ระบบอัตโนมัติเป็นหัวใจสำคัญของอุตสาหกรรมยุคใหม่ ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิต ลดต้นทุน และเพิ่มความแม่นยำในการทำงาน ระบบเหล่านี้ช่วยลดความผิดพลาดของมนุษย์ ทำให้กระบวนการผลิตมีเสถียรภาพมากขึ้น นอกจากนี้ยังช่วยลดความเสี่ยงในการทำงานในสภาพแวดล้อมที่เป็นอันตราย เช่น โรงงานเคมี หรือกระบวนการผลิตที่ต้องใช้ความแม่นยำสูง
PLC (Programmable Logic Controller) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ควบคุมกระบวนการทางอุตสาหกรรมแบบอัตโนมัติ โดยสามารถโปรแกรมให้ทำงานตามเงื่อนไขที่กำหนดไว้ได้ มีบทบาทสำคัญในระบบอัตโนมัติของโรงงาน เช่น การควบคุมสายพานลำเลียง ควบคุมเครื่องจักร และตรวจสอบคุณภาพผลิตภัณฑ์
PLC คืออะไร ?
คำจำกัดความของ PLC
PLC เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ออกแบบมาเพื่อควบคุมกระบวนการอุตสาหกรรมโดยใช้ซอฟต์แวร์ในการกำหนดตรรกะการทำงานแทนการใช้วงจรไฟฟ้าแบบรีเลย์ดั้งเดิม
จุดเริ่มต้นและประวัติความเป็นมาของ PLC
PLC ถูกพัฒนาขึ้นในช่วงปี 1960 โดยบริษัท General Motors เพื่อใช้แทนวงจรควบคุมแบบรีเลย์ในโรงงานอุตสาหกรรม ซึ่งช่วยลดความซับซ้อนของระบบควบคุมและเพิ่มความสามารถในการปรับเปลี่ยนการทำงานของเครื่องจักรได้ง่ายขึ้น
หลักการทำงานของ PLC
โครงสร้างพื้นฐานของ PLC
PLC ประกอบด้วยส่วนสำคัญ ได้แก่ หน่วยประมวลผลกลาง (CPU), หน่วยความจำ, อินพุตและเอาต์พุต, แหล่งจ่ายไฟ และอุปกรณ์สื่อสาร
วงจรการทำงานของ PLC
PLC ทำงานตามลำดับขั้นตอนดังนี้:
- อ่านข้อมูลจากอินพุต
- ประมวลผลข้อมูลตามโปรแกรมที่กำหนด
- ส่งคำสั่งไปยังเอาต์พุต
- ทำซ้ำขั้นตอนข้างต้นในรอบการทำงานต่อไป
ส่วนประกอบหลักของ PLC
หน่วยประมวลผลกลาง (CPU)
CPU เป็นหัวใจของ PLC ทำหน้าที่ประมวลผลตรรกะที่ถูกกำหนดไว้ในโปรแกรม และควบคุมการทำงานของส่วนต่างๆ ในระบบ
หน่วยความจำ (Memory)
ใช้เก็บโปรแกรมที่กำหนดให้ PLC ทำงาน รวมถึงข้อมูลที่ใช้ในระหว่างการประมวลผล
อินพุตและเอาต์พุต (I/O Modules)
- อินพุต (Input) รับสัญญาณจากเซ็นเซอร์ หรือสวิตช์
- เอาต์พุต (Output) ส่งสัญญาณไปยังอุปกรณ์ควบคุม เช่น มอเตอร์ หรือโซลินอยด์
แหล่งจ่ายไฟ (Power Supply)
จ่ายไฟให้กับ PLC โดยปกติจะใช้ไฟฟ้ากระแสตรง (DC) หรือไฟฟ้ากระแสสลับ (AC)
อุปกรณ์สื่อสาร (Communication Ports)
ใช้ในการเชื่อมต่อ PLC กับอุปกรณ์อื่น เช่น คอมพิวเตอร์ หรือระบบเครือข่ายภายในโรงงาน
ประเภทของ PLC
Compact PLC
PLC แบบรวมทุกส่วนประกอบไว้ในตัวเดียว เหมาะสำหรับงานที่ไม่ต้องการขยายระบบมากนัก
Modular PLC
PLC ที่สามารถเพิ่มหรือเปลี่ยนโมดูลต่างๆ ได้ตามความต้องการ มีความยืดหยุ่นในการใช้งานสูง
Rack-mounted PLC
PLC ที่ติดตั้งเป็นโมดูลบนแร็ค เหมาะสำหรับระบบขนาดใหญ่ที่ต้องการควบคุมหลายกระบวนการพร้อมกัน
ภาษาที่ใช้ในการเขียนโปรแกรม PLC
Ladder Diagram (LD)
ภาษาที่ใช้สัญลักษณ์เหมือนวงจรรีเลย์ เหมาะสำหรับวิศวกรไฟฟ้า
Function Block Diagram (FBD)
ใช้บล็อกฟังก์ชันเพื่อกำหนดตรรกะการทำงาน เหมาะสำหรับการทำงานที่มีโครงสร้างชัดเจน
Structured Text (ST)
เป็นภาษาข้อความที่ใช้โครงสร้างคล้ายภาษาการเขียนโปรแกรม เช่น Pascal หรือ C
Instruction List (IL)
ใช้คำสั่งแบบลำดับขั้นตอน เหมาะสำหรับการโปรแกรมที่ต้องการประสิทธิภาพสูง
Sequential Function Chart (SFC)
ใช้โครงสร้างแผนภาพขั้นตอนการทำงาน เหมาะสำหรับกระบวนการที่มีการไหลของงานเป็นลำดับ
การเชื่อมต่อและการสื่อสารของ PLC
โปรโตคอลการสื่อสารที่ใช้กับ PLC
การสื่อสารของ PLC มีความสำคัญอย่างมากในการควบคุมและบริหารจัดการระบบอัตโนมัติ โดยโปรโตคอลที่ใช้บ่อย ได้แก่:
- Modbus – ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม โดยมีทั้ง Modbus RTU (Serial) และ Modbus TCP/IP (Ethernet)
- PROFINET – ใช้กับอุปกรณ์ของ Siemens เป็นหลัก เชื่อมต่อได้รวดเร็วและเหมาะกับ Industry 4.0
- EtherNet/IP – ใช้ในอุตสาหกรรมเพื่อรองรับการส่งข้อมูลแบบ Real-time
- DeviceNet – ใช้สำหรับเชื่อมต่ออุปกรณ์ในระดับ Field Device
- CANopen – เหมาะสำหรับระบบควบคุมในยานยนต์และเครื่องจักรกล
การเชื่อมต่อกับอุปกรณ์อื่นๆ ในระบบอัตโนมัติ
PLC สามารถเชื่อมต่อกับอุปกรณ์อื่น ๆ ได้หลายรูปแบบ เช่น:
- HMI (Human-Machine Interface) – แสดงผลและควบคุมกระบวนการผลิต
- SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) – ใช้ในการมอนิเตอร์และควบคุมการผลิตระยะไกล
- เซ็นเซอร์และอุปกรณ์ตรวจจับ – ใช้ตรวจวัดค่าต่าง ๆ เช่น อุณหภูมิ ความดัน และระดับของเหลว
- มอเตอร์และอินเวอร์เตอร์ – ควบคุมความเร็วและทิศทางของมอเตอร์
การนำ PLC ไปใช้ในอุตสาหกรรม
การควบคุมสายการผลิต
PLC มีบทบาทสำคัญในการควบคุมสายการผลิต เช่น การจัดการกระบวนการผลิต การควบคุมเครื่องบรรจุภัณฑ์ และระบบตรวจสอบคุณภาพผลิตภัณฑ์
ระบบควบคุมเครื่องจักร
เครื่องจักรอุตสาหกรรมมักใช้ PLC ในการควบคุมการทำงาน เช่น เครื่อง CNC เครื่องอัดขึ้นรูป และระบบอัตโนมัติในโรงงาน
ระบบจัดการพลังงาน
PLC สามารถใช้บริหารจัดการพลังงานในโรงงาน โดยช่วยลดการใช้พลังงานที่ไม่จำเป็นและเพิ่มประสิทธิภาพของระบบไฟฟ้า
ระบบควบคุมสิ่งแวดล้อม
ใช้ในการควบคุมระบบระบายอากาศ ระบบบำบัดน้ำเสีย และระบบควบคุมอุณหภูมิในโรงงาน
ข้อดีและข้อเสียของการใช้ PLC
ข้อดีของ PLC
- มีความน่าเชื่อถือสูง และทนทานต่อสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรม
- สามารถโปรแกรมได้ง่าย และปรับเปลี่ยนได้ตามความต้องการ
- รองรับการขยายตัวของระบบ และสามารถทำงานร่วมกับอุปกรณ์ต่าง ๆ ได้ดี
- การตอบสนองรวดเร็ว ทำให้กระบวนการผลิตมีประสิทธิภาพสูงขึ้น
ข้อเสียของ PLC
- ค่าใช้จ่ายสูงกว่าระบบ Relay Logic
- ต้องการการบำรุงรักษาและอัปเดตซอฟต์แวร์เป็นระยะ
- จำเป็นต้องมีบุคลากรที่มีความรู้เฉพาะทาง
เปรียบเทียบ PLC กับ Microcontroller และ Relay Logic
ความแตกต่างของ PLC และ Microcontroller
- PLC ออกแบบมาให้ใช้ในอุตสาหกรรมโดยเฉพาะ รองรับงานที่ซับซ้อนกว่า
- Microcontroller เหมาะสำหรับงานฝังตัวและงานที่ต้องการต้นทุนต่ำ
PLC vs Relay Logic
- Relay Logic ใช้รีเลย์ในการควบคุม แต่ PLC ใช้ซอฟต์แวร์ ทำให้การเปลี่ยนแปลงโปรแกรมทำได้ง่ายกว่า
- PLC ประหยัดพื้นที่และลดความซับซ้อนของวงจรไฟฟ้าได้มากกว่า
แนวโน้มและอนาคตของ PLC ในอุตสาหกรรม
การพัฒนา PLC ในยุค Industry 4.0
- การนำ AI และ Machine Learning มาใช้กับ PLC
- ระบบควบคุมอัจฉริยะที่สามารถเรียนรู้และปรับเปลี่ยนตามสถานการณ์ได้
การเชื่อมโยงกับ IoT และ Cloud Computing
- PLC สมัยใหม่สามารถเชื่อมต่อกับ IoT และ Cloud Computing เพื่อวิเคราะห์ข้อมูลและทำให้ระบบอัตโนมัติฉลาดขึ้น
วิธีการเลือก PLC ให้เหมาะสมกับการใช้งาน
ปัจจัยที่ต้องพิจารณา
- จำนวน I/O ที่ต้องใช้
- ความสามารถในการเชื่อมต่อกับอุปกรณ์อื่น ๆ
- ประสิทธิภาพและความเร็วของ PLC
- งบประมาณที่มี
ตัวอย่างการเลือก PLC ในอุตสาหกรรมต่างๆ
- อุตสาหกรรมอาหาร – ใช้ PLC ที่มีมาตรฐานความปลอดภัยด้านสุขอนามัย
- อุตสาหกรรมยานยนต์ – ใช้ PLC ที่รองรับการทำงานร่วมกับหุ่นยนต์
ตัวอย่างการใช้งาน PLC ในชีวิตประจำวัน
- การควบคุมระบบไฟอัจฉริยะ – เปิดปิดไฟอัตโนมัติ
- การควบคุมระบบน้ำพุอัตโนมัติ – ควบคุมการทำงานของน้ำพุตามเวลา
- ระบบลิฟต์และบันไดเลื่อน – ควบคุมการทำงานของลิฟต์ให้มีความปลอดภัย
PLC เป็นหัวใจของระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรม ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและความแม่นยำในการผลิต ทำให้อุตสาหกรรมสามารถพัฒนาไปสู่ยุคดิจิทัลได้อย่างมีประสิทธิภาพ
หากต้องการคำแนะนำด้านโซลูชั่นหรือเทคโนโลยีเพื่อนำมาปรับใช้กับธุรกิจของคุณ ปรึกษาเราได้ฟรี ติดต่อได้ที่
Line : @greatocean
Tel : 099-495-8880
Facebook : https://www.facebook.com/gtoengineer/
Email : support@gtoengineer.com