PLC(Programmable Logic Controller) กับอุตสาหกรรมยุคใหม่

บทความ > PLC(Programmable Logic Controller) กับอุตสาหกรรมยุคใหม่

PLC(Programmable Logic Controller) กับอุตสาหกรรมยุคใหม่

PLC (Programmable Logic Controller) คือ อุปกรณ์ควบคุมการทำงานของเครื่องจักรและกระบวนการทำงาน ของโรงงานอุตสาหกรรมต่าง ๆ ด้วยปัจจุบันล้วนนำเทคโนโลยีเข้ามาช่วยในการผลิตมากขึ้น โดยหนึ่งในเทคโนโลยีที่มีบทบาทอย่างมากนั่นคือ Programmable Logic Controller หรือ PLC

เนื่องจากคุณสมบัติที่ตอบโจทย์ความต้องการ ทำให้ PLC กลายเป็นระบบ Automation อันเป็นหัวใจสำคัญที่ช่วยขับเคลื่อนโรงงานให้เข้าสู่อุตสาหกรรมยุคใหม่ และอย่างเข้าสู่โลกดิจิทัลได้อย่างมีประสิทธิภาพ

เลือกอ่านตามหัวข้อ

พื้นฐานของ PLC ประกอบด้วย

รูปที่ 1 โครงสร้างพื้นฐาน PLC

1.ตัวประมวลผล (CPU)

ทำหน้าที่คำนวณเเละควบคุม ซึ้งเปรียบเสมือนสมองของ PLC ภายในประกอบด้วยวงจรลอจิกหลายชนิดและมีไมโครโปรเซสเซอร์ (Micro Processor Based) ใช้แทนอุปกรณ์จำพวกรีเลย์ เคาน์เตอร์/ไทม์เมอร์ และซีเควนเซอร์ เพื่อให้ผู้ใช้สามารถออกแบบวงจรโดยใช้ Relay Ladder Diagram ได้

CPU จะยอมรับข้อมูลจากอุปกรณ์อินพุทต่างๆ จากนั้นจะทำการประมวลผลและเก็บข้อมูลโดยใช้โปรแกรมจากหน่วยความจำ หลังจากนั้นจะส่งส่งข้อมูลที่เหมาะสมและถูกต้องออกไปยังอุปกรณ์เอาท์พุท

2.หน่วยความจำ (Memory Unit)

รูปที่ 2 หน่วยความจำ RAM และ ROM

ทำหน้าที่เก็บรักษาโปรแกรมและข้อมูลที่ใช้ในการทำงาน โดยขนาดของหน่วยความจำจะถูกแบ่งออกเป็นบิตข้อมูล(Data Bit) ภายในหน่วยความจำ 1 บิต ก็จะมีค่าสภาวะทางลอจิก 0 หรือ 1แตกต่างกันแล้วแต่คำสั่ง ซึ่ง PLC ประกอบด้วยหน่วยความจำสองชนิดคือ ROM และRAM

RAM (Random Access Memory) หรือแรม คือหน่วยความจำหลักของคอมพิวเตอร์ที่เป็นองค์ประกอบที่มีความสำคัญเกี่ยวข้องกับความเร็วในการทำงานของระบบคอมพิวเตอร์ มีแบตเตอรี่เล็กๆ ต่อไว้ เพื่อใช้เลี้ยงข้อมูลเมื่อเกิดไฟดับ การอ่านและเขียนโปรแกรมลงใน RAM ทำได้ง่ายมาก จึงเหมาะกับการใช้งานในระยะทดลองที่มีการเปลี่ยนแปลงแก้ไขโปรแกรมบ่อยๆ

ROM (Read-Only Memory) หรือรอม คือหน่วยความจำถาวร เป็นพื้นที่จัดเก็บที่ข้อมูลสำคัญของระบบปฏิบัติการที่ไม่ค่อยให้เปลี่ยนแปลงข้อมูลภายใน (Internal Memory)

- - EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) – หน่วยความจำชนิดนี้จะต้องใช้เครื่องมือพิเศษในการเขียนโปรแกรม การลบโปรแกรมทำได้โดยใช้แสงอัลตราไวโอเลตหรือตากแดดร้อนๆ นานๆ มีข้อดีตรงที่โปรแกรมจะไม่สูญหายแม้ไฟดับ จึงเหมาะกับการใช้งานที่ไม่ต้องเปลี่ยนโปรแกรม

