อนุชิต เจริญ

          ปัจจุบันปัญหาค่าใช้จ่ายพลังงานเพิ่มมากขึ้น เนื่องมาจากสาเหตุของราคาน้ำมันที่เป็นปัจจัยหลักที่ใช้ในการผลิตพลังงานมีแนวโน้มเพิ่มขึ้น กอปรกับการพัฒนาทางด้านอุตสาหกรรมภายในประเทศเพิ่มสูงขึ้น ซึ่งการพัฒนาเหล่านี้ต้องอาศัยพลังงานมากในภาคผลิตสินค้า และภาคขนส่งเช่นกัน

ประเด็นที่ได้กล่าวมาเป็นผลให้ภาครัฐบาลและเอกชนตระหนักและพยายามหาแนวทางการลดพลังงานเพื่อช่วยในการประหยัดพลังงาน โดยมุ่งเน้นถึงการควบคุมการทำงานให้ใช้พลังงานเหมาะสมกับความต้องการพลังงานที่ใช้ ซึ่งเป็นแนวทางการใช้พลังงานให้เกิดประโยชน์สูงสุด จึงพบว่าการที่จะควบคุมการใช้พลังงานให้เหมาะสมกับการใช้งาน จำเป็นต้องได้รับการจัดการด้วยระบบการควบคุมอัตโนมัติ ซึ่งหลายคนพบว่าการควบคุมอัตโนมัติเป็นเรื่องยาก แต่ไม่เป็นเช่นนั้นเลยถ้าเราจะศึกษาออกแบบและสร้างระบบอัตโนมัติขึ้นมา

ในบทความนี้ขอแนะนำให้ใช้เครื่องพีแอลซี (Programmable Logic Controller: PLC) เป็นหัวใจหลักเนื่องจากคุณสมบัติสามารถควบคุมการทำงานได้ตามความต้องการ เช่น การควบคุมการเปิด-ปิดของอุปกรณ์ (On-Off Control) ตัวตั้งเวลา(Timer) และตัวนับ (Counter) สำหรับหรับการประยุกต์ขั้นสูงยังมีฟังก์ชันคณิตศาสตร์ ฟังก์ชันการเปรียบเทียบ ฟังก์ชันการเคลื่อนย้ายข้อมูล และฟังก์ชันอะนาลอก (Analog to Digital: A/D และ Digital to Analog: D/A) เป็นต้น ซึ่งในการใช้งานไม่ยากเลย

บทความนี้เสนอแนะตัวอย่างการออกแบบระบบการทำงานเครื่องดูดฝุ่นอัตโนมัติในอุตสาหกรรมโดยใช้พีแอลซี ในการออกแบบได้จำลองระบบดูดฝุ่นใช้กับงานทันตกรรมที่มีขนาด 4 หัวดูด ความเร็วลม 8.5 เมตร/วินาที ในแต่ละหัวดูด และพบว่าสามารถดูดฝุ่นละอองจากการเจียรฟันปลอมที่มีขนาดเล็กประมาณ 0.2-0.8 ไมครอนได้

โดยพีแอลซีจะรับสัญญาณตรวจจับการใช้งานของที่หัวดูดแต่ละหัวดูดและตรวจสอบความเร็วลมภายในท่อหลักเพื่อประมวลผลว่าควรส่งสัญญาณขนาดเท่าใดให้กับอินเวอร์เตอร์ในการขับโบลเวอร์ เพื่อให้ได้ความเร็วลมเท่ากับที่ต้องการ และหยุดการทำงานของมอเตอร์ปั๊มดูด (โบลเวอร์) เมื่อระบบมีปริมาณลมดูดต่ำกว่ากำหนดหรือเมื่อไม่มีการใช้งาน

หลักการออกแบบระบบควบคุมทางไฟฟ้า
          พิจารณารูปที่ 1 แสดงไดอะแกรมการทำงานของระบบควบคุมทางไฟฟ้าสามารถแบ่งออกเป็น 4 ส่วนดังนี้

