M

MLOG

ไทย

สำรวจโลกของระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมผ่าน PLC เรียนรู้พื้นฐานการเขียนโปรแกรม PLC การประยุกต์ใช้ แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุด และแนวโน้มในอนาคต

ระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรม: คู่มือฉบับสมบูรณ์สำหรับการเขียนโปรแกรม PLC

ระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรมกำลังปฏิวัติภาคการผลิต พลังงาน การขนส่ง และภาคส่วนอื่น ๆ อีกนับไม่ถ้วนทั่วโลก หัวใจของการปฏิวัติครั้งนี้คือ Programmable Logic Controller (PLC) ซึ่งเป็นคอมพิวเตอร์เฉพาะทางที่ควบคุมและสั่งการกระบวนการทางอุตสาหกรรมโดยอัตโนมัติ คู่มือนี้จะให้ภาพรวมที่ครอบคลุมเกี่ยวกับการเขียนโปรแกรม PLC ครอบคลุมถึงพื้นฐาน การประยุกต์ใช้ แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุด และแนวโน้มในอนาคต

PLC คืออะไร?

Programmable Logic Controller (PLC) คือคอมพิวเตอร์ดิจิทัลที่ใช้สำหรับกระบวนการทางไฟฟ้าเครื่องกลอัตโนมัติ เช่น การควบคุมเครื่องจักรในสายการประกอบของโรงงาน เครื่องเล่นในสวนสนุก หรือระบบแสงสว่าง PLC ถูกออกแบบมาเพื่อรองรับการจัดเรียงอินพุตและเอาต์พุตทั้งแบบดิจิทัลและอนาล็อกที่หลากหลาย สามารถทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีช่วงอุณหภูมิกว้าง มีภูมิต้านทานต่อสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้า และทนทานต่อแรงสั่นสะเทือนและแรงกระแทก โปรแกรมที่ใช้ควบคุมการทำงานของเครื่องจักรมักจะถูกเก็บไว้ในหน่วยความจำแบบมีแบตเตอรี่สำรองหรือแบบไม่ลบเลือน

แตกต่างจากคอมพิวเตอร์ทั่วไป PLC ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรม มีความทนทาน เชื่อถือได้ และสามารถทนต่อสภาวะที่รุนแรง เช่น อุณหภูมิที่สูงหรือต่ำมาก ความชื้น และแรงสั่นสะเทือน การออกแบบแบบโมดูลช่วยให้สามารถขยายและปรับแต่งได้ง่ายเพื่อตอบสนองความต้องการเฉพาะของการใช้งาน

ทำไมต้องใช้ PLC สำหรับระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรม?

PLC มีข้อดีมากมายเมื่อเทียบกับระบบควบคุมแบบรีเลย์แบบดั้งเดิม ทำให้เป็นตัวเลือกที่นิยมสำหรับระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรม:

พื้นฐานการเขียนโปรแกรม PLC

การเขียนโปรแกรม PLC เกี่ยวข้องกับการสร้างชุดคำสั่งที่ PLC จะดำเนินการเพื่อควบคุมกระบวนการอัตโนมัติ มีภาษาโปรแกรมหลายภาษาที่นิยมใช้สำหรับการเขียนโปรแกรม PLC ได้แก่:

การเขียนโปรแกรมด้วย Ladder Logic

Ladder Logic มีพื้นฐานมาจากแนวคิดของ "Rungs" ที่เปรียบเสมือนวงจรไฟฟ้ารีเลย์ แต่ละ Rung ประกอบด้วยเงื่อนไขอินพุต (หน้าสัมผัส) และการกระทำเอาต์พุต (คอยล์) PLC จะสแกนโปรแกรมแล็ดเดอร์ลอจิกจากบนลงล่าง ประเมินผลแต่ละ Rung หากเงื่อนไขอินพุตใน Rung เป็นจริง คอยล์เอาต์พุตจะถูกสั่งให้ทำงาน นี่คือตัวอย่างง่ายๆ:

