Tủ điện điều khiển PLC – Cấu tạo, chức năng và ứng dụng

Lê Hồng Phong

Tủ điều khiển PLC đóng vai trò quan trọng trong các hệ thống tự động hóa hiện đại, là trung tâm điều khiển, giám sát cho toàn bộ hệ thống điện. Trong bài viết sau đây bạn sẽ cùng Điện BTB Tìm hiểu cấu tạo của tủ điện PLC, chức năng và ứng dụng thực tế của loại tủ điện công nghiệp này.

Khái niệm tủ điều khiển PLC

Tủ điều khiển PLC là tủ điều khiển thông minh được lập trình bằng phần mềm và bộ điều khiển PLC để điều khiển tự động hệ thống máy móc công nghiệp theo yêu cầu sản xuất. Thông qua lập trình PLC, con người có thể vận hành, thao tác từ xa thông qua màn hình cảm ứng. Tủ được lắp đặt tại các khu vực điều khiển của nhà máy, nhà kho, xí nghiệp, tòa nhà lớn,..

Sự ra đời của tủ điều khiển PLC giúp giải phóng sức lao động của con người, tăng độ chính xác và tăng khả năng tự động hóa sản xuất, giúp tăng năng suất máy. Đồng thời, thời gian làm việc cũng được rút ngắn nhờ công nghệ hiện đại trên tủ điều khiển này.

Thông số kỹ thuật tủ PLC

Thông số kỹ thuật của tủ PLC bao gồm:

• Kích thước: Tùy theo thiết bị cần điều khiển mà kích thước tủ PLC sẽ khác nhau
• Chất liệu vỏ: Thép mạ kẽm, thép chống thấm
• Điện áp: 220VAC/ 24VDC
• bộ điều khiển PLC
• Các module mở rộng: DO, DI, AO, AI…
• Nguồn điều khiển PLC: 24VDC
• Chế độ vận hành: Tự động (Auto) / Manual (Manual)
• Màn hình hiển thị: HMI Touch
• Kết nối điều khiển từ xa với hệ thống

Chức năng của tủ điện PLC

Với khả năng điều khiển tự động thông minh, tủ điều khiển PLC có các chức năng sau:

• Điều khiển bật/tắt: Dùng để đóng mở máy bơm, động cơ, mô tơ,..
• Điều khiển đếm (Counter): Dùng để đếm số lượng.
• Kiểm soát thời gian (Timer): Dùng để đóng mở theo thời gian, chạy tuần tự.
• Điều khiển chuyển đổi tần số (PID): Sử dụng dạng tiên tiến, chuyển đổi tần số phục vụ trong xử lý nước sinh hoạt, xử lý nước thải, điều khiển động cơ, động cơ,…

Ngoài chức năng điều khiển tự động tại chỗ, tủ điện PLC còn được kết nối với hệ thống giám sát và điều khiển từ xa – SCADA để làm việc với máy bơm hoặc động cơ. Chức năng này rất hữu ích cho các ngành hóa chất độc hại hoặc làm việc ở khu vực nguy hiểm như hầm mỏ.

Cấu tạo tủ điều khiển PLC

Tủ điện PLC có cấu tạo chính bao gồm bộ lập trình PLC gồm các thành phần sau: RAM, bộ nhớ chương trình ROM; Bộ xử lý trung tâm CPU có vai trò xử lý các thuật toán; mô-đun đầu vào / đầu ra tín hiệu.

Cùng với đó, bên trong tủ điện PLC bao gồm:

• HMI: Phần hiển thị tất cả các chương trình trong hệ thống và đang hoạt động.
• PLC: Bộ điều khiển trung tâm tủ.
• CB chuyển mạch: Tùy theo hệ thống điện mà chọn MCCB hoặc MCB.
• Contactor: Bộ phận dùng để chuyển mạch, chuyển mạch các mạch điện.
• Rơle nhiệt: Công tắc điện nhạy nhiệt
• Rơle trung gian: Bộ phận chuyển mạch có dòng điện thấp.
• Máy biến áp: Bộ phận cấp nguồn cho mạch điều khiển PLC.
• Bộ định thời: Bộ phận điều khiển thời gian hoạt động của tủ PLC.
• Linh kiện: đèn báo, mặt đồng hồ, nút ấn, cầu nối, khay dây, dây điện,…

Bộ điều khiển PLC có chức năng thu và phát tín hiệu Analog. Từ đó, tủ sẽ hoạt động thông minh, có thể sử dụng điều khiển bằng bộ hẹn giờ, PID, bộ đếm,… Người vận hành nhận tín hiệu thông qua rơle trung gian, tiếp điểm contactor và rơle nhiệt. Tiếp theo, điều khiển máy bơm và động cơ theo yêu cầu mà hệ thống điện đặt ra.

