PLC là gì? Tổng hợp tất cả những thông tin về PLC hiện nay

1. PLC là gì?

PLC (viết tắt của Programmable Logic Controller) là bộ điều khiển logic có thể lập trình, được thiết kế chuyên dụng để điều khiển các quá trình cơ điện trong môi trường công nghiệp.
PLC có khả năng xử lý tín hiệu đầu vào từ cảm biến, công tắc hoặc thiết bị ngoại vi, sau đó phân tích dữ liệu theo chương trình điều khiển và phát tín hiệu đầu ra điều khiển động cơ, đèn báo, rơ-le, van, biến tần…

Khác với các bộ điều khiển rơ-le truyền thống, PLC có khả năng lập trình linh hoạt, thay đổi thuật toán điều khiển mà không cần thay đổi phần cứng. Điều này giúp doanh nghiệp tiết kiệm chi phí, tăng khả năng mở rộng và dễ dàng thích nghi với những thay đổi trong dây chuyền sản xuất.

PLC (viết tắt của Programmable Logic Controller)

2. Cấu tạo của các loại PLC 

Một hệ thống PLC tiêu chuẩn thường bao gồm các thành phần cơ bản sau:

• Bộ xử lý trung tâm (CPU): Đây là phần trung tâm của PLC, thực hiện chức năng xử lý các chương trình điều khiển đã được thiết lập sẵn. Nó tiếp nhận tín hiệu từ các thiết bị đầu vào, xử lý thông tin theo logic đã được lập trình và sau đó gửi tín hiệu điều khiển phù hợp đến các thiết bị đầu ra.
• Bộ nhớ: PLC được thiết kế sử dụng đa dạng các loại bộ nhớ như RAM, ROM hoặc EPROM để lưu giữ chương trình điều khiển và dữ liệu vận hành của hệ thống. Một số model PLC còn trang bị pin dự phòng, giúp duy trì dữ liệu trong trường hợp mất điện đột ngột, đảm bảo hệ thống không bị gián đoạn hoạt động khi nguồn điện bị ngắt.
• Module ngõ vào (Input): Module này thực hiện chức năng thu nhận tín hiệu từ các thiết bị ngoại vi như cảm biến, công tắc hay nút nhấn. Tín hiệu có thể được chia thành dạng số (Digital Input - DI) hoặc dạng tương tự (Analog Input - AI), tùy thuộc vào loại tín hiệu mà thiết bị ngoại vi cung cấp.
• Module ngõ ra (Output): Module đầu ra đảm nhiệm vai trò truyền tín hiệu điều khiển đến các thiết bị thực thi như động cơ, rơ le hay đèn báo hiệu. Tùy theo nhu cầu sử dụng, tín hiệu đầu ra có thể là tín hiệu số (Digital Output - DO) hoặc tín hiệu tương tự (Analog Output - AO).
• Cổng giao tiếp: PLC thường được tích hợp nhiều chuẩn giao tiếp công nghiệp như RS232, RS485, Modbus RTU, Profibus, Profinet hay EtherCAT, cho phép kết nối linh hoạt với các hệ thống giám sát và điều khiển như SCADA, HMI, cũng như các thiết bị thông minh khác trong hệ thống sản xuất. 

Bài viết tham khảo liên quan: PLC và vai trò cốt lõi trong tự động hóa công nghiệp 5.0

3. Nguyên lý hoạt động của PLC (Programmable Logic Controller)

PLC hoạt động dựa trên một chu trình quét lặp liên tục, cho phép hệ thống thực hiện các tác vụ điều khiển tự động với độ chính xác và hiệu quả cao. Quá trình này có thể chia thành ba giai đoạn chính: nhập dữ liệu, xử lý dữ liệu, và xuất dữ liệu.

Nhập dữ liệu (Input)

• Thu nhận tín hiệu: PLC tiếp nhận dữ liệu từ các thiết bị đầu vào thông qua các module I/O.

• Nguồn tín hiệu: Có thể đến từ cảm biến đo nhiệt độ, áp suất, công tắc hành trình, nút nhấn hoặc các thiết bị đo lường khác.

• Chuyển đổi tín hiệu: Các giá trị điện áp hoặc dòng điện được chuyển đổi thành tín hiệu số để CPU của PLC có thể xử lý.

Xử lý dữ liệu (Processing)

• Bộ xử lý trung tâm (CPU): Là nơi thực thi các chương trình điều khiển đã được lập trình sẵn.

• Ngôn ngữ lập trình: Các chương trình có thể viết bằng Ladder Diagram (LD), Function Block Diagram (FBD), hoặc các ngôn ngữ lập trình tiêu chuẩn khác của PLC.

