ทำงานด้วยพีแอลซี Allen Bradley (ตอนที่ 5)
(Working with Allen Bradley PLCs)

     บทความตอนนี้จะอธิบายถึงการเขียนโปรแกรมพีแอลซี Allen Bradley MicroLogix 1200 และ MicroLogix 1500 โดยจะอธิบายถึงการจัดการหน่วยความจำของพีแอลซี การกำหนดแอดเดรสของพีแอลซีและคำสั่งชนิดรีเลย์ที่ใช้สำหรับการโปรแกรมด้วยแลดเดอร์ไดอะแกรม

ส่วนประกอบและการทำงานของพีแอลซี
      พีแอลซีประกอบด้วยแหล่งจ่ายไฟฟ้า หน่วยประมวลผลกลาง (CPU) อินพุตสำหรับเชื่อมต่อกับอุปกรณ์อินพุต เช่น สวิตซ์พรอกซิมิตี้เซนเซอร์ ลิมิตสวิตซ์ และเอาต์พุตสำหรับเชื่อมต่อกับอุปกรณ์เอาต์พุต เช่น ชุดสตาร์ทมอเตอร์ รีเลย์ หลอดไฟ

รูปที่ 1 โครงสร้างส่วนประกอบของพีแอลซี

      สำหรับโปรแกรมลอจิกที่เราป้อนลงในพีแอลซีนั้น เมื่อพีแอลซีทำงาน การประมวลผลโปรแกรมของพีแอลซีนั้นจะเป็นรอบ เราเรียกว่ารอบการทำงาน (Operating Cycle) ในหนึ่งรอบการทำงานของพีแอลซีนั้นจะมีการทำงานเป็นลำดับตามแสดงในรูปที่ 2 โดยมีรายละเอียดแต่ละขั้นตอนดังต่อไปนี้

1) สแกนอินพุต (Input Scan) เป็นเวลาที่พีแอลซีใช้สำหรับอ่านข้อมูลอินพุตของพีแอลซีโดยเวลาที่ใช้นั้นเป็น ไมโครวินาที
2) สแกนโปรแกรม (Program Scan) เป็นเวลาที่พีแอลซีใช้สำหรับปฏิบัติการคำสั่งในโปรแกรมลอจิกก็คือโปรแกรมที่เราเขียนนั่นเอง เวลาที่ใช้นั้นขึ้นอยู่กับจำนวนคำสั่งที่ใช้หรือจำนวนโปรแกรมที่เราเขียนว่ามีขนาดแค่ไหน
3) สแกนเอาต์พุต (Output Scan) เป็นเวลาที่พีแอลซีใช้สำหรับเขียนข้อมูลเอาต์พุตของพีแอลซีโดยเวลาที่ใช้นั้นเป็นไมโครวินาที
4) การบริการการสื่อสาร (Service Communication) เป็นเวลาที่พีแอลซีใช้สื่อสารกับอุปกรณ์อื่นเช่น คอมพิวเตอร์ หรือ อุปกรณ์สำหรับโปรแกรม (Hand Help)
5) Housekeeping และ Overhead เป็นเวลาที่ พีแอลซี ใช้ในการจัดการดำเนินการให้พีแอลซีมีความพร้อมในการใช้งาน เช่น การตรวจสอบและจัดระเบียบหน่วยความจำ และเวลาส่วนเกินที่จำเป็น

 รูปที่ 2 ลำดับการทำงานในหนึ่งรอบการทำงานของพีแอลซี
  

หน่วยความจำของพีแอลซี และชนิดของไฟล์
     - โครงสร้างของไฟล์
     หน่วยความจำของพีแอลซี MicroLogix 1200 และ MicroLogix 1500 ประกอบด้วยไฟล์ข้อมูล (Data File) ไฟล์ฟังก์ชั่น (Function File) ไฟล์โปรแกรม (Program File)  
    

     ในตารางที่แสดง Data File หมายเลข 3 ถึง 7 นั้น เป็นไฟล์ที่กำหนดหมายเลขมาแล้ว เราไม่สามารถที่จะเปลี่ยนแปลงหมายเลขใหม่ได้ แต่ Data File หมายเลข 9 ถึง 255 นั้น เราสามารถเพิ่มในโปรแกรมของเราได้โดยสามารถกำหนดเป็น Bit, Timer, Counter, Control, Integer, String, Long word, Message หรือ PID

