คุณสมบัติของโปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์

บทท่ี 2 โปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์

2104-2109 การโปรแกรมและควบคุมไฟฟา้ |23 ใบความรทู้ ่ี 2 โปรแกรมเมเบลิ คอนโทรลเลอร์ จดุ ประสงคท์ ั่วไป 1. เขา้ ใจโปรแกรมเมเบลิ คอนโทรลเลอร์ จุดประสงค์เชิงพฤตกิ รรม 1. บอกความหมายโปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์ได้ 2. บอกประวัตคิ วามเปน็ มาของโปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์ได้ 3. จาแนกขนาดโปรแกรมเมเบลิ คอนโทรลเลอร์ได้ 4. บอกชนดิ ของโปรแกรมเมเบลิ คอนโทรลเลอรไ์ ด้ 5. บอกการติดตั้งโปรแกรมเมเบลิ คอนโทรลเลอรไ์ ด้ 6. บอกการบารงุ รักษาโปรแกรมเมเบลิ คอนโทรลเลอร์ได้ 7. อธิบายคณุ สมบัตโิ ปรแกรมเมเบลิ คอนโทรลเลอรไ์ ด้ 8. อธบิ ายการออกแบบระบบควบคุมได้ บทท่ี 2 โปรแกรมเมเบลิ คอนโทรลเลอร์ 2.1 โปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์ 2.1.1 ความหมายของโปรแกรมเมเบลิ คอนโทรลเลอร์ 2.1.2 ประวตั คิ วามเปน็ มาของโปรแกรมเมเบลิ คอนโทรลเลอร์ 2.1.3 ความแตกต่างระหว่าง PC กบั PLC 2.2 คุณสมบตั ขิ องโปรแกรมเมเบลิ คอนโทรลเลอร์ 2.2.1 คุณสมบตั ิโปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์ 2.2.2 ชนดิ ของโปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์ 2.2.3 การจาแนกขนาดโปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์ 2.3 การออกแบบ ติดต้งั และบารุงรกั ษาโปรแกรมเมเบลิ คอนโทรลเลอร์ 2.3.1 ข้ันตอนการออกแบบระบบควบคมุ 2.3.2 การตดิ ตง้ั โปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์ 2.3.3 การบารุงรกั ษาโปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์ โปรแกรมเมเบลิ คอนโทรลเลอร์

24 | 2104-2109 การโปรแกรมและควบคุมไฟฟ้า 2.1 โปรแกรมเมเบลิ คอนโทรลเลอร์ 2.1.1 ความหมายของโปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์ PC หรือ Programmable Controller เป็นอุปกรณ์ที่คิดค้นขึ้นมาเพ่ือใช้ในการ ควบคมุ การทางานของเคร่อื งจกั ร หรือระบบต่าง ๆ แทนวงจรรีเลย์แบบดงั้ เดมิ โดยวงจรรีเลยม์ ีขอ้ เสีย คือจะต้องเดินสายไฟฟ้า หรือที่เรียกว่า Hard-Wired ฉะนั้นเม่ือมีความจาเป็นท่ีจะต้องเปลี่ยน กระบวนการผลิต หรือลาดับการทางานใหม่ ผู้ใช้ต้องเดินสายไฟใหม่ซ่ึงเสียเวลาและเสียค่าใช้จ่ายสูง การเดินสายและการเปลี่ยนแปลงเงื่อนไขในการควบคุมทาได้ค่อนข้างยุ่งยากและหากใช้ไปเป็น เวลานาน ๆ วงจรรีเลยจ์ ะเสอื่ มสภาพ PC เปน็ อุปกรณท์ ี่ควบคุมเคร่ืองจกั รทางานเรียงตามลาดับแบบอัตโนมัติ โดยภายในมี Microprocessor เป็นสมองส่ังการหรือซอฟต์แวร์ PC จะสร้างอุปกรณ์ควบคุมต่าง ๆ ภายในตัวเอง เช่น รีเลย์ ตัวต้ังเวลา ตัวนับ ซึ่งอุปกรณ์ต่าง ๆ เหล่านี้จะขึ้นอยู่ในรูปของซอฟต์แวร์ สิ่งเหล่าน้ีไม่มี ตัวตนในรูปวัตถุ แต่จะปรากฏในรูปฟังก์ชันการทางานท่ีตรงกับของจริง นอกจากน้ีการต่อสาย เช่ือมโยงอุปกรณ์เหลา่ นีเ้ ขา้ หากนั เป็นวงจรก็ทาไดโ้ ดยซอฟตแ์ วร์ทั้งสิน้ ปัจจุบัน PC นิยมมากในโรงงานอุตสาหกรรม โดยเข้ามาทดแทนวงจรรีเลย์ เนื่องจาก PC สามารถใช้งานได้ง่ายกว่ารีเลย์ สามารถที่จะตอ่ เข้ากับอุปกรณ์อินพุตและเอาต์พตุ ได้โดยตรง การ เปลี่ยนกระบวนการการผลิตหรือลาดับการทางานใหม่น้ันทาได้โดยการเปล่ียนแปลงโปรแกรมใหม่ เท่าน้ัน นอกจากนแี้ ล้ว PC ยังใช้ระบบ Solid State ซึ่งน่าเชื่อถือกวา่ ระบบเดิม การกินกระแสไฟฟ้า น้อยกว่า และสะดวกกว่าเม่อื ต้องขยายขน้ั ตอนการทางานของเครื่องจกั ร PC นอกจากจะใช้งานแบบเดี่ยว (Stand Alone) แล้ว PC ยังสามารถทางานใน ลักษณะเครอื ขา่ ย (Network) เพือ่ ควบคุมการทางานของระบบใหม้ ปี ระสทิ ธภิ าพมากขนึ้ ไดอ้ ีกดว้ ย ซง่ึ จะเห็นได้ว่า PC มคี วามยืดหยุ่นในการใชง้ านมากกว่าแบบรเี ลย์ ทาใหโ้ รงงานอุตสาหกรรมนยิ มใช้งาน PC มากขึ้นเร่ือย ๆ จนแทบจะกล่าวได้ว่าทุกวันนี้ PC ได้เข้ามามีบทบาทเป็นอย่างมากในโรงงาน อตุ สาหกรรมการผลติ อตั โนมัตแิ ละก่งึ อตั โนมตั ิในทุกประเภท 2.1.2 ประวตั คิ วามเปน็ มาของโปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์ ปี พ.ศ. 2511 กลุ่มวิศวกรได้ออกแบบวงจรควบคุมโดยใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ท่ี เรียกวา่ Solid State มาทดแทนการควบคุมดว้ ยวงจรรเี ลย์ในโรงงานผลิตรถยนตข์ องบริษัท General Motor ประเทศสหรัฐอเมรกิ า เนอื่ งจากระบบการควบคุมด้วยวงจรรีเลย์ใชพ้ น้ื ที่และกนิ กระแสมากมี ค่าใช้จ่ายสูง และเมื่อต้องการเปลี่ยนระบบควบคุมกระบวนการการผลิตใหม่จะมีความยุ่งยาก ใช้ เวลานาน และยงั ขาดระบบตรวจสอบการทางานของตวั เอง โปรแกรมเมเบลิ คอนโทรลเลอร์

