Khám phá thú vị về bộ điều khiển logic khả trình PLC Như các bạn đã biết, gần đây đã xuất hiện nhiều công trình nghiên cứu về các bộ điều khiển trong công nghiệp, mà tiêu biểu nhất phải nói đến đó là sự so sánh giữa PLC và PAC .

Dick John, một nhà biên tập thuộc Control Engineering đã thực hiện một khảo sát về xu hướng sử dụng các bộ điều khiển trong công nghiệp.

Theo một số ý kiến của những người tham gia khảo sát thì phần mềm lập trình là bộ vi phân quan trọng hơn các đặc điểm phần cứng, họ cũng đang tìm kiếm những giải pháp kết nối mạng mới.

Theo điều tra năm nay của Control Engineering, các nhà cung cấp đã không ngừng đưa ra thêm nhiều minh chứng để tái khẳng định rằng kỹ sư điều khiển có thể thực hiện công việc đơn giản và hiệu quả.

Trong một điều tra gần đây nhất, với sự hợp tác cùng Reed Research, 548 người được hỏi đã chứng minh rằng PLC hiện đại đã đáp ứng được yêu cầu của họ. Trong đó, 57% sử dụng PLC cho các yêu cầu trong nhà máy và 22% sử dụng để bán lại. 21% còn lại mua chúng phục vụ cả hai mục đích trên. Các loại PLC sử dụng cho các ứng dụng này có số I/O rất khác nhau về số lượng các điểm I/O mà chúng điều khiển. Chủng loại đa dạng chỉ ra rằng kỹ sư điều khiển hầu hết đang sử dụng PLC loại nhỏ, có thể điều khiển từ 15 đến 128 điểm I/O, chiếm đến 38,7% số lượng PLC. PLC cỡ vừa, điều khiển từ 128 đến 512 điểm I/O, chiếm 32,7%, và PLC cỡ lớn hơn có thể thực hiện tới trên 512 điểm I/O, chiếm tới 18,4%. Được sử dụng ít nhất là PLC loại nano, điều khiển dưới 15 điểm I/O, chiếm khoảng 10,4%. Nói chung, PLC thực hiện điều khiển từ 15 đến 512 điểm I/O chiếm khoảng gần ¾ các thiết bị được bán ra.

Còn với PAC, bước phát triển của PLC, chúng ta sẽ khám phá ứng dụng của nó. Trong bài nghiên cứu năm ngoái, 44% người sử dụng đang xem xét sử dụng PC bền vững thay cho một PLC. Thậm chí với các tính năng tiên tiến của PAC, con số các kỹ sư điều khiển đưa ra xem xét để sử dụng giảm xuống đến 31%. Tương tự như vậy, kỹ sư điều khiển đang đưa ra xem xét liệu có thể sử dụng PAC trong các ứng dụng mới hay nâng cấp. Những người trả lời phỏng vấn cho

biết rằng họ sẽ sử dụng PAC trong tương lai, hầu hết (75%) cho biết họ sử dụng để bổ sung cho PLC của họ. Số còn lại cho biết họ sẽ sử dụng chúng để thay thế PLC .

Lựa chọn kết nối mạng

Ứng dụng quan trọng của PLC xuyên suốt ngành tự động hóa. Đúng như mong đợi, ứng dụng trong điều khiển máy móc vẫn phổ biến hơn cả (82%). Theo sau lần lượt là: điều khiển quá trình (74%), điều khiển chuyển động (55%), điều khiển mẻ (31%), các ứng dụng chẩn đoán (25%). Ứng dụng an toàn của PLC chỉ chiếm 1% (thấp nhất).

Các phương pháp tương tác với hệ thống điều khiển khác là yếu tố quan trọng đối với sự linh hoạt của PLC hiện đại. Theo những người được hỏi, tương tác với mạng của họ là ứng dụng cơ bản khi sử dụng PLC (69%), với 31% được sử dụng như những thiết bị độc lập. Trong những thiết bị được sử dụng trong mạng, hầu hết được sử dụng với máy tính cá nhân hoặc PAC, ngang bằng với số lượng được kết nối với các PLC khác. Số lượng nhỏ nhất, hơn khoảng 5% so với các bộ phận nối mạng khác, được kết nối với các hệ thống điều khiển phân tán.

