ในงานอุตสาหกรรมมีการใช้งานพีแอลซีเป็นอุปกรณ์ควบคุมการทำงานของเครื่องจักรในกระบวนการผลิตอย่างแพร่หลาย เนื่องจากสามารถลดจำนวนของการใช้อุปกรณ์ประเภทหน้าสัมผัสทางกล หรือช่วยลดความยุ่งยากจากการใช้สายไฟได้เป็นจำนวนมาก
สันติภาพ โคตทะเล
มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลล้านนาตาก
เป็นที่ทราบกันดีว่าในงานอุตสาหกรรมมีการใช้งานพีแอลซีเป็นอุปกรณ์ควบคุมการทำงานของเครื่องจักรในกระบวนการผลิตอย่างแพร่หลาย เนื่องจากพีแอลซีสามารถลดจำนวนของการใช้อุปกรณ์ประเภทหน้าสัมผัสทางกล หรือช่วยลดความยุ่งยากจากการใช้สายไฟได้เป็นจำนวนมาก และยังมีหน้าสัมผัสช่วย ตัวนับ ตัวตั้งเวลาภายในให้ใช้งานอย่างมากมาย
รวมทั้งยังสามารถติดต่อกับอุปกรณ์ภายนอกได้โดยง่าย เช่น อุปกรณ์ตรวจจับ แสดงผล หรือบันทึกข้อมูลการทำงาน เป็นต้น ในกระบวนการผลิตจะมีอุปกรณ์ตรวจจับเพื่อทำหน้าที่ตรวจสอบคุณสมบัติทางกายภาพของชิ้นงาน หรืออุปกรณ์ประกอบ เช่น ความเร็ว ระยะทาง ตำแหน่ง ความดัน เป็นต้น
อุปกรณ์ตรวจจับจะทำการส่งสัญญาณที่มีการแยกแยะสูงให้กับพีแอลซีเพื่อทำการประมวลผล และสั่งการให้เกิดการตัดต่อวงจรของอุปกรณ์ทางกล หรือส่งต่อสัญญาณให้อุปกรณ์อื่น การนำอุปกรณ์ตรวจจับมาใช้งานร่วมกับพีแอลซีจะต้องมีการคำนึงถึงความเข้ากันได้ของอุปกรณ์ทั้งสองหลายประการ เช่น พิกัดกระแสไฟฟ้า พิกัดแรงดันไฟฟ้า หรือลักษณะการต่อวงจรร่วมกันระหว่างภาคเอาต์พุตของอุปกรณ์ตรวจจับ และภาคอินพุตของพีแอลซี เป็นต้น
ถ้าไม่มีการคำนึงถึงความเหมาะสมกันของอุปกรณ์ทั้งสองแล้ว อาจทำให้เกิดปัญหาของการติดต่อส่งสัญญาณ อุปกรณ์เกิดความเสียหาย หรือทำงานผิดพลาด หรือต้องทำการดัดแปลงวงจรทำให้เสียเวลา หรือทำให้ต้นทุนมีค่าสูงขึ้นได้
คุณสมบัติเฉพาะของโมดูลอินพุตพีแอลซี
พีแอลซีที่มีใช้งานในปัจจุบันมีมากมายหลายผู้ผลิต รวมทั้งมีหลายอนุกรมของรุ่นให้เลือกใช้ตามความเหมาะสมของลักษณะงาน และในแต่ละรุ่นยังมีคุณลักษณะที่ต่างกันให้เลือก เช่น มีแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสตรงในตัว หรือไม่มี หรือมีค่าพิกัดกำลังที่แตกต่างกัน เป็นต้น ดังนั้นในการวางระบบควรพิจารณาถึงคุณสมบัติเหล่านี้เพื่อให้รองรับกับอุปกรณ์ต่อร่วม หรืออุปกรณ์ตรวจจับ
คุณสมบัติที่สำคัญของพอร์ตอินพุตพีแอลซี ที่ควรคำนึงถึง ได้แก่ พิกัดกระแสไฟฟ้าทางเข้า (Rated Input Current) พิกัดแรงดันไฟฟ้าทางเข้า (Rated Input Voltage) ระดับแรงดันไฟฟ้าอินพุตใช้งาน (Operating Input Voltage) พิกัดแรงดันไฟฟ้า และกระแสไฟฟ้าที่จะทำให้เกิดการรับรู้ของการต่อวงจร หรือตัดวงจร (On-off Voltage/Current) คุณสมบัติเหล่านี้จะถูกระบุไว้ในคู่มือของผู้ใช้งาน ตัวอย่างดังตารางที่ 1 ที่แสดงคุณสมบัติของโมดูลอินพุตของพีแอลซีในอนุกรม Master-K ของผู้ผลิต L.S.Industry Co., Ltd.