          1. อินเวอร์เตอร์ (Inverter) ทำหน้าที่ปรับเปลี่ยนความเร็วรอบมอเตอร์ของโบเวอร์ 

          2. อุปกรณ์ตรวจจับแรงดูด ในที่นี้ใช้อุปกรณ์ตรวจจับแรงลมดูด (Flow Sensor) ทำหน้าที่ตรวจจับแรงดูดรวมแล้วเปลี่ยนเป็นสัญญาณแรงดันไฟฟ้า

          3. อุปกรณ์ตรวจจับการใช้งาน ในที่นี้ใช้อุปกรณ์ตรวจจับวัตถุด้วยแสง (Light Sensor) ทำหน้าที่ตรวจจับการใช้งานว่าได้มีการใช้งานหรือไม่ 

          4. พีแอลซี (Programmable Logic Controller) ทำหน้าที่ในการควบคุมการทำงานของระบบ

รูปที่ 1 ไดอะแกรมการทำงานของระบบ

          จากรูปที่ 1 แสดงการทำงานของระบบดูดฝุ่นที่ใช้กับงานทันตกรรม โดยเริ่มจากอุปกรณ์ตรวจจับด้วยแสง (Light Sensor) ที่อินพุต I00001 ถึง I00004 ตรวจจับว่ามีการใช้งานกี่หัวดูด จากนั้นพีแอลซีจึงพิจารณาอินพุตที่ได้จากอุปกรณ์ตรวจจับการทำงานแล้วจึงจ่ายแรงดันควบคุมทางอะนาลอกเอาต์พุตที่ AQ00013 เพื่อส่งควบคุมชุดอินเวอร์เตอร์ให้ควบคุมแรงดันที่จ่ายให้กับมอเตอร์ของปั๊มดูด (โบลเวอร์) เพื่อให้ปั๊มดูดได้แรงดูดตามความต้องการ

และในระบบยังมีการตรวจสอบแรงลมรวมที่เกิดขึ้นอยู่ในมีสภาพผิดปกติ (เช่น ชุดกรองฝุ่นเกิดอุดตัน) หรือไม่ โดยผ่านทางอะนาลอกอินพุต AI00016 ของพีแอลซี ซึ่งหากมีการอุดตัน พีแอลซีก็จะสั่งให้อินเวอร์เตอร์หยุดจ่ายแรงดันให้กับมอเตอร์ปั๊มดูดผ่านเอาต์พุต Q00001 ซึ่งข้อควรระวังในการควบคุมมอเตอร์ปั๊มดูดต้องค่อย ๆ เพิ่มระดับความเร็ว มิฉะนั้นอาจส่งผลให้ระบบขับเคลื่อนมอเตอร์ปั๊มดูดเสียหายได้

หลักการออกแบบโปรแกรมสำหรับเครื่องพีแอลซี
          ก่อนการออกแบบโปรแกรมต้องทำการทดสอบหาปริมาณลมที่ใช้ในการดูด ซึ่งผลจากการทดสอบได้แรงลมที่ 8.5 เมตร/วินาที สามารถนำมาใช้ในงานดูดฝุ่นผงในงานทันตกรรมได้ และความเร็วของมอเตอร์ปั๊มดูดโดยพิจารณาจากอินเวอร์เตอร์ที่ใช้ พบว่าในการใช้งานที่หัวดูดทีละ 1, 2, 3 หรือ 4 ต้องใช้ความถี่ของอินเวอร์เตอร์ในการควบคุมเป็น 22, 35, 50 และ 62 เฮิรตซ์ ตามลำดับ