2104-2109 การโปรแกรมและควบคมุ ไฟฟา้ |25 ปี พ.ศ. 2512 โปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์ตัวแรกได้ถือกาเนิดขึ้นมา แต่ยังมี ลักษณะการควบคุมแบบดิจิทัล หรือควบคุมการ ON-OFF ได้อย่างเดียว ไม่สามารถประมวลผลใน ระบบที่ซบั ซอ้ นหรอื ระบบแอนาลอ็ กได้ ปี พ.ศ. 2516 ได้มีการพัฒนาโปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์ให้มีขีดความสามารถ สูงข้ึน มีฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์ สามารถประมวลผลสัญญาณหรอื ระบบการทางานที่ยุ่งยากซับซอ้ น ได้ ปี พ.ศ. 2518 ได้มีการพัฒนาโปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์ให้สามารถรบั สัญญาณ อินพุตได้ทั้งแบบดิจิทัลและแบบแอนาล็อก ซึ่งเป็นจุดเร่ิมต้นการเปล่ียนแปลง ปรับปรุงแก้ไข ขอ้ บกพร่องของโปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์ได้เปน็ อย่างดี ต้งั แต่ปี พ.ศ. 2520 เปน็ ต้นมา ได้มีการนาเทคโนโลยีไมโครโพรเซสเซอร์เข้ามาใช้กับ โปรแกรมเมเบลิ คอนโทรลเลอร์จึงทาให้มีความสามารถสงู ขนึ้ สามารถส่อื สารเช่อื มตอ่ กับคอมพิวเตอร์ ได้ มีฟังก์ชันการควบคุมความเร็วและตาแหน่งของมอเตอร์ได้ ตลอดจนสามารถควบคุมผ่านระบบ เครือข่ายได้ นอกจากน้ันแล้วยังง่ายต่อการเขียนโปรแกรมคาสั่ง เน่ืองจากมีภาษาในการเขียน โปรแกรมได้หลากหลายภาษา เช่น ภาษาแลดเดอร์ไดอะแกรม ภาษาบูลีน ภาษาฟังก์ชันบล็อก เป็น ตน้ ปัจจุบันโปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์มีอยู่มากมายหลายบริษัทท่ีผลิตออกมา จาหน่าย มีฟังก์ชันการทางานและขนาดต่าง ๆ ให้ผู้ใช้งานเลือกใช้ได้อย่างกว้างขวาง และเหมาะสม กับงานการควบคุมหลากหลายรปู แบบ 2.1.3 ความแตกตา่ งระหวา่ ง PC กับ PLC Programmable Controller (PC) ในบางท่ีหรือกลุ่มผู้ใช้งานอาจเรียกว่ า Programmable Logic Controller (PLC) ซึ่งต่างก็หมายถึง “อุปกรณ์ควบคุมแบบโปรแกรมได้” นั่นเอง โดยสาเหตุท่ีเรียกแตกต่างกันเนื่องจาก PLC ในยุคแรกๆ จะควบคุมในลักษณะการเปิด-ปิด (ON-OFF) หมายถึง การควบคุมแบบลอจิก (Logic) หรือเป็นการควบคุมแบบดิจิทัล ซ่ึงทาให้มี ขอบเขตการควบคุมที่จากัด ดังนั้นเพื่อเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพในการทางานจึงต้องมีการพัฒนา PLC น้ีให้มีความสามารถเพิ่มมากขึ้นเป็นลาดับสามารถควบคุมงานท่ีเป็นทั้งสัญญาณดิจิทัลและ สัญญาณแอนาล็อกได้ ดังน้ันจึงตัดคาว่าลอจิก (Logic) ออกไปเหลือเพียง Programmable Controller (PC) NOTE Programmable Controller ในแต่ละประเทศจะมีช่ือเรยี กแตกต่างกนั คอื  PC หรือ Programmable Controller เรียกกันในประเทศอังกฤษ  PLC หรอื Programmable Logic Controller เรียกกนั ในประเทศสหรัฐอเมริกา  SPB หรอื Speicher Programierbaren Steuerung เรยี กกันในประเทศเยอรมันนี  PBS หรือ Programmable Binary System เรยี กกนั ในกลมุ่ ประเทศสแกนดนิ ีเวีย โปรแกรมเมเบลิ คอนโทรลเลอร์