ตารางโครงสร้างไฟล์
 

(1) ไฟล์พิเศษสำหรับการเก็บข้อมูลนั้นใช้เฉพาะสำหรับพีแอลซี MicroLogix 1500 โปรเซสเซอร์ 1764-LRP และไฟล์พิเศษสำหรับการจัดการสูตร(Recipe)นั้นใช้เฉพาะสำหรับพีแอลซี MicroLogix 1500 โปรเซสเซอร์ Series C
(2) PTO และ PWM ใช้เฉพาะสำหรับพีแอลซี MicroLogix1200 และ 1500 BXB units
(3) DAT ใช้เฉพาะสำหรับพีแอลซี MicroLogix1500
(4) Floating Point และ Programmable Limit Switch ใช้เฉพาะสำหรับพีแอลซี MicroLogix 1200 และ 1500 โปรเซสเซอร์ Series C
(5) String ใช้เฉพาะสำหรับพีแอลซี MicroLogix 1200 และ 1500 โปรเซสเซอร์ 1764-LSP Series B และ 1764-LRP

     - หน่วยความจำผู้ใช้ (User Memory)
หน่วยความจำผู้ใช้นั้นใช้สำหรับเก็บ แลดเดอร์ลอจิกหรือโปรแกรมที่เราเขียนนั่นเอง ตารางไฟล์ข้อมูล การกำหนดคุณลักษณะของอินพุต/เอาต์พุต
    

       ไฟล์ข้อมูลผู้ใช้ (User Data Files) ประกอบด้วย ไฟล์ลักษณะของระบบ (System Status File) ไฟล์อิมเมจของอินพุต/เอาต์พุต (I/O Image File) และไฟล์ข้อมูลที่ผู้ใช้สร้างขึ้นเอง เช่น Bit, Timer, Counter, Integer, String, MSG และ PID

การระบุขนาดหน่วยความจำของพีแอลซี
        เวิร์ด (Word) เป็นการระบุหน่วยของหน่วยความจำของพีแอลซี ไฟล์ข้อมูล (Data File) หนึ่งเวิร์ดมีค่าเท่ากับ 16 บิต ของหน่วยความจำ ตัวอย่าง

        1 Integer           =    1   Word
        1 Long Word      =    2   Words
        1 Timer             =    3   Words

   ไฟล์โปรแกรม เวิร์ดมีค่าเท่ากับ หนึ่งตัวถูกดำเนินการ (Operand) สำหรับ คำสั่งแลดเดอร์ ตัวอย่าง

   1 คำสั่ง XIC มี 1 ตัวถูกดำเนินการใช้ 1 Word
   1 คำสั่ง EQU มี 2 ตัวถูกดำเนินการใช้ 2 Words
   1 คำสั่ง ADD มี 3 ตัวถูกดำเนินการใช้ 3 Words

    หมายความว่า คำสั่งนั้นๆ ใช้กี่ตัวถูกดำเนินการก็ใช้หน่วยความจำเท่ากับจำนวนตัวถูกดำเนินการเป็นเวิร์ด

ไฟล์ฟังก์ชั่น ไม่ได้ใช้งานหน่วยความจำผู้ใช้

หน่วยความจำผู้ใช้ของพีแอลซี MicroLogix 1200
     พีแอลซี MicroLogix 1200 รองรับหน่วยความจำ 6K หน่วยความจำสามารถใช้สำหรับไฟล์โปรแกรมและไฟล์ข้อมูล โดยที่ความจุสูงสุดของหน่วยความจำข้อมูลผู้ใช้เท่ากับ 2K Words

หน่วยความจำผู้ใช้ของพีแอลซี MicroLogix 1500
     โปรเซสเซอร์รุ่น 1764-LSP รองรับหน่วยความจำสูงสุด 7K หน่วยความจำสามารถใช้สำหรับไฟล์โปรแกรม และ ไฟล์ข้อมูลโดยที่ความจุสูงสุดของหน่วยความจำข้อมูลผู้ใช้เท่ากับ 4K Words
    

พีแอลซี MicroLogix 1500 โปรเซสเซอร์รุ่น 1764-LRP
     โปรเซสเซอร์รุ่น 1764-LRP รองรับหน่วยความจำสูงสุด 14K หน่วยความจำสามารถใช้สำหรับไฟล์โปรแกรมและไฟล์ข้อมูลโดยที่ความจุสูงสุดของหน่วยความจำข้อมูลผู้ใช้เท่ากับ 4K Words

ตรวจสอบหน่วยความจำที่ใช้ของพีแอลซี
      เราสามารถตรวจสอบหน่วยความจำของพีแอลซีด้วยโปรแกรม RSLogix500 โดยเลือกที่ Controller Properties จะปรากฏหน้าต่างแสดงคุณสมบัติของพีแอลซีดังแสดงในรูปที่ 3

รูปที่ 3 แสดงหน่วยความจำที่ใช้งานของพีแอลซี

Data Files
     Data Files จะเก็บข้อมูลตัวเลข รวมถึงอินพุต/เอาท์พุต สถานะต่าง ๆ และข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับคำสั่งที่ใช้ในแลดเดอร์ของรูทีนย่อยหรือโปรแกรมย่อย

ตารางแสดงรายละเอียดของ Data File

โหมดของการกำหนดตำแหน่งที่อยู่ (ADDRESSING MODES)
     การกำหนดตำแหน่งที่อยู่หรือที่เราเรียกกันทั่วไปว่าการกำหนดแอดเดรส สำหรับพีแอลซี MicroLogix 1200 หรือ MicroLogix 1500 นั้นรองรับการกำหนดตำแหน่งที่อยู่ 3 แบบด้วยกันคือ
1. การกำหนดตำแหน่งที่อยู่ทันที  (Immediate)
2. การกำหนดตำแหน่งที่อยู่ทางตรง  (Direct)
3. การกำหนดตำแหน่งที่อยู่ทางอ้อม  (Indirect)

      เราจะใช้โหมดของการกำหนดตำแหน่งที่อยู่อย่างไรและเมื่อไหร่นั้นขึ้นอยู่กับคำสั่งที่ใช้ในโปรแกรมและชนิดของสมาชิก (Element) ที่ระบุในตัวถูกดำเนินการ (Operands) ของคำสั่ง ด้วยโหมดของการกำหนดตำแหน่งที่อยู่นี้ทำให้เรามีความยืดหยุ่นในการแสดงหรือจัดการกับข้อมูล

การกำหนดตำแหน่งที่อยู่ทันที (Immediate Addressing)
      การกำหนดตำแหน่งที่อยู่ทันทีเป็นการกำหนดค่าคงที่ในคำสั่ง ตัวอย่างเช่น เราต้องการตัวตั้งเวลา 10 วินาที ดังนั้นเราต้องกำหนด Time Base ของ Timer เท่ากับ 1 Second และกำหนด Preset Value เท่ากับ 10

รูปที่ 4 การกำหนดตำแหน่งที่อยู่ทันที

การกำหนดตำแหน่งที่อยู่ทางตรง (Direct Addressing)
     เมื่อเรากำหนดตำแหน่งที่อยู่ทางตรงเราจะกำหนดตำแหน่งของข้อมูลในพีแอลซี โดยที่ตำแหน่งของข้อมูลนั้นเป็นสมาชิกของตัวถูกดำเนินการในคำสั่ง ยกตัวอย่างคำสั่ง Scale w/Parameter
      

    
รูปที่ 5 การกำหนดตำแหน่งที่อยู่ทางตรง

จากคำสั่ง Scale w/Parameter ที่แสดงในรูปที่ 5
   Input   = I: 4.0 เป็นค่าจากแอนนะลอกอินพุตของพีแอลซี
   Input Min = N7:0
   Input Max = N7:1
   Scaled Min = N7:2
   Scaled Max = N7:3
   Output = N7:4
    Input Min, Input Max, Scaled Min, Scaled Max, Output ที่กำหนดด้วย N7:0, N7:1, N7:2, N7:3, N7:4 ตามลำดับนั้นเป็นการกำหนดแอดเดรสแบบทางตรง

การกำหนดตำแหน่งที่อยู่ทางอ้อม (Indirect Addressing)
     การกำหนดแอดเดรสทางอ้อมนั้นอนุญาตให้สมาชิกที่อยู่ในแอดเดรสนั้นใช้เป็นตัวชี้ (Pointers, พอยเตอร์) ตำแหน่งของข้อมูลภายในพีแอลซีได้ ซึ่งวิธีนี้จะช่วยให้สะดวกสำหรับการทำงาน การจัดการสูตร (Recipe Management) การประมวลผลแบบต่าง ๆ (Batch Processing) แต่อาจจะทำให้เราเข้าใจยากนิดหน่อย
  

     ยกตัวอย่างคำสั่ง ADD

รูปที่ 6 การกำหนดตำแหน่งที่อยู่ทางอ้อม

จากคำสั่ง ADD ที่แสดงในรูปที่ 6
    - Address: N7:[N7:1]
    - ในตัวอย่าง จำนวนของสมาชิกที่ใช้ใน Source A ของคำสั่งบวกจะถูกกำหนดด้วยตัวเลขที่อยู่ในแอดเดรส N7:1 ถ้าตัวเลขเป็น N7:1=9 คำสั่งบวกจะทำการบวก N7:9 กับค่าใน Source B