จากรูปที่ 2 แสดงผังการทำงานของโปรแกรมเครื่องพีแอลซี ซึ่งในผังจะทำการตรวจสอบว่ามีการใช้งานของหัวดูดเพื่อควบคุมปริมาตรของลมตามต้องการ (8.5 เมตร/วินาที) โดยการควบคุมความเร็วของมอเตอร์ปั๊มดูด ผ่านชุดอินเวอร์เตอร์ และการตรวจสอบความเร็วลมที่หัวดูดรวม ถ้าต่ำกว่า 8.5 เมตร/วินาทีก็จะสั่งสัญญาณเตือนระบบให้ทำงานพร้อมทั้งหยุดการทำงานของมอเตอร์ปั๊มดูดด้วย

รูปที่ 2 ผังแสดงการทำงานของพีแอลซี

ตัวอย่างโปรแกรมแลดเดอร์
          กำหนดรายละเอียดของโปรแกรมดังนี้
          I00001  คือ อินพุตที่ 1 (อุปกรณ์ตรวจจับวัตถุด้วยแสงที่หัวดูดที่ 1)
          I00002  คือ อินพุตที่ 2 (อุปกรณ์ตรวจจับวัตถุด้วยแสงที่หัวดูดที่ 2)
          I00003  คือ อินพุตที่ 3 (อุปกรณ์ตรวจจับวัตถุด้วยแสงที่หัวดูดที่ 3)
          I00004  คือ อินพุตที่ 4 (อุปกรณ์ตรวจจับวัตถุด้วยแสงที่หัวดูดที่ 4)
          Q00001 คือ เอาต์พุตควบคุมการทำงานของมอเตอร์ปั๊มดูด (โบลเวอร์)
          Q00002 คือ เอาต์พุตแสดงสภาวะฟิลเตอร์กรองฝุ่นละอองอุดตัน
          Q00003 คือ เอาต์พุตแสดงการใช้งานที่ 1 หัวดูด
          Q00004 คือ เอาต์พุตแสดงการใช้งานที่ 2 หัวดูด
          Q00005 คือ เอาต์พุตแสดงการใช้งานที่ 3 หัวดูด
          Q00006 คือ เอาต์พุตแสดงการใช้งานที่ 4 หัวดูด
          Q00007 คือ เอาต์พุตแสดงสภาวะลมดูดรวมมากกว่ากำหนด
          Q00008 คือ เอาต์พุตแสดงสภาวะลมดูดรวมเท่ากับกำหนด
          AI00016 คือ อะนาลอกอินพุตของตัวตรวจจับความเร็วลม 
          AQ00013 คือ อะนาลอกเอาต์พุตเพื่อควบคุมการทำงานอินเวอร์เตอร์
      

รูปที่ 3 แลดเดอร์ไดอะแกรมของโปรแกรม rung 1 ถึง rung 7

          จากรูปที่ 3 rung 1 เป็นการตรวจจับอินพุตที่ 1 ถึง 4 โดยการตรวจจับถ้ามีอินพุตตัวใดเพียงหนึ่งตัวทำงาน เอาต์พุต Q0003 จะทำงาน ส่วน rung 2 เป็นการตรวจจับอินพุตที่ 1 ถึง 4 โดยการตรวจจับถ้ามีอินพุตทำงานสองตัว เอาต์พุต Q0004 จะทำงาน ส่วน rung 3 เป็นการตรวจจับอินพุตที่ 1 ถึง 4 โดยการตรวจจับถ้ามีอินพุตทำงานสามตัว เอาต์พุต Q0005 จะทำงาน และ rung 4 เป็นการตรวจจับอินพุตที่ 1 ถึง 4 โดยการตรวจจับถ้ามีอินพุตทำงานสี่ตัว เอาต์พุต Q0006 จะทำงาน จาก rung  5, rung  6 และ rung 7 เป็นเอาต์พุต Q0003, Q0004 และ Q0005 ทำงาน ส่งผลให้เอาต์พุตทำงานชั่วขณะ M00031, M00032 และ M00033 ทำงานตามลำดับ