Các Protocol kết nối mạng PLC cũng đem lại độ linh hoạt không giới hạn cho kỹ sư điều khiển. Mặc dù có các thói quen sử dụng rõ ràng như Ethernet, Serial RS-232/RS-485, và 4-20 mA, danh sách các protocol nối mạng được sử dụng còn dài. Sau đây là một số các thí dụ tiêu biểu:

DeviceNet

Allen-Bradley Remote I/O

Modbus

ControlNet

Wireless protocol

Profibus

HART.

Ngôn ngữ lập trình PLC cũng được sử dụng linh hoạt, nghiên cứu cũng chỉ ra những xu hướng rõ ràng trong lựa chọn. Các phương pháp lập trình ladder diagram (96%) và function block (50%) đứng đầu danh sách này. Chúng còn giữ vị trí như năm 2005 (xem biểu đồ). Rõ ràng, lập trình ladder diagram sẽ khó mà bị đánh bật khỏi vị trí độc tôn, bên cạnh việc ngôn ngữ lập trình function block đã có những bước tiên vượt bậc trong một vài năm gần đây. Structured text cũng đã có bước tiến nhảy vọt khi chuyển từ vị trí thứ 6 năm 2005 với 13% lên vị trí thứ 3 năm 2007 với 24%. Lập trình C là kẻ thất bại nặng nền nhất, giảm từ vị trí thứ 4 năm 2005 xuống còn thứ 6 năm nay. Lập trình instruction list cũng không khá hơn khi rơi từ vị trí thứ 5 xuống vị trí thứ 7 trong cùng giai đoạn này.

Quá trình lựa chọn PLC không bao giờ là một nhiệm vụ dễ dàng. Tuy nhiên, có rất nhiều đặc điểm rất quan trọng khi xác định, giới thiệu và mua 1 PLC. Theo những người trả lời trong survey này, hỗ trợ truyền thông xếp ở vị trí đầu tiên. Tính năng PID, thời gian quét nhanh, toàn bộ tính năng bộ nhớ, khả năng hỗ trợ chuyển động, bộ nhớ có thể di chuyển, và các tính năng không dây.

Liệu kỹ sư điều khiển có nghĩ rằng họ đang có được những gì mà mình mong muốn từ nhà cung cấp PLC? Những khách hàng cảm thấy thỏa mãn chiếm đến 95% những người trả lời, chỉ còn 5% kêu ca phàn nàn. Hai đánh giá rất đơn giản từ nhiều người trả lừoi cho survey đã tổng kết cảm nhận của họ về quá trình lựa chọn PLC. Với kỹ sư đầu ngành, “tiêu chuẩn hóa” và “không mua thêm những PLC phức tạp hơn cần thiết” là những tiêu chí quan trọng trong quá trình lựa chọn.

Khi mua PLC, bạn cần cân nhắc điều gì?

Mặc dù có đến 53% số lượng người trả lời cho rằng việc mua PLC sẽ duy trì trong năm tới, thị trường dường như vẫn còn nhôn nhịp. Việc mua sắm hàng công nghiệp vẫn duy trì mạnh mẽ và 38% số người tham gia survey dự đoán rằng việc mau bán PLC sẽ tăng lên trong tương lai (trên 12 tháng tới). Và đặc điểm nào được cho là sẽ quy định việc mua sắm trong tương lai? Đặc điểm sau đây là những tính năng rất quan trọng được sắp xếp theo trật tự giảm dần:

Phần mềm lập trình đa năng sử dụng cho nhiều nền tảng phần cứng

PLC với nhiều hệ thống phụ I/O từ xa

PLC với modul I/O tích hợp

PLC I/O nối mạng với PC

Xử lí và I/O dự phòng

Vi PLC

PLC Web bao gồm công cụ khai báo e-mail/phone và cảnh báo

PLC với xử lí PC

PLC nano

Điều khiển PC mạnh mẽ với phần mềm logic linh hoạt

Công cụ cài đặt.