ตารางที่ 1 คุณสมบัติเฉพาะของโมดูลอินพุตของพีแอลซีในอนุกรม Master-K
ส่วนที่เน้นไว้ของตารางที่ 1 จะเป็นคุณสมบัติเฉพาะทางไฟฟ้าที่จะต้องรองรับกับอุปกรณ์ตรวจจับตัวอย่างในรุ่น Master-K200s ค่าพิกัดกระแสไฟฟ้าด้านอินพุตจะมีค่า 3 mA และ 7 mA เมื่อแรงดันไฟฟ้าอินพุตมีค่า 12 V และ 24 V ตามลำดับ
ค่าแรงดันไฟฟ้าอินพุตต่ำสุดที่จะทำให้เกิดการรับรู้ได้จะมีค่า 9.5 V ที่ค่ากระแสไฟฟ้า 3.5 mA ค่าแรงดันไฟฟ้าอินพุตสูงสุดที่จะไม่ทำให้เกิดการรับรู้ได้จะมีค่า 5 V ที่กระแสไฟฟ้าไม่เกิน 1.5 mA ค่ากระแสไฟฟ้านี้จะเป็นค่ากระแสไฟฟ้าเดินหน้า (Forward Current, IF) ที่จะทำให้ไดโอดของออปโต้ไอโซเลเตอร์ (Opto Isolator) ภายในโมดูลอินพุตของพีแอลซีเกิดการทำงาน
ส่วนผลตอบสนองทางด้านเวลาที่อุปกรณ์ตรวจจับจะทำให้พีแอลซีทำการรับรู้ได้ทันจากการเปลี่ยนภาวะระหว่าง On และ Off จะมีค่า 5 ms นอกจากนี้การต่อร่วมระหว่างภาคอินพุตของพีแอลซี กับอุปกรณ์ตรวจจับจะต้องเหมาะสมต่อกัน โดยจะมีการต่ออยู่ 2 แบบ คือแบบซิงก์อินพุต (Sink Input) ดังแสดงในรูปที่ 1 โดยกระแสไฟฟ้าจะไหลจากสวิตช์ หรืออุปกรณ์ตรวจจับไปยังขั้วต่ออินพุตของพีแอลซี
และการต่ออีกแบบหนึ่ง คือแบบซอร์สอินพุต (Source Input) ดังแสดงในรูปที่ 2 โดยกระแสไฟฟ้าจะไหลจากขั้วต่ออินพุตของพีแอลซีไปยังสวิตช์ หรืออุปกรณ์ตรวจจับเมื่อเกิดการต่อวงจร พีแอลซีบางรุ่นจะสามารถต่ออินพุตได้ทั้งสองแบบ โดยมีวงจรดังรูปที่ 3 แต่อย่างไรก็ตามในการใช้จุดต่อร่วมชุดเดียวกันซึ่งโดยส่วนใหญ่ในโมดูลอินพุตของพีแอลซีจะทำจุดต่อร่วม (Common) ไว้ให้เพียง 2 ชุด ดังนั้นใน 1 ชุดของจุดต่อร่วมจะต้องทำการเลือกการต่ออินพุตเป็นแบบซิงก์อินพุต หรือซอร์สอินพุต อย่างใดอย่างหนึ่งเท่านั้น
รูปที่ 1 การต่อพอร์ตอินพุตของพีแอลซีแบบซิงก์อินพุต
รูปที่ 2 การต่อพอร์ตอินพุตของพีแอลซีแบบซอร์สอินพุต
รูปที่ 3 พอร์ตอินพุตพีแอลซีที่มีทั้งแบบซิงก์อินพุต และแบบซอร์สอินพุต
โครงสร้างภาคเอาต์พุตของอุปกรณ์ตรวจจับ และการต่อใช้งาน
อุปกรณ์ตรวจจับได้ถูกพัฒนาตามเทคโนโลยีของกระบวนการผลิตทางอุตสาหกรรมให้มีหลากหลายลักษณะ สัญญาณที่ใช้ในการติดต่อจะมีอยู่หลายชนิด เช่น แบบไบนารี่ หรืออุปกรณ์ตัดต่อ (Binary or On-off Devices) สัญญาณแรงดันไฟฟ้าสองสถานะ (Dual State Voltage Signal) และสัญญาณกระแสไฟฟ้า (Current Signal) เป็นต้น วิธีในการส่งสัญญาณที่ได้จากการตรวจจับไปยังพีแอลซีจะมีหลายรูปแบบเช่นกัน แต่จะมีโครงสร้างพื้นฐานของภาคเอาต์พุตอยู่ 3 แบบ ดังนี้