รูปที่ 4 แลดเดอร์ไดอะแกรมของโปรแกรม rung 8 ถึง rung 13

          จากรูปที่ 4 การทำงาน rung 8 เอาต์พุต Q0006 ทำงาน ส่งผลให้เอาต์พุตชั่วขณะ M00034 ทำงาน ส่วน rung 9 เมื่อมี M00009 ทำงาน (เป็นการเปรียบเทียบค่าของอะนาลอกเอาต์พุต AQ00013 กับค่าในรีจีสเตอร์ R00017 ถ้ามากกว่า M00009 จะทำงาน) จะส่งผลให้ M00030 ทำงาน ทำให้สถานะ M00030 ในแถวที่ 2 ทำงาน ส่งผลให้ M00030 ทำงานตลอดเวลาจนกระทั่งเมื่อมี M00031, M00032, M00033 และ M00034 เปลี่ยนแปลงชั่วขณะ M00030 ก็จะหยุดการทำงาน

ส่วนการทำงาน rung 10 และ rung 11 เป็นการตรวจสอบเมื่อมีหนึ่งอินพุตทำงาน (อุปกรณ์ตรวจจับการทำงานตัวใด ๆ หนึ่งตัวทำงาน) Q00003 ทำงานร่วมกับ M0030 บล็อกฟังก์ชันมากกว่าและบล็อกฟังก์ชันน้อยกว่าทำงาน (GE INT,LE INT) โดยการเปรียบเทียบค่าอะนาลอกอินพุตของตัวตรวจจับความเร็วลม (AI0016) กับค่าที่อยู่ในตัวรีจีสเตอร์ไม่เกิน R00001 (8.5 เมตร/นาที) และไม่น้อยกว่า R00002 (7.5 เมตร/นาที) โดยกำหนดให้รีจีสเตอร์ M00001 และ M00002 ทำงานตามลำดับ

สำหรับการทำงาน rung 12 และ rung 13 เป็นการตรวจสอบเมื่อมีสองอินพุตทำงาน (อุปกรณ์ตรวจจับการทำงานตัวใด ๆ สองตัวทำงาน) Q00004 ทำงานร่วมกับ M0030 ซึ่งเปรียบเทียบค่าอะนาลอกอินพุตของตัวตรวจจับความเร็วลม (AI0016) กับค่าที่อยู่ในตัวรีจีสเตอร์ไม่เกิน R00003 (8.5 เมตร/นาที) และไม่น้อยกว่า R00007 (7.5 เมตร/นาที) โดยกำหนดให้รีจีสเตอร์ M00003 และ M00004 ทำงานตามลำดับ

รูปที่ 5 แลดเดอร์ไดอะแกรมของโปรแกรม rung 14 ถึง rung 19

          จากรูปที่ 5 การทำงาน rung 14 และ rung 15 เป็นการตรวจสอบเมื่อมีสามอินพุตทำงาน (อุปกรณ์ตรวจจับการทำงานตัวใด ๆ สามตัวทำงาน) Q00005 ทำงานร่วมกับ M0030 ซึ่งเปรียบเทียบค่าอะนาลอกอินพุตของตัวตรวจจับความเร็วลม (AI0016) กับค่าที่อยู่ในตัวรีจีสเตอร์ไม่เกิน R00008 (8.5 เมตร/นาที) และไม่น้อยกว่า R00009 (7.5 เมตร/นาที) โดยกำหนดให้รีจีสเตอร์ M00005 และ M00006 ทำงานตามลำดับ และการทำงาน rung 16

เป็นการตรวจสอบเมื่อมีสี่อินพุตทำงาน (อุปกรณ์ตรวจจับการทำงานทั้งหมด) Q00006 ทำงานร่วมกับ M0030 ซึ่งเปรียบเทียบค่าอะนาลอกอินพุตของตัวตรวจจับความเร็วลม (AI0016) กับค่าที่อยู่ในตัวรีจีสเตอร์ไม่เกิน R00010 และไม่น้อยกว่า R00011 โดยกำหนดให้รีจีสเตอร์ M00007 และ M00008 ทำงานตามลำดับ