• Quyết định điều khiển: CPU thực hiện các phép toán logic, so sánh điều kiện và đưa ra quyết định dựa trên quy tắc đã thiết lập.

Xuất dữ liệu (Output)

• Tạo tín hiệu điều khiển: Dựa trên kết quả xử lý, PLC gửi tín hiệu ra các module đầu ra.

• Thiết bị chấp hành: Bao gồm động cơ, van điện, đèn báo… Các tín hiệu này sẽ kích hoạt hoặc dừng thiết bị, điều chỉnh thông số vận hành hoặc thực hiện hành động cụ thể.

4. Top 4 thương hiệu PLC được ưu chuộng nhất

PLC Schneider

Đặc điểm nổi bật:

• Hiệu suất cao: Xử lý nhanh, độ chính xác lớn, đáp ứng tốt yêu cầu điều khiển phức tạp.
• Đa dạng dòng sản phẩm: M221, M241, M251, M340, M580… phù hợp từ hệ thống nhỏ đến dây chuyền sản xuất quy mô lớn.
• Tính ổn định và bền bỉ: Hoạt động tốt trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt.
• Linh hoạt, dễ mở rộng: Có thể thêm module I/O hoặc kết nối mạng công nghiệp.
• Phần mềm lập trình thân thiện: EcoStruxure Machine Expert (SoMachine) hoặc EcoStruxure Control Expert (Unity Pro).
• Schneider Electric cung cấp nhiều dòng PLC Modicon (ví dụ: M218, M221, M241, M251...) với các tùy chọn phù hợp cho nhiều quy mô và ngành công nghiệp khác nhau

Điểm mạnh của PLC Schneider gồm:

• Hiệu suất mạnh mẽ: xử lý nhanh, độ chính xác cao, hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình như Ladder, FBD, SFC, ST
• Tính ổn định cao: thiết kế chất lượng, hoạt động ổn định, ít sự cố và tiết kiệm chi phí bảo trì
• Tính linh hoạt, dễ mở rộng: dễ dàng mở rộng hệ thống bằng việc thêm module I/O, phù hợp với nhu cầu thay đổi và phát triển hệ thống
• Phần mềm lập trình thân thiện: sử dụng các nền tảng lập trình như Unity Pro hoặc EcoStruxure Control Expert (trước đây là SoMachine), hỗ trợ thiết kế logic, điều khiển chuyển động, ghi dữ liệu và giám sát hệ thống

Chi tiết xem thêm thông tin PLC Schneider tại: https://hanmyviet.vn/plc/schneider.html

PLC Mitsubishi

PLC Mitsubishi là bộ điều khiển logic khả trình (Programmable Logic Controller) do Mitsubishi Electric – một trong những tập đoàn công nghệ hàng đầu Nhật Bản – sản xuất.
Thiết bị này được dùng rộng rãi trong tự động hóa công nghiệp để điều khiển và giám sát máy móc, dây chuyền sản xuất, hệ thống xử lý vật liệu, robot công nghiệp…

Đặc điểm nổi bật của PLC Mitsubishi

• Hiệu suất xử lý cao: Phản hồi nhanh, độ chính xác cao, phù hợp với các ứng dụng yêu cầu thời gian thực.
• Dải sản phẩm đa dạng: Từ dòng nhỏ gọn (FX Series) cho hệ thống đơn giản đến dòng công suất lớn (Q Series, iQ-R Series) cho hệ thống phức tạp.
• Khả năng mở rộng linh hoạt: Dễ dàng thêm module I/O, module truyền thông, module điều khiển chuyển động…
• Kết nối mạng mạnh mẽ: Hỗ trợ nhiều chuẩn giao tiếp công nghiệp như Ethernet, CC-Link, Modbus, Profibus…
• Phần mềm lập trình: Chủ yếu dùng GX Works hoặc GX Developer, giao diện thân thiện, hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình (Ladder, SFC, ST…).
• Độ bền cao: Hoạt động ổn định trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt, chịu rung, chịu nhiệt và nhiễu điện.

Các dòng PLC Mitsubishi phổ biến

PLC hãng LS

PLC LS là bộ điều khiển logic khả trình (Programmable Logic Controller) do LS Electric – thương hiệu hàng đầu Hàn Quốc trong lĩnh vực thiết bị điện và tự động hóa – sản xuất.
PLC LS được sử dụng để tự động hóa và điều khiển các máy móc, dây chuyền sản xuất, hệ thống xử lý và các quy trình công nghiệp, giúp tăng năng suất, độ chính xác và khả năng giám sát hệ thống.