1. เอาต์พุตแบบเปิดวงจรขาคอลเลคเตอร์ (Open Collector Output)
บางครั้งจะเรียกว่าเอาต์พุตแบบซิงก์กิ้ง (Sinking Output) มักถูกใช้กับการตรวจจับสัญญาณแบบไบนารี่ หรือแบบอุปกรณ์ตัดต่อ เมื่ออุปกรณ์ตรวจจับอยู่ในสถานะ Off จะเปรียบได้เสมือนสวิตช์เปิดวงจร และเมื่ออุปกรณ์ตรวจจับอยู่ในสถานะ On จะเปรียบได้เสมือนสวิตช์ปิดวงจรทำการส่งสัญญาณไปยังพีแอลซี
โครงสร้างการต่อใช้งานร่วมกับพีแอลซีของภาคเอาต์พุตอุปกรณ์ตรวจจับเมื่อใช้ทรานซิสเตอร์แบบ NPN จะแสดงได้ดังรูปที่ 4 ซึ่งจะต้องมีตัวต้านทานพูลอัพ (Pull-up Resistor) ต่ออยู่ระหว่างขั้วต่อสัญญาณ (Signal Terminal) กับแหล่งจ่ายไฟบวก
ส่วนในกรณีที่ใช้ทรานซิสเตอร์แบบ PNP จะแสดงได้ดังรูปที่ 5 โดยใช้ตัวต้านทานพูลดาวน์ (Pull-down Resistor) ต่ออยู่ระหว่างขั้วต่อสัญญาณกับแหล่งจ่ายไฟลบ แหล่งจ่ายไฟนี้อาจเป็นแหล่งจ่ายจากภายนอก หรือแหล่งจ่ายภายในของพีแอลซีก็ได้ แต่ต้องมีค่าพิกัดที่เพียงพอกับความต้องการของอุปกรณ์ตรวจจับทั้งหมดที่จะนำมาต่อ
ข้อดีของภาคเอาต์พุตแบบนี้คือ มีการใช้พลังงานที่ต่ำ และมีข้อจำกัดคือ กระแสไฟฟ้าทางออกขณะต่อวงจรจะมีค่าต่ำ แต่ในกรณีที่ถูกนำมาใช้งานร่วมกับพีแอลซีปัญหานี้จะไม่เกิดขึ้น เพราะโมดูลอินพุตของพีแอลซีต้องการค่ากระแสไฟฟ้าในการรับรู้ที่มีค่าต่ำมาก โดยส่วนใหญ่อุปกรณ์ตรวจจับที่มีใช้งานในปัจจุบันจะมีภาคเอาต์พุตเป็นแบบนี้
รูปที่ 4 การใช้งานอุปกรณ์ตรวจจับที่มีเอาต์พุตแบบเปิดวงจรขาคอลเลคเตอร์ที่ใช้ทรานซิสเตอร์ชนิด NPN
รูปที่ 5 การใช้งานอุปกรณ์ตรวจจับที่มีเอาต์พุตแบบเปิดวงจรขาคอลเลคเตอร์ที่ใช้ทรานซิสเตอร์ชนิด PNP
2. เอาต์พุตแบบซอร์สซิ่ง (Sourcing Output)
บางครั้งจะเรียกว่าเอาต์พุตแบบทั่วไป (Universal output ) มักพบในอุปกรณ์ตรวจจับที่มีความต้องการในการแยกแยะที่ไม่สูงมากนัก เช่น ตัวตรวจจับวัตถุประเภทพร็อกซิมิตี้สวิตช์แบบ 3 สาย (3-Wire Proximity switch) หรือโรตารี่เอ็นโค้ดเดอร์ (Rotary encoder)
โครงสร้างภายในจะคล้ายกับเอาต์พุตแบบเปิดวงจรขาคอลเลคเตอร์แต่ขาคอลเลคเตอร์ทรานซิสเตอร์ที่ถูกใช้เป็นอุปกรณ์สวิตช์จะไม่ถูกเปิดวงจรไว้ และมีตัวต้านทานพูลอัพ หรือตัวต้านทานพูลดาวน์อยู่ภายใน เมื่ออุปกรณ์ตรวจจับทำงานจะมีค่าแรงดันไฟฟ้าทางออกที่ตกคร่อมตัวต้านทานจ่ายให้กับอินพุตของพีแอลซี จึงมักเรียกภาคเอาต์พุตแบบนี้ว่าเอาต์พุตแบบแรงดัน (Voltage Output) วงจรการต่อใช้งานเมื่อใช้ทรานซีสเตอร์แบบ NPN และทรานซีสเตอร์แบบ PNP จะแสดงได้ดังรูปที่ 6 และรูปที่ 7 ตามลำดับ
