acecook

PLC, PAC VÀ IPC: Khác biệt và cơ sở lựa chọn

Hỗ trợ kỹ thuật
20/05/2020 16:40
Hiểu rõ về đặc tính kỹ thuật, giới hạn và khả năng của bộ điều khiển là những yếu tố then chốt giúp người dùng lựa chọn đúng kiểu thiết bị điều khiển mình cần.
aa

Hiểu rõ về đặc tính kỹ thuật, giới hạn và khả năng của bộ điều khiển là những yếu tố then chốt giúp người dùng lựa chọn đúng kiểu thiết bị điều khiển mình cần. Hiện nay, trong công nghiệp có 3 loại thiết bị điều khiển chính: PLC (Bộ điều khiển logic lập trình được), PAC (Bộ điều khiển tự động hóa lập trình được) và IPC (Máy tính công nghiệp). Việc lựa chọn nền tảng điều khiển đúng đắn sẽ là điều kiện quan trọng nhất dẫn đến sự thành công của một dự án.

• 6 bước để lựa chọn giữa PLC và DCS trong công nghiệp

Ngày nay, các hệ thống điều khiển ngày càng trở nên mạnh mẽ, đa năng, dễ cấu hình, dễ lập trình cùng khả năng truyền thông linh hoạt. Trên thị trường, có thể kể ra hàng loạt các công ty chế tạo các thiết bị điều khiển với nhiều dòng sản phẩm khác nhau, đôi khi làm cho người dùng cảm thấy bối rối khi phải lựa chọn dòng thiết bị phù hợp cho ứng dụng của mình: PLC, PAC hay IPC mới là sự lựa chọn đúng đắn?

Bộ điều khiển thay thế các Rơ-le truyền thống

Cho tới cuối những năm 1960, hầu hết các hệ thống điều khiển chủ yếu vẫn là các Rơ-le, thực hiện các chức năng điều khiển rời rạc và các hàm điều khiển analog theo các mạch vòng độc lập. Những hệ thống như vậy tạo ra vô số những thử thách đòi hỏi phải cải tiến: kích thước cồng kềnh, chi phí cao, tuổi thọ ngắn và nhiều sự cố phải khắc phục liên tục.

Đầu những năm 1970, PLC được tạo ra và bắt đầu được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, thay thế các hệ thống sử dụng Rơ-le. Thế hệ PLC đầu tiên có kích thước khá lớn (mặc dù vẫn nhỏ hơn nhiều so với kích thước của hệ Rơ-le). Người dùng chỉ có thể lập trình với một số tiếp điểm IO nhất định và các lệnh cũng bị giới hạn. Cuối những năm 1970, hệ thống điều khiển phân tán (DCS) bắt đầu thay thế các bộ điều khiển với các vòng lặp đơn lẻ và thực hiện được việc phân tán hệ thống điều khiển. Các màn hình đồ họa và màn hình kỹ thuật cũng trở thành một phần tích hợp của hệ thống DCS và có thể tương tác dễ dàng với các vòng lặp tự chỉnh hoặc công nghệ. Đầu những năm 1980, hệ thống PLC bắt đầu đi theo xu hướng của hệ thống DCS với việc sử dụng các thành phần phân tán.

PLC sau đó được phát triển thêm rất nhiều tính năng nâng cao như: nâng cao tốc độ và khả năng xử lí, tăng dung lượng bộ nhớ, tăng khả năng xử lí bit và kích thước cũng được tối ưu hóa hơn. Những tính năng đó cũng chính là nền tảng cho việc ra đời những hệ thống điều khiển mới, khác với khái niệm của một PLC, đó chính là PAC và IPC. Trong khi PLC vẫn giữ lại những kiến trúc và khái niệm căn bản được xây dựng từ những năm 1970 thì PAC và IPC đã phát triển và bổ xung thêm nhiều tính năng mới với nhiều khác biệt.

