Lập Trình PLC Cơ Bản: Hướng Dẫn Chi Tiết Cho Người Mới Bắt Đầu

Lập Trình Plc (Programmable Logic Controller) ngày càng trở nên phổ biến và có ứng dụng rộng rãi trong đời sống hiện đại, đặc biệt là trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp. Đây là một kỹ năng kỹ thuật quan trọng, đòi hỏi tư duy logic và khả năng giải quyết vấn đề, và có thể được xem là một dạng “năng khiếu kỹ thuật” đáng để khám phá và phát triển. Việc nắm vững kiến thức lập trình PLC cơ bản mở ra nhiều cơ hội trong các ngành nghề liên quan đến điều khiển và vận hành hệ thống tự động. Để đáp ứng nhu cầu tìm hiểu của những người mới tiếp cận lĩnh vực này, bài viết này của Nhà Thiếu Nhi Quận 7, chuyên mục Tin Năng Khiếu, sẽ cung cấp một số hướng dẫn chi tiết về lập trình PLC cơ bản, giúp bạn có cái nhìn rõ ràng hơn về các bước cần thiết để bắt đầu.

Lập trình PLC đang ngày càng phổ biến và được ứng dụng chuyên sâu vào đời sống. Vì vậy những nhu cầu về học lập trình PLC cơ bản được rất nhiều người quan tâm và chú ý đến. Thông qua thao tác lập trình, người lập trình có thể thực hiện các thao tác kích thích hoặc hoạt động trong thời gian trễ… Đặc biệt PLC có thể sử dụng thay cho mạch rơ le trong đời sống thực tế. Vì vậy lập trình PLC cho người mới ngày càng thu hút nhiều, điều này giúp họ mở ra một tương lai khác và hiểu hơn về thế giới lập trình PLC.

Lập Trình PLC – Nền Tảng Của Tự Động Hóa Hiện Đại

PLC đóng vai trò như bộ não điều khiển các hệ thống tự động. Bằng cách viết chương trình, chúng ta có thể ra lệnh cho PLC thực hiện các công việc phức tạp một cách chính xác và lặp lại. Việc học lập trình PLC không chỉ giúp hiểu biết về cách máy móc hoạt động mà còn rèn luyện kỹ năng phân tích, thiết kế hệ thống và giải quyết vấn đề theo trình tự logic. Đây là nền tảng vững chắc cho những ai đam mê công nghệ, kỹ thuật và mong muốn theo đuổi các lĩnh vực liên quan đến tự động hóa, robot hay điều khiển công nghiệp.

Để dễ hình dung các bước lập trình PLC cơ bản, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu thông qua một bài toán ví dụ điển hình sau đây:

Điều khiển 2 quạt (1.5KW -220V) làm mát động cơ theo nguyên lý:

• Chọn công tắc ON để khởi động quá trình.
• Chọn công tắc 1: Cả 2 quạt hoạt động.
• Chọn công tắc 2: Quạt 1 hoạt động 5 phút, tiếp theo quạt 2 hoạt động 5 phút, quá trình luân phiên nhau.
• Chọn công tắc Off bất cứ lúc nào để dừng quá trình.

Bài toán này tuy đơn giản nhưng bao gồm các yếu tố cơ bản như đầu vào (công tắc), đầu ra (quạt) và các logic điều khiển (chọn chế độ, thời gian hoạt động).

Các Bước Cơ Bản Để Bắt Đầu Lập Trình PLC

Để thực hiện trọn vẹn được một bài toán lập trình PLC, bạn cần thực hiện một số bước cơ bản sau đây theo một quy trình chuẩn:

Bước 1: Phân tích kỹ yêu cầu bài toán

Một trong những yêu cầu cơ bản và quan trọng nhất của lập trình chính là đọc kỹ và chính xác nhất yêu cầu của bài toán. Vì vậy bạn cần chú ý và thực hiện để tránh làm sai đề bài. Thông qua việc tìm hiểu kỹ đề bài cũng sẽ giúp bạn bước đầu hình dung được hướng làm cũng như cách giải.

Thông thường khi bạn nhận một bài toán lập trình từ khách hàng, có thể nói cơ bản mỗi khách hàng không thể hiểu sâu hết về các lập trình, vì vậy đôi khi dữ liệu họ cung cấp chưa thật đủ. Chính vì vậy bước tìm hiểu chi tiết đề rất quan trọng.

Ví dụ như bài toán trên yêu cầu điều khiển hoạt động của 2 quạt làm mát động cơ, cùng với đó đề bài cũng đã nêu kỹ những chế độ làm việc của bài toán. Vì vậy bạn cần chú ý và thực hiện theo đúng yêu cầu đặt ra.

Phân tích và ghi chú yêu cầu kỹ thuật của bài toán lập trình PLC

Bước 2: Xác định rõ các đầu vào/ra (Input/Output)

Theo yêu cầu đã thực hiện ở bước 1, cần phải xác định được đầu ra cũng như đầu vào của bài toán một cách chi tiết. Việc này giúp quy đổi các thành phần vật lý của hệ thống thành các tín hiệu mà PLC có thể xử lý.

Ví dụ dựa theo bài toán trên sẽ có:

• Đầu vào (Input – I): Công tắc ON, công tắc OFF, công tắc chọn chế độ 1, công tắc chọn chế độ 2.
• Đầu ra (Output – Q): Quạt 1, quạt 2.