“Không nên tìm kiếm phần cứng có chi phí thấp; bởi việc đào tạo lại về phần mềm lập trình sẽ rất tốn kém. Lấy hai nhà cung cấp và so sánh” là một hình thức trả lời phổ biến.

Một kỹ sư điều khiển khác thì cho rằng, “Đó là phần mềm lập trình. Sự khác nhau giữa các nhà cung cấp về khả năng sử dụng của phần mềm lập trình là bộ vi phân lớn hơn so với các đặc điểm phần cứng”. Cuối cùng, một số người tham gia đã rút ra kết luận, “Ngôn ngữ lập trình tiêu chuẩn thực sự là một yếu tố cực kỳ quan trọng”.

Như các bạn đã biết, gần đây đã xuất hiện nhiều công trình nghiên cứu về các bộ điều khiển trong công nghiệp, mà tiêu biểu nhất phải nói đến đó là sự so sánh giữa PLC và PAC. Đó là chủ đề thu hút nhiều nhà nghiên cứu, nhiều tổ chức truyền thông có liên quan tới lĩnh vực này tham gia tìm hiểu.

PLC

Trả lời cho nghiên cứu, những người tham gia cùng Control Engineering đã xác định các nhà cung cấp sau là những nhà cung cấp PLC hàng đầu. Sản phẩm đại diện của các nhà cung cấp này cũng được đề cập đến. Dữ liệu nghiên cứu có thêm câu hỏi của người sử dụng, đánh giá xác thực, và thêm 25 nhà cung cấp PLC có thể được tìm thấy trực tuyến trong báo cáo nghiên cứu, xuất hiện ở trung tâm nguồn của Control Engineering. Gõ “PLC” tại địa chỉ www.controleng.com để tìm thông tin về các sản phẩm mới gần đây.

Sản phẩm, nhà cung cấp

Các nhà cung cấp sau cũng là nhân tố tham gia vào nghiên cứu sản phẩm.

ABB (Bristol Babcock)

Advanced Micro Controls

B&R Industrial Automation

Baldor Electric

Beckhoff Automation

BoschRexroth

Control Technology Corp.

Eaton (Cutler-Hammer)

Emerson Process Management

Fuji Electric

Hitachi

IDEC

Keyence

Mitsubishi Electronics

Moeller Electric

National Instruments

Omega Engineering

Omron Electronics

Opto 22

Panasonic Electric Works

Phoenix Contact (Entivity)

Toshiba

Wago

Yaskawa Electric

Yokogawa

Sự linh hoạt, tiêu chuẩn hóa

Đối với những nhà sản xuất máy móc mong muốn tiêu chuẩn hóa nền tảng điều khiển tích hợp đơn lập với tính năng đa dạng, bộ điều khiển Allen-Bradley CompactLogix L45 đem lại khả năng mở rộng cấp độ và điều khiển chuyển động tích hợp. Điều khiển đến 8 trục truyền động, L45 là sự mở rộng nền tảng điều khiển Logix, nền tảng đã mang đến khả năng điều khiển truyền động tích hợp và phân tán cho các ứng dụng yêu cầu thấp hơn. Nền tảng này nâng cao hiệu suất cho động cơ điều khiển, công cụ phát triển, mạng và công nghệ giao diện người vận hành, các dịch vụ truyền thông, giúp nó được tích hợp đầy đủ và có thể mở rộng cấp độ để có thể sử dụng trong các ứng dụng điều khiển rời rạc, chuyển động, mẻ/quá trình, an toàn và truyền động. Địa chỉ truy cập: www.rockwellautomation.com

