หน่วยที่ 1 ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับโปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์

Basic Programmable controller หน่วยท่ี 1 ความรพู้ ้ืนฐานเกยี่ วกบั โปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์ นายจริ พัฒน์ ล่มิ ทอง นางชวนชม ล่มิ ทอง วิทยาลยั เทคนคิ นครศรีธรรมราช

หนว่ ยท่ี 1 ความรพู้ นื้ ฐานเกย่ี วกบั โปรแกรมเมเบลิ คอนโทรลเลอร์ สาระการเรียนรู้ 1) โปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์ 2) การจาแนกขนาดของ