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

tan-hoang-minh
Tin bài khác
I/O từ xa: Tối ưu hệ thống điều khiển công nghiệp

I/O từ xa: Tối ưu hệ thống điều khiển công nghiệp

Trong bối cảnh các nhà máy đẩy mạnh chuyển đổi số, hệ thống I/O từ xa (Remote I/O) đang trở thành giải pháp hiệu quả giúp hiện đại hóa hạ tầng điều khiển công nghiệp. Công nghệ này không chỉ giảm chi phí đi dây mà còn đơn giản hóa bảo trì, nâng cao độ tin cậy của dữ liệu và tạo điều kiện mở rộng hệ thống linh hoạt.
Nhận định phiên giao dịch ngày 27/10: Thị trường nhiều khả năng cần thêm thời gian tích lũy

Nhận định phiên giao dịch ngày 27/10: Thị trường nhiều khả năng cần thêm thời gian tích lũy

Phiên giao dịch ngày 26/10 điều chỉnh khi áp lực chốt lời gia tăng tại vùng kháng cự, kéo các chỉ số chính giảm điểm. Thanh khoản suy giảm cho thấy tâm lý thận trọng của nhà đầu tư, trong khi khối ngoại tiếp tục bán ròng. Với các chỉ báo động lượng ở vùng quá mua, VN-Index nhiều khả năng cần thêm thời gian tích lũy quanh vùng hỗ trợ trước khi có thể kiểm định lại vùng kháng cự.
Weldcom - Từ cơ hội hợp tác cùng VinFast đến năng lực trở thành tổng thầu quốc tế

Weldcom - Từ cơ hội hợp tác cùng VinFast đến năng lực trở thành tổng thầu quốc tế

Từ hệ thống hơn 200 robot tại Hải Phòng đến những dự án tại Ấn Độ và Indonesia, Weldcom từng bước trưởng thành qua những công trình quy mô lớn, nơi bản lĩnh tổng thầu được tôi luyện trong áp lực công nghệ và những tiêu chuẩn khắt khe của ngành ô tô. Mỗi dấu mốc không chỉ khẳng định năng lực thực thi của đội ngũ kỹ sư Việt Nam mà còn tạo nền tảng vững chắc để doanh nghiệp từng bước ghi dấu trên bản đồ công nghiệp ô tô thế giới.
Hai sáng kiến chiến lược mở đường cho kinh tế tầm thấp và kiến tạo Thành phố Công nghiệp thế hệ mới

Hai sáng kiến chiến lược mở đường cho kinh tế tầm thấp và kiến tạo Thành phố Công nghiệp thế hệ mới

Tại Ngày Đổi mới sáng tạo Mở 2026 (OID 2026), sự kiện mở đầu chuỗi Diễn đàn Kinh tế Mùa thu 2026, Saigontel và các đối tác đã công bố hai sáng kiến chiến lược với thông điệp “Hội tụ tinh hoa - Bứt phá ý tưởng - Tiên phong kiến tạo Thành phố công nghiệp thế hệ mới”.
TP. Hồ Chí Minh đề xuất hợp tác với Ấn Độ về AI, bán dẫn và nhân lực công nghệ cao

TP. Hồ Chí Minh đề xuất hợp tác với Ấn Độ về AI, bán dẫn và nhân lực công nghệ cao

Ngày 26/10/2026, Diễn đàn Công nghệ tương lai Việt Nam - Ấn Độ đã được tổ chức nhằm tập trung thúc đẩy hợp tác nghiên cứu, ứng dụng và thương mại hóa công nghệ, đặc biệt trong các lĩnh vực trí tuệ nhân tạo (AI), bán dẫn, hạ tầng số và phát triển nguồn nhân lực chất lượng cao. Phiên thảo luận hướng tới xác định các sáng kiến hợp tác ưu tiên và những dự án thí điểm có khả năng triển khai trong 12-24 tháng tới.
BIDV đề xuất giải pháp thúc đẩy tăng trưởng vùng Đông Nam Bộ

BIDV đề xuất giải pháp thúc đẩy tăng trưởng vùng Đông Nam Bộ

Phát huy vai trò của một ngân hàng thương mại hàng đầu đất nước, tại Hội nghị “Ngành Ngân hàng đồng hành khơi thông nguồn lực tài chính - ngân hàng phục vụ tăng trưởng vùng Đông Nam Bộ giai đoạn 2026 - 2030”, Ngân hàng TMCP Đầu tư và Phát triển Việt Nam (BIDV) đã mang đến những giải pháp có tính khả thi cao.
Thị trường chứng khoán ngày 26/10: Thị trường đảo chiều, VN Index mất 10 điểm sau 4 phiên tăng

Thị trường chứng khoán ngày 26/10: Thị trường đảo chiều, VN Index mất 10 điểm sau 4 phiên tăng

Chuỗi 4 phiên tăng liên tiếp của VN Index bị chặn đứng khi áp lực chốt lời gia tăng trong phiên 26/10. Hơn 200 cổ phiếu giảm giá, thanh khoản suy yếu và khối ngoại bán ròng gần 900 tỷ đồng khiến thị trường phát đi tín hiệu thận trọng sau nhịp hồi phục cuối tuần trước.
Techcombank lập kỷ lục lợi nhuận quý III, đạt 28.900 tỷ đồng sau 9 tháng

Techcombank lập kỷ lục lợi nhuận quý III, đạt 28.900 tỷ đồng sau 9 tháng

Ngân hàng TMCP Kỹ thương Việt Nam (Techcombank) ghi nhận lợi nhuận trước thuế quý III/2026 đạt 10.400 tỷ đồng, mức cao nhất theo quý từ trước đến nay. Lũy kế 9 tháng, lợi nhuận đạt 28.900 tỷ đồng, tăng 23,7% so với cùng kỳ, nhờ tăng trưởng thu nhập lãi và dịch vụ.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 27/10/2026: Tuổi Dần vận trình khởi sắc, tuổi Thìn cần thận trọng

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 27/10/2026: Tuổi Dần vận trình khởi sắc, tuổi Thìn cần thận trọng

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 27/10/2026 nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe. Theo quan niệm dân gian, ngày Giáp Tuất có sự tương hợp với tuổi Dần, Ngọ, Mão, trong khi tuổi Thìn cần chú ý hơn trong công việc và các mối quan hệ.
Open Innovation Day 2026: Kiến tạo thành phố công nghiệp thế hệ mới

Open Innovation Day 2026: Kiến tạo thành phố công nghiệp thế hệ mới

Diễn ra từ ngày 26 - 29/10/2026, Diễn đàn Kinh tế mùa thu năm 2026 - AEF 2026 có chủ đề “Sự hội tụ của các cực tăng trưởng mới toàn cầu” và “Tinh thần hợp tác trong kỷ nguyên mới”. Diễn đàn do Thủ tướng Chính phủ chỉ đạo, UBND Thành phố Hồ Chí Minh chủ trì, Trung tâm Cách mạng Công nghiệp lần thứ 4 tại TP. Hồ Chí Minh (HCMC C4IR) thực hiện, phối hợp với các Sở, ngành và đối tác trong nước, quốc tế tổ chức.
master