- - EEPROM (Electrical Erasable Programmable Read Only Memory) – หน่วยความจำชนิดนี้ไม่ต้องใช้เครื่องมือพิเศษในการเขียนและลบโปรแกรม โดยใช้วิธีการทางไฟฟ้าเหมือนกับ RAM นอกจากนั้นก็ไม่จำเป็นต้องมีแบตเตอรี่สำรองไฟเมื่อไฟดับ ราคาจะสูงกว่าแต่จะรวมคุณสมบัติที่ดีของทั้ง RAM และ EPROM เอาไว้ด้วยกัน

3.หน่วยอินพุต-เอาต์พุต (Input-Output Unit)

หน่วยอินพุต ทำหน้าที่รับสัญญาณจากอุปกรณ์ภายนอกแล้วแปลงสัญญาณให้เป็นสัญญาณที่เหมาะสมแล้วส่งให้หน่วยประมวลผลต่อไป

หน่วยเอาต์พุต ทำหน้าที่รับข้อมูลจากตัวประมวลผลแล้วส่งต่อข้อมูลไปควบคุมอุปกรณ์ภายนอกเช่น ควบคุมหลอดไฟ มอเตอร์ และวาล์ว เป็นต้น

4.แหล่งจ่ายไฟ (Power Supply)

ทำหน้าที่จ่ายพลังงานและรักษาระดับแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงให้กับ CPU Unit หน่วยความจำและหน่วยอินพุท/ เอาท์พุท

5.อุปกรณ์ต่อร่วม (Peripheral Devices)

PROGRAMMING CONSOLE
EPROM WRITER
PRINTER
GRAPHIC PROGRAMMING
CRT MONITOR
HANDHELD
etc

หลักการทำงานของ PLC

รูปที่ 3 ลำดับการทำงาน

หลังจากรู้แล้วว่า PLC คืออะไร ก็มาทำความเข้าใจการทำงานของ PLC กัน โดยโครงสร้างของ PLC จะเริ่มจากการนำเข้าข้อมูลจากเครื่องจักรหรืออุปกรณ์ที่เชื่อมต่ออยู่ (Input) ซึ่งข้อมูลที่ได้รับมานี้จะถูกนำไปตรวจสอบในขั้นตอนต่อไป โดยการเทียบกับ Logic คือโปรแกรมที่ตั้งค่าไว้

จากนั้น PLC ก็จะส่งข้อมูลที่ผ่านการตรวจสอบแล้วไปสู่อุปกรณ์แสดงผล (Output) เพื่อควบคุมสถานะของอุปกรณ์ให้เป็นไปตามที่กำหนด เช่น การเปิด-ปิดมอเตอร์หรือวาล์ว จึงทำให้ประมวลผลได้อย่างรวดเร็วและถูกต้องตามโปรแกรมการทำงานที่ตั้งค่าไว้

การแบ่ง PLC มีกี่ประเภท?

ปัจจุบัน PLCs – Programmable Logic Controllers ได้มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่องและหลากหลาย ซึ่งแต่ละประเภทก็มีจุดเด่นและโครงสร้างที่แตกต่างกันไป แต่ไม่ว่าเป็นประเภทใด Program PLC คือตัวช่วยที่ดีที่จะทำให้โรงงานอุตสาหกรรมของคุณมีกระบวนการผลิตที่มีประสิทธิภาพและสะดวกสบายในการทำงานมากขึ้น มาดูกันว่ารูปแบบที่ได้รับความนิยมของ PLC Controller คืออะไรบ้าง

PLC ขนาดกะทัดรัด: PLC เหล่านี้มีขนาดเล็กที่สุดและพื้นฐานน้อยที่สุด เหมาะสำหรับงานระบบอัตโนมัติขนาดเล็ก คุ้มค่าและติดตั้งง่าย ทำให้เหมาะสำหรับการควบคุมแบบง่ายๆ โดยทั่วไป PLC ขนาดกะทัดรัดจะใช้ในการใช้งานที่มีอินพุตและเอาต์พุตน้อย เช่น ในเครื่องจักรขนาดเล็กหรืออุปกรณ์แบบสแตนด์อโลน

Modular PLC: Modular PLC มีความยืดหยุ่นสูงและใช้งานได้หลากหลาย ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานทางอุตสาหกรรมที่หลากหลาย ประกอบด้วยหน่วยประมวลผลกลาง (CPU) และโมดูลต่างๆ สำหรับการขยายอินพุตและเอาต์พุต การสื่อสาร และฟังก์ชันพิเศษ วิศวกรสามารถปรับแต่ง PLC เหล่านี้ได้โดยการเพิ่มหรือถอดโมดูล ทำให้สามารถปรับให้เข้ากับกระบวนการที่ซับซ้อนและระบบขนาดใหญ่ได้

PLC แบบติดตั้งบนชั้นวาง: PLC แบบติดตั้งบนชั้นวางได้รับการออกแบบมาสำหรับกระบวนการทางอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ที่ต้องการความสามารถด้านอินพุตและเอาต์พุตที่ครอบคลุม PLC เหล่านี้ติดตั้งอยู่บนชั้นวางและสามารถรองรับโมดูลอินพุตและเอาต์พุตได้จำนวนมาก เป็นที่รู้จักในด้านพลังการประมวลผลสูง ความน่าเชื่อถือ และความทนทาน ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การผลิตยานยนต์ โรงงานปิโตรเคมี และโรงงานผลิตไฟฟ้า

การเลือกประเภท PLC ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดระบบอัตโนมัติเฉพาะของโครงการ PLC ขนาดกะทัดรัดมีความคุ้มค่าสำหรับงานขนาดเล็ก ในขณะที่ PLC แบบโมดูลาร์ให้ความยืดหยุ่นและความสามารถในการขยายขนาดสำหรับโครงการขนาดกลาง

PLC แบบติดตั้งบนชั้นวางสงวนไว้สำหรับกระบวนการทางอุตสาหกรรมขนาดใหญ่และซับซ้อนที่ต้องการการควบคุมและความน่าเชื่อถือในระดับสูง การทำความเข้าใจ PLC ทั้งสามประเภทนี้ช่วยให้วิศวกรและผู้เชี่ยวชาญด้านระบบอัตโนมัติสามารถเลือกโซลูชันที่เหมาะสมที่สุด

เพื่อตอบสนองความต้องการด้านระบบอัตโนมัติ ทำให้มั่นใจในการควบคุมเครื่องจักรและกระบวนการที่มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้ในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมที่หลากหลาย

การใช้ระบบ PLC ในโรงงานอุตสาหกรรม

ระบบ PLC ก็เหมือนคอมพิวเตอร์เครื่องหนึ่งที่เข้ามาช่วยเปลี่ยนโรงงานจากระบบ Manual ให้กลายเป็นระบบ Automation เพื่อรองรับการขยายตัวของธุรกิจและการผลิตเชิงอุตสาหกรรมที่เน้นทั้งปริมาณ ความเร็ว และคุณภาพ

ปัจจุบันมีการนำมาใช้ในโรงงานอย่างหลากหลาย โดยสามารถเลือกรุ่นและสเปคให้เหมาะสมได้ เช่น ใช้ PLC ควบคุมเครื่องจักร ควบคุมสายพานและมอเตอร์ในไลน์ผลิต ซึ่งรายละเอียดของระบบก็จะมีความแตกต่างกันไป

ทำไมหลายโรงงานถึงเปลี่ยนมาใช้ PLC

เดิมที บางโรงงานอาจใช้ Relay เพื่อควบคุมวงจรอัตโนมัติอยู่แล้ว แต่เนื่องจาก Relay นั้นต้องเดินสายไฟฟ้า เมื่อสายไฟมีความเสียหายจึงเสียทั้งเวลาและค่าใช้จ่ายในการเปลี่ยนสายใหม่ ระบบ PLC ในโรงงานจึงเข้ามาแทนที่ และตอบโจทย์กระบวนการผลิตในยุคนี้ได้เป็นอย่างดี ซึ่งสามารถช่วยให้การทำงานมีความราบรื่นขึ้นกับเรื่องต่าง ๆ เหล่านี

เมื่อเกิดความขัดข้องสามารถเปลี่ยนโปรแกรมแล้วทำงานต่อได้เลย ไม่ต้องเปลี่ยนสายไฟหรือเดินวงจรใหม่ เพียงใช้โปรแกรมที่สำรองไว้ช่วยลดเวลาการซ่อมและทำงานได้เต็มขีดความสามารถมากกว่า