สำหรับการทำงาน rung 18 เมื่อมีหนึ่งอินพุตทำงาน (อุปกรณ์ตรวจจับการทำงานตัวใด ๆ หนึ่งตัวทำงาน) Q00003ทำงาน บล็อกฟังก์ชันการย้ายข้อมูลทำงานโดยจะย้ายข้อมูลจากรีจีสเตอร์ R00080 (เป็นข้อมูลความถี่ 22 เฮิรตซ์) ไปยังรีจีสเตอร์ R00017 ถ้าหากความเร็วลมที่ (AI0016) กับเกินกว่าค่าในรีจีสเตอร์ R00001 หรือน้อยกว่าค่าในรีจีสเตอร์ R0002 (M00001 หรือ M00002 เปลี่ยนแปลง) เป็นผลให้บล็อกฟังก์ชันหยุดส่งค่า

และการทำงานในส่วน rung 19 เมื่อมีสองอินพุตทำงาน (อุปกรณ์ตรวจจับการทำงานตัวใด ๆ สองตัวทำงาน) Q00004 ทำงาน บล็อกฟังก์ชันการย้ายข้อมูลทำงาน โดยจะย้ายข้อมูลจากรีจีสเตอร์ R00081 (เป็นข้อมูลความถี่ 35 เฮิรตซ์) ไปยังรีจีสเตอร์ R00017 ถ้าหากความเร็วลมที่ (AI0016) กับเกินกว่าค่าในรีจีสเตอร์ R00003 หรือน้อยกว่าค่าในรีจีสเตอร์ R0007 (M00003 หรือ M00004 เปลี่ยนแปลง) เป็นผลให้บล็อกฟังก์ชันหยุดส่งค่า

รูปที่ 6 แลดเดอร์ไดอะแกรมของโปรแกรม rung 20 ถึง rung 26

          จากรูปที่ 6 การทำงาน rung 20 เมื่อมีสามอินพุตทำงาน (อุปกรณ์ตรวจจับการทำงานตัวใด ๆ สามตัวทำงาน) Q00005 ทำงาน บล็อกฟังก์ชันการย้ายข้อมูลทำงานโดยจะย้ายข้อมูลจากรีจีสเตอร์ R00082 (เป็นข้อมูลความถี่ 50 เฮิรตซ์) ไปยังรีจีสเตอร์ R00017 ถ้าหากความเร็วลมที่ (AI0016) กับเกินกว่าค่าในรีจีสเตอร์ R00008 หรือน้อยกว่าค่าในรีจีสเตอร์ R00009 (M00005 หรือ M00006 เปลี่ยนแปลง) เป็นผลให้บล็อกฟังก์ชันหยุดส่งค่า

และสำหรับการทำงาน rung 20 เมื่อมีสี่อินพุตทำงาน อุปกรณ์ตรวจจับการทำงานทุกตัว Q00006 ทำงาน บล็อกฟังก์ชันการย้ายข้อมูลทำงานโดยจะย้ายข้อมูลจากรีจีสเตอร์ R00083(เป็นข้อมูลความถี่ 62 เฮิรตซ์) ไปยังรีจีสเตอร์ R00017 ถ้าหากความเร็วลมที่(AI0016) เกินกว่าค่าในรีจีสเตอร์ R00010 หรือน้อยกว่าค่าในรีจีสเตอร์ R00011 (M00007 หรือ M00008 เปลี่ยนแปลง) เป็นผลให้บล็อกฟังก์ชันหยุดส่งค่า การทำงาน rung 22 เมื่ออินพุตที่ 1 ถึง 4 ไม่มีการเปลี่ยนแปลงจะเป็นผลให้บล็อกฟังก์ชันเคลื่อนย้ายข้อมูลย้ายทำงานโดยจะย้ายข้อมูลจากรีจีสเตอร์ R00016 มายังรีจีสเตอร์ R00017