ข้อจำกัดของอุปกรณ์ตรวจจับที่มีภาคเอาต์พุตแบบนี้คือ ไม่เหมาะกับงานที่ใช้อุปกรณ์ประเภทลอจิก (Logic Devices) เพราะอาจเกิดสภาวะลอยตัว (Floating) ได้ในกรณีที่อุปกรณ์มีค่าอิมพีแดนซ์ไม่เหมาะสม แต่สามารถใช้งานกับพีแอลซี หรือใช้ขับรีเลย์ขนาดเล็ก ๆ ได้เป็นอย่างดี
ตัวตรวจจับที่มีภาคเอาต์พุตแบบนี้จะมีความต้องการพลังงานที่สูงกว่าแบบแรกที่กล่าวมา และปัญหาที่พบบ่อยคือ เมื่อนำไปใช้งานที่ไม่เหมาะสมในกรณีที่จ่ายกระแสสูงเกินไปจะทำให้ตัวต้านทาน หรือชุดรักษาระดับแรงดัน (Voltage Regulator) ภายในเกิดการชำรุด
รูปที่ 6 อุปกรณ์ตรวจจับที่มีภาคเอาต์พุตแบบซอร์สซิ่งที่ใช้ทรานซิสเตอร์ชนิด NPN
รูปที่ 7 การต่อใช้งานอุปกรณ์ตรวจจับที่มีภาคเอาต์พุตแบบซอร์สซิ่งที่ใช้ทรานซิสเตอร์ชนิดพีเอ็นพี
3. เอาต์พุตแบบ 2 สาย (2-Wire Output)
เช่นเดียวกับอุปกรณ์ตรวจจับที่มีภาคเอาต์พุตแบบซิงกิ้ง หรือแบบซอร์สซิ่ง อุปกรณ์ตรวจจับแบบ 2 สายจำเป็นต้องมีแหล่งจ่ายกำลังไฟฟ้าสำหรับการทำงาน ข้อแตกต่างของภาคเอาต์พุตแบบนี้กับภาคเอาต์พุต 2 แบบแรกคือ อุปกรณ์สวิตช์จะทำหน้าที่เป็นแบบแหล่งจ่ายกระแสไฟฟ้า (Current Source) คล้ายกับสวิตช์ทางกล
ตัวอย่างอุปกรณ์ตรวจจับที่มีภาคเอาต์พุตแบบ 2 สายที่พบคือ พร็อกซิมิตี้สวิตช์แบบ 2 สาย (2-Wire Proximity Switch) โดยจะมีทั้งแบบที่ใช้กับไฟฟ้ากระแสตรง และไฟฟ้ากระแสสลับ โดยมีโครงสร้างการต่อใช้งานร่วมกับพีแอลซีดังรูปที่ 8 ข้อได้เปรียบของภาคเอาต์พุตแบบนี้คือ ถ้าเกิดข้อผิดพลาดของการเดินสายตัวนำวงจรการตรวจจับจะไม่ทำงาน ทำให้เพิ่มความปลอดภัยให้กับระบบ
รูปที่ 8 การต่อใช้งานอุปกรณ์ตรวจจับที่มีภาคเอาต์พุตแบบ 2 สาย
ในการพิจารณาต้องไม่ลืมว่ากระแสไฟฟ้าจะไหลจากขั้วบวกไปขั้วลบเสมอ ดังนั้นจึงต้องทำการเลือกชนิดโมดูลอินพุตของพีแอลซีว่าเป็นแบบซิงก์อินพุต หรือซอร์สอินพุตให้เหมาะสมกับอุปกรณ์ตรวจจับ หรือถ้าเป็นไปได้ควรเลือกพีแอลซีที่ต่ออินพุตได้ทั้งสองแบบ นอกจากนี้ควรพิจารณาคุณสมบัติเฉพาะอื่น ๆ ของอุปกรณ์ตรวจจับด้วย ดังเช่นในตารางที่ 2 ที่จะแสดงคุณสมบัติเฉพาะของโรตารี่เอ็นโค้ดเดอร์แบบเพิ่มค่า (Incremental Rotary Encoder) ของ Autonics Corporation Co., Ltd รุ่น E40S
