Về bản chất, Bộ điều khiển logic khả trình (PLC) là một máy tính chuyên dụng được thiết kế dành riêng cho các ứng dụng điều khiển công nghiệp. Kiến trúc phần cứng của nó về cơ bản giống với kiến trúc của một máy vi tính. Cấu trúc cơ bản của nó được minh họa trong Hình 1 và các thành phần cấu thành của nó được mô tả chi tiết dưới đây:
Nguồn điện
Bộ cấp nguồn chuyển đổi nguồn AC đầu vào thành nguồn DC cần thiết cho các hoạt động bên trong của PLC. Hầu hết PLC đều sử dụng nguồn điện được điều chỉnh ở chế độ chuyển đổi-.
Bộ xử lý trung tâm (CPU)
Bộ xử lý trung tâm (CPU) đóng vai trò là trung tâm điều khiển-và thực tế là thành phần cốt lõi-của PLC; hiệu suất của nó trực tiếp xác định hiệu suất tổng thể của hệ thống PLC.
CPU bao gồm một bộ điều khiển, một bộ logic số học (ALU) và các thanh ghi. Các mạch này được tích hợp vào một chip đơn và được kết nối với bộ nhớ và các mạch giao diện đầu vào/đầu ra thông qua các bus địa chỉ và bus điều khiển. Chức năng chính của CPU là xử lý và thực thi các chương trình người dùng, thực hiện các phép toán logic và toán học, đồng thời điều phối toàn bộ hệ thống để đảm bảo hoạt động hài hòa.
Ký ức
Bộ nhớ là một mạch bán dẫn có khả năng lưu trữ dữ liệu. Chức năng của nó là lưu trữ các chương trình hệ thống, chương trình người dùng, các biến logic và các thông tin thích hợp khác. Cụ thể, chương trình hệ thống bao gồm phần mềm cho phép PLC thực hiện các chức năng khác nhau của nó; nó được nhà sản xuất PLC phát triển và nhúng vĩnh viễn (được nối cứng) vào Bộ nhớ chỉ đọc (ROM), khiến người dùng cuối không thể truy cập được.
Đơn vị đầu vào
Bộ đầu vào đóng vai trò là giao diện kết nối PLC với thiết bị được điều khiển, đóng vai trò là đường dẫn tín hiệu bên ngoài đi vào PLC. Chức năng của nó là nhận tín hiệu được truyền từ các thiết bị điều khiển (như nút bấm và công tắc) và các bộ phận cảm biến (như cảm biến và máy dò). Các loại đầu vào phổ biến bao gồm đầu vào DC, đầu vào AC và đầu vào AC/DC phổ dụng.
Đơn vị đầu ra
Khối đầu ra cũng hoạt động như một thành phần giao diện kết nối PLC với thiết bị được điều khiển. Chức năng của nó là truyền tín hiệu đầu ra do PLC tạo ra đến các thiết bị được điều khiển-cụ thể là bằng cách chuyển đổi các tín hiệu điều khiển điện áp thấp-do CPU tạo ra thành các tín hiệu mức công suất-thích hợp có khả năng điều khiển bộ truyền động và các phần tử thực thi của thiết bị được điều khiển. Các loại đầu ra phổ biến bao gồm đầu ra rơle, đầu ra bóng bán dẫn và đầu ra thyristor.
Ngoài các thành phần nói trên, PLC có thể kết hợp nhiều thiết bị ngoại vi bên ngoài khác nhau, tùy thuộc vào kiểu máy cụ thể. Các thiết bị ngoại vi này phục vụ để tạo điều kiện thuận lợi cho việc lập trình, cho phép giám sát hệ thống và hỗ trợ giao tiếp mạng. Các thiết bị bên ngoài thường được sử dụng bao gồm bảng điều khiển lập trình, máy in, máy ghi băng cassette và máy tính.