Các thành phần có trong một bộ điều khiển PLC

Bộ điều khiển được khuyến nghị cho hệ thống SCADA là bộ điều khiển logic khả trình (PLC) . PLC là bộ điều khiển dựa trên bộ vi xử lý có mục đích cung cấp khả năng điều khiển theo logic, định thời, đếm và tín hiệu analog và khả năng kết nối mạng truyền thông.
Các thành phần của PLC
PLC bao gồm một số loại mô-đun hoặc bộ phận sau đây, được gắn trên một khung chung và kết nối điện tạo thành 1 khối.
Cấu trúc PLC điển hình được hiển thị trong hình dưới đây.

(1) Nguồn cấp:
Bộ nguồn chuyển đổi điện áp đầu vào, chẳng hạn như 230 VAC, 120 VAC hoặc 125 VDC thành điện áp mức tín hiệu được sử dụng cho bộ xử lý plc và các mô-đun khác.
(2) Bộ xử lý:
Mô-đun bộ xử lý chứa bộ vi xử lý thực hiện các chức năng điều khiển và tính toán, cũng như bộ nhớ cần thiết để lưu trữ chương trình.
(3) Đầu vào / Đầu ra (I / O):
Các mô-đun này cung cấp phương tiện kết nối bộ xử lý với các thiết bị ngoại vi. Ví dụ về các mô-đun này là Mô-đun đầu vào tương tự, mô-đun đầu ra tương tự, mô-đun đầu vào kỹ thuật số, mô-đun đầu ra kỹ thuật số, v.v.

Chúng được sử dụng để kết nối các thiết bị giữa plc và thiết bị ngoại vi như bộ truyền tín hiệu, bộ truyền áp suất, van điều khiển, bộ phân tích, bộ cấp trạm biến áp để điều khiển động cơ, v.v.
(4) Giao tiếp:
Các mô-đun truyền thông có sẵn cho nhiều loại kết nối mạng truyền thông tiêu chuẩn công nghiệp. Chúng cho phép truyền dữ liệu kỹ thuật số giữa các PLC và tới các hệ thống khác trong cơ sở.
Hầu hết các mô-đun thường được sử dụng là giao tiếp Modbus hoặc giao tiếp Serial.
Một số PLC có khả năng truyền thông được tích hợp sẵn trong bộ xử lý, thay vì sử dụng các mô-đun riêng biệt.
(5) Đường truyền và Giao thức Truyền thông:
Đường truyền phổ biến nhất được sử dụng là dây đồng, đồng trục, sợi quang và không dây. Các giao thức truyền thông “mở” phổ biến nhất là Ethernet, Ethernet / IP và DeviceNet.
Hệ thống “Mở” thường cung cấp các tính năng “cắm và chạy” trong đó phần mềm hệ thống tự động nhận dạng và giao tiếp với bất kỳ thiết bị tương thích nào được kết nối với nó.
Các giao thức mở khác được chấp nhận rộng rãi là Modbus, Profibus và ControlNet.
(6) Dự phòng:
Nhiều PLC có khả năng tích hợp cho hoạt động dự phòng trong đó một bộ xử lý sao lưu bộ xử lý khác.
Sự sắp xếp này thường yêu cầu bổ sung một mô-đun dự phòng , mô-đun này xác nhận trạng thái và xác nhận kiểm soát giữa các bộ xử lý. Ngoài ra, đường dây tín hiệu đến bộ dự phòng cũng là một yếu tố cần chú ý.

Phần mềm và lập trình PLC
Phần mềm và chương trình là cần thiết để PLC hoạt động như một bộ điều khiển độc lập được duy trì trên bo mạch trong bộ xử lý.
PLC được lập trình bằng một trong các ngôn ngữ lập trình tiêu chuẩn sau :
(1) Sơ đồ bậc thang (LADDER):
Được sử dụng chủ yếu cho các hoạt động logic (Boolean) và được các thợ điện và kỹ thuật viên điều khiển dễ dàng hiểu được. Đây là ngôn ngữ được sử dụng phổ biến nhất ở Mỹ và được hỗ trợ bởi tất cả các nhà cung cấp PLC.
(2) Sơ đồ khối chức năng(FBD):
Được sử dụng chủ yếu cho các hoạt động điều khiển tương tự chuyên sâu (PID) và chỉ có sẵn trong PLC “cao cấp”. Nó được sử dụng phổ biến hơn bên ngoài Mỹ.
(3) Biểu đồ chức năng tuần tự (SFC):
Nó được sử dụng chủ yếu cho các hoạt động điều khiển hàng loạt và chỉ có sẵn trong PLC “cao cấp”.
(4) Ngôn ngữ máy(ST):
Nó được sử dụng chủ yếu bởi các lập trình viên PLC có nền tảng ngôn ngữ máy tính và chỉ được hỗ trợ trong PLC “cao cấp”.
SCADA
SCADA PLC nên được được lập trình bằng sơ đồ bậc thang. Ngôn ngữ này rất phổ biến và gần giống với định dạng các sơ đồ điện truyền thống, khiến các thợ điện và kỹ thuật viên không được đào tạo cụ thể về PLC có thể hiểu được ngôn ngữ này.
Các chức năng logic bậc thang giống như các loại rơle tương đương. Các PLC trong hệ thống SCADA sẽ được nối mạng với một hoặc nhiều máy trạm trung tâm hoặc máy tính cá nhân (PC), cung cấp phương tiện thông thường của giao diện máy người (HMI) cho hệ thống.
Các PC này sẽ được cung cấp phần mềm HMI dựa trên Windows, cung cấp giao diện người dùng đồ họa (GUI) cho hệ thống điều khiển, trong đó thông tin được hiển thị cho người vận hành trên màn hình đồ họa được cấu hình tùy chỉnh để phù hợp với hệ thống cơ sở.
Ví dụ, trạng thái hệ thống điện có thể được hiển thị trên đồ thị sơ đồ một dòng, trong đó các cầu dao hở có màu xanh lá cây, các cầu dao đóng có màu đỏ và các giá trị điện áp và dòng điện được hiển thị bên cạnh mỗi thanh cái hoặc bộ ngắt mạch .
PLC được khuyến nghị vì những lý do sau:
(1) Chúng được phát triển cho nhà máy và đã chứng tỏ độ tin cậy cao và khả năng chịu nhiệt, rung và nhiễu điện từ.

(2) Khả năng thâm nhập thị trường rộng rãi của PLC có nghĩa là các bộ phận luôn sẵn có và các dịch vụ hỗ trợ kỹ thuật và lập trình có sẵn từ một số lượng lớn các nhà tích hợp hệ thống điều khiển.
(3) Chúng cung cấp khả năng xử lý tốc độ cao, điều này rất quan trọng trong các ứng dụng điều khiển máy phát và thiết bị đóng cắt.
(4) Chúng hỗ trợ chế độ chờ nóng và cấu hình dự phòng gấp ba lần cho các ứng dụng có độ tin cậy cao.

Nguồn: https://instrumentationtools.com/components-of-plc/