PLC

Ngày nay, PLC là những bộ điều khiển có hiệu năng xử lí rất cao. PLC được sử dụng chủ yếu bởi các nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM), ví dụ như trong các máy đóng gói, máy tạo hạt, máy cấp phôi và một số skid nhỏ khác. PLC thường được sử dụng cùng với các máy tính hay màn hình giao diện HMI để quan sát và hiển thị các thông báo quá trình. PLC có khả năng điều khiển ở tốc độ rất cao, điều khiển theo trình tự, điều khiển PID, cũng như thực hiện các tính toán phức tạp. Bên cạnh đó, các nhà sản xuất cũng chế tạo nhiều module có tính năng đặc biệt được sử dụng cùng PLC như module điều khiển chuyển động, module mạng, module bộ đếm tốc độ cao…

Gần như tất cả các PLC hiện nay đều được tích hợp tính năng truyền thông ở cấp thiết bị hiện trường và cấp độ Ethernet như: Ethernet/IP, Profibus, Profinet, Foundatino Fieldbus hoặc Modbus TCP. Những mạng truyền thông này chỗ phép dễ dàng giao tiếp P2P (PLC to PLC), thực hiện chức năng phân tán I/O và giao tiếp với HMI/SCADA. Mặc dù vậy, các bộ điều khiển PLC hiện đại vẫn tồn tại một số giới hạn nhất định. Do phải giảm giá để cạnh tranh trên thị trường, các PLC vẫn bị giới hạn về số lượng đầu I/O điều khiển cũng như số lệnh logic có thể thực hiện được.

Bộ điều khiển PAC

PAC

Đối với các quá trình công nghiệp phức tạp và rộng lớn, đòi hỏi phải có nhiều tủ rack điều khiển phân tán hơn, với năng lực xử lí cao hơn và bộ nhớ lớn hơn một thiết bị PLC cơ bản. Vì lí do đó mà các bộ điều khiển PAC ra đời. PAC có tất cả các tính năng mà hệ PLC có như đã kể trên và còn được bổ xung thêm một số tính năng riêng biệt khác.

PAC được thiết kế cho các ứng dụng điều khiển phân tán lớn hơn như một dây chuyền đóng gói rộng lớn, các hệ thống điều khiển sản xuất phân tán hay điều khiển quá trình của cả một nhà máy công nghệ. Trong PAC được tích hợp sẵn nhiều tập lệnh điều khiển nâng cao như điều khiển quá trình, điều khiển trình tự, điều khiển mẻ và điều kiển thiết bị. Một số nhà sản xuất còn xây dựng cả những tập lệnh dành riêng cho từng ngành công nghiệp như: ngành dầu khí, ngành điện, ngành hạt nhân…Những tập lệnh đó tương đối phức tạp, đòi hỏi khả năng xử lí nhanh và chính xác. Thông thường, PAC được sử dụng cùng với phần mềm giám sát SCADA để thu thập và quản lý dữ liệu. Chính bởi có những tập lệnh nâng cao và thư viện HMI phong phú, ranh giới giữa PAC và DCS nhiều khi trở nên không rõ ràng. Rất nhiều tính năng tích hợp của hệ thống DCS được cung cấp bởi các nhà chế tạo PAC. PAC cũng có khả năng điều khiển nâng cao, lưu trữ lịch sử cho các hệ thống DSC lớn như điều khiển dự báo (MPC), điều khiển mờ.

IPC

Máy tính công nghiệp bắt đầu được phát triển những năm 1990 khi các công ty về tự động hóa có xu hướng thiết kế phần mềm có khả năng mô phỏng một PLC chạy trên nền máy tính cá nhân. Ban đầu, việc sử dụng các PC cho ứng dụng tự động hóa thường không tin cậy và gặp phải những vấn đề độ ổn định do hoạt động của hệ điều hành và do sự không tương thích của máy tính trong môi trường công nghiệp.

Máy tính công nghiệp

Kể từ đó, đã có rất nhiều cải tiến trong thiết kế của các IPC như sử dụng các máy tính được thiết kế theo tiêu chuẩn công nghiệp, sử dụng hệ điều hành ổn định hơn. Thậm chí, một số nhà sản xuất còn chế tạo máy tính công nghiệp của riêng mình với nhân hệ điều hành thời gian thực. Nhân hệ điều hành thời gian thực cho phép ứng dụng tự động hóa và ứng dụng hệ điều hành chạy độc lập với nhau và do đó có thể thực hiện được các ưu tiên theo ứng dụng.

Do chạy trên nền của PC, các máy tính công nghiệp thường được trang bị các bộ xử lí hiện đại và bộ nhớ dung lượng lớn hơn nhiều so với các PLC. Một trong những lợi thế của IPC là có thể chạy được cả ứng dụng HMI và chương trình điều khiển trên cùng một máy tính và do đó tiết kiệm đáng kể về mặt chi phí.