26 | 2104-2109 การโปรแกรมและควบคมุ ไฟฟา้ 2.2 คณุ สมบตั ิของโปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์ โ ปร แก ร ม เม เบิล คอ น โ ทร ล เ ลอ ร์ ถูก น าม า ใช้ เพื่ อ ท ดแ ทน ก าร คว บคุ ม ด้ ว ย ว ง จร รี เล ย์ แ ล ะ แมคเนติกคอนแทกเตอร์ เน่ืองจากมีข้อดีหลายประการ โดยเฉพาะอย่างย่ิงในโปรแกรมเมเบิล คอนโทรลเลอร์จะมีอุปกรณ์จาลองมากมายที่เพิ่มความสะดวกในการเขียนโปรแกรมควบคุม ตัวอย่างเช่น มีรีเลย์ช่วย (Auxiliary Relay) มีตัวตั้งเวลา (Timer) มีตัวนับ (Counter) หรือฟังก์ชัน นาฬิกา (Clock Memory) เป็นต้น ซ่ึงจะทาให้การเขียนโปรแกรมควบคุมการทางานของเคร่ืองจักร หรือระบบควบคุมตา่ ง ๆ สามารถทางานไดด้ ีและฉลาดย่ิงขนึ้ 2.2.1 คณุ สมบัติโปรแกรมเมเบลิ คอนโทรลเลอร์ 2.2.1.1 ใช้พ้ืนที่ในการติดต้ังน้อย เพราะในหน่วยความจาโปรแกรมเมเบิล คอนโทรลเลอร์จะมีรีเลย์ช่วย (Auxiliary Relay) อยู่มากมาย และสามารถนามาใช้ในการเขียน โปรแกรมได้ จะทาให้อุปกรณ์ทจี่ ะตดิ ตง้ั และตอ่ ร่วมในวงจรควบคุมลดลงได้ 2.2.1.2 ลดการเดินสายรเี ลย์ช่วย เพราะรีเลยด์ งั กลา่ วจะถูกเขียนอยใู่ นโปรแกรม ทา ให้ประหยัดเวลาและลดค่าใช้จ่ายในการติดต้ัง และสะดวกต่อการเปลี่ยนแปลงโปรแกรมการควบคมุ ทาใหม้ ีความยดื หยุ่น (Re-flexibility) ในการทางานสูง 2.2.1.3 การเปลี่ยนแปลงขั้นตอนหรือเงื่อนไขการควบคุมการทางานของระบบ สามารถทาได้งา่ ยเพียงเปลี่ยนแปลงโปรแกรมท่ีเขียนข้นึ 2.2.1.4 มีความแม่นยา (Accuracy) และความสามารถในการทางานซ้า (Repeatability) สงู และยงั ทางานได้รวดเรว็ กว่าวงจรรีเลย์ เนือ่ งจากเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนกิ ส์ 2.2.1.5 อายุการใช้งานยาวนานกว่าและมีความน่าเชื่อถือ (Reliability) สูง ลด ปัญหาการอาร์คทีห่ นา้ สัมผัส (Contactor) ของรีเลย์ 2.2.1.6 สะดวกในการออกแบบวงจรควบคุม เพราะมีฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์ ฟงั ก์ชนั ในการย้ายขอ้ มลู มีตวั นบั (Counter) และตัวตั้งเวลา (Timer) 2.2.1.7 การขยายและการบารงุ รกั ษาทาไดง้ ่าย เพราะไม่มกี ารเดินสายทีย่ ุ่งยาก 2.2.1.8 มีระบบการตรวจสอบข้อผิดพลาด (Self-Diagnostic) ภายในโปรแกรมเม เบลิ คอนโทรลเลอร์ ซง่ึ สามารถหาสาเหตุ และแก้ไขข้อขดั ข้องได้อย่างรวดเรว็ 2.2.1.9 โปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์สามารถเช่ือมต่ออุปกรณ์ภายนอก เช่น เครื่องพมิ พ์ คอมพิวเตอร์ และทางานรว่ มกนั ผ่านระบบเครอื ขา่ ย หรอื การควบคมุ ระยะไกล (Remote control) ได้ 2.2.1.10 วงจรภายในของหน่วยประมวลผลกลาง และวงจรอุปกรณ์เชื่อมตอ่ ภายนอก ทั้งส่วนอินพุตและเอาต์พุต จะแยกออกจากกันแต่สามารถทางานร่วมกันได้ด้วยวง จร โปรแกรมเมเบลิ คอนโทรลเลอร์

