วงจรควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับเป็นวิศวกรรมไฟฟ้าอีกสาขาหนึ่งที่มีความสำคัญในการใช้งานและบำรุงรักษามอเตอร์ ความเข้าใจในภาษา Ladder Diagram และ Ladder Logic จึงมีความสำคัญในการทำงานอัตโนมัติของมอเตอร์
|
ขวัญชัย กุลสันติธำรงค์ |
| . |
| . |
|
วงจรควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับเป็นวิศวกรรมไฟฟ้าอีกสาขาหนึ่งที่มีความสำคัญในการใช้งานและบำรุงรักษามอเตอร์ ความเข้าใจในภาษา Ladder Diagram และ Ladder Logic จึงมีความสำคัญในการทำงานอัตโนมัติของมอเตอร์ วงจรควบคุมมอเตอร์ประกอบด้วยอุปกรณ์อินพุต (Input Devices) ทำหน้าที่ในการตรวจวัดสภาวะหรือเงื่อนไขต่าง ๆ |
| . |
|
และอุปกรณ์เอาต์พุต (Output Devices) ทำหน้าที่สร้างการเปลี่ยนแปลงเงื่อนไขหรือสภาวะต่าง ๆ ให้เกิดขึ้น ซึ่งอุปกรณ์ทั้งสองดังกล่าวเป็นหัวใจของวงจรควบคุมมอเตอร์ ในบทความฉบับนี้ต้องการนำเสนอพื้นฐานของ Ladder Diagram และ Ladder Logic รวมถึงข้อมูลเบื้องต้นของอุปกรณ์อินพุต (Input Devices) และอุปกรณ์เอาต์พุต (Output Devices) ที่ใช้งานในวงจรควบคุมมอเตอร์ |
| . |
| Ladder Logic |
|
ตรรกะ (Logic) ของภาษา Ladder มีหลักการเช่นเดียวกับวงจรดิจิตอล โดยอุปกรณ์จะทำงานในสภาวะ ON หรือ OFF อย่างใดอย่างหนึ่ง ซึ่งเป็นลักษณะของคณิตศาสตร์แบบ Boolean ที่แสดงด้วยความสัมพันธ์ของเลขสองตัว คือเลข 0 แทนสภาวะ OFF และเลข 1 แทนสภาวะ ON โดยเลข 0 และ เลข 1 เป็นเลขฐานสอง (Binary Number System) โดยมีฟังก์ชั่นของเลขฐานสองได้แก่ AND, OR และ NOT |
| . |
|
ตารางที่ 1 ฟังก์ชั่น “AND” |
| . |
|
ตารางที่ 2 ฟังก์ชั่น “OR” |
| . |
|
ผู้อ่านลองนึกถึงวงจรไฟฟ้าแสงสว่างที่บ้านประกอบด้วยหลอดฟลูออเรสเซนต์ขนาด 40 วัตต์ 1 ดวงและสวิตซ์ไฟชนิดขั้วเดียว (Single Pole) 1 อัน โดยสวิตซ์ไฟจะทำงานเปิดวงจร (OFF) หรือไฟดับและปิดวงจร (ON) ไฟสว่าง ลองจินตนาการให้วงจรไฟฟ้าแสงสว่างเดียวกันนี้มีสวิตซ์สองตัวต่ออนุกรมกันในการเปิดปิดไฟ ในกรณีนี้สวิตซ์หมายเลข 1 และสวิตซ์หมายเลข 2 ต้องปิดวงจรพร้อมกันหลอดไฟจึงจะติด ตัวอย่างนี้จึงเป็นตัวอย่างของฟังก์ชั่น AND ตามตัวอย่างในรูปที่ 1 |
| . |
|
รูปที่ 1 สวิตซ์ S1 และ S2 ต้องทำงานปิดวงจรพร้อมกันหลอดไฟจึงจะติด |
| . |
|
ภาษา Ladder diagram จะมีตรรกะและฟังก์ชั่นเช่นเดียวกันกับเลขฐานสอง โดยที่อุปกรณ์อินพุตที่ต่ออนุกรมกันจะทำงานแบบฟังก์ชั่น AND ขณะที่อุปกรณ์อินพุตที่ต่อขนานกันจะทำงานแบบฟังก์ชั่น OR |
| . |
| ชนิดของ Ladder Diagram |
|
Ladder Diagram มีสองประเภทคือ วงจรควบคุมมอเตอร์ชนิดสองสาย (Two–wire Control Circuit) และวงจรควบคุมมอเตอร์ชนิดสามสาย (Three-wire Control Circuit) |
| . |
|
วงจรควบคุมมอเตอร์ชนิดสองสายตามรูปที่ 2 ซึ่งใช้สตาร์ทมอเตอร์ในกระบวนการผลิตบางประเภท ประกอบด้วยชิ้นส่วนต่าง ๆ ได้แก่ Maintained Contact Switching Devices (S1) เป็นสวิตซ์ที่กดแล้ว เมื่อปล่อยมือหน้าสัมผัสจะยังค้างอยู่ Relay Coil (M1) เป็นขดลวดเหนี่ยวนำ และ Thermal Overload Relay Contact (OL) เป็นอุปกรณ์ป้องกันกระแสมอเตอร์เกินพิกัด |
| . |
|
โดยมีขั้นตอนการทำงานดังนี้คือ เมื่อกดสวิตซ์ S1 หน้าสัมผัสจะปิดวงจร กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านขดลวด M1 และสตาร์ทมอเตอร์ในที่สุดโดยกระแสโหลดของมอเตอร์ต้องไม่เกินพิกัดของ Thermal Overload Relay และเมื่อกดสวิตซ์อีกครั้งหนึ่ง หน้าสัมผัสจะเปิดวงจรและมอเตอร์จะหยุดทำงาน |
| . |
|
วงจรควบคุมมอเตอร์ประเภทนี้ เมื่อไฟฟ้าดับหน้าสัมผัสของ Maintained Contact Switching Devices จะคงสถานะปิดวงจร (Closed) ไว้อยู่ เมื่อไฟฟ้าจ่ายตามปกติชุดสตาร์ทเตอร์ก็จะสั่งสตาร์ทมอเตอร์อัตโนมัติ ทำให้มอเตอร์กลับทำงานตามปกติ วงจรประเภทนี้ใช้ในตู้เย็นหรือเครื่องปรับอากาศตามบ้าน ซึ่งไม่ต้องมีใครไปกดปุ่มสตาร์ทเมื่อไฟมาปกติ |
| . |
|
รูปที่ 2 วงจรควบคุมมอเตอร์ชนิดสองสายในการสตาร์ทมอเตอร์ |
| . |
|
วงจรควบคุมมอเตอร์ชนิดสามสายตามรูปที่ 3 ซึ่งมีใช้ในการสตาร์ทมอเตอร์ของกระบวนการผลิตบางประเภทเช่นเดียวกัน โดยวงจรชนิดนี้ประกอบด้วยชิ้นส่วนต่าง ๆ ได้แก่ Momentary Push Button (START), Momentary Push Button (STOP) เป็นปุ่มกดที่เมื่อกดปุ่มแล้วหน้าสัมผัสจะเปลี่ยนสถานะชั่วขณะและเมื่อปล่อยมือหน้าสัมผัสจะกลับสู่สถานะเดิม Normally Open Relay Contact (M1) เป็นหน้าสัมผัสชนิดปกติเปิดวงจร Relay Coil (M1) และ Thermal Overload Relay Contact (OL) โดยมีขั้นตอนการทำงานดังนี้ คือ |
| . |
|
รูปที่ 3 วงจรควบคุมมอเตอร์ชนิดสามสายในการสตาร์ทมอเตอร์ |
| . |
|
เมื่อกดปุ่มสตาร์ท หน้าสัมผัสของปุ่มสตาร์ทซึ่งปกติเปิดวงจรอยู่จะปิดวงจร ทำให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวดเหนี่ยวนำ M1 ทำให้หน้าสัมผัส M1 ปิดวงจรโดยหน้าสัมผัส M1 คงสถานะนี้ไว้ (Latching) และมอเตอร์จะทำงานโดยกระแสโหลดของมอเตอร์ต้องไม่เกินพิกัดของ Thermal Overload Relay |
| . |
|
เมื่อกดปุ่มหยุดเดินเครื่อง หน้าสัมผัสของปุ่มหยุดเดินเครื่องซึ่งปกติปิดวงจรก็จะเปิดวงจร เป็นการตัดวงจรไฟฟ้า ทำให้กระแสไฟฟ้าที่กำลังไหลผ่านขดลวดเหนี่ยวนำ M1 หยุดไหลและหน้าสัมผัส M1 เปิดวงจร ทำให้มอเตอร์หยุดทำงานในที่สุด |
| . |
|
วงจรควบคุมมอเตอร์ประเภทนี้ เมื่อไฟฟ้าดับ หน้าสัมผัสต่าง ๆ ของชุดสตาร์ทเตอร์จะเปลี่ยนสถานะจากปิดวงจรเป็นเปิดวงจร เมื่อไฟมาเป็นปกติ ชุดสตาร์ทเตอร์จะไม่สามารถสั่งสตาร์ทอัตโนมัติ ผู้ใช้งานต้องเป็นผู้กดปุ่มเดินเครื่องอีกครั้งหนึ่ง (Manual Start) ใหม่ |
| . |
| อุปกรณ์อินพุต (Input Devices) ที่ใช้ในวงจรควบคุมมอเตอร์ |
|
อุปกรณ์อินพุตที่ใช้ในวงจรควบคุมมอเตอร์แบ่งได้เป็น 2 ชนิด คือ Momentary Contact Device และ Maintained Contact Devices |
| . |
|
Momentary Contact Device เป็น Spring–loaded Contact และแบ่งตามชนิดของหน้าสัมผัสได้เป็น 2 ชนิดคือ Normally Open Contact และ Normally Closed Contact คำว่า “Normally” หมายถึงสถานะของหน้าสัมผัสในกรณีที่ไม่มีสิ่งเร้าภายนอกกระทำต่ออุปกรณ์ ปุ่มกดสีเขียว “START” เป็นตัวอย่างของ Normally Open Momentary Push Button และปุ่มกดสีแดง “STOP” เป็นตัวอย่างของ Normally Closed Momentary Push Button |
| . |
|
Maintained Contact Devices ไม่ได้เป็น Spring–loaded ดังนั้นอุปกรณ์ชนิดนี้จะคงสถานะ ON หรือ OFF ไว้ได้ นอกจากนี้ยังแบ่งตามชนิดของหน้าสัมผัสได้เป็น 2 ชนิดคือ Normally Open Contact และ Normally Closed Contact ปุ่มกดฉุกเฉิน หรือ Emergency Push Button เป็นตัวอย่างของอุปกรณ์ประเภท Maintained Contact Devices |
| . |
|
อุปกรณ์ตรวจวัดที่เป็นอุปกรณ์อินพุตที่ใช้งานกันมากในวงจรควบคุมมอเตอร์ ได้แก่ |
| . |
| อุปกรณ์เอาต์พุต (Output Devices) ที่ใช้ในวงจรควบคุมมอเตอร์ |
| อุปกรณ์เอาต์พุตที่ใช้ในวงจรควบคุมมอเตอร์ได้แก่ |
|
1. Relay Coil แบ่งได้เป็น Magnetic Motor Starter, Contractor และ Control Relay |
| . |
|
Thermal Overload Relay มีอยู่ 2 ชนิด ชนิดแรกคือ Bi–metallic Thermal Overload Relays ที่ประกอบด้วย Heater Coil ที่ให้ความร้อนขดลวดจนถึงอุณหภูมิที่กำหนดขึ้นกับกระแสโหลดเกินพิกัด และ Bi–metal Unit ทำหน้าที่ในการขยายตัว/หดตัวทำให้หน้าสัมผัส (Contacts) ทำงาน และชนิดที่สอง คือ Solder Pot Thermal Overload Relays ประกอบด้วย Heater Coil และ Eutectic Solder ทำหน้าที่ให้ความร้อนแก่ชิ้นส่วนโลหะภายในหลอมละลายภายใต้กระแสโหลดเกินพิกัด และทำให้หน้าสัมผัสทำงาน |
| . |
|
หน้าสัมผัสของ Thermal Overload Relay เป็นชนิด Normally Closed เมื่อกระแสโหลดมอเตอร์เกินพิกัด หน้าสัมผัสจะเปิด (open) ทำให้กระแสไฟฟ้าที่กำลังไหลผ่านขดลวดเหนี่ยวนำหยุดไหล และมอเตอร์ก็จะหยุดทำงาน |
| . |
|
* Contactor เป็นรีเลย์ที่ทำหน้าที่ปลดสับกระแสโหลดที่มีค่าสูง (High Load Current) แต่ไม่มี Thermal Overload Relay ในการป้องกันกระแสเกินพิกัด (Running Overload Current) |
| . |
|
* Control Relay ทำหน้าที่ในการตัดวงจรที่มีค่ากระแสน้อย เช่น Timing Relays แบ่งเป็น ON–delay (Delay on Operate) หน่วงเวลาในการทำงาน, OFF–delay (Delay on Release) หน่วงเวลาในการเปิดวงจร และ Repeat Cycle Delay ทำงานและหยุดทำงานเป็นช่วง ๆ |
| . |
|
2. Pilot Indicating Light ใช้ในการแจ้งเตือนด้วยแสง (Visual Indication) ถึงหน้าที่ที่เกิดขึ้น หรือการทำงานบางอย่างในสถานการณ์ ON หรือ OFF |
| . |
|
3. Audio Sounding Devices ใช้ในการแจ้งว่ามีสิ่งผิดปกติเกิดขึ้นในกระบวนการผลิต หรือแจ้งเตือนผู้ใช้งานถึงสถานการณ์บางอย่างที่เกิดขึ้น |
| . |
|
รูปที่ 4 Common symbols used in Ladder diagram and motor control circuit |
| . |
|
เอกสารอ้างอิง |
สงวนลิขสิทธิ์ ตามพระราชบัญญัติลิขสิทธิ์ พ.ศ. 2539 www.thailandindustry.com
Copyright (C) 2009 www.thailandindustry.com All rights reserved.
ขอสงวนสิทธิ์ ข้อมูล เนื้อหา บทความ และรูปภาพ (ในส่วนที่ทำขึ้นเอง) ทั้งหมดที่ปรากฎอยู่ในเว็บไซต์ www.thailandindustry.com ห้ามมิให้บุคคลใด คัดลอก หรือ ทำสำเนา หรือ ดัดแปลง ข้อความหรือบทความใดๆ ของเว็บไซต์ หากผู้ใดละเมิด ไม่ว่าการลอกเลียน หรือนำส่วนหนึ่งส่วนใดของบทความนี้ไปใช้ ดัดแปลง โดยไม่ได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษร จะถูกดำเนินคดี ตามที่กฏหมายบัญญัติไว้สูงสุด
Thailandindustrycom_official