  --]( )--------------------( )--
  | Input 1              Output 1 |
  --]( )--------------------( )--

ในตัวอย่างนี้ หาก Input 1 เป็นจริง (เช่น เซ็นเซอร์ทำงาน) Output 1 จะถูกสั่งให้ทำงาน (เช่น มอเตอร์จะเริ่มทำงาน)

การเขียนโปรแกรมด้วย Function Block Diagram

Function Block Diagrams (FBD) ใช้บล็อกเพื่อแทนฟังก์ชันต่างๆ เช่น AND, OR, ตัวตั้งเวลา, ตัวนับ และตัวควบคุม PID อินพุตและเอาต์พุตของบล็อกเหล่านี้จะถูกเชื่อมต่อกันเพื่อสร้างอัลกอริทึมการควบคุม ตัวอย่างเช่น:

     +-------+
Input1-->| AND   |--> Output
Input2-->|       |
     +-------+

FBD นี้แสดงเกต AND เอาต์พุตจะเป็นจริงก็ต่อเมื่อทั้ง Input1 และ Input2 เป็นจริง

การเขียนโปรแกรมด้วย Structured Text

Structured Text (ST) ช่วยให้สามารถดำเนินการทางคณิตศาสตร์และนิพจน์ตรรกะที่ซับซ้อนมากขึ้น มีลักษณะคล้ายกับภาษาโปรแกรมระดับสูง ทำให้เหมาะสำหรับอัลกอริทึมที่ซับซ้อน

IF Input1 AND (Input2 OR Input3) THEN
  Output := TRUE;
ELSE
  Output := FALSE;
END_IF;

ส่วนของโค้ด ST นี้เป็นการดำเนินการตามเงื่อนไข ถ้า Input1 เป็นจริง และ Input2 หรือ Input3 อย่างใดอย่างหนึ่งเป็นจริง แล้ว Output จะถูกตั้งค่าเป็น TRUE; มิฉะนั้นจะถูกตั้งค่าเป็น FALSE

ขั้นตอนการทำงานของการเขียนโปรแกรม PLC

ขั้นตอนการทำงานของการเขียนโปรแกรม PLC โดยทั่วไปประกอบด้วยขั้นตอนต่อไปนี้:

  1. กำหนดการใช้งาน: กำหนดกระบวนการที่ต้องการทำให้เป็นอัตโนมัติอย่างชัดเจน รวมถึงอินพุต เอาต์พุต และลอจิกการควบคุม
  2. เลือก PLC: เลือก PLC ที่ตรงตามข้อกำหนดของแอปพลิเคชันในแง่ของความจุ I/O, หน่วยความจำ, กำลังการประมวลผล และความสามารถในการสื่อสาร
  3. ออกแบบลอจิกการควบคุม: พัฒนาโปรแกรม PLC โดยใช้ภาษาโปรแกรมที่เหมาะสม (เช่น ladder logic, FBD, ST)
  4. จำลองและทดสอบ: ใช้ซอฟต์แวร์จำลองเพื่อทดสอบโปรแกรม PLC และตรวจสอบการทำงานของมัน
  5. ดาวน์โหลดและเริ่มใช้งาน: ดาวน์โหลดโปรแกรม PLC ไปยัง PLC และเริ่มใช้งานระบบโดยการทดสอบกับฮาร์ดแวร์จริง
  6. บำรุงรักษาและแก้ไขปัญหา: บำรุงรักษาระบบ PLC อย่างสม่ำเสมอและแก้ไขปัญหาใด ๆ ที่เกิดขึ้น

ส่วนประกอบสำคัญของระบบ PLC

A PLC system typically comprises the following key components:

การประยุกต์ใช้ PLC ในอุตสาหกรรมต่างๆ

PLC ถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรมและการใช้งานที่หลากหลาย รวมถึง:

แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดสำหรับการเขียนโปรแกรม PLC

เพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานของ PLC มีความน่าเชื่อถือและมีประสิทธิภาพ สิ่งสำคัญคือต้องปฏิบัติตามแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดสำหรับการเขียนโปรแกรม PLC:

การบูรณาการ SCADA และ HMI

PLC มักจะถูกบูรณาการเข้ากับระบบ SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) และ HMI (Human-Machine Interfaces) เพื่อให้ผู้ปฏิบัติงานมีมุมมองที่ครอบคลุมเกี่ยวกับกระบวนการอัตโนมัติ ระบบ SCADA รวบรวมข้อมูลจาก PLC และอุปกรณ์อื่น ๆ ทำให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถตรวจสอบและควบคุมกระบวนการทั้งหมดได้จากที่เดียว HMI มีอินเทอร์เฟซแบบกราฟิกสำหรับผู้ปฏิบัติงานในการโต้ตอบกับ PLC และดูข้อมูลกระบวนการ ซึ่งช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานที่เป็นมนุษย์สามารถตรวจสอบและควบคุมกระบวนการทางอุตสาหกรรมได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ตัวอย่างเช่น ระบบ SCADA ในโรงบำบัดน้ำอาจแสดงข้อมูลแบบเรียลไทม์จาก PLC ที่ควบคุมปั๊ม วาล์ว และเซ็นเซอร์ ผู้ปฏิบัติงานสามารถใช้ระบบ SCADA เพื่อปรับค่าที่ตั้งไว้ เริ่มหรือหยุดอุปกรณ์ และตรวจสอบสภาวะการแจ้งเตือน HMI จะให้ภาพแสดงแผนผังของโรงงาน ซึ่งแสดงสถานะของแต่ละส่วนประกอบ

แนวโน้มในอนาคตของการเขียนโปรแกรม PLC

เทคโนโลยี PLC มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่องเพื่อตอบสนองความต้องการของระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมสมัยใหม่ แนวโน้มที่สำคัญบางประการในการเขียนโปรแกรม PLC ได้แก่:

การฝึกอบรมและแหล่งข้อมูลการเขียนโปรแกรม PLC

เพื่อให้เป็นโปรแกรมเมอร์ PLC ที่เชี่ยวชาญ จำเป็นต้องได้รับการฝึกอบรมและประสบการณ์ที่เหมาะสม มีตัวเลือกการฝึกอบรมหลายอย่าง ได้แก่:

นอกจากการฝึกอบรมแล้ว ยังมีแหล่งข้อมูลหลายแห่งที่จะช่วยโปรแกรมเมอร์ PLC:

มาตรฐานและข้อบังคับระดับโลก

การเขียนโปรแกรม PLC และระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรมอยู่ภายใต้มาตรฐานและข้อบังคับระหว่างประเทศต่างๆ มาตรฐานที่สำคัญบางประการ ได้แก่:

การปฏิบัติตามมาตรฐานและข้อบังคับเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรับประกันความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือของระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรม

บทสรุป

การเขียนโปรแกรม PLC เป็นทักษะที่สำคัญสำหรับผู้เชี่ยวชาญด้านระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรม PLC มีบทบาทสำคัญในการทำให้กระบวนการทางอุตสาหกรรมเป็นอัตโนมัติ ปรับปรุงประสิทธิภาพ และลดต้นทุน โดยการทำความเข้าใจพื้นฐานของการเขียนโปรแกรม PLC การปฏิบัติตามแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุด และติดตามแนวโน้มล่าสุด วิศวกรและช่างเทคนิคสามารถออกแบบ นำไปใช้ และบำรุงรักษาระบบอัตโนมัติที่ใช้ PLC ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

จากสายการประกอบรถยนต์ไปจนถึงโรงบำบัดน้ำ PLC กำลังเปลี่ยนแปลงอุตสาหกรรมต่างๆ ทั่วโลก ในขณะที่เทคโนโลยีก้าวหน้าอย่างต่อเนื่อง บทบาทของโปรแกรมเมอร์ PLC จะยิ่งมีความสำคัญมากขึ้นในการกำหนดอนาคตของระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรม