hệ thống PLC là gì
Bộ điều khiển logic khả trình là thiết bị chạy một cỗ máy hoặc một quá trình: nó đọc các đầu vào, thực thi một chương trình và dẫn động các đầu ra, lặp đi lặp lại theo một chu kỳ cố định. Ở nơi một bộ điều khiển một mạch vòng chỉ xử lý một phép đo và một tác động, thì PLC xử lý toàn bộ trình tự, các khóa liên động và sự phối hợp giữa chúng.
Hệ thống PLC được xác định theo cách khác với các thiết bị đo. Những thiết bị ở các nhóm khác của cùng danh mục này được chọn theo cái chúng đo; một PLC được chọn theo số tín hiệu nó phải xử lý và thuộc loại nào, nó phải phản hồi nhanh đến mức nào, và nó phải truyền thông ra sao. Môi trường lập trình và người sẽ bảo trì chương trình quan trọng không kém phần cứng, và chúng thường là phần bị để lại đến cuối cùng.
Dải sản phẩm trải từ một bộ dạng gọn có sẵn cố định các đầu vào và đầu ra, qua các hệ mô-đun mở rộng bằng cách thêm card, tới các nền tảng điều khiển đảm nhiệm những nhà máy lớn và cả việc dự phòng. Trang này trình bày cách mà số lượng điểm I/O, các loại tín hiệu, các yêu cầu truyền thông và yêu cầu hỗ trợ chuyển thành một bản đặc tả, cùng ranh giới với các thiết bị điều khiển lân cận.
Cách hệ thống PLC đo
Bộ điều khiển chạy một chu kỳ: nó đọc mọi đầu vào vào bộ nhớ, thực thi chương trình, ghi mọi đầu ra, rồi bắt đầu lại. Thời gian chu kỳ đó mất chính là thời gian quét, và nó đặt ra mức phản hồi nhanh nhất mà hệ thống có thể cho bất kỳ một biến cố đơn lẻ nào. Thời gian quét ngắn quan trọng ở nơi một tín hiệu phải được bắt và xử lý trong vài mili giây - một dấu định vị trên một dây chuyền chạy nhanh, hay một khóa liên động - và nó ít quan trọng hơn nhiều trên một quá trình chậm như mức trong bồn.
Đầu vào và đầu ra được đếm và phân loại riêng, vì một kênh tương tự và một kênh số có chi phí khác nhau và dùng các loại card khác nhau. Các điểm số thường được đếm kèm một dung lượng dự phòng, vì một nhà máy sẽ tăng thêm tín hiệu trong vòng đời của nó. Các kênh tương tự mang theo những quyết định riêng về độ phân giải, về cách ly và về việc card có nhận trực tiếp một tín hiệu quá trình chuẩn hay không.
Truyền thông là thứ nối bộ điều khiển với mọi thứ còn lại: giao diện vận hành, các biến tần, các thiết bị đo và mạng của nhà máy. Giao thức, số cổng và cấu trúc liên kết mạng đều là một phần của bản đặc tả, và chúng thường bị chốt bởi những gì đã có tại chỗ. Một bộ điều khiển không nói chuyện được với các hệ thống đã lắp là một bộ điều khiển sẽ cần thêm một gateway, vừa là một chi phí vừa là một điểm hỏng hóc.
Lựa chọn cấu hình
Phần lớn thông số được quyết định bởi những lựa chọn này chứ không phải bởi cấp chính xác. Mỗi lựa chọn ràng buộc lựa chọn kế tiếp, nên chúng được chốt theo thứ tự.
| Cấu hình | Tùy chọn cần xác định | Nó thực sự quyết định điều gì |
| Dạng thiết bị | Một bộ dạng gọn với I/O cố định, một hệ mô-đun mở rộng bằng card, hoặc một nền tảng điều khiển lớn hơn | Hệ thống phát triển thế nào, và số lượng điểm I/O có dự kiến thay đổi trong vòng đời của máy hay không. |
| Số đầu vào và đầu ra số | Số lượng của từng loại, có tính dung lượng dự phòng | Liệu các tín hiệu đã lắp có nằm gọn cùng chỗ còn để bổ sung hay không, và các kênh dự phòng đã được đi dây hay chỉ được dành chỗ trong chương trình. |
| Kiểu đầu ra | Đầu ra rơ-le, transistor hoặc triac | Đầu ra dẫn động được gì. Rơ-le hợp với một tải hỗn hợp và chậm hơn; transistor đóng cắt nhanh và hợp với công việc dạng xung. Lựa chọn theo tải chứ không theo ý thích. |
| Các kênh tương tự | Số lượng, và chúng có nhận trực tiếp các tín hiệu quá trình chuẩn hay không | Liệu các thiết bị đo có nối được mà không cần bộ xử lý tín hiệu trung gian hay không, và quá trình cần độ phân giải bao nhiêu. |
| Cổng truyền thông và giao thức | Các phương án Ethernet, bus nối tiếp và fieldbus, và số lượng của từng loại | Bộ điều khiển nói được với những gì mà không cần gateway, điều thường do những gì đã được lắp tại chỗ quyết định. |
| Năng lực xử lý và bộ nhớ | Tốc độ lệnh, cùng bộ nhớ chương trình và bộ nhớ dữ liệu | Thời gian quét ngắn nhất đạt được ở kích thước chốt của chương trình, và bộ nhớ cho phép mở rộng đến đâu. |
| Môi trường lập trình và giấy phép | Phần mềm được dùng, và giấy phép được nắm giữ thế nào | Ai có thể bảo trì chương trình sau khi bàn giao, một câu hỏi về hỗ trợ chứ không phải về kỹ thuật. |
| Môi trường và cách lắp đặt | Cấp bảo vệ của vỏ, nhiệt độ môi trường xung quanh và không gian panel | Liệu thiết bị có thể lắp ngay nơi đặt máy hay cần một tủ có kiểm soát khí hậu. |
Cách chọn hệ thống PLC
| Yếu tố | Vì sao nó quyết định kết quả | Cách xác định trước khi gửi yêu cầu |
| Số lượng và loại tín hiệu | Số lượng quyết định cỡ của hệ thống, còn các loại quyết định chọn card | Hãy cung cấp một bảng liệt kê đầu vào và đầu ra, trong đó các điểm số và tương tự được đếm riêng. |
| Dung lượng dự phòng mong muốn | Nhà máy sẽ tăng thêm tín hiệu; một hệ thống được chọn cỡ khớp đúng với danh sách hôm nay sẽ không còn chỗ để lớn thêm | Nêu tỷ lệ dự phòng cần có, và các kênh dự phòng có cần được đi dây hay không. |
| Thời gian phản hồi yêu cầu | Nó đặt ra giới hạn trên cho thời gian quét, và do đó cho bộ vi xử lý | Hãy cho biết biến cố nhanh nhất mà hệ thống phải bắt kịp và xử lý. |
| Nó phải truyền thông với những gì | Các biến tần, thiết bị đo và mạng đang có sẽ quyết định giao thức | Liệt kê các thiết bị và giao thức đã được dùng tại chỗ. |
| Ai sẽ bảo trì chương trình | Môi trường lập trình và giấy phép quyết định liệu nhân sự của chính khách hàng có hỗ trợ được hay không | Nêu ai sẽ nắm và bảo trì phần mềm sau khi bàn giao. |
| Nguồn điện và môi trường | Nguồn khả dụng, không gian panel, nhiệt độ môi trường xung quanh và mọi phân loại khu vực | Mô tả panel và vị trí của nó, không phải nhà máy nói chung. |
| Tăng trưởng và các giai đoạn sau | Một hệ thống được quy định cho một giai đoạn có thể phải nhận thêm giai đoạn thứ hai | Nêu những gì đã được lên kế hoạch, để bộ nhớ, I/O và mạng được chọn cỡ cho cả lộ trình chứ không chỉ cho bước đầu tiên. |
Nếu một trong các điểm này vẫn chưa xác định được, hãy gửi những thông tin đã có. Báo giá có thể được lập dựa trên mô tả nhiệm vụ và hoàn thiện sau khi bổ sung các phần còn thiếu.