Lựa chọn đúng đắn hệ thống điều khiển

Về cơ bản, không có một qui tắc cụ thể nào về việc khi nào sử dụng PAC, PLC hay IPC. Rất nhiều yếu tố có thể đưa ra để cân nhắc như: ngân sách của khách hàng, kích thước của hệ thống, độ phức tạp và khả năng mở rộng trong tương lai. Bên cạnh đó cũng cần xem xét yêu cầu về cấp độ an toàn (SIL), và độ ổn định cũng như độ tin cậy của hệ thống.

Ma trận lựa chọn dựa trên tiêu chuẩn

Thương hiệu của hệ thống điều khiển cũng khá quan trọng. Do những lí do về bản quyền phần mềm của hệ thống đang sử dụng, mức độ quen thuộc về sản phẩm hay khả năng hỗ trợ kỹ thuật của các công ty tích hợp hệ thống, người dùng có thể lựa chọn thương hiệu tối ưu nhất cho hệ thống của mình.

Để có thể lựa chọn được bộ điều khiển loại nào là phù hợp nhất, có thể tạo ra một ma trận tiêu chí với các tiêu chí là các trọng số hay các đối tượng được đánh giá. Dựa trên chỉ số đánh giá của từng tiêu chí và tổng điểm tính toán, người dụng có thể đưa ra được một quyết định lựa chọn tương đối phù hợp cho hệ thống điều khiển của mình.

Bằng tiêu chí như trên rất hữu dụng khi người dùng không có sẵn các tiêu chuẩn để đánh giá hoặc không có các chuyên gia về hệ thống tư vấn và hỗ trợ. Một điểm đáng lưu ý là không nhất thiết chỉ dùng một loại bộ điều khiển trong nhà máy. Giải pháp sử dụng kết hợp giữa PLC, PAC hay IPC cũng rất khả thi. Ngày nay, mạng truyền thông công nghiệp cho phép có thể sử dụng tích hợp nhiều bộ điều khiển từ nhiều thương hiệu khác nhau. Một nhà tích hợp hệ thống giàu kinh nghiệm nên biết cách hỗ trợ khách hàng trong việc lựa chọn thiết bị đúng đắn và phù hợp nhất với nhu cầu và tính chất của từng hệ thống cụ thể. Việc lựa chọn đó sẽ giúp mang lại hiệu quả và lợi ích lâu dài cho khách hàng.q

NHẬT MINH (Theo www.automation.com)

Số 178 (12/2015)♦Tạp chí tự động hóa ngày nay

mca
Tin bài khác
Nhận định phiên giao dịch ngày 26/11: Chọn lọc cổ phiếu hình thành nền giá vững chắc

Nhận định phiên giao dịch ngày 26/11: Chọn lọc cổ phiếu hình thành nền giá vững chắc

Thị trường chứng khoán đang bước vào giai đoạn vận động thận trọng, khi VN-Index kiểm định vùng hỗ trợ 1.640–1.670 điểm và dòng tiền có xu hướng phân hóa mạnh. Trong bối cảnh nhiều nhóm ngành tiếp tục điều chỉnh, giới phân tích khuyến nghị nhà đầu tư ưu tiên chọn lọc những cổ phiếu đang hình thành nền giá vững chắc, hạn chế mua đuổi để giảm rủi ro trong ngắn hạn.
Fujifilm ra mắt GFX100RF Fragment Edition: Phiên bản giới hạn hợp tác cùng Hiroshi Fujiwara

Fujifilm ra mắt GFX100RF Fragment Edition: Phiên bản giới hạn hợp tác cùng Hiroshi Fujiwara

Một trong những chiếc máy ảnh "độc" nhất năm 2025 vừa lộ diện: Fujifilm kết hợp Fragment Design tạo nên GFX100RF Fragment Edition với lớp vỏ đen gương tinh xảo và màu phim tùy chỉnh dành riêng cho phiên bản này.
Mở rộng hợp tác Việt Nam - WIPO trong giáo dục và đào tạo sở hữu trí tuệ

