọn mô hình: Xem xét các yếu tố như cấu trúc, phương pháp cài đặt, yêu cầu chức năng, tốc độ phản hồi, độ tin cậy và tính đồng nhất mô hình.
Lựa chọn dung lượng: Dựa trên các điểm I/O và dung lượng bộ nhớ người dùng.
Lựa chọn mô -đun I/O: Bao gồm các mô -đun chuyển đổi và tương tự I/O cũng như các mô -đun chức năng đặc biệt.
Mô -đun cung cấp năng lượng và lựa chọn thiết bị khác: chẳng hạn như thiết bị lập trình.

Đặc điểm của chế độ làm việc và lấy mẫu tập trung PLC

Trong lấy mẫu tập trung, trạng thái đầu vào chỉ được lấy mẫu trong giai đoạn lấy mẫu đầu vào của chu kỳ quét và đầu đầu vào bị chặn trong giai đoạn thực hiện chương trình. Trong đầu ra tập trung, pha làm mới đầu ra là thời điểm duy nhất khi trạng thái trong thanh ghi hình ảnh đầu ra được chuyển sang chốt đầu ra để làm mới giao diện đầu ra. Chế độ làm việc này cải thiện khả năng và độ tin cậy chống nhiễu của hệ thống nhưng có thể gây ra độ trễ phản hồi đầu vào/đầu ra trong PLC.

Chế độ làm việc PLC và các tính năng

PLC hoạt động bằng cách sử dụng lấy mẫu tập trung, đầu ra tập trung và quét theo chu kỳ. Lấy mẫu tập trung có nghĩa là trạng thái đầu vào chỉ được lấy mẫu trong giai đoạn lấy mẫu đầu vào của chu kỳ quét, với đầu vào bị chặn trong quá trình thực hiện chương trình. Đầu ra tập trung đề cập đến việc truyền trạng thái liên quan đến đầu ra từ thanh ghi hình ảnh đầu ra sang chốt đầu ra trong giai đoạn làm mới đầu ra để làm mới giao diện đầu ra. Quét theo chu kỳ liên quan đến việc thực hiện nhiều hoạt động trong chu kỳ quét qua thời gian quét theo trình tự.

Thành phần và nguyên tắc làm việc của bộ tiếp xúc điện từ

Các tiếp xúc điện từ bao gồm các cơ chế điện từ, tiếp điểm, các thiết bị dập tắt, giải phóng các cơ chế lò xo và các thành phần lắp. Khi cuộn dây điện từ được cung cấp năng lượng, dòng điện tạo ra từ trường, khiến lõi sắt đứng yên tạo ra lực hút điện từ thu hút phần ứng và kích hoạt các tiếp điểm. Điều này gây ra các liên hệ thường đóng để mở và thường mở các liên hệ để đóng. Khi cuộn dây được cung cấp năng lượng, lực điện từ biến mất và phần ứng được giải phóng bởi lò xo, khôi phục các tiếp điểm về trạng thái ban đầu của chúng.

Định nghĩa của Bộ điều khiển logic lập trình (PLC)

PLC là một thiết bị điện tử kỹ thuật số được thiết kế cho môi trường công nghiệp. Nó sử dụng bộ nhớ lập trình để lưu trữ các hướng dẫn để thực hiện các hoạt động logic, tuần tự, thời gian, đếm và số học. Nó kiểm soát các quy trình cơ học hoặc sản xuất khác nhau thông qua đầu vào/đầu ra kỹ thuật số hoặc tương tự.

PLC và các thiết bị ngoại vi liên quan được thiết kế để dễ dàng tích hợp với các hệ thống kiểm soát công nghiệp và tạo điều kiện mở rộng chức năng.

Sự khác biệt giữa PLC và Relay - Hệ thống tiếp xúc

Sự khác biệt giữa PLC và các hệ thống tiếp xúc - tiếp xúc nằm trong các thiết bị thành phần của chúng, số lượng liên hệ và phương pháp thực hiện kiểm soát.