Những modul có độ phân giải cao

AutomationDirect đã mở rộng dòng modun DirectLogic để đạt được mođun analog có độ phân giải cao 16-bit thiết kế cho DL05 và DL06 PLC. Mođun đầu vào hiện nay có 8 kênh F0-08ADH-1 vận hành với phạm vi đầu vào 0-20 mA. F0-08ADH-2 có dải đầu vào nhảy cóc 0-5 Vdc hoặc 0-10 Vdc. Modun đầu ra dòng điện F0-04DAH-1 4 kênh và F0-08DAH-1 8 kênh cung cấp dải đầu ra 4-20 mA, trong khi đó modun đầu ra F0-04DAH-2 4 kênh và F0-08DAH-2 8 kênh cung cấp dải đầu ra 0-10 Vdc. Giá của modun F0-08ADH-1 là 129 USD. Bạn có thể vào địa chỉ www.automationdirect.com để có thêm thông tin.

Gắn, phân bố trong hiện trường

Simatic ET200pro CPU của Siemens Energy & Automation. Chứng nhận IP-65/67 cho phép bộ điều khiển này được gắn vào máy, hỗ trợ CPU trung tâm bằng cách đưa thông tin tới cấp hiện trường và thực hiện trong các ứng dụng rửa trôi hoặc trong điều khiển môi trường bẩn với dải nhiệt độ rộng. Nó cũng có nhiều tính năng nối mạng, trong đó có kết nối MPI/Profibus-DP và một kết nối Ethernet với chuyển mạch 3 cổng được cài đặt sẵn. Bên cạnh việc đóng vai trò như một Profibus-DP chủ/tớ, CPU hỗ trợ tiêu chuẩn công nghiệp Profinet thông qua công Ethernet cài đặt sẵn, giúp nâng cao tính năng của Ethernet như hoạt động như một bộ điều khiển I/O thời gian thực. www.usa.siemens.com

PAC được phát triển thêm cho dòng sản phẩm PLC

Dòng PLC Modicon xuất hiện đầu tiên vào năm 1968, giờ đây cung cấp PAC Modicon M340, một nền tảng cung cấp khả năng truyền thông, chuyển động, cơ sở dữ liệu, và thao tác bằng tay trong nhiều môi trường lập trình. Dòng M340 đơn giản hóa cài đặt và ứng dụng bằng cách tiêu chuẩn hóa trên một công cụ lập trình đơn: Phần mềm phát triển Unity Pro IEC 61131-3. Cung cấp đến lựa chọn 5 ngôn ngữ IEC, lập trình đồ họa và hỗ trợ trực tuyến tiên tiến, M340 cũng giúp thực hiện nhanh chóng cả xử lí Boolean và tính toán số thập phân. Nó có bộ nhớ trong 4MB (có thể nâng cấp tới 16MB), dữ liệu 256KB và có thể quản lí các ứng dụng đến 70K. Truy cập: www.us.telemecanique.com

Điều khiển tốn ít công bảo dưỡng

Hệ thống VersaMax Micro 64 của GE Fanuc Automation là một phần trong dòng điều khiển VersaMax Micro của công ty. Micro 64 được thiết kế nhằm giảm thiểu chi phí bảo dưỡng. Modun bộ nhớ thân thiện có thể được kết nối với bộ điều khiển để tải những biến đổi chương trình mà không cần đến 1 PC. Phần mềm Proficy Machine Edition Logic Developer PDA cho phép người sử dụng tương tác với một thiết bị cầm tay Palm để giám sát/thay đổi dữ liệu, theo dõi chẩn đoán, và cấu hình cài đặt máy. Micro 64 đáp ứng các tiêu chuẩn toàn cầu đồng thời được hỗ trợ trên toàn cầu với các văn phòng đại diện cũng như đại lí phân phối của GE Fanuc Automation. Truy cập địa chỉ sau: www.gefanuc.com để có thông tin chi tiết.