2104-2109 การโปรแกรมและควบคุมไฟฟา้ |27 Opto – Isolator เพ่ือป้องกันไม่ให้เกิดความเสียหายจากการต่อวงจรอุปกรณ์ภายนอกผิด หรือ สภาวะการเกิดแรงดนั เกนิ ในระบบ 2.2.2 ชนดิ ของโปรแกรมเมเบลิ คอนโทรลเลอร์ โปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์สามารถจาแนกตามโครงสร้างภายนอกได้ออกเป็น 2 ชนดิ คอื 2.2.2.1 โปรแกรมเมเบลิ คอนโทรลเลอร์ชนดิ บลอ็ ก (Block Type PCs) โปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์ประเภทนี้ จะรวมส่วนประกอบทั้งหมดของ PC อยู่ในบล็อกเดียวกัน ไม่ว่าจะเป็นตัวประมวลผล หน่วยความจา ภาคอินพุต/เอาต์พุต และ แหล่งจ่ายไฟ เหมาะสาหรับงานท่ีมีอินพุตและเอาต์พุตท่ีแน่นอนและมีจานวนไม่มาก เช่น ใช้ในการ ควบคมุ เครือ่ งจักรอัตโนมตั ิ ตัวอย่าง PC แบบ Block Type ดังภาพท่ี 2.1 ภาพท่ี 2.1 ชนิดโปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์แบบ Block Type ตารางท่ี 2.1 ข้อดแี ละขอ้ เสียของ PC แบบ Block Type ขอ้ ดี ขอ้ เสีย 1. มีขนาดเล็กสามารถติดต้ังได้งา่ ยจงึ เหมาะกับ 1. การเพมิ่ จานวนอนิ พุต/เอาตพ์ ุต สามารถเพิ่ม งานควบคมุ ขนาดเลก็ ๆ ไดน้ อ้ ยกว่า PC ชนดิ โมดลู 2. สามารถใช้แทนวงจรรีเลย์ได้ 2. เมือ่ อนิ พุต/เอาตพ์ ตุ เสียจุดใดจดุ หนงึ่ ต้องนา 3. มีฟงั กช์ นั พเิ ศษ เช่น ฟงั กช์ ันทางคณิตศาสตร์ PC ออกไปทั้งชุดทาให้ระบบต้องหยุดทางาน และฟังกช์ ันอ่นื ๆ ชัว่ ระยะเวลาหนึ่ง 3. มีฟังก์ชันให้เลือกใช้งานน้อยกว่า PC ชนิด โมดูล โปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์