Đặc điểm nổi bật của PLC LS

• Hiệu suất ổn định, giá cạnh tranh: Phù hợp cả cho ứng dụng vừa và nhỏ, tối ưu chi phí đầu tư.
• Dải sản phẩm đa dạng: Từ các dòng nhỏ gọn cho máy đơn đến dòng cao cấp cho dây chuyền lớn.
• Kết nối linh hoạt: Hỗ trợ nhiều giao thức truyền thông công nghiệp như Modbus, Ethernet, Profibus, DeviceNet…
• Dễ lập trình: Sử dụng phần mềm XG5000 hoặc Cimon PLC Editor với giao diện thân thiện, hỗ trợ các ngôn ngữ lập trình tiêu chuẩn như Ladder Diagram (LD), Instruction List (IL)…
• Khả năng mở rộng tốt: Có thể bổ sung module I/O, module truyền thông, module điều khiển chuyển động…
• Độ bền cao: Hoạt động ổn định trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt, chịu nhiệt, chống rung và nhiễu điện.

Chi tiết xem thêm thông tin PLC Schneider tại: https://hanmyviet.vn/plc/ls.html

PLC hãng Siemens

PLC Siemens là bộ điều khiển logic khả trình (Programmable Logic Controller) do Siemens AG – tập đoàn công nghệ hàng đầu thế giới của Đức – sản xuất. Đây là một trong những thương hiệu PLC phổ biến nhất toàn cầu, nổi tiếng với dòng SIMATIC chuyên dùng trong tự động hóa công nghiệp, tòa nhà, và các ứng dụng điều khiển phức tạp.

Đặc điểm nổi bật của PLC Siemens

• Hiệu suất mạnh mẽ: Xử lý nhanh, dung lượng bộ nhớ lớn, đáp ứng các ứng dụng điều khiển từ đơn giản đến rất phức tạp.
• Đa dạng dòng sản phẩm: Từ PLC cỡ nhỏ cho máy độc lập đến PLC mạnh mẽ cho dây chuyền sản xuất quy mô lớn.
• Tính linh hoạt cao: Dễ dàng mở rộng I/O, kết nối module truyền thông, module chức năng chuyên dụng.
• Khả năng kết nối mạng mạnh: Hỗ trợ nhiều giao thức công nghiệp như Profinet, Profibus, Modbus TCP, OPC UA…
• Phần mềm lập trình chuyên dụng: Sử dụng STEP 7 hoặc TIA Portal (Totally Integrated Automation Portal) với giao diện trực quan, hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình như Ladder (LAD), Function Block Diagram (FBD), Structured Control Language (SCL)…
• Độ bền và độ tin cậy cao: Hoạt động ổn định trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt, tuổi thọ dài.

5. Ưu điểm và Nhược điểm của PLC 

• Ưu điểm PLC

Việc xử dụng PLC trong hệ thống mang lại cho công nghiệp nhiều lợi ích vượt bậc:

• Nhược điểm PLC

Chi phí đầu tư ban đầu cho phần cứng của PLC có thể tương đối cao, và ở một số thương hiệu, người dùng cần mua thêm phần mềm lập trình riêng.
Tuy nhiên, nhờ vào sự phát triển của công nghệ và cạnh tranh thị trường, mức giá hiện nay đã trở nên hợp lý hơn nhiều. 

Việc sử dụng PLC yêu cầu người vận hành hoặc kỹ thuật viên cần có kiến thức chuyên môn nhất định. Đối với những người mới tiếp cận, quá trình làm quen có thể gặp không ít khó khăn và mất thời gian. Tuy nhiên, trở ngại này hoàn toàn có thể được khắc phục nhanh chóng nếu lựa chọn đúng đơn vị cung cấp có khả năng hỗ trợ kỹ thuật bài bản, tận tâm và chuyên nghiệp.

6. Ngôn ngữ lập trình PLC phổ biến

Để điều khiển PLC, kỹ sư có thể sử dụng một trong các ngôn ngữ lập trình sau:

• Ladder Logic (LAD): Ngôn ngữ dạng hình thang, trực quan, dễ hiểu, phổ biến trong ngành điện.
• Function Block Diagram (FBD): Biểu đồ khối chức năng, phù hợp cho các ứng dụng điều khiển phức tạp.
• Structured Text (ST): Ngôn ngữ dạng văn bản có cấu trúc, gần giống ngôn ngữ lập trình C.
• Statement List (STL): Danh sách lệnh, phù hợp cho các tác vụ xử lý logic cơ bản.
• Sequential Function Chart (SFC): Biểu đồ chức năng tuần tự, thường dùng trong điều khiển theo giai đoạn.

Bộ nhớ trong PLC

PLC thường cần bộ nhớ để phục vụ các chức năng như: lưu trạng thái kênh I/O, bộ đếm, bộ định thời, hoặc ghi dữ liệu của các Relay.