PLC ใช้อุปกรณ์ Solid State จึงให้ผลลัพธ์การประมวลผลแบบ Logic ที่น่าเชื่อถือขึ้นและกินไฟน้อยลง

การเปลี่ยนมาใช้ระบบ PLC ในโรงงานช่วยประหยัดต้นทุน ในการจ้างพนักงานไลน์ผลิตแบบระยะยาว สามารถโยกพนักงานไปพัฒนาความสามารถในด้านอื่นได้

ช่วยให้การตั้งค่าต่าง ๆ ง่ายต่อการทำความเข้าใจของพนักงานมากขึ้น เพราะสามารถควบคุมและแก้ปัญหาต่าง ๆ ที่ตัว PLC ผ่านหน้าจอแสดงผลก่อนได้ จึงลดความซับซ้อนที่ตัวเครื่องจักรและแผงวงจร

เมื่อต้องการใช้งานระบบ PLC ในโรงงานต้องทำอย่างไร?

เมื่อคุณได้ทราบถึงประโยชน์ในการใช้งาน PLC เพื่อเปลี่ยนกระบวนการทำงานสู่ระบบ Automation รวมถึงทำความเข้าใจการทำงานคร่าว ๆ ของระบบ PLC ที่ใช้ในโรงงานอุตสาหกรรมแล้ว หากต้องการเปลี่ยนมาใช้งานระบบดังกล่าว ต้องทำอย่างไร? เรามีคำแนะนำมาฝาก ดังนี้

1. เลือกสเปคของระบบ PLC

อันดับแรกควรสำรวจความต้องการในการใช้งานว่าต้องการระบบ PLC ไปใช้งานในโรงงานประเภทไหน มีเงื่อนไขอะไรบ้าง แล้วปรึกษากับเจ้าหน้าที่ของแบรนด์เพื่อเลือกสเปคที่เหมาะสม

2. การติดตั้งระบบ PLC ในโรงงาน

ควรเตรียมพื้นที่ให้พร้อมสำหรับการติดตั้ง ดังนี้

ขนาดพื้นที่เพียงพอต่อตัวเครื่องและตู้ควบคุม อย่าลืมเผื่อพื้นที่ไว้สำหรับการเข้าไปซ่อมบำรุงและการขยับขยายเพิ่มเครื่องในอนาคตด้วย
พื้นที่อยู่ไม่ห่างจากแหล่งจ่ายไฟ หรือเดินสายไฟสะดวก
ไม่ควรติดตั้ง PLC ในบริเวณดังต่อไปนี้

บริเวณที่แสงแดดส่องเข้ามาโดยตรง
บริเวณที่มีอุณหภูมิสูงหรือต่ำเกินไป หรืออยู่ใกล้อุปกรณ์ที่มีความร้อนสูง เช่น หม้อแปลงไฟฟ้า หากบริเวณนั้นมีอุณหภูมิสูงกว่า 55 – 60 องศาเซลเซียสควรติดตั้งพัดลมระบายความร้อน
บริเวณที่ใกล้กับไฟฟ้าแรงสูงหรือมีแรงสั่นสะเทือนมาก
บริเวณที่มีสภาพแวดล้อมไม่เหมาะสม เช่น มีความชื้นสูง มีไอเกลือ ฝุ่น ก๊าซที่มีคุณสมบัติกัดกร่อนหรือก๊าซไวไฟ

3. บริการหลังการขาย (After Sales Service)

หลังจากติดตั้งแล้ว ทางผู้จำหน่ายจะมีบริการหลังการขายคอยช่วยเหลือระหว่างการใช้งาน เช่น การอบรมวิธีใช้ระบบ PLC ในโรงงานของผู้ประกอบการแต่ละท่านซึ่งอาจมีรายละเอียดแตกต่างกันไป การให้คำแนะนำ ตรวจเช็กสภาพตามระยะเวลาที่กำหนด การซ่อมบำรุง ตลอดจนการแนะนำอุปกรณ์เสริมและอะไหล่ เพื่อมอบความสบายใจสูงสุดในการใช้ระบบ Automation ซึ่งอาจยังใหม่และไม่คุ้นเคยสำหรับบางคน

การเปลี่ยนกระบวนการผลิตมาเป็นแบบ Automation เป็นประเด็นที่ผู้ประกอบการควรให้ความสำคัญ หากอยากปั้นธุรกิจให้เติบโตทันยุคสมัยและมีศักยภาพเพียงพอที่จะแข่งขัน การใช้ระบบ PLC ในโรงงานจะช่วยให้การควบคุมและสั่งการอุปกรณ์ต่าง ๆ ได้ง่ายดายจากส่วนกลาง นอกจากจะลดความยุ่งยากและระยะเวลาในการทำงานลงแล้ว ยังให้ผลในเรื่องความถูกต้องแม่นยำและความปลอดภัยต่อตัวผู้ปฏิบัติงานเองด้วย

ประโยชน์ของ PLC

PLC คือระบบที่มีความสามารถหลากหลายและนิยมใช้ในการควบคุมและตรวจสอบกระบวนการต่าง ๆ ในโรงงานอุตสาหกรรม โดยข้อดีและประโยชน์ของ PLC ก็มีดังนี้

มีการพัฒนาและทดสอบโปรแกรมมาอย่างต่อเนื่อง จึงมั่นใจได้ในความเสถียรและประสิทธิภาพของระบบ
เป็นตัวช่วยหนึ่งในตัวช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องมือวัดอุตสาหกรรมต่าง ๆ
ใช้ภาษาโปรแกรมที่เรียบง่าย ทำให้การออกแบบโปรแกรมเพื่อป้อนคำสั่งต่าง ๆ เป็นเรื่องง่ายและไม่ซับซ้อน
มีหลายรุ่นที่เหมาะสำหรับใช้งานต่าง ๆ ให้เลือกใช้ได้ตามความเหมาะสม
มีราคาให้เลือกหลากหลายระดับ ตามงบประมาณและขนาดของอุตสาหกรรม
ใช้ส่วนประกอบไม่มาก ทำให้เมื่อมีปัญหาก็สามารถแก้ไขและบำรุงรักษาได้อย่างรวดเร็ว
มีพื้นที่เก็บข้อมูลที่ทนทานต่อสภาพแวดล้อมต่าง ๆ ในโรงงานอุตสาหกรรม
มีประสิทธิภาพสูงและใช้พลังงานไฟฟ้าน้อย จึงช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายและอัตราการใช้ไฟฟ้าในการทำงานได้

ข้อจำกัดของ PLC

แม้ PLC คือระบบที่มีคุณสมบัติโดดเด่นหลายประการ อย่างไรก็ตาม PLC ก็ยังมีข้อจำกัดบางประการที่ควรทราบ ดังนี้

ประสิทธิภาพในการประมวลผลข้อมูลและควบคุมอุปกรณ์ต่าง ๆ ในบางอุตสาหกรรมที่มีขนาดใหญ่และซับซ้อน เช่น ระบบควบคุมการบิน ระบบควบคุมดาวเทียม เป็นต้น ซึ่งอาจต้องใช้ระบบควบคุมอื่น ๆ ที่มีสมรรถนะสูงกว่า
หน่วยความจำที่จำกัดของ PLC ซึ่งขึ้นอยู่กับรุ่นและประเภทของอุปกรณ์ โดยหากใช้งาน PLC ไประยะหนึ่งแล้วอาจทำให้หน่วยความจำเต็ม โดยเฉพาะในกรณีที่ต้องจัดเก็บข้อมูลจำนวนมาก

บทสรุป

PLC คืออุปกรณ์ควบคุมแบบดิจิทัลที่ใช้อย่างแพร่หลายในโรงงานอุตสาหกรรม ซึ่งหน้าที่หลักในการรับข้อมูลจากอุปกรณ์ต่าง ๆ และส่งสัญญาณควบคุมไปยังอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง จึงทำให้ PLC ได้รับความนิยมในการนำมาใช้งานอย่างต่อเนื่อง โดยสำหรับผู้ประกอบการที่สนใจสามารถสั่งซื้อหรือติดต่อสอบถามทุกข้อมูลเกี่ยวกับ PLC MITSUBISHI, SEIMENS, OMRON หรือระบบควบคุมเครื่องจักรนำเข้าสำหรับอุตสาหกรรม หรือที่เว็บไซต์ worldnextautomation

ขอขอบคุณข้อมูล : mitsubishifa.co.th