28 | 2104-2109 การโปรแกรมและควบคมุ ไฟฟา้ 2.2.2.2 โปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์ชนิดโมดูล (Modular Type PCs) หรือ แรค็ (Rack Type PCs) โปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์ชนดิ น้ี ส่วนประกอบแต่ละสว่ นสามารถแยก ออกจากกันเป็นโมดูล(Modules) เช่น ภาคอินพุต/เอาต์พุต จะอยู่ในส่วนของโมดูลอินพุต/เอาต์พุต (Input/Output Units) ซ่ึงสามารถเลือกใช้งานได้ว่าจะใช้โมดูลขนาดก่ีอินพุต/เอาต์พุต ซ่ึงมีให้ เลือกใช้งานหลายรูปแบบ อาจจะใช้เป็นอินพุตอย่างเดียวขนาด 8 /16 จุด หรือ เป็นเอาต์พุตอย่าง เดียวขนาด 4/8/12/16 จุด ขึ้นอยู่กับรนุ่ ของโปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์ด้วย ในส่วนของตัวประมวลผลและหน่วยความจาจะรวมอยู่ในซีพยี ูโมดูล (CPU Unit) เราสามารถเปลย่ี นขนาดของ CPU Unit ใหเ้ หมาะสมตามความตอ้ งการใชง้ านตรงขนาดความจุ ของโปรแกรม การเพม่ิ จานวนอนิ พุต/เอาต์พุต ส่วนประกอบต่างๆ ของ PLC ชนิดโมดูล เม่ือต้องการใช้งานจะถูกนามาตอ่ ร่วมกัน บางรุ่นใช้เป็นคอนเนคเตอร์ในการเช่ือมต่อกันระหวา่ งยูนติ ในการรวมยูนิตต่างๆ เข้าด้วยกัน เพอ่ื ให้สามารถใช้งานรว่ มกันได้ ตัวอย่าง PLC ชนดิ โมดูล ดังภาพที่ 2.2 ภาพท่ี 2.2 ชนิดโปรแกรมเมเบลิ คอนโทรลเลอร์แบบ Modular โปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์

2104-2109 การโปรแกรมและควบคมุ ไฟฟา้ |29 ตารางท่ี 2.2 ข้อดแี ละข้อเสยี ของ PC แบบ Modular ขอ้ ดี ข้อเสยี 1. เพิ่มขยายระบบได้ง่ายเพียงแค่ติดต้ังโมดูล 1. ราคาแพงเมื่อเทียบกับ PC แบบ Block ต่างๆ ที่ตอ้ งการใชง้ านลงไปบน Back plane Type 2. สามารถขยายจานวนอินพุต/เอาต์พุตได้ มากกวา่ แบบ Block Type 3. อุปกรณ์อินพุต/เอาต์พุตเสียจุดใดจุดหนึ่ง สามารถถอดเฉพาะโมดูลน้ันไปซ่อม ทาให้ ระบบสามารถทาการตอ่ ได้ 4. มียูนิต และรูปแบบการติดต่อสื่อสารให้ เลือกใชง้ านมากกว่าแบบ Block Type 2.2.3 การจาแนกขนาดโปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์ ระยะแรกโปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์มีเพียง 2 ขนาด คือ โปรแกรมเมเบิล คอนโทรลเลอร์ขนาดเล็ก ซึ่งจะใช้แทนรีเลย์ มีขนาดของอินพุต/เอาต์พุตจากัด ราคาถูก และ โปรแกรมเมเบลิ คอนโทรลเลอร์ขนาดใหญม่ ีหนว่ ยอนิ พตุ /เอาต์พตุ จานวนมากราคาแพงทาใหร้ ะยะนั้น อุตสาหกรรมบางประเภทไม่สามารถจัดหาโปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์ท่ีเหมาะกับขนาดของงานท่ี มีอยู่ได้ เน่ืองจากถ้าใช้โปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์ขนาดเล็กก็จะมีขีดจากัดมากเกินไป แต่ถ้าใช้ โปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์ขนาดใหญ่กส็ ้ินเปลืองคา่ ใชจ้ า่ ยโดยไมจ่ าเป็น การใชง้ านโปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์จะพิจารณาขนาดของงานและความซับซ้อน ของงานท่ีทาเป็นหลัก ส่งผลให้ผู้ผลิตโปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์ท่ีผลิตออกมาใช้งานมีด้วยกัน หลายระดับ ซ่ึงในแต่ละระดับก็มคี วามสามารถแตกต่างกัน เพ่ือให้เหมาะสมกับการใช้งานและความ ซับซ้อนของงานแตล่ ะประเภท โดยทั่วไปการแบ่งขนาดของโปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์นั้นจะพิจารณาจากขนาด ของหน่วยความจาโปรแกรม (Program Memory) และจานวนอินพุตและเอาต์พุตสูงสุดที่โปรแกรม เมเบลิ คอนโทรลเลอร์นนั้ สามารถท่จี ะรองรบั ได้ ตารางท่ี 2.3 แสดงการจาแนกขนาดของโปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์ ขนาดของ PC จานวน I/O สูงสดุ หน่วยความจาโปรแกรม ขนาดเล็ก (Small size) ไม่เกนิ 128/128 4 kbyte (2,000 Statements) ขนาดกลาง (Medium size) ไม่เกนิ 1024/1024 16 kbyte (8,000 Statements) ขนาดใหญ่ (Large size) ไม่เกนิ 2048/2048 64 kbyte (32,000 Statements) ขนาดใหญ่มาก (Very large size) ไม่เกนิ 8192/8192 256 kbyte (128,000 Statements) โปรแกรมเมเบลิ คอนโทรลเลอร์