คำสั่งสำหรับโปรแกรม
     - การเขียนโปรแกรมพีแอลซีด้วยแลดเดอร์ไดอะแกรม
     ภาษาแลดเดอร์ไดอะแกรมนั้นเป็นชุดคำสั่งที่ใช้สัญลักษณ์สำหรับเขียนโปรแกรมพีแอลซี หน้าที่หลักของแลดเดอร์ไดอะแกรมคือควบคุมการทำงานของเอาต์พุตโดยการทำงานนั้นจะอ้างอิงจากสถานะของอินพุต จากรูปที่ 7 แสดงโครงสร้างของแลดเดอร์ไดอะแกรมในแต่ละ rung ของแลดเดอร์ไดอะแกรมจะประกอบด้วยชุดคำสั่งของสถานะของอินพุตและคำสั่งเอาต์พุตจะอยู่ตอนท้ายของ rung 

รูปที่ 7 โครงสร้างของแลดเดอร์ไดอะแกรม

คำสั่งคอนแทกต์ของ rung นั้นสามารถอ้างอิงกับสถานะของอินพุต สถานะของ rung หรือลอจิก rung ของแลดเดอร์ไดอะแกรมจะเป็นจริง (True)เมื่อลอจิกมีความต่อเนื่อง ลอจิกจะต่อเนื่องเมื่อมีการไหลของกำลัง (Power Flow)
  

จากด้านซ้ายของ rung ไปยังด้านขวาของ rung

การต่อเนื่องของกำลัง (Power Continuity) นั้น เราสามารถดูได้จากโปรแกรม RS Logix500 ที่เราใช้เขียนแลดเดอร์ไดอะแกรม

       
   
  
   
    รูปที่ 8 การต่อเนื่องของกำลัง (Power Continuity)
  

 
รูปที่ 9 การต่อเนื่องของกำลัง (Power Continuity) ในโปรแกรม RSLogix500

- คำสั่งชนิดรีเลย์ (Bit)
     คำสั่งชนิดรีเลย์เป็นคำสั่งพื้นฐานในแลดเดอร์ไดอะแกรมคำสั่งนี้จะแสดงสถานะการ ON/OFF ของแอดเดรสอ้างอิง คำสั่งชนิดรีเลย์มีสองประเภทคือคอนแทกต์และคอยล์
 

XIC Examine if closed

     
     คำสั่ง XIC ก็คือคอนแทกต์ปกติเปิด หรือตรวจสอบสถานะการ ON ของแอดเดรสอ้างอิง แอดเดรสอ้างอิงนั้นสามารถดูจากตารางด้านล่าง เมื่อมีการปฏิบัติการคำสั่ง XIC ในโปรแกรมแลดเดอร์ไดอะแกรมโปรเซสเซอร์จะตรวจสอบแอดเดรสอ้างอิงของคำสั่งสำหรับสถานะ ON ถ้าแอดเดรสอ้างอิงเป็นลอจิก 0 (OFF) โปรเซสเซอร์จะไม่เปลี่ยนแปลงสถานะยังคงเป็นคอนแทกต์ปกติเปิดเช่นเดิม ดังนั้นก็จะไม่มีการไหลของกำลังใน rung ถ้าแอดเดรสอ้างอิงเป็นลอจิก 1 (ON) โปรเซสเซอร์จะเปลี่ยนเป็นปิด วงจรสำหรับคอนแทกต์ปกติเปิด ดังนั้นก็จะมีการไหลของกำลัง
   
  

XIO Examine if opened
   
    

คำสั่ง XIO ก็คือคอนแทกต์ปกติปิด หรือ ตรวจสอบสถานะการ OFF ของแอดเดรสอ้างอิง

     เมื่อมีการปฏิบัติการคำสั่ง XIO ในโปรแกรมแลดเดอร์ไดอะแกรมโปรเซสเซอร์จะตรวจสอบแอดเดรสอ้างอิงของคำสั่งสำหรับสถานะ OFF ถ้าแอดเดรสอ้างอิงเป็นลอจิก 0 (OFF) โปรเซสเซอร์จะไม่เปลี่ยนแปลงสถานะยังคงเป็นคอนเทคปกติปิดเช่นเดิม ดังนั้นก็จะมีการไหลของกำลังใน rungถ้าแอดเดรสอ้างอิงเป็นลอจิก 1 (ON) โปรเซสเซอร์จะเปลี่ยนเป็นเปิด วงจรสำหรับคอนแทกต์ปกติปิด ดังนั้นก็จะมีไม่มีการไหลของกำลัง

     ตารางแสดงการทำงานของคำสั่ง XIC และ XIO

     ตารางแสดงการกำหนดแอดเดรสที่สามารถกำหนดได้และชนิดของไฟล์ของคำสั่ง XIC และ XIO

OTE Output Energize