Bước 3: Lựa chọn cấu hình phần cứng PLC phù hợp

Sau khi xác định số lượng và loại đầu vào/ra, bạn cần lựa chọn loại PLC và các module mở rộng (nếu cần) phù hợp. Các tiêu chí lựa chọn bao gồm: số lượng cổng I/O cần thiết (lớn hơn hoặc bằng số I/O đã phân tích), mức độ phức tạp của bài toán, các yêu cầu riêng của khách hàng (ví dụ: loại nguồn cấp, loại đầu ra rơ le hay transistor,…).

Ở bài toán trên, theo thông tin cung cấp có 4 đầu vào và 2 đầu ra, vì vậy cần lựa chọn loại PLC có đủ số lượng cổng I/O này. Đồng thời cần thiết kế sơ đồ đấu nối động lực và điều khiển dựa trên các thông số kỹ thuật của thiết bị (quạt 1.5KW – 220V) và các module PLC đã chọn.

Sơ đồ đấu nối động lực cho hệ thống điều khiển 2 quạt bằng PLC

Bước 4: Xây dựng lưu đồ thuật toán

Lưu đồ thuật toán là một biểu đồ thể hiện trình tự thực hiện các thao tác logic của chương trình một cách trực quan. Việc xây dựng lưu đồ giúp hệ thống hóa tư duy, kiểm tra nhanh tính khả thi của giải pháp và làm cơ sở để viết chương trình PLC. Từ lưu đồ, bạn có thể xác định được hướng giải thuật và viết phương trình logic cho từng chức năng.

Bước 5: Khai báo biến trong bảng Symbol

Mỗi dòng PLC khác nhau sẽ có phần mềm lập trình tương ứng. Trong phần mềm, bạn cần tiến hành khai báo các biến (tên, địa chỉ I/O, loại dữ liệu) trong bảng Symbol hoặc Tag Table. Việc đặt tên biến rõ ràng và gán địa chỉ I/O chính xác giúp quá trình lập trình dễ dàng hơn, tránh nhầm lẫn trong khi viết code và thuận tiện cho việc giám sát, sửa lỗi sau này.

Bước 6: Kiểm tra chương trình bằng mô phỏng

Sau khi hoàn thành việc viết chương trình cơ bản trên phần mềm, bước tiếp theo là kiểm tra chức năng của chương trình bằng cách sử dụng tính năng mô phỏng (Simulation) tích hợp trong phần mềm. Mô phỏng giúp phát hiện và sửa lỗi logic trước khi nạp xuống PLC thật. Nếu quá trình mô phỏng phát sinh lỗi, nên quay lại kiểm tra chương trình lập trình từ bước 5 hoặc thậm chí từ lưu đồ thuật toán ở bước 4 để phát hiện nguyên nhân sai sót.

Sơ đồ mạch điện trên phần mềm lập trình PLC cho người mới bắt đầu

Bước 7: Đấu nối thực tế và kiểm tra lỗi

Khi chương trình đã chạy đúng trên mô phỏng, tiến hành nạp chương trình xuống PLC thật. Sau đó, thực hiện đấu nối phần cứng của bài toán (các công tắc, quạt) với các cổng I/O tương ứng trên PLC theo sơ đồ đã thiết kế ở bước 3. Lưu ý trong quá trình đấu nối, cần kiểm tra kỹ lưỡng để tránh sai sót. Sau khi hoàn tất đấu nối, vận hành thử hệ thống. Nếu có báo lỗi hoặc hoạt động không đúng yêu cầu, cần quay lại kiểm tra từ bước đấu nối (bước 7) và sơ đồ mạch (bước 3) để nhận ra dây nối đã kéo theo đúng sơ đồ mạch điều khiển (động lực) hay chưa, hoặc kiểm tra lại chương trình logic trên phần mềm.

Kỹ sư thực hiện đấu nối dây tín hiệu vào module PLC trong quá trình kiểm tra hệ thống

Bước 8: Bàn giao và lưu trữ chương trình

Sau khi hệ thống hoạt động ổn định và đáp ứng đúng yêu cầu, công việc cuối cùng là nghiệm thu và bàn giao cho người sử dụng. Đây là kết quả của quá trình làm việc theo nhiều bước lập trình PLC khác nhau.

Lưu ý khi bàn giao cho khách, bạn nên giữ lại một bản sao (file) chương trình đã hoàn thiện để hạn chế được những rủi ro khi mà chương trình sau này gặp sự cố cần bảo trì hoặc nâng cấp. Lúc này bạn có thể sử dụng code đã lưu trữ để có thể bảo hành cho khách hàng một cách nhanh chóng và hiệu quả.

Những thông tin về hướng dẫn lập trình PLC cơ bản được chia sẻ trong bài viết này hy vọng đáp ứng được nhu cầu tìm hiểu thông tin của quý vị, đặc biệt là những ai quan tâm đến việc phát triển năng khiếu trong lĩnh vực kỹ thuật và tự động hóa. Việc học lập trình PLC đối với người mới không phải là điều đơn giản, đòi hỏi sự kiên trì và tỉ mỉ. Vì vậy, hãy chú ý và cẩn thận thực hiện từng bước để đạt hiệu quả tốt nhất trên hành trình khám phá năng khiếu kỹ thuật của mình.