30 | 2104-2109 การโปรแกรมและควบคมุ ไฟฟ้า โปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอรข์ นาดเล็ก มหี น่วยอนิ พุต/เอาตพ์ ตุ และหนว่ ยความจา จากัด ในทน่ี ้ีจะรวมถึง PLC หรอื Mirco-PC ท่ีใช้อุปกรณร์ ีเลย์ในการควบคุมแบบ On/Off ไมเ่ ช่อื มโยง กับคอมพวิ เตอรแ์ ละ PC ระบบอืน่ โปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอรข์ นาดกลาง มีการควบคุมแบบแอนาล็อก การคานวณ พื้นฐานทางคณติ ศาสตร์ การจัดการข้อมูล และสามารถเช่ือมโยงกบั คอมพิวเตอรไ์ ด้ โปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์ขนาดใหญ่ ใช้ในการควบคุมขนาดใหญ่ มีข้อมูล จานวนมากและการคานวณมคี วามซับซ้อน PC โปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์ขนาดใหญ่มาก ทาหน้าที่เป็นส่วนควบคุมหลักแทน คอมพวิ เตอร์ ในระบบควบคุมสว่ นใหญ่จะใช้ PC หลายเครือ่ งทางานร่วมกัน นอกจากนี้การนาเอาโปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์ไปใช้งานยังต้องพิจารณา องคป์ ระกอบหรอื คุณสมบัติอน่ื ๆ ประกอบด้วย เชน่ Processor, Cycle time, Language facilities, Function operations, Expansion capability, Communication port ฯลฯ ภาพที่ 2.3 โปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์ ยี่หอ้ Siemens รนุ่ ต่างๆ โปรแกรมเมเบลิ คอนโทรลเลอร์

2104-2109 การโปรแกรมและควบคุมไฟฟา้ |31 2.3 การออกแบบ ตดิ ตงั้ และบารงุ รักษาโปรแกรมเมเบลิ คอนโทรลเลอร์ 2.3.1 ขัน้ ตอนการออกแบบระบบควบคมุ โปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์เป็นเคร่ืองควบคุมที่มีบทบาทสาคัญมาก ที่นามาใช้ แทนวงจรรีเลย์ มีการใช้งานกันมากในงานควบคุมหรืองานอุตสาหกรรมทั่วไปในปัจจุบัน ดังนั้น ขั้นตอนหรือวิธีการออกแบบเพื่อให้ใช้งานได้อย่างสะดวก และมีประสิทธิภาพ โดยมีลาดับขั้นตอนที่ สาคญั ดงั นี้ 2.3.1.1 กาหนดเปา้ หมายในการควบคุมท่ชี ัดเจน ในการควบคุมในงานอุตสาหกรรมต้องกาหนดเป้าหมายท่ีชัดเจนและมี ขอบเขตในการใช้งานของโปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์สาหรับใช้ในการควบคุมเคร่ืองจักร ระบบ การควบคุมต่างๆ ตลอดถึงกระบวนการในงานอุตสาหกรรมต้องคานึงถึงความต้องการของผู้ใช้ ลักษณะของสัญญาณอินพุตและเอาต์พุตท่ีใช้ และต้องคานึงถึงการต่อเติมระบบใหม่รวมถึงการ ปรับปรงุ ระบบเก่า 2.3.1.2 การออกแบบระบบควบคมุ ศึกษาข้ันตอนการทางานของระบบและกาหนดขอบเขตการทางานของ โปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์ ในระบบควรพิจารณาการทางานของระบบเป็น Cycle และทาการ บนั ทึกลาดับขั้นตอนการทางานของระบบโดยใช้ Timing Diagram หรือ Flow Chart 2.3.1.3 การเลอื กซื้อโปรแกรมเมเบลิ คอนโทรลเลอร์ (PC) เลือกซื้อให้เหมาะสมกับงานและเหมาะสมกับระบบควบคุมสิ่งสาคัญอีก ประการหนึ่งก็คือประสิทธิภาพของโปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์ หรือขีดความสามารถของ โปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์นน้ั เอง 1) ขยายจานวนอินพุตและเอาต์พุตได้มากน้อยเพียงใดที่จะนาไปใช้งาน ตลอดจนถงึ การขยายการทางาน 2) ต้องมีความเหมาะสมของจานวน ขนาดและชนิดของหน่วยความจา ตามโปรแกรมทีใ่ ช้ 3) ภาษาและคาส่ังพิเศษที่ใช้ในการเขียนโปรแกรม เลือกที่ใช้เขียนง่าย ประหยัดหน่วยความจา ไม่ซับซ้อนและมีประสทิ ธภิ าพในการเขียนโปรแกรมได้ดี 4) ความสามารถในการต่อรว่ มกับคอมพวิ เตอร์ 5) มฟี งั กช์ นั พิเศษใหเ้ ลือกในกรณีทีร่ ะบบใหญ่ 6) ความเช่ือถือของผลติ ภณั ฑ์มีคุณภาพมาตฐาน 7) มีการเอื้ออานวยในการขยายระบบท่ีขยายใหญ่ข้ึนอุปกรณ์ท่ีใช้ สามารถเช่อื มโยงและทางานรว่ มกนั ได้ โปรแกรมเมเบลิ คอนโทรลเลอร์