สำหรับ rung 23 จะใช้บล็อกตั้งเวลาให้ทำงานทุก ๆ 5 มิลลิวินาที แล้วทำการรีเซตตัวเอง ส่วน rung 24 และ rung 25 จะเป็นบล็อกเปรียบเทียบมากกว่าหรือเท่ากับจะทำการเปรียบเทียบค่าที่รีจีสเตอร์ อะนาลอกเอาต์พุต AQ00013 กับข้อมูลในรีจีสเตอร์ R00017 ถ้ามากกว่าหรือเท่ากับก็จะทำให้เอาต์พุต Q00008 และ Q00007 ทำงานตามลำดับ

และสำหรับ rung 26 บล็อกเพิ่มค่าทำงานจะทำการเพิ่มค่าให้กับอะนาลอกเอาต์พุต AQ00013 ทีละ 80 จนกระทั่งค่าของอะนาลอกเอาต์พุต AQ00013 มากกว่าค่าที่เก็บในรีจีสเตอร์ R00017 เป็นผลให้บล็อกเพิ่มค่าหยุดทำงาน (เป็นการเพิ่มค่าให้อินเวอร์เตอร์ค่อย ๆ ปรับความเร็วรอบมอเตอร์จนถึงความเร็วที่กำหนด)

รูปที่ 7 แลดเดอร์ไดอะแกรมของโปรแกรม rung 27 ถึง rung 33

          จากรูปที่ 7 การทำงาน rung 27 เป็นการกำหนดกรณีที่อะนาลอกเอาต์พุต AQ00013 มากกว่าค่าที่กำหนดในรีจีสเตอร์ R00017 จะกำหนดให้ค่าอะนาลอกเอาต์พุต AQ00013 มีค่าเท่ากับค่าในรีจีสเตอร์ R00017 สำหรับ rung 28 เป็นบล็อกเปรียบเทียบ ถ้าอะนาลอกเอาต์พุต AQ00013 มากกว่าค่าที่กำหนดในรีจีสเตอร์ R00017 เป็นผลให้รีจีสเตอร์ M00019 ทำงาน

ส่วน rung 29 เป็นการตรวจสอบถ้ามี 1, 2, 3 หรือ 4 อินพุตทำงานเป็นผลให้บล็อกเปรียบเทียบค่ามากกว่าทำงานโดยจะตรวจสอบค่าที่อยู่ในรีจีสเตอร์ R00090 (เป็นค่าที่ตั้งไว้สำหรับตรวจสอบเมื่อมีการอุดตันในระบบ) มากกว่าค่าอะนาลอกอินพุต AI00016 บิตรีจีสเตอร์ M00010 จะทำงาน ส่วน rung 30 เมื่อ M00010 ทำงานจะตั้งเวลาที่ 5 วินาทีเพื่อให้บิตรีจีสเตอร์ M00014 ทำงาน สำหรับ rung 31 เมื่อบิตรีจีสเตอร์ M00014 ทำงานส่งผลให้ทำการเคลื่อนย้ายค่า 0 ไปยังรีจีสเตอร์ R00017 (ให้อินเวอร์เตอร์กำหนดให้มอเตอร์หยุดทำงาน)

สำหรับ rung 32 เป็นการตรวจสอบถ้ามี 1 อินพุต หรือ 2 อินพุต หรือ 3 อินพุต หรือ 4 อินพุตทำงาน ส่งผลให้ Q00001 ทำงานแต่ถ้ามีเงื่อนไข Q00002 ทำงาน แล้ว Q00001(มอเตอร์โบลเวอร์) ก็จะหยุดทำงานสำหรับ rung 33 เมื่อบิตรีจีสเตอร์ M00014 ทำงาน เป็นผลให้เอาต์พุต Q00002 ทำงานและจะทำงานตลอดเวลา