ตารางที่ 2 คุณสมบัติเฉพาะของโรตารี่เอ็นโค้ดเดอร์รุ่น E40S
จากตารางที่ 2 จะเห็นว่ามีข้อมูลของคุณสมบัติเฉพาะอยู่ 2 กลุ่มใหญ่ ๆ คือข้อมูลด้านไฟฟ้า โดยในส่วนที่ทำการเน้นข้อมูลเหล่านี้จะต้องสอดคล้องกับโมดูลอินพุตของพีแอลซี เช่น กระแสไฟฟ้าโหลดจะต้องมีค่าสูงกว่ากระแสไฟฟ้าของโมดูลอินพุตของพีแอลซี แรงดันไฟฟ้า และความต้องการกระแสไฟฟ้าขณะทำงาน จะเป็นข้อมูลสำหรับการจัดหาแหล่งจ่าย หรือแหล่งจ่ายภายในของพีแอลซี
ซึ่งถ้ามีออกแบบที่ดีจะสามารถช่วยลดต้นทุนได้โดยไม่ต้องจัดหาแหล่งจ่ายไฟฟ้าภายนอก ส่วนข้อมูลกลุ่มที่ 2 คือข้อมูลทางกล และสภาพแวดล้อม เช่น แรงบิดเริ่มหมุนที่รับได้ ความเฉื่อย การสั่นสะเทือน ความชื้น อุณหภูมิ เป็นต้น ข้อมูลเหล่านี้จะมีความสำคัญต่อการติดตั้ง นอกจากนี้อุปกรณ์ตรวจจับแต่ละชนิดที่นำมาใช้งานควรมีค่าระดับแรงดันไฟฟ้าเดียวกัน และควรมีภาคเอาต์พุตที่สอดคล้องกับรูปแบบของการต่อแบบเดียวกัน
ตัวอย่างการใช้งานอุปกรณ์ตรวจจับร่วมกับพีแอลซี
ในการออกแบบระบบควบคุมการทำงานของเครื่องจักรนั้น จะต้องรู้ถึงขั้นตอนของกระบวนการผลิตอย่างละเอียด ในตัวอย่างนี้จะนำเสนอกระบวนผลิตของเครื่องจักรสำหรับขัดเงาแผ่นหินแกรนิตที่มี 3 หัวขัด (ในงานจริงจะมีประมาณ 12-18 หัวขัด)
โดยมีกระบวนการผลิตคือ นำแผ่นหินป้อนสู่สายพานลำเลียง หัวขัดจะเลื่อนลงทำการขัดด้วยแรงกดจากกระบอกลมที่ใช้โซลินอยด์วาล์วเป็นตัวเปิดปิดลมเมื่อแผ่นหินมาถึงจุดที่กำหนด โดยการตรวจจับแผ่นหินเมื่อเข้าสู่สายพาน และหัวขัดจะยกขึ้นเมื่อสุดแผ่นหินรวมทั้งมีการตรวจสอบพบว่าหินขัดหมดหรือไม่ โดยโครงสร้างของเครื่องจักรจะแสดงได้ดังรูปที่ 9
ในตัวอย่างงานนี้จะเลือกใช้พีแอลซีรุ่น Master-K200s ที่มีโมดูลอินพุตที่ต่อได้ทั้งแบบซิงก์อินพุต และแบบซอร์สอินพุต ใช้โรตารี่เอ็นโค้ดเดอร์ที่มีภาคเอาต์พุตเป็นแบบเปิดวงจรขาคอลเลคเตอร์ที่ใช้ทรานซิสเตอร์แบบ NPN ทำหน้าที่ตรวจจับระยะทาง ใช้ลิมิตสวิตช์ทำหน้าที่ตรวจจับแผ่นหิน และใช้พร็อกซิมิตี้สวิตช์แบบเหนี่ยวนำที่มีภาคเอาต์พุตแบบ 2 สายตรวจสอบหินขัด โดยอุปกรณ์ตรวจจับ และสวิตช์ทั้งหมดจะถูกต่อกับพีแอลซีแบบซิงก์อินพุต
รูปที่ 9 โครงสร้างระบบทางกลของเครื่องขัดมันแผ่นหินแกรนิต
ในการตรวจจับระยะทางจะต้องรู้ถึงความสัมพันธ์ของระยะทางกับจำนวนพัลส์ของโรตารี่เอ็นโค้ดเดอร์ ในตัวอย่างนี้จะเห็นว่าถ้าลูกกลิ้งหมุน 1 รอบจะได้ระยะทางเท่ากับ 3.14 x 31.85 = 100 ซม. ในงานขัดมันแผ่นหินนี้จะไม่ต้องการความละเอียดมากนักจึงเลือกใช้โรตารี่เอ็นโค้ดเดอร์แบบเพิ่มค่า (Incremental Encoder) รุ่น E40S-8-100-3-N-24 ซึ่งมีภาคเอาต์พุตเป็นแบบเปิดวงจรขาคอลเลคเตอร์ที่ใช้ทรานซิสเตอร์แบบ NPN ใช้แรงดันไฟฟ้ากระแสตรง 24 โวลต์ (12-24 โวลต์)
โรตารี่เอ็นโค้ดเดอร์จะมีจำนวนพัลส์ต่อรอบเท่ากับ 100 PPR (Pulse per Resolution) ดังนั้นสัญญาณ 1 พัลส์ จะมีระยะทางเท่ากับ 1 ซม. พีแอลซีที่เลือกใช้จะมีแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสตรงภายในขนาด 24 V อยู่ ซึ่งจะถูกใช้จ่ายให้กับอุปกรณ์ตรวจจับในภาคอินพุต
รูปที่ 10 พีแอลซี โรตารี่เอ็นโค้ดเดอร์ และพร็อกซิมิตี้สวิตช์ที่เลือกใช้
รูปที่ 11 ไดอะแกรมการต่ออุปกรณ์เข้ากับโมดูลอินพุต และโมดูลเอาต์พุตของพีแอลซี
จากไดอะแกรมการต่อวงจรในรูปที่ 11 สวิตช์ต่าง ๆ จะถูกต่อเข้ากับโมดูลอินพุต P0 ของพีแอลซี ในแบบซิงก์อินพุต โรตารี่เอ็นโค้ดเดอร์ที่มีเอาต์พุตเป็นแบบเปิดวงจรขาคอลเลคเตอร์ที่ใช้ทรานซิสเตอร์แบบเอ็นพีเอ็นจะมีตัวต้านทานพูลอัพต่ออยู่ระหว่างไฟบวก และขาเอาต์พุต
สำหรับพร็อกซิมิตี้สวิตช์ที่ทำหน้าที่ตรวจสอบการความหนาของหินขัด จะมีภาคเอาต์พุตเป็นแบบ 2 สาย โดยมีรายละเอียดคือ มีโหมดเอาต์พุตเป็นแบบไฟฟ้ากระแสตรง 2 สาย เทียบได้กับหน้าสัมผัสแบบปกติเปิด (NO) กระแสไฟฟ้าเอาต์พุตสูงสุด 100 mA ส่วนทางด้านโมดูลเอาต์พุต P1 จะถูกต่อขับคอยล์ของแม็กเนติกคอนแท็กเตอร์ (Magnetic Contactor) K1, K2 และ K3 ที่จะทำหน้าที่จ่ายไฟให้กับมอเตอร์เพื่อหมุนขับหัวขัดหิน รีเลย์ RY1 จะทำหน้าที่สั่งงานให้อินเวอร์เตอร์ทำงานแบบเดินหน้า (Forward Run)
ส่วน SV1, SV2 และ SV3 จะเป็นโซลินอยด์วาล์วสำหรับจ่ายลมให้กระบอกลมเพื่อให้หัวขัดลงขัดแผ่นหินแกรนิตในแต่ละหัวขัด โดยโซลินอยด์ที่ใช้วาล์วจะเป็นแบบสปริงดันกลับ (Return Spring) เมื่อคอยล์ไม่ถูกสั่งงาน การโปรแกรมพีแอลซีด้วยโปรแกรม KGL_WE บนหน้าต่างของคอมพิวเตอร์ จะแสดงได้ดังรูปที่ 12 ถึงรูปที่ 16
รูปที่ 12 โปรแกรมแบบแลดเดอร์ของตัวอย่างงานหน้าต่างที่ 1
จากรูปที่ 12 อินพุต P0002, P0004 และ P0006 จะเป็นสวิตช์เริ่มเดินมอเตอร์หมุนหัวขัดที่ 1 ถึงหัวขัดที่ 3 โดยมีสวิตช์สั่งหยุดการทำงานที่อินพุต P0001, P0003 และ P0005 ตามลำดับ มอเตอร์หัวขัดแต่ละหัวจะหยุดการทำงานเมื่อหินขัดหมดโดยใช้พร็อกซิมิตี้สวิตช์แบบเหนี่ยวนำตรวจจับลูกสูบของกระบอกลมที่อินพุต P000B, P000C และ P000D และมอเตอร์ทุกตัวจะหยุดทำงานเมื่อกดสวิตช์ฉุกเฉินที่อินพุต P0000 ในคำสั่งที่ 18
ส่วนอินพุต P0007 จะเป็นสวิตช์เริ่มเดินสายพาน สายพานจะหยุดการทำงานเมื่อกดสวิตช์ที่อินพุต P0008 หรือหยุดการทำงานชั่วคราวเพื่อให้ทำการเปลี่ยนหินขัดเมื่ออินพุตจากพร็อกซิมิตี้สวิตช์แบบเหนี่ยวนำ P000B, P000C และ P000D ทำงาน และถ้าสวิตช์ฉุกเฉินถูกกดสายพานก็จะหยุดการทำงานด้วยเช่นกัน
ส่วนรีเลย์ภายใน M0005 จะเป็นตัวสั่งให้มีการเริ่มนับโดยที่อินพุต P000A และ P0009 จากลิมิตสวิตช์ทำงานเมื่อมีแผ่นหินแกรนิตเข้ามาโดยมีตัวนับ C0007 เป็นตัวรีเซ็ต โดยที่ C0007 จะเป็นตัวตรวจสอบระยะห่างระหว่างแผ่นหินด้วยว่าต้องห่างกันมากกว่า 15 ซม. เพราะในกระบวนการตัดแผ่นหินแกรนิตจะได้หินแต่ละแผ่นที่หนาไม่เท่ากัน และในการขัดหิน ก้อนหินขัดจะเลยแผ่นหินออกไปประมาณ 5 ซม.
รูปที่ 13 โปรแกรมแบบแลดเดอร์ของตัวอย่างงานหน้าต่างที่ 2
ตั้งแต่คำสั่งที่ 31 ถึงคำสั่งที่ 41 จะเป็นการควบคุมให้โซลินอยด์วาล์วทำงานเพื่อให้หัวขัดเลื่อนลงสู่แผ่นหินเมื่อ C0001, C0002 และ C0003 ทำการนับครบตามค่าที่ตั้งไว้ของแต่ละหัวขัดตามลำดับ ส่วน C0004, C0005 และ C0006 จะเป็นตัวสั่งหยุดการทำงานทำให้หัวขัดแต่ละหัวยกขึ้น รวมทั้งเมื่อมีการกดสวิตช์ฉุกเฉินหัวขัดทุกหัวจะถูกยกขึ้น
ส่วนในคำสั่งที่ 41 ถึงคำสั่งที่ 58 จะเป็นส่วนของตัวนับ ที่ใช้พัลส์จากโรตารี่เอ็นโค้ดเดอร์ที่อินพุต P000E โดยถูกสั่งให้เริ่มนับด้วย M0005, M0006 และ M0007 ของแต่ละหัวขัดตามลำดับ และเมื่อหัวขัดลงสู่หินแล้วตัวนับแต่ละตัวจะถูกรีเซ็ตด้วยรีเลย์ภายในตัวเองโดยใช้หน้าสัมผัสแบบปิด
รูปที่ 14 โปรแกรมแบบแลดเดอร์ในตัวอย่างงานหน้าต่างที่ 3
โปรแกรมจากคำสั่งที่ 64 ถึงคำสั่งที่ 101 เป็นส่วนของการยกหัวขัดขึ้น โดยหัวขัดแรกจะเริ่มนับเมื่อลิมิตสวิตช์ตัวนอกพ้นจากหิน ส่วนหัวขัดต่อไปจะเริ่มนับเมื่อหัวขัดก่อนหน้านับครบตามจำนวนของค่าที่ตั้งไว้ และจะถูกรีเซ็ตค่าเมื่อทำการนับค่าครบแล้วด้วยรีเลย์ตัวเดียวกันแต่ใช้จะหน้าสัมผัสที่ตรงกันข้ามกัน ยกเว้นหัวขัดสุดท้ายจะใช้ไทเมอร์ภายใน T0001 ที่มีค่าเวลาต่อหน่วย 10 ms โดยใช้การหน่วงเวลา 100 ms
รูปที่ 15 โปรแกรมแบบแลดเดอร์ในตัวอย่างงานหน้าต่างที่ 4