32 | 2104-2109 การโปรแกรมและควบคมุ ไฟฟา้ 8) การใหบ้ ริการจากบรษิ ทั ท่จี าหน่าย ให้คาปรึกษาฝึกอบรมให้ข้อมูลทาง เทคนิค 2.3.1.4 การจัดหรอื กาหนดตาแหน่งของอปุ กรณ์ การจัดหรือกาหนดตาแหน่งของอุปกรณ์เป็นการกาหนดตาแหน่งอินพุต เอาตพ์ ุต อปุ กรณ์ภายในตา่ ง ๆ ของโปรแกรมเมเบลิ คอนโทรลเลอร์ ผูเ้ ขียนโปรแกรมจะตอ้ งทาตาราง บันทึกตาแหน่งอินพุตและเอาต์พุตอุปกรณ์ภายใน บอกความหมายและหน้าท่ีในการทางานในการ กาหนดตาแหนง่ ของอินพตุ เอาต์พุตขึ้นอยกู่ ับโปรแกรมเมเบลิ คอนโทรลเลอร์ท่ีกาหนด 2.3.1.5 การออกแบบเขียนโปรแกรม ศึกษาระบบควบคุม ศึกษาคาสั่งโปรแกรมลาดับข้ันตอนการทางานเป็น ขน้ั ตอนอยา่ งเป็นระบบ วางแผนระบบการทางาน ทาการเขียนโปรแกรมตามขน้ั ตอนทกี่ าหนด 2.3.1.6 ปอ้ นโปรแกรมเขา้ เคร่ือง (PC) ป้อนโปรแกรมตามข้ันตอนท่ีกาหนด ป้อนลงในหน่วยความจา RAM ตรวจสอบโปรแกรมที่ทาการป้อนอกี ครัง้ เพื่อแน่ใจว่าถูกต้อง 2.3.1.7 ทาการทดสอบและแก้ไข ตรวจสอบการทางานของโปรแกรมวา่ ถูกต้องหรอื ไม่ เป็นไปตามเงอ่ื นไขทไ่ี ด้ กาหนดไว้ในการควบคุมการทางานของเครื่องจกั ร โดยยังไมไ่ ด้ต่อกบั งานจริง หากมีขอ้ ผิดผลาดให้ทา การแกไ้ ขให้สมบรู ณ์ 2.3.1.8 ทดสอบการทางานของ PC กับระบบงานจรงิ การทดสอบกับงานจริงสมบูรณ์แล้วให้เก็บโปรแกรมลงในหน่วยความจา ถาวร 2.3.2 การติดต้งั โปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์ โปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์ไดร้ บั การออกแบบเพื่อใช้ในงานอุตสาหกรรม ดงั น้ันใน ที่อุณหภูมิสูงอากาศมีความช้ืน และฝุ่นละอองมากระบบไฟฟ้าจะขาดเสถียรภาพ แรงดันไฟฟ้ามี สัญญาณรบกวนและเปลี่ยนแปลงอยู่เสมอ แม้ว่าโปรแกรมเมเบิลไม่จาเป็นต้องติดตั้งในห้องควบคุม พิเศษ แต่การติดตั้งอุปกรณ์ต่าง ๆ ต้องถูกวิธีจะช่วยให้การใช้โปรแกรมเมเบิลคอนโทรเลอร์ได้อยา่ งมี ประสิทธภิ าพ 2.3.2.1 กอ่ นการตดิ ตง้ั โปรแกรมเมเบลิ คอนโทรลเลอร์ ควรตรวจดูสภาพแวดล้อม ทต่ี ดิ ต้งั ตอ่ ไปนี้ 1) อุณหภูมิการใช้งานควรอยู่ระหว่าง 0-35 °C และอุณหภูมิของ เครื่องจักรมีผลกระทบทาให้เกิดการเสียหายต่อโปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์หรือไม่ พ้ืนท่ีในการ ตดิ ต้งั เพียงพอและเพือ่ การขยายในอนาคต 2) การติดตงั้ ตอ้ งคานงึ ถึงความสะดวกต่อการซอ่ มบารงุ ทาได้ง่าย โปรแกรมเมเบลิ คอนโทรลเลอร์

2104-2109 การโปรแกรมและควบคุมไฟฟา้ |33 3) ไม่ควรติดตั้งโปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์ในบริเวณ ท่ีส่ันสะเทือน มาก ๆ 4) ควรหลีกเลี่ยงการใช้งานในบริเวณที่มีสารระเหย ฝุ่น เกลือ เศษโลหะ หรือสารทีท่ าให้เกดิ การกัดกรอ่ น 5) ไม่ควรจะใช้หรือติดตั้งโปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์ในบริเวณท่ีมี ละอองน้าและที่มีความชื้นสูงตลอดจนสารเคมีตา่ ง ๆ ภาพท่ี 2.4 การตดิ ตั้งโปรแกรมเมเบิลคอนโทรเลอร์บนรางในตคู้ วบคมุ ที่มา : http://moodleplc.krutechnic.com/unit29.html ภาพที่ 2.5 วงจรการติดต้งั PC ในตคู้ วบคุม ที่มา : http://moodleplc.krutechnic.com/unit29.html โปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์