          สรุปการทำงานของโปรแกรมแลดเดอร์ สภาวะของเอาต์พุต Q00003, Q00004, Q00005, Q00006 จะเป็นตัวกำหนดว่ามีการใช้งานอินพุตของหัวดูดอยู่ที่ละ 1, 2, 3 หรือ 4 ตามลำดับ  และสำหรับรีจีเตอร์ R00080, R00081, R00082 และ R00083 จะเป็นรีจีสเตอร์ข้อมูลสำหรับเก็บค่าที่กำหนดความถี่ของอินเวอร์เตอร์ที่ 22, 35,50 และ 62 เฮิรตซ์ตามลำดับ

สำหรับรีจีสเตอร์ข้อมูล R00001, R00003, R00008 และ R00010 ใช้เก็บข้อมูลค่าแรงดูดสูงที่สุดที่เงื่อนไขการเปิดอินพุตของหัวดูด 1, 2, 3 หรือ 4 ตามลำดับ และรีจีสเตอร์ข้อมูล R00002, R00007, R00009 และ R00011 ใช้เก็บข้อมูลค่าแรงดูดที่ต่ำสุดเงื่อนไขการเปิดอินพุตของหัวดูด 1, 2, 3 หรือ 4 ตามลำดับ 

สำหรับรีจีสเตอร์ข้อมูล R00017 ใช้เป็นรีจีสเตอร์ผ่านค่าของความถี่ที่ต้องการจากรีจีสเตอร์ข้อมูล R00080, R00081, R00082 และ R000083 และใน rung 23 และ rung 26 เป็นการกำหนดค่าให้อินเวอร์เตอร์ค่อย ๆ เพิ่มความถี่ขึ้นเป็นผลให้มอเตอร์ค่อย ๆ เปลี่ยนแปลงความเร็ว

โดยในส่วน rung 29 ถึง rung 33  เป็นการตรวจเช็คว่ามีการใช้งานที่อินพุตที่ 1 ถึง 4 แล้วเกิดกรณีมีฝุ่นอุดตันทำให้ค่าที่อ่านได้จากอนาล๊อกอินพุต AI00016 ต่ำกว่าค่าที่กำหนดไว้ในรีจีสเตอร์ข้อมูล R00090 เงื่อนไขนี้ให้มีสัญญาณเอาต์พุต Q00002 ทำงาน และกำหนดให้มอเตอร์หยุดทำงาน

ผลการทดสอบของระบบดูดฝุ่นใช้กับงานทันตกรรม
          จากระบบดูดฝุ่นใช้กับงานทันตกรรมที่มีขนาด 4 หัวดูด โดยกำหนดให้มีความเร็วลมดูดมีพิกัด 8.5 เมตร/วินาที โดยใช้อินเวอร์เตอร์สัมพันธ์กับอินดักชั่นมอเตอร์ชนิดริงโบลเวอร์ใช้เป็นตัวดูดที่มีขนาด 3 แรงม้าซึ่งถูกต่ออยู่กับถังเก็บฝุ่นที่มีฟิลเตอร์กรองฝุ่นละอองโดยท่อเมนหลักขนาด 3 นิ้วและมีท่อแยกขนาด 1.2 นิ้วอีก 4 หัวดูด

          การทดลองที่ 1 กำหนดความถี่ในระดับเดียวกันคือ 62.0 เฮิรตซ์ เพื่อให้ได้ปริมาณแรงลมรวมเมื่อเปิดใช้งานทั้ง 4 หัวดูดเป็น 8.5 เมตร/วินาที เพื่อสอดคล้องกับการใช้งานผลดังตารางที่ 1 และกราฟแสดงความสัมพันธ์การใช้กำลังไฟฟ้ากับการเปิด-ปิดหัวดูดดังรูปที่ 8

