HMI là gì? Cấu tạo, nguyên lý, ứng dụng và truyền thông của PLC

MỤC LỤC

I. HMI là gì?

1. Khái niệm HMI

2. Mục đích sử dụng HMI

3. Phân loại HMI

II. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của HMI

1. Cấu tạo chính của HMI

2. Nguyên lý hoạt động của HMI

III. Ứng dụng của HMI trong công nghiệp

IV. PLC là gì?

1. Khái niệm PLC

2. Chức năng chính của PLC

3. Ưu điểm của PLC

V. Cấu tạo của PLC

VI. Nguyên lý hoạt động của PLC

VII. Ứng dụng của PLC

VIII. Truyền thông trong PLC

1. Các chuẩn truyền thông phổ biến

2. Truyền thông giữa PLC và HMI

3. Truyền thông giữa PLC và các thiết bị khác

I. HMI là gì?

1. Khái niệm HMI

HMI (Human Machine Interface) là thiết bị hoặc phần mềm cho phép con người tương tác với máy móc hoặc hệ thống tự động hóa. Nó là cầu nối giữa con người và thiết bị điều khiển như PLC, biến tần, cảm biến,…

2. Mục đích sử dụng HMI

• Giám sát hệ thống trong thời gian thực

• Cài đặt và điều chỉnh tham số thiết bị

• Hiển thị cảnh báo, báo lỗi, trạng thái thiết bị

• Giao tiếp dữ liệu giữa người vận hành và hệ thống tự động

3. Phân loại HMI

• HMI cơ bản (LCD đơn giản, nút nhấn)

• HMI màn hình cảm ứng

• HMI máy tính công nghiệp (PC-based HMI)

• HMI Web-based (giao diện qua trình duyệt)

II. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của HMI

1. Cấu tạo chính của HMI

• Màn hình hiển thị: cảm ứng hoặc không cảm ứng

• Bộ xử lý trung tâm

• Bộ nhớ (RAM/ROM)

• Cổng truyền thông: RS232, RS485, Ethernet, USB,...

• Nguồn cấp: thường là 24VDC

2. Nguyên lý hoạt động của HMI

• HMI lấy dữ liệu từ PLC (qua cổng truyền thông)

• Dữ liệu hiển thị theo định dạng lập trình (giao diện)

• Người dùng có thể nhập lệnh (chạm cảm ứng)

• HMI gửi lệnh lại về PLC để điều khiển thiết bị

III. Ứng dụng của HMI trong công nghiệp

• Hệ thống giám sát dây chuyền sản xuất

• Tủ điều khiển máy móc (máy ép, máy đóng gói,…)

• Trạm xử lý nước thải, trạm bơm, HVAC

• Tự động hóa tòa nhà và nhà máy

IV. PLC là gì?

1. Khái niệm PLC

PLC (Programmable Logic Controller) là bộ điều khiển logic lập trình được, dùng để điều khiển quá trình tự động hóa trong công nghiệp.

2. Chức năng chính

• Nhận tín hiệu từ cảm biến

• Xử lý logic, thực hiện thuật toán điều khiển

• Gửi tín hiệu điều khiển ra thiết bị chấp hành

3. Ưu điểm

• Lập trình linh hoạt

• Độ tin cậy cao

• Thay thế được nhiều rơ-le, timer cơ

• Dễ mở rộng, bảo trì

V. Cấu tạo của PLC

• Bộ xử lý trung tâm (CPU)

• Nguồn cấp

• Ngõ vào số / tương tự

• Ngõ ra số / tương tự

• Cổng giao tiếp truyền thông

• Bộ nhớ chương trình

VI. Nguyên lý hoạt động của PLC

1. PLC đọc dữ liệu từ cảm biến qua ngõ vào

2. Xử lý dữ liệu theo chương trình điều khiển

3. Xuất tín hiệu điều khiển ra thiết bị chấp hành

4. Lặp lại chu trình theo vòng lặp scan (scan cycle)

VII. Ứng dụng của PLC

• Điều khiển máy đóng gói, dán nhãn

• Điều khiển thang máy, băng tải, robot

• Hệ thống chiếu sáng thông minh

• Trạm trộn bê tông, dây chuyền sản xuất thực phẩm,…

VIII. Truyền thông trong PLC

1. Các chuẩn truyền thông phổ biến

• RS232 / RS485

• Ethernet

• Modbus RTU / TCP

• Profibus / Profinet

• CANopen, DeviceNet

2. Truyền thông giữa PLC và HMI

• Giao tiếp qua cáp RS232, RS485 hoặc mạng LAN

• HMI lấy dữ liệu và gửi lệnh từ/đến PLC

3. Truyền thông giữa PLC và thiết bị khác

• PLC giao tiếp với biến tần, cảm biến, SCADA, máy tính công nghiệp,... thông qua các giao thức phù hợp