Tủ PLC hiện đại đã khắc phục hầu hết các lỗi và nâng cấp khả năng lập trình PLC đáp ứng tốt:

• Sử dụng ngôn ngữ lập trình dễ học và dễ xử lý.
• Cấu trúc PLC nhỏ gọn, thuận tiện cho việc sửa chữa và bảo trì.
• Dung lượng bộ nhớ lớn, có thể chứa các chương trình phức tạp.
• Tính bảo mật cao, phù hợp với các hệ thống lớn.
• Có thể giao tiếp với PC, internet, mô-đun mở rộng.

Nguyên lý hoạt động của tủ điện PLC

Bộ điều khiển PLC trong tủ sẽ hoạt động theo chu trình bao gồm:

• Đọc tín hiệu đầu vào
• Thực hiện chương trình
• Truyền thông nội bộ
• Tự kiểm tra lỗ
• Gửi cập nhật tín hiệu đầu ra

Thông qua mô-đun đầu vào, tín hiệu từ các thiết bị ngoại vi (như cảm biến, danh bạ, v.v.) sẽ được đưa vào CPU. Sau khi nhận được tín hiệu đầu vào, dựa trên hệ thống chương trình được lập trình sẵn, CPU sẽ xử lý và gửi tín hiệu điều khiển thông qua module đầu ra để xuất ra các thiết bị bên ngoài theo chương trình được lập trình sẵn.

Tham khảo thông tin các dòng tủ điều khiển khác: Tủ điều khiển động cơ MCC

Lợi ích khi vận hành tủ điện PLC

So với các loại tủ điều khiển khác, tủ điện PLC có những ưu điểm vượt trội như:

• Mạch được thiết kế nhỏ gọn, dễ bảo trì, sửa chữa.
• Có khả năng thực hiện các thuật toán phức tạp với độ chính xác cao.
• Chương trình đã lập trình có thể được thay đổi theo ý muốn.
• Cấu trúc PLC dạng module cho phép người dùng thay thế, mở rộng đầu vào/đầu ra và mở rộng các chức năng khác.
• Khả năng chống nhiễu tốt, có thể làm việc trong điều kiện môi trường công nghiệp khắc nghiệt.
• Có khả năng giao tiếp và kết nối với các thiết bị thông minh khác như máy tính, v.v.

Ứng dụng thực tế của tủ điện PLC

Tủ PLC được xem là giải pháp hoàn hảo nhất để điều khiển, điều khiển quá trình sản xuất và vận hành điện thông minh. Hệ thống PLC kết nối cảm biến và tín hiệu thủ công để điều khiển, giám sát và lưu trữ đồng thời. Nhờ đó, dòng tủ điện công nghiệp này có thể kết nối với hệ thống máy tính và phần mềm điều khiển giám sát từ xa, cho phép vận hành tập trung, khoa học.

Thông thường, tủ điện PLC sẽ được lắp đặt tại các khu vực điều khiển của các công trình công nghiệp, nhà máy công nghiệp. Tất cả các dây chuyền sản xuất tự động đều cần sử dụng loại này tủ điện công nghiệp Điều này nhằm tăng năng suất máy móc, hạn chế sức lao động của con người, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất.

Hiện nay, nhiều ngành công nghiệp, nhiều loại máy móc đang ứng dụng tủ điều khiển PLC như máy chế biến thực phẩm, máy cắt tốc độ cao, hệ thống giám sát phân tán trong dây chuyền sản xuất, máy in, máy ren, máy đóng gói,…

Sử dụng thiết bị điện KTH ELECTRIC cho tủ điện PLC

KTH ELECTRIC là nhà sản xuất thiết bị điện công nghiệp đạt tiêu chuẩn Châu Âu, cung cấp nhiều thiết bị điện quan trọng trong tủ điều khiển PLC như CB, contactor, rơle nhiệt,… Thiết bị sản xuất theo tiêu chuẩn chất lượng EN, IEC,… đã được ứng dụng trong nhiều tủ điện công nghiệp tại các nhà máy, nhà xưởng tại Việt Nam.

Tham khảo giải pháp thiết bị tủ PLC của chúng tôi: Tủ điều khiển PLC – KTH ELECTRIC