หน่วยท่ี 1 ระบบพแี อลซี Show จุดประสงค์เชิงพฤติกรรม เม่ือนกั ศึกษาปฏิบตั ิบทเรียนน้ีจบเรียบร้อยแลว้ นกั ศึกษาตอ้ งมีความสามารถดงั น้ี ไม่ต่อเนื่องได้ 2 ปัจจุบนั เทคโนโลยีทางดา้ นการควบคุมอตั โนมตั ิ มีบทบาทสาคญั เป็ นอยา่ งย่งิ สาหรับโรงงาน 1.1 พนื้ ฐานการควบคุมอตั โนมัติ การพฒั นานาเอาคอมพิวเตอร์มาเชื่อมโยงกบั อุปกรณ์การควบคุมในการสร้างภาพแบบจาลอง เพ่ือ 1.1.1 หลกั การและชนิดของการควบคุม การควบคุมอตั โนมตั ิในระบบกายภาพใด ๆ คือ การ ภาพท่ี 1-1 แผนภาพไดอะแกรมของระบบควบคุมอตั โนมตั ิ จากภาพที่ 1-1 ในระบบควบคุมอัตโนมัติผลงานหรื อสิ่งที่ระบบทาให้เรี ยกว่า 3 1.1.1.1 ระบบควบคุมวงรอบเปิ ด (open loop control system) ระบบควบคุมประเภทน้ี ภาพที่ 1-2 ระบบควบคุมวงรอบเปิ ด ความแม่นยาของเอาต์พุตเม่ือเปรียบเทียบกบั อินพุตของระบบควบคุมวงรอบ 1.1.1.2 ระบบควบคุมวงรอบปิ ด (close loop control system) ระบบควบคุมวงรอบปิ ด ภาพที่ 1-3 ระบบควบคุมวงรอบปิ ด 4 ระบบควบคุมวงรอบเปิ ดจะง่ายต่อการสร้าง เพราะเสถียรภาพของระบบไม่ใช่ ระบบควบคุมป้ อนกลบั ไม่จากดั อยู่ในวิชาวิศวกรรมเท่าน้นั แต่ยงั อยู่ในระบบ ในอดีตการควบคุมกระบวนการตา่ ง ๆ จะเลือกใชก้ ารควบคุมแบบง่ายๆ ดว้ ยมือ ภาพที่ 1-4 การควบคุมระดบั น้าในถงั ดว้ ยมือ ระดับนา้ ที่ สมองตัดสินใจว่า แฮนด์วาล์ว ระดับนา้ ในถัง +- ระดับนา้ จริง ภาพที่ 1-5 แผนภาพไดอะแกรมของการควบคุมระดบั น้าในถงั ดวั ยมือ 5 จากภาพที่ 1-4 การควบคุมระดบั น้าในถงั จะอาศยั พนกั งานคอยทาหนา้ ที่ในการ ภาพท่ี 1-6 การควบคุมระดบั น้าในถงั ดว้ ยการควบคุมแบบอตั โนมตั ิ จากภาพที่ 1-6 ระดบั น้าในถงั กระบวนการจะถูกวดั โดยเครื่องวดั ระดบั (level 6 4-20 mAdc. sp + e ตัวควบคุม mv อปุ กรณ์ควบคุมสุดท้าย กระบวนการ pv เครื่องวดั ภาพที่ 1-7 แผนภาพไดอะแกรมของการควบคุมระดบั น้าในถงั แบบอตั โนมตั ิ จากแผนภาพไดอะแกรมของภาพท่ี1-7 จะสังเกตวา่ มีลกั ษณะการควบคุมคลา้ ย 1) ตวั ควบคุม (controller) เป็ นเคร่ืองมือหรืออุปกรณ์ที่ใชใ้ นการสร้างสัญญาณ 2) อุปกรณ์ควบคุมสุดทา้ ย (final control element) คือ อุปกรณ์ท่ีทาหนา้ ท่ีปรับ 3) กระบวนการ (plant or process) หมายถึง ระบบหรือกระบวนการทางฟิ สิกส์ 4) อุปกรณ์วดั (measuring instruments) หมายถึง อุปกรณ์ซ่ึงอาจจะไดแ้ ก่ 7 กระแสไฟฟ้ า 4-20 mADC. สัญญาณแรงดนั ไฟฟ้ ากระแสตรง 1-5 VDC. หรือสัญญาณลม 3-15 psi. การควบคุมแบบอตั โนมตั ิจากภาพท่ี 1-7 มีข้นั ตอนการทางานคือ อุปกรณ์วดั 1.1.2 การควบคุมแบบต่าง ๆในงานอุตสาหกรรม ในการควบคุมขบวนการผลิตของโรงงาน โรงงานอุตสาหกรรมมีกระบวนการทางานของเคร่ืองจกั รแบ่งเป็ น 2 ประเภท คือ 8 1.1.3.4 ความสามารถปรับเปลี่ยนกระบวนการผลิตเพอื่ ผลิตสินคา้ ตา่ งชนิดกนั ได้ 9 ร่วมกนั พฒั นาระบบควบคุมอตั โนมตั ิข้ึนมาและจาหน่ายติดต้งั ให้กบั นกั ลงทุนเพ่ือสร้างโรงงาน 1.2 ตัวโปรแกรมเมเบลิ ลอจิกคอนโทรลเลอร์ อินพุตของพีแอลซี จะมาจากแหล่งสัญญาณหลายตวั เช่น ทรานสดิวเซอร์ ลิมิตสวิตซ์ เซนเซอร์ ประวตั ิความเป็นมาของพแี อลซี เม่ือปี พ.ศ.2511 ในฝ่ ายไฮดรอแมตริกของบริษทั เจอเนอร์รัล 1.2.1 ลกั ษณะของพแี อลซีท่ีสร้างข้ึนมาเป็นอุปกรณ์ควบคุม มีลกั ษณะดงั น้ี เหมาะสมกบั งานท่ีตอ้ งมีการเปลี่ยนแปลงหรือแกไ้ ขฟังชนั กก์ ารควบคุมอยตู่ ลอดเวลา คอมพิวเตอร์ท้งั ทางดา้ นฮาร์ดแวร์และซอร์ฟแวร์ มาใช้กบั พีแอลซีทาให้มีประสิทธิภาพในการ 10 ทางานสูงข้ึนเช่น การเพิ่มหน่วยความจาสามารถติดต่อกบั อินพุตและเอาตพ์ ุตระยะไกล สามารถทา 1.2.2 ขนาดของพีแอลซีแบ่งออกเป็น 2 ชนิด อินพุต เอาต์พุต และหน่วยสาหรับติดต่อส่ือสารข้อมูล ประกอบรวมกนั อยู่ภายในโครงสร้าง ภาพท่ี 1-8 พแี อลซี ตระกลู SIMATIC S7 SIEMENS แบบคอมแพค 2) แบบมอดูล (modular) ท่ีมีลกั ษณะเป็นมอดูล เชื่อมตอ่ กนั อยบู่ นแรค สามารถ 11 ภาพที่ 1-9 พแี อลซี ตระกลู SIMATIC S7 SIEMENS แบบมอดูล 1.2.2.2 การแบ่งขนาดของพแี อลซี ตามจานวนอินพุต เอาตพ์ ตุ สูงสุดและหน่วยความจา ตารางที่ 1-1 การแบ่งขนาดของพแี อลซีตามจานวนอินพุต เอาตพ์ ุต สูงสุดและหน่วยความจาโปรแกรม ขนาดของ พแี อลซี จ า น ว น อิ น พุ ต แ ล ะ เ อ า ต์ พุ ต หน่วยความจาโปรแกรม ขนาดเล็ก (small size) ไมเ่ กิน 128 และ128 จุด 4 Kbyte (2,000 statements) ขนาดกลาง (medium size) ไม่เกิน 1024 และ1024 จุด 16 Kbyte (8,000 statements) ขนาดใหญ่ (large size) ไมเ่ กิน 2048 และ 2048 จุด 64 Kbyte (32,000 statements) ขนาดใหญม่ าก ประมาณ 8192 และ 8192 จุด 256 Kbyte (128,000 (very