Mỗi câu lệnh trong chương trình sẽ chiếm một địa chỉ riêng trong bộ nhớ, và các địa chỉ này được sử dụng để lưu giá trị hoặc trạng thái tạm thời trong quá trình xử lý. Khi chương trình chạy, PLC sẽ truy cập và xử lý các giá trị được lưu tại các địa chỉ đó.

Bộ nhớ bên trong PLC được cấu tạo từ các vi mạch bán dẫn, mỗi vi mạch có thể chứa từ 2.000 đến 16.000 dòng lệnh, tùy vào loại thiết bị. Các loại bộ nhớ phổ biến trong PLC gồm:

• RAM (Random Access Memory): Cho phép nạp và chỉnh sửa chương trình bất kỳ lúc nào, nhưng dữ liệu sẽ mất khi mất nguồn. Để khắc phục, RAM thường được tích hợp pin dự phòng, cho phép lưu dữ liệu trong vài tháng hoặc vài năm. Loại RAM dùng trong PLC thường là CMOS-RAM vì tiêu thụ điện thấp.

• EPROM (Electrically Programmable Read Only Memory): Là bộ nhớ chỉ đọc, dữ liệu được nạp sẵn từ nhà sản xuất hoặc do người dùng lập trình và sẽ không mất khi mất điện. Loại này thường dùng khi muốn bảo vệ chương trình khỏi việc bị thay đổi.

• EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory): Cho phép xóa và ghi lại dữ liệu nhiều lần bằng điện, lưu giữ dữ liệu ổn định mà không cần nguồn nuôi, nhưng số lần ghi/xóa có giới hạn.

• Bộ nhớ ngoài: Có thể là thẻ nhớ hoặc đĩa mềm, được dùng để lưu trữ chương trình dung lượng lớn hoặc sao lưu, phục vụ trong quá trình vận hành và bảo trì dài hạn.

Bài viết tham khảo: https://vi.wikipedia.org/wiki/Programmable_logic_controller

7. Ứng dụng của PLC trong công nghiệp

PLC được ứng dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực công nghiệp và dân dụng, cụ thể:

- Hệ thống băng tải tự động: Quản lý tốc độ, hướng di chuyển, chế độ dừng khẩn cấp của băng tải.

- Dây chuyền sản xuất thực phẩm: Điều khiển hoạt động của các thiết bị như máy trộn, máy đóng gói, máy chiết rót...

- Hệ thống xử lý nước thải: Tự động hóa việc điều khiển bơm, van, giám sát các thông số chất lượng nước.

- Ngành điện lực: Ứng dụng trong điều khiển trạm biến áp, giám sát và quản lý điện năng tiêu thụ.

- Hệ thống HVAC: Kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ quạt gió trong các tòa nhà, nhà máy.

Một số lưu ý khi lựa chọn PLC

Xác định quy mô hệ thống điều khiển:

Nếu chỉ cần điều khiển vài thiết bị → chọn PLC mini hoặc PLC compact.

Nếu hệ thống lớn, có nhiều thiết bị, cần xử lý nhanh → chọn PLC module mở rộng

Số lượng module ngõ ra/ ngõ vào:

• Xác định rõ:

Có bao nhiêu ngõ vào số (digital input)?

Bao nhiêu ngõ ra số (digital output)?

Có cần ngõ vào/ra tương tự (analog) hay không?

Tốc độ xử lý và chu kỳ quét (scan time):

Những hệ thống yêu cầu điều khiển nhanh, thời gian đáp ứng thấp (như máy đóng gói tốc độ cao, cắt liên tục, robot) → cần PLC có tốc độ xử lý cao.

Hệ thống đơn giản (như bật tắt đèn, motor) → tốc độ trung bình là đủ.

Phần mềm lập trình:

Nên ưu tiên PLC có phần mềm lập trình phổ biến, dễ sử dụng, có tài liệu tiếng Việt hoặc hỗ trợ kỹ thuật trong nước.

Một số phần mềm dễ học: Siemens TIA Portal, Mitsubishi GX Works, Delta WPLSoft, LS XG5000,...

Điều kiện môi trường lắp đặt: 

Nếu hệ thống lắp đặt ở nơi có nhiệt độ cao, bụi bẩn, rung động hoặc nhiễu điện mạnh, hãy chọn PLC:

Có vỏ bảo vệ chắc chắn

Chống nhiễu EMC tốt

Có dải nhiệt độ hoạt động rộng.

Tham khảo video: Cấu tạo và ứng dụng nổi bật của PLC XBC-DR32H

Hãy liên hệ với Hàn Mỹ Việt để được tư vấn: Phone - 091 621 6710 / Website: hanmyviet.vn