ตารางที่ 1 ผลการวัดค่าพารามิเตอร์ต่าง ๆ โดยกำหนดความถี่คงที่ 62 เฮิรตซ์

รูปที่ 8 กราฟความสัมพันธ์ระหว่างกำลังไฟฟ้ากับหัวดูดฝุ่น

          จากกราฟดังรูปที่ 8 เมื่อทำการควบคุมความที่คงที่ 62 เฮิรตซ์ พบว่าค่ากำลังไฟฟ้าจะมีค่าสูงขึ้นเมื่อเริ่มลดหัวดูดลง

          การทดลองที่ 2 เปลี่ยนแปลงความถี่ของอินเวอร์โดยควบคุมปริมาณแรงลมคงที่ 8.5 เมตร/วินาที และหยุดใช้งานเมื่อปิดหัวดูดทั้งหมด โดยความถี่ที่เปลี่ยนแปลงเป็น 22, 35, 50 และ 62 เฮิรตซ์จะได้ค่าต่าง ๆ ดังตารางที่ 2 และกราฟแสดงการใช้กำลังไฟฟ้าดังรูปที่ 9

ตารางที่ 2 การทดลองเปลี่ยนแปลงความถี่ 22, 35, 50 และ 62 เฮิรตซ์

รูปที่ 9 กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างหัวดูดกับกำลังไฟฟ้า

รูปที่ 10 กราฟเปรียบเทียบระหว่างการควบคุมความถี่คงที่และควบคุมความถี่เปลี่ยนแปลง

          เมื่อนำผลการใช้กำลังไฟฟ้ารูปที่ 8 และรูปที่ 9 นำมาเปรียบเทียบรวมกันดังแสดงในรูปที่ 10 จะพบว่าผลปรับความถี่ให้สัมพันธ์กับการเปิดใช้งานแต่ละหัวดูดช่วยในการประหยัดการใช้พลังงานอย่างชัดเจน เช่นที่ไม่มีการใช้งานความสามารถในการประหยัดกำลังไฟฟ้าเป็น 2570 วัตต์ ที่ใช้งานหัวดูดที่ 1, 2, 3 หรือ4  ความแตกต่างของกำลังไฟฟ้าเป็น 1310, 810, 480 และ 0 วัตต์ ตามลำดับ

รูปที่ 11 ตัวอย่างจำลองเครื่องดูดฝุ่นอัตโนมัติที่ใช้ในงานทันตกรรม 4 หัวดูด

รูปที่ 12 อุปกรณ์ควบคุมการทำงานเครื่องดูดฝุ่น

          จากรูปที่ 11 แสดงระบบจำลองเครื่องดูดฝุ่นอัตโนมัติจากการสร้างจริงซึ่งประกอบด้วยหัวดูดจำนวน 4 หัวดูด และรูปที่ 12 แสดงอุปกรณ์ควบคุมหลักประกอบด้วยเครื่องพีแอลซี (GE FANUC รุ่น Versa Max IC200UDR005-BG Micro PLC ขนาด 28  Point AC\DC\Relay), โมดูลอะนาลอกอินพุต/เอาต์พุต (GE  FANUC รุ่น IC200UEX636-C Analog Expansion) และอินเวอร์เตอร์ (FUJI รุ่น FRENIC 5000G11S/P11S)

จากบทความพบว่าเมื่อนำระบบควบคุมอัตโนมัติโดยใช้พีแอลซีเป็นหลักจะช่วยในเรื่องการประหยัดกำลังไฟฟ้า การออกแบบสามารถทำโดยไม่ซับซ้อนมากนัก และสามารถนำไปเป็นแนวทางสำหรับการประยุกต์ใช้กับงานที่มีการต้องการควบคุมการทำงานของมอเตอร์อัตโนมัติให้ได้ความเร็วรอบที่สอดคล้องกับความต้องการของโหลดที่ใช้งานได้ ซึ่งมีมากในโรงงานอุตสาหกรรมจะสามารถช่วยในการประหยัดพลังงานและเกิดประสิทธิ์ภาพการใช้พลังงานสูงสุด