Các lựa chọn thay thế gần nhất
Đây là những loại mà một yêu cầu về hệ thống PLC thường hóa ra là, và là điểm mà lựa chọn thực sự được quyết định.
| Loại thay thế gần nhất | Điều gì phân biệt nó với hệ thống PLC |
| Bộ điều khiển PID | Mỗi thiết bị điều khiển một mạch vòng, nhận một phép đo và dẫn động một đầu ra để giữ phép đo đó ở một giá trị đặt. Chúng tự chủ, không cần chương trình, và là câu trả lời đúng ở nơi chỉ một đại lượng cần được giữ. PLC tiếp quản khi nhiều mạch vòng tương tác với nhau, hoặc khi trình tự quan trọng ngang với giá trị. |
| Bộ I/O từ xa | Kéo dài các đầu vào và đầu ra của một bộ điều khiển ra phía hiện trường qua một mạng, mà không tự có bộ vi xử lý riêng. Nó giảm đi dây và cho phép đặt tủ cách xa máy, nhưng tự nó thì không làm gì - phải có một bộ điều khiển ở đầu bên kia. |
| Mô-đun điều khiển | Thêm một chức năng cụ thể vào hệ thống, chẳng hạn năng lực điều khiển chuyển động hoặc cân riêng biệt, thay vì logic chung. Ở nơi một ứng dụng có một yêu cầu chuyên biệt khó tính, một mô-đun làm sẵn cho nó có thể phục vụ tốt hơn là viết cùng chức năng đó vào chương trình chính. |
| Thiết bị truyền thông công nghiệp | Nối những hệ thống mà nếu không sẽ không nói chuyện được với nhau, bằng cách chuyển một giao thức sang giao thức khác. Chúng là câu trả lời ở nơi bộ điều khiển không thể thay đổi còn các mạng buộc phải nối với nhau, và chúng thêm một thiết bị vào giữa hai đầu. |
| Bộ cách ly tín hiệu | Tách các mạch về mặt điện để một sự cố hoặc một vòng đất ở một bên không thể ảnh hưởng sang bên kia. Chúng nằm giữa hiện trường và bộ điều khiển, và chúng giải quyết một vấn đề về điện chứ không phải một vấn đề điều khiển. |
| Thiết bị Modbus | Nói một giao thức cụ thể và được dùng rộng rãi, và có thể là thiết bị đo hoặc gateway. Chúng quan trọng đối với bản đặc tả vì bộ điều khiển phải hỗ trợ giao thức đó một cách gốc hoặc thông qua một gateway. |
Quyết định thường bị hoãn nhất, và cũng thường khiến người ta tiếc nhất, là ai sẽ bảo trì chương trình. Một hệ thống mà chính đội ngũ kỹ sư của khách hàng không hỗ trợ được sẽ trói họ với người đã viết ra nó, bất kể bản đặc tả phần cứng nói gì.
Nội dung cần có trong yêu cầu
Phản hồi đầu tiên có thể là một báo giá thay vì một loạt câu hỏi nếu yêu cầu mang theo những thông tin này. Khi không biết một giá trị, hãy gửi mô tả nhiệm vụ và chúng tôi sẽ xác nhận nó ngụ ý điều gì.
- Bảng liệt kê đầu vào và đầu ra, trong đó các điểm số và tương tự được đếm riêng
- Các loại tín hiệu tương tự, và chúng có phải tín hiệu quá trình chuẩn hay không
- Dung lượng dự phòng cần có, và các kênh dự phòng có cần được đi dây hay không
- Biến cố nhanh nhất mà hệ thống phải bắt kịp và xử lý
- Các thiết bị và giao thức mà hệ thống phải truyền thông cùng
- Môi trường lập trình mong muốn, và ai sẽ bảo trì nó về sau
- Nguồn điện khả dụng, không gian panel, điều kiện môi trường xung quanh và mọi phân loại khu vực
- Các giai đoạn sau đã lên kế hoạch, và mức tăng trưởng dự kiến
- Số lượng, cảng đến và thời gian giao hàng yêu cầu