34 | 2104-2109 การโปรแกรมและควบคมุ ไฟฟา้ 2.3.2.2 การตดิ ต้งั ระบบป้องกนั (Safety Circuit) 1) ใช้หม้อแปลงแบบแยกขด (Isolation Transformer) เพื่อแยกออก จากไฟด้านแรงสงู และเป็นการปอ้ งกันผลกระทบที่อาจเกิดขนึ้ กับโปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์ เช่น สัญญาณรบกวนอันเนื่องมาจากกราวด์ (Ground Noise) และสายที่ออกมาจากเอาต์พุตของหม้อ แปลงควรตีเกลยี วสายไฟแลว้ จ่ายไฟให้กบั ชุดโปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์ ดังภาพที่ 2.6 ภาพท่ี 2.6 การตดิ ต้งั หมอ้ แปลงแบบแยกขดกับระบบ PC ท่ีมา : http://moodleplc.krutechnic.com/unit29.html 2) มีวงจรฉุกเฉิน (Emergency Circuits) ป้องกันในระบบโปรแกรม เมเบิลคอนโทรลเลอร์ เรมิ่ ตงั้ แต่การใชห้ ม้อแปลงแบบขดแยกที่จ่ายไฟใหก้ บั ระบบ PC โดยผา่ นระบบ การควบคุมการเรม่ิ การทางาน (Start) ให้รีเลย์ CR1 ทางาน และมวี งจรการทางานฉกุ เฉนิ เชน่ สวติ ช์ หยุดฉุกเฉิน (Emergency stop button) และสวิตช์ท่ีใช้สาหรับควบคุมอุปกรณ์ป้องกันอันตรายท่ี เปน็ อสิ ระจากการควบคมุ ของระบบ PC ดังภาพท่ี 2.7 โปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์

2104-2109 การโปรแกรมและควบคุมไฟฟา้ |35 ภาพท่ี 2.7 วงจรปอ้ งกันระบบ PC ท่มี า : http://moodleplc.krutechnic.com/unit29.html 3) ในสถานท่ีที่มีสัญญาณรบกวนจาเป็นต้องมีการป้องกันความ คลาดเคลื่อนจากการวัดค่าท่ีอาจเกิดข้ึน โดยใช้สายท่ีมีการป้องกันสัญญาณรบกวน (Shield Cable) ดังภาพท่ี 2.8 ภาพท่ี 2.8 การปอ้ งกันสญั ญาณรบกวนดา้ นอนิ พุต ท่ีมา : http://moodleplc.krutechnic.com/unit29.html 4) การตอ่ ระบบกราวด์ มหี ลักการตอ่ ดังน้ี ก) ควรใช้สายท่ีมีขนาดไม่ต่ากว่า 2 ตร.มม (14 AWG) สาหรับ เดินสายกราวด์ภายในตคู้ วบคุม ข) ระบบกราวด์ ควรมีคา่ ความตา้ นทานไม่เกิน 100 โอห์ม ค) ระยะสายกราวด์ควรไม่เกนิ 20 เมตร โปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์

36 | 2104-2109 การโปรแกรมและควบคมุ ไฟฟา้ 2.3.3 การบารงุ รักษาโปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์ การบารุงรักษาระบบควบคุม ซ่ึงประกอบด้วยอุปกรณ์และเคร่ืองมือต่าง ๆ อย่าง สม่าเสมอน้ัน จะช่วยให้ระบบควบคุมทางานเป็นปกติและไม่จาเป็นต้องหยุดเครื่องจักรหรือการผลิต เพอื่ แกไ้ ขบ่อยครั้งโดยมีหวั ขอ้ สาคญั ดังน้ี 2.3.3.1 รักษาอุปกรณ์ต่าง ๆ ให้สะอาดปราศจากฝุ่นละอองเพื่อช่วยในการระบาย ความร้อน และป้องกนั การลดั วงจร 2.3.3.2 ตรวจจุดเชื่อมต่าง ๆ อยู่เสมอโดยเฉพาะจุดต่อที่ได้รับการส่ันสะเทือนจาก เครอื่ งจกั ร 2.3.3.3 หลกี เลี่ยงการวางอปุ กรณ์หรือเครือ่ งมือตา่ ง ๆ ท้งิ ไว้บนอุปกรณค์ วบคมุ 2.3.3.4 หลีกเลีย่ งการตดิ ต้ังอุปกรณ์ท่ีมีสัญญานกวนของ PC โปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์