Bộ điều khiển Logic nhỏ gọn, nhiều tính năng tiên tiến

Seri FX3U là thế hệ mới của bộ điều khiển logic khả trình SuperMicro có khả năng cung cấp tốc độ thực hiện hoạt động và kết nối nổi bật. Lí tưởng đối với các ứng dụng điều khiển máy, FX3U có hiệu suất cao, bộ nhớ lớn (cao hơn 800 % so với các seri trước kia), tích hợp chuyển động nâng cao và kết nối mạng rộng rơn. Không giống như các nền tảng rack cắm có cấp nguồn, CPU, và các modun I/O tách biệt, PLC nhỏ gọn FX3U tích hợp tất cả các phụ kiện vào một nền tảng đơn. Nó cũng có các đặc điểm như bộ nhớ lớn nhất và thời gian xử lí hướng dẫn nhanh nhất so với các PLC cùng cấp khác, và chỉ là PLC nhỏ gọn với Profibus Master và một card nối mạng quang tốc độ cao cho điều khiển bộ khuyếch đại servo. FX3U cũng có bus truyền thông tay trái, tay phải, I/O analog, modun đầu vào và đầu ra tốc độ cao, thiết bị nâng cao độ linh hoạt hệ thống và tính năng của ứng dụng. Mọi thông tin có tại địa chỉ: www.meau.com

Bảng điều khiển thu nhỏ

Bộ điều khiển logic khả trình KV-300 Series của Keyence America có số bộ phận chỉ bằng 1/3 chỉ đòi hỏi số footprint bằng ½ so với các PLC của họ trước đây. Bảng điều khiển sử dụng các bộ phận này cũng nhỏ hơn và không gian kết nối dây cũng giảm đáng kể. Thậm chí với cấu hình I/O lớn nhất, một bảng điều khiển cũng không có trên 13 modun nhỏ gọn. Thiết kế modun độc quyền này cho phép cắm DIN-rail dễ dàng và thực hiện cơ cấu khóa ngắt kết nối nhanh chóng. Khi mở rộng cấu hình hệ thống không đòi hỏi có thêm rack hay nền tảng. Máy tính đơn chạy phần mềm Ladder Builder có thể kết nối với nhiều CPU để chỉnh sửa chương trình, giám sát hoạt động hay giám sá CPU đồng thời kết nối với một máy tính khác. Phương pháp quét nhanh KV điều khiển tất cả I/O với thời gian quét nhanh 0,5-ms. Thông tin truy cập: www.keyence.com

I/O gần và xa

Compact FieldPoint là một bộ điều khiển tự động hóa khả trình dễ sử dụng, có khả năng mở rộng cấp độ cao được cấu thành từ modun I/O bền vững và các giao thức truyền thông thông minh. Người sử dụng có thể download ứng dụng LabView của National Instruments của mình tới bộ điều khiển nhúng để đạt được hoạt động tin cậy, độc lập vf kết nối các cảm biến của họ trực tiếp tới các modun I/O analog và rời rạc có độ chính cao. Modun I/O công nghiệp này có thể lọc, định cỡ và sắp xếp tín hiệu cảm biến dạng thô đến các bộ phận kỹ thuật và thực hiện tự chẩn đoán để tìm ra trục trặc như nhiệt ngẫu hở. Giao diện truyền thông mạng điểm hiện trường nhỏ gọn tự động ghi số liệu đo với một mạng Ethernet. Người sử dụng có thể truy cập các điểm I/O gần hay xa trên mạng sử dụng cùng một khung phần mềm đọc/viết đơn giản. Truy cập địa chỉ www.ni.comđể có thông tin chi tiết.

Bộ điều khiển logic khả trình nhiều tính năng

ELC Logic Controller của Omega Engineering Inc. là P:C tiên tiến nhất trên thị trường PLC. ELC kích thước nhỏ gọn này là một modun cung cấp mọi yêu cầu của người sử dụng với giá cả hợp lí. Nó cũng cung cấp nhiều tính năng trong đó có 4 kiểu điều khiển 1-, 4-, 8-, 16- và chỉ dẫn dung lượng 32-bit, kết nối từ xa, kết nối dễ dàng với bộ dẫn động và modun I/O, và một bộ hiển thị cài đặt sẵn. ELC không yêu cầu rack cắm là một thiết bị có thể cắm DIN, cho phép người sử dụng bố sung nhiều module theo mong muốn. Nó cũng cung cấp số điểm I/O chính xác cho các giải pháp ứng dụng. Người sử dụng có thể lựa chọn mở rộng từ 4, 8 hoặc 16 modun để phù hợp với nhu cầu PLC. Modun này thực sự phù hợp với môi trường công nghiệp hoặc sản xuất, tương thích CE. Giá của PLC này là 93 USD. Mọi thông tin có tại địa chỉ www.omega.com

Mạnh mẽ, linh hoạt trong điều khiển chuyển động

MintDrive-II của Baldor đem lại độ linh hoạt cao nhất; tích hợp bộ điều khiển và định vị chuyển đôngk mạnh mẽ, và một bộ dẫn động servo AC vào một gói nhỏ gọn. MintDrive là một bộ định vị trục đơn có thể thực hiện nhiệm vụ chuyển động, PLC, và HMI dễ dàng theo tùy nhà nhà phát triển nó. Khả năng lập trình của phần mềm Mint đa nhiệm của Baldor hỗ trợ các loại chuyển động như lập bảng, gia công, ..điều khiển tốc độ. Thông tin truy cập: www.baldor.com

Bộ điều khiển Snap-PAC-S2

Snap-PAC-S2 là một bộ điều khiển tự động hóa khả trình độc lập và là thế hệ mới nhất trong hệ thống Snap PAC của nhà sản xuất này. Snap-PAC-S2 có 4 cổng serial, mỗi cổng này lại được cấu hình cho truyền thông RS-232 hay RS-485 serial, đây được xem là những đặc điểm lí tưởng với kết nối máy móc, thiết bị, các hệ thống I/O và thiết bị khác với các giao diện serial. Thích hợp để triển khai trong bất kỳ kiến trúc hệ thống điều khiển phân tán của nhà phát triển nào, Snap-PAC-S2 có hai giao thức Ethernet 10/100 Mbps cho kết nối chủ và I/O qua các mạng Ethernet. Hai giao thức này có thể được sử dụng để phân đoạn I/O và chủ hoặc thiết kế các link Ethernet dự phòng. Nó còn có bộ xử lí đa nhiệm 32-bit, Ram 32 MB, bộ nhớ flash 16 MB và RAM… Bộ điều khiển này hỗ trợ nhiều protocol truyền thông trong đó có TCP/IP, SNMP, FTP, Modbus/TCP và OptoMMP, và có khả năng thực hiện đồng thời 32 chương trình điều khiển. Truy cập địa chỉ www.opto22.comđể có thêm thông tin chi tiết.

Bộ điều khiển lập trình Micro

Bộ điều khiển khả trình CP1L của Omron là một giải pháp có thể mở rộng cấp độ, tiết kiệm chi phí cho công tác tự động hóa các máy móc nhỏ với chỉ 14 điểm I/O nhưng với độ linh hoạt có thể mở rộng tới 160 điểm I/O. Bộ điều khiển này có 14, 20, 30, hoặc 40 modun I/O được cài đặt sẵn. Tất cả các model này hỗ trợ định vị và điều khiển chuyển động với đầu vào 4 bộ mã hóa tốc độ cao (100 kHz) dùng cho các bộ đếm sử dụng điều khiển pha đơn 2 trục khác nhau hay điều khiển pha đơn 4 trục, hai đầu ra xung tốc độ cao (100 kHz) dùng cho điều khiển 2 trục. CP1L sử dụng cổng USB tiêu chuẩn để lập trình và giám sát đồng thời cung cấp tới 2 cổng truyền thông RS-232C và RS-422A/485 serial. Lập trình IEC 61131-3 cho CP1L được hỗ trợ thông qua phần mềm CX-One có các thư viện điều khiển và khối chức năng tiết kiệm thời gian của Omron, điều

này sẽ đơn giản hóa việc phát triển chương trình cũng như chỉnh sửa trực tuyến logic lập trình. Phần mềm mô phỏng trong CX-One cho phép thử nghiệm trước các chương trình mà không cần bất kỳ phần cứng nào, đồng thời rút ngắn được thời gian đưa vào hoạt động.