Mở rộng hợp tác Việt Nam - WIPO trong giáo dục và đào tạo sở hữu trí tuệ

Từ ngày 24-28/11/2025, tại Hà Nội, Cục Sở hữu trí tuệ (SHTT) thuộc Bộ Khoa học và Công nghệ (KH&CN) phối hợp với Học viện Tổ chức SHTT thế giới (WIPO Academy), Cơ quan Sáng chế Nhật Bản và Chương trình Sứ mệnh Đổi mới sáng tạo Atal (Atal Innovation Mission - AIM) của Ấn Độ tổ chức chuỗi sự kiện nhằm thúc đẩy giáo dục sở hữu trí tuệ và đổi mới sáng tạo (ĐMST) cho thế hệ trẻ tại Việt Nam và khu vực ASEAN.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 26/11/2025: Tuổi Thân tín hiệu tốt, tuổi Dậu nhìn lạc quan

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 26/11/2025: Tuổi Thân tín hiệu tốt, tuổi Dậu nhìn lạc quan

Những bí ẩn của khoa học đời sống là "món ăn" tinh thần không thể thiếu trong cuộc sống của con người. Tử vi vòng quay công nghệ xem tử vi 12 con giáp ngày 26/11/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 25/11: Áp lực bán trên diện rộng, VN Index giảm điểm cuối phiên

Thị trường chứng khoán ngày 25/11: Áp lực bán trên diện rộng, VN Index giảm điểm cuối phiên

Thị trường ghi nhận áp lực bán mạnh trong phiên chiều, khiến VN Index giảm hơn 7 điểm và lùi khỏi vùng MA50. Thanh khoản tăng lên gần 27 nghìn tỷ đồng nhưng chủ yếu đến từ lực bán.
Bộ Khoa học và Công nghệ phát động quyên góp ủng hộ đồng bào miền Trung - Tây Nguyên

Bộ Khoa học và Công nghệ phát động quyên góp ủng hộ đồng bào miền Trung - Tây Nguyên

Hướng về miền Trung và Tây Nguyên đang oằn mình trong đợt mưa lũ lịch sử, Bộ Khoa học và Công nghệ sáng 24/11 phát động quyên góp trong toàn ngành, chung tay cùng cả nước hỗ trợ người dân sớm vượt qua khó khăn.
ESG, tầm nhìn chiến lược và cam kết thực thi của doanh nghiệp Việt

ESG, tầm nhìn chiến lược và cam kết thực thi của doanh nghiệp Việt

Những năm gần đây, ESG đã trở thành khái niệm quen thuộc đối với doanh nghiệp Việt. Đến thời điểm hiện tại, ESG không còn là lựa chọn mà là yếu tố, điều kiện bắt buộc để các doanh nghiệp Việt có thể tham gia chuỗi cung ứng EU thông qua “cuộc chơi” với các "ông lớn" để định vị thương hiệu và hội nhập quốc tế.
ETEK phát động AMBA 2026 - Cuộc thi thiết kế máy tự động lớn nhất Việt Nam

ETEK phát động AMBA 2026 - Cuộc thi thiết kế máy tự động lớn nhất Việt Nam

Công ty Cổ phần Giải pháp Tự động hóa ETEK vừa chính thức phát động mùa giải thứ hai của Automation Machine Builder Award - AMBA 2026, cuộc thi thiết kế máy tự động lớn nhất dành cho sinh viên kỹ thuật trên toàn quốc.
Nhận định phiên giao dịch ngày 25/11: Nắm giữ các cổ phiếu có vận động hồi phục mạnh

Nhận định phiên giao dịch ngày 25/11: Nắm giữ các cổ phiếu có vận động hồi phục mạnh

Phiên giao dịch 25/11 dự báo tiếp tục diễn biến phân hóa, trong đó những cổ phiếu đang có xu hướng hồi phục mạnh và tiềm năng tăng giá sẽ là điểm sáng cho nhà đầu tư. Các chuyên gia khuyến nghị nắm giữ các mã trụ cột và bluechip đang dẫn dắt thị trường để tận dụng cơ hội trong bối cảnh thanh khoản còn hạn chế.
Xsens giới thiệu “Hệ tiền đình” kỹ thuật số cho robot hình người

Xsens giới thiệu “Hệ tiền đình” kỹ thuật số cho robot hình người

Để robot hình người có thể di chuyển tự nhiên như chúng ta, chúng cần một "bản đồ" chuyển động chính xác. Movella vừa chính thức giới thiệu hệ thống Xsens Link thế hệ mới cùng bộ phần mềm chuyên dụng, hứa hẹn biến những cử chỉ tinh tế của con người thành dữ liệu huấn luyện hoàn hảo cho robot.
song-gia-tri