large size) statements) 1.2.3 ส่วนประกอบหลกั ของพีแอลซี จะมีหน่วยจ่ายพลงั งาน หน่วยประมวลผลกลาง 12 ภาพที่ 1-10 แผนภาพไดอะแกรมส่วนประกอบหลงั ของพแี อลซี ภาพที่ 1-11 ส่วนประกอบหลกั ของ พแี อลซี 1.2.3.1 หน่วยจ่ายพลงั งาน ( power supply) ประมวลผลกลาง หน่วยอินพุต หน่วยเอาต์พุต และการสื่อสารกบั อุปกรณ์ภายนอก เช่น มอดูล 13 ภาพท่ี 1-12 หน่วยจ่ายพลงั งาน PS 305; 2 A SIEMENS 1.2.3.2 หน่วยประมวลผลกลาง (central processing unit : CPU) หน่วยความจา เป็นหน่วยท่ีใชใ้ นการตดั สินใจดงั ภาพท่ี 1-13 หน่วยประมวลผลกลางน้ีจะสแกนการ ภาพที่ 1-13 หน่วยประมวลผลกลางพแี อลซี 14 หน่วยประมวลผลกลางจะทาการตรวจสอบการเขา้ ถึงอินพุตของโปรแกรมที่ ภาพที่ 1-14 ลาดบั ในการสแกนโดยทวั่ ไปของพแี อลซี ภาพท่ี 1-14 แสดงลาดบั ในการสแกนการทางานของหน่วยประมวลผลกลาง 15 แกป้ ัญหาพลั ส์ท่ีขาดหายไปในพีแอลซีบางตวั คือ การใช้หน่วยการเขา้ ถึงขอ้ มูลที่มีความเร็วสูง 1) ไมโครโปรเซสเซอร์ (microprocessor) หวั ใจหลกั ในการทางาน ทาหนา้ ที่ ใน 2) หน่วยความจา คือหน่วยความจาขอ้ มูล (volatile memory : RAM) ขอ้ มูลจะ หน่วยประมวลผลกลางของพีแอลซีจะทาการติดต่ออินเตอร์เฟสกบั อุปกรณ์ (1) อินเตอร์เฟสสัญญาณไม่ต่อเน่ือง (discrete interfaces) เป็ นแบบไบนารี่ (2) อินเตอร์เฟสสญั ญาณตวั เลข (numerical data interfaces)คลา้ ยกบั สัญญาณ (3) อินเตอร์เฟสสัญญาณแอนะล็อก (analog interfaces)การเชื่อมต่อตอ้ ง 16 ภาพท่ี 1-15 โครงสร้างอินพตุ แบบรับสญั ญาณไฟฟ้ ากระแสตรง ภาพท่ี 1-16 โครงสร้างอินพตุ แบบรับสญั ญาณไฟฟ้ ากระแสสลบั 17 1) หน่วยลอจิกอินพุต จะรับสญั ญาณแบบไม่ตอ่ เนื่อง มีลกั ษณะสัญญาณไบนาร่ี ภาพที่ 1-17 การตอ่ ใชง้ านหน่วยลอจิกอินพตุ 2) หน่วยแอนะล็อกอินพุต จะรับสัญญาณแบบต่อเน่ืองแปลงสัญญาณแอนะล็อก 18 ภาพที่ 1-18 การตอ่ ใชง้ านแรงดนั ไฟฟ้ าหน่วยแอนะลอ็ กอินพตุ ภาพท่ี 1-19 แผนภาพไดอะแกรมการทางานของหน่วยลอจิกอินพตุ จากภาพที่ 1-19 การเช่ือมต่อของสัญญาณอินพุตจาเป็ นที่จะตอ้ งมีการแยกส่วน (1) ส่วนทาหน้าท่ีตรวจวดั ระดับของสัญญาณจากภายนอกว่ามีขนาดท่ี (2) ส่วนท่ีทาหน้าที่หน่วงสัญญาณอินพุตเพื่อลดสัญญาณรบกวนจาก 19 (3) ส่วนเช่ือมโยงทางแสงส่งผา่ นขอ้ มูลจากดา้ นหน่ึงไปสู่อีกดา้ นหน่ึง โดย INPUT +5 VOLTS TRANSISTOR DIODE TO CPU ภาพที่ 1-20 ตวั ทางานคทู่ างแสงออปโตค้ ปั เปอร์ จากภาพที่ 1-20 จะเห็นไดว้ า่ จะไม่มีการเช่ือมต่อกนั ทางไฟฟ้ า ระหวา่ งอินพุต 20 ภาพที่ 1-21 โครงสร้างเอาตพ์ ตุ แบบส่งสญั ญาณไฟฟ้ ากระแสตรง ภาพที่ 1-22 โครงสร้างเอาตพ์ ตุ แบบส่งสญั ญาณไฟฟ้ ากระแสสลบั 21 ภาพที่ 1-23 การต่อใชง้ านหน่วยลอจิกเอาตพ์ ตุ แบบส่งสญั ญาณไฟฟ้ ากระแสตรง ภาพท่ี 1-24 การต่อใชง้ านหน่วยลอจิกเอาตพ์ ตุ แบบรีเลย์ 22 2) หน่วยแอนะล็อกเอาตพ์ ุต (analog input unit) จะส่งสัญญาณแบบต่อเน่ือง ภาพท่ี 1-25 การตอ่ ใชง้ านหน่วยแอนะลอ็ กเอาตพ์ ตุ ภาพที่ 1-26 แผนภาพไดอะแกรมการทางานของหน่วยลอจิกเอาตพ์ ตุ จากภาพท่ี 1-26 สัญญาณเอาต์พุตจาเป็ นท่ีจะต้องมีการแยกส่วนทางไฟฟ้ า (1) ส่วนอุปกรณ์เช่ือมโยงทางแสงส่งสัญญาณจากหน่วยประมวลผลกลาง 23 (2) ส่วนท่ีทาหน้าท่ีขยายขนาดของสัญญาณให้มีขนาดที่เหมาะสมสาหรับ (3) ส่วนที่ทาหน้าท่ีในการตรวจสอบสถานะการลัดวงจรของอุปกรณ์ 1.2.3.5 หน่วยที่ทางานพเิ ศษ (intelligent/functional) การควบคุมบางอยา่ ง ในเคร่ืองจกั ร ภาพที่ 1-27 การต่อใชง้ านการควบคุมตาแหน่งที่ตอ้ งการความแมน่ ยาสูง 1.2.3.6 ตวั กลางในการโปรแกรมและการแสดงผล (medium for programming and 1) เคร่ืองทาการโปรแกรมท่ีผลิตมาเฉพาะ(dedicated programmer) อุปกรณ์ตวั น้ี 24 ภาพที่1-28 เครื่องโปรแกรมแบบผลิตเฉพาะของบริษทั ซีเมนส์ ที่มาhttp://shop.softwerk.at/index.php?filter_id=93&language=en&manufacturers_id=13&sort=3a เฉพาะบริษทั พีแอลซีเหมือนกบั เคร่ืองทาการโปรแกรมท่ีผลิตมาเฉพาะแต่มีราคาถูกกวา่ ดงั ภาพที่ 1- ภาพที่ 1-29 เครื่องโปรแกรมแบบมือถือของบริษทั ซีเมนส์ 3) คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล(personal computer : PC) โดยทวั่ ไปจะเป็ นวธิ ีการ ภาพท่ี 1-30 คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล 25 1.2.4 ภาษาที่ใช้ในการเขียนโปรแกรมพีแอลซี โดยปกติจะใช้ภาษาในการเขียนโปรแกรม 1.2.4.1 ภาษาที่เป็ นผงั การไหลที่เป็ นลาดบั (sequential flow chart language) ภาษามี ภาพที่ 1-31 ภาษาที่เป็น ผงั การไหลที่เป็ นลาดบั 1.2.4.2 ภาษาท่ีเป็ นไดอะแกรมแลดเดอร์ (ladder diagram language) ใชส้ ัญลกั ษณ์ ภาพท่ี 1-32 ภาษาท่ีเป็น ไดอะแกรมแลดเดอร์ 26 1.2.4.3 ภาษาท่ีเป็ นไดอะแกรมแบบฟังกช์ นั แผนภาพ ( functional block diagram) เป็ น ภาพท่ี 1-33 ภาษาที่เป็น ไดอะแกรมแบบฟังกช์ นั่ แผนภาพ 1.2.4.4 ภาษาท่ีเป็นรายการคาส่ังรายการขอ้ ความ (instruction list language Statement ภาพที่ 1-34 ภาษาที่เป็น รายการคาสงั่ รายการขอ้ ความ 1.2.4.5 ภาษาท่ีเป็ นขอ้ ความแบบโครงสร้าง (structured text) เป็ นภาษาระดบั สูงตอ้ งมี ภาพที่ 1-35 ภาษาที่เป็นขอ้ ความแบบโครงสร้าง 27 1.3 สรุปเนือ้ หา ลกั ษณะที่จะนามาซ่ึงเอาตพ์ ตุ ที่มีคุณสมบตั ิสอดคลอ้ งหรือเป็นไปอินพตุ ดว้ ยตวั ของมนั เอง แบ่งเป็ น 1.3.1.1 ระบบควบคุมวงรอบปิ ด ระบบควบคุมในงานอุตสาหกรรม มีกี่ประเภทการแบ่งประเภทของการควบคุม ในที่นี้จะแบ่งตามเกณฑ์เป็น 2 ประเภทด้วยกัน คือ 1) ระบบควบคุมแบบเปิด หรือเรียกอีกอย่างหนึ่งว่าระบบควบคุมแบบไม่มีการป้อนกลับ ระบบนี้เป็นระบบที่ง่ายที่สุดและมีอุปกรณ์ภายในที่ไม่ยุ่งยาก ระบบนี้ค่าเอาต์พุตที่ได้ จะไม่มีผลต่อการควบคุมกระบวนการของระบบ
ระบบควบคุมอัติโนมัติคืออะไรระบบ Automation คือ ระบบควบคุมอัตโนมัติที่สามารถเริ่มต้นการทำงานได้เองผ่านการรันโปรแกรมที่วางเอาไว้ เพื่อช่วยในการควบคุม สั่งงาน หรือรับคำสั่งงานต่างๆ รวมถึงกำหนดการทำงานของระบบควบคุมอัตโนมัติให้สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุด
ควบคุมเครื่องจักร ทำอะไรบ้างหน้าที่ความรับผิดชอบ. ดูแลเครื่องจักรการผลิตให้ผลิตสินค้าได้ตามแผนการผลิตที่วางไว้. รายงาน และสรุปสาเหตุเพื่อแก้ไข และป้องกันปัญหาการหยุดทำงานของเครื่องจักร (Down time). รักษาน้ำหนัก และขั้นตอนการบรรจุของสินค้าให้ได้มาตรฐานตามที่กำหนด. บำรุงรักษาและวางแผนการซ่อมบำรุงเครื่องจักร (Preventive Maintenance). PLC ในงานอุตสาหกรรม มีอะไรบ้างPLC (PROGRAMMABLE LOGIC CONTROL) คือ อุปกรณ์ที่โรงงานอุตสาหกรรมเลือกใช้สำหรับควบคุมการทำงานของเครื่องจักร อุปกรณ์ หรือกระบวนการทำงานต่าง ๆ เช่น PLC ควบคุมเครื่องจักร, PLC ควบคุมสายพาน, PLC ควบคุมมอเตอร์ หรือควบคุมงานประเภทอื่น ประกอบด้วยหน่วยประมวลผลกลาง หน่วยความจำ หน่วยรับข้อมูล หน่วยส่งข้อมูล และหน่วยป้อนโปรแกรม ...
|