โปรแกรมตั้งแต่คำสั่งที่ 107 ถึงคำสั่งที่ 119 เป็นส่วนของสั่งทำงานของพอร์ตเอาต์พุต P1 คือ P0010, P0011 และ P0012 จะถูกใช้ขับแม็กเนติกคอนแท็กเตอร์ของมอเตอร์ที่ใช้หมุนหัวขัด ซึ่งพิกัดกระแสไฟฟ้าทางออกของโมดูลเอาต์พุตพีแอลซีที่ใช้จะมีค่า 1 A ในขณะที่แม็กเนติกคอนแทคเตอร์ที่ใช้ต้องการกระแสไฟฟ้าขับคอยล์ประมาณ 200 มิลลิแอมแปร์ (พิกัดกระแสไฟฟ้าเมน 25-35 A)
แต่สำหรับกรณีอื่น ๆ ที่ใช้แม็กเนติกคอนแท็กเตอร์ที่มีขนาดใหญ่กว่านี้ อาจใช้รีเลย์ทำการต่อพ่วงขับคอยล์แทนการต่อขับคอยล์โดยตรง สำหรับ P0013 จะถูกใช้ขับรีเลย์โดยใช้หน้าสัมผัสแบบปกติเปิดไปสั่งงานให้อินเวอร์เตอร์เดินหน้า ส่วน P0014 ถึง P0016 จะใช้ขับรีเลย์เพื่อจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับโซลินอยด์วาล์วเพื่อเปิดวาล์วลมทำการจ่ายลมให้กับกระบอกลมเพื่อให้หัวขัดเลื่อนลงขัดแผ่นหินแกรนิต และในคำสั่งที่ 127 จะเป็นคำสั่งจบโปรแกรมด้วยคำสั่ง END
รูปที่ 16 โปรแกรมแบบแลดเดอร์ในตัวอย่างงานหน้าต่างที่ 6
สรุป
ในการออกแบบระบบควบคุมการทำงานของเครื่องจักรที่ใช้พีแอลซีเป็นอุปกรณ์ควบคุม จะมีอุปกรณ์ต่อพ่วง จำพวกสวิตช์ และอุปกรณ์ตรวจจับหลายชนิดถูกนำมาใช้งานร่วมกัน ในการเลือกใช้อุปกรณ์ต่าง ๆ จะต้องคำนึงถึงความเหมาะสมต่อกันทั้งในด้านพิกัดของคุณสมบัติเฉพาะทางไฟฟ้า รวมทั้งรูปแบบของการต่อวงจรสำหรับส่งสัญญาณภาคอินพุตของพีแอลซี กับภาคเอาต์พุตของอุปกรณ์ตรวจจับ
ในการเลือกอุปกรณ์ควรเริ่มต้นที่พีแอลซี มาหาอุปกรณ์ตรวจจับที่มีผลต่อชิ้นงานตามความสำคัญ จากสูงมาหาต่ำ โดยควรมีตัวเลือกเตรียมไว้มากกว่าหนึ่งตัวเสมอ การเลือกอุปกรณ์ที่ไม่เหมาะสมต่อกันอาจทำให้เกิดปัญหาตามมาหลายอย่าง โดยเฉพาะอายุการใช้งานของอุปกรณ์จะสั้นลง
รวมทั้งอาจทำให้ราคาของการลงทุนมีค่าสูงขึ้น หรือใช้เวลาในการติดตั้งมากขึ้น ผู้ออกแบบระบบควรมีความรอบคอบ และไม่ควรละเลยเรื่องคุณสมบัติเฉพาะของอุปกรณ์ทุกชนิดที่จะถูกนำมาใช้ในกระบวนการควบคุมการผลิตทั้งคุณสมบัติทางไฟฟ้า คุณสมบัติทางกล และคุณสมบัติทางสภาพแวดล้อมก็มีความสำคัญเช่นกัน
เอกสารอ้างอิง
1. LG Industrial Systems Co., Ltd, “MASTER-K series programmable logic controller general information,” 2001.
2. LG Industrial Systems Co., Ltd, “KGLfor windows user’s manuals,” 2002.
3. Autonics corporation Co., Ltd, “Rotary encoder E40S/E40H/E40HB/E80H series manual,” 2002.
4. Autonics corporation Co., Ltd, “Proximity sensor manual,” 2002.
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
