Bài giảng PLC nâng cao: Chương 2 - Thiết bị đo và cơ cấu chấp hành

Để hệ thống PLC hoạt động hiệu quả, việc tích hợp chúng với các quá trình là điều cần thiết. Các sensor đóng vai trò là đầu vào cho PLC, cung cấp dữ liệu từ quá trình, trong khi các cơ cấu chấp hành là các đầu ra, thực hiện các hành động điều khiển dựa trên tín hiệu từ PLC. Một hệ thống PLC tiêu biểu thường có khả năng kết nối với cả thiết bị tương tự và số.

Tài liệu này được biên soạn dành cho sinh viên và kỹ sư ngành Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa, đặc biệt là những người đang học tập hoặc nghiên cứu về lập trình PLC nâng cao tại các trường đại học kỹ thuật.

Chương này cung cấp một cái nhìn tổng quan toàn diện về các thiết bị đo lường và cơ cấu chấp hành, vốn là những thành phần không thể thiếu để hệ thống PLC tương tác hiệu quả với các quá trình vật lý. Nội dung bắt đầu bằng việc giải thích vai trò của sensor như các đầu vào và cơ cấu chấp hành như các đầu ra trong một hệ thống PLC điển hình, có khả năng kết nối với cả tín hiệu số và tương tự. Chương trình đi sâu vào phân loại và mô tả chi tiết các loại sensor số khác nhau, bao gồm công tắc giới hạn (hành trình), các loại sensor tiệm cận (cảm ứng, điện dung, hiệu ứng Hall, siêu âm, quang điện, công tắc từ), và Encoders dùng để xác định vị trí và vận tốc. Tiếp đó, các sensor tương tự được giới thiệu, bao gồm cảm biến nhiệt độ (cặp nhiệt điện, RTD, cảm biến bán dẫn), cảm biến dịch chuyển (như LVDT, cảm biến từ điện trở, chiết áp tuyến tính), cảm biến lực (như cảm biến biến dạng, tế bào tải, cảm biến điện dung), cảm biến áp lực (tuyệt đối, tương đối, vi sai), cảm biến lưu lượng (dạng cánh quạt, từ tính, siêu âm) và cảm biến đo mức (dạng phao, áp suất, siêu âm, radar, điện dung, que đo tiếp xúc). Ngoài ra, các loại cảm biến hóa học như đo pH, độ mặn, và độ ẩm cũng được đề cập. Về phía cơ cấu chấp hành, chương trình phân loại chúng thành cơ cấu chấp hành số và tương tự. Cơ cấu chấp hành số bao gồm các thiết bị chuyển đổi tín hiệu ON/OFF từ PLC thành các hiện tượng vật lý như xy lanh, động cơ và van điều khiển dòng khí/chất lỏng. Đối với cơ cấu chấp hành tương tự, chương trình tập trung vào các loại động cơ điện (động cơ DC và AC, bao gồm cả động cơ bước và động cơ servo) và các van điều khiển có khả năng điều chỉnh liên tục. Việc điều khiển các động cơ này thông qua các phương pháp như PWM và tích hợp với các bộ điều khiển PID trong PLC cũng được minh họa, nhấn mạnh sự phức tạp và tính đa dạng của các thiết bị này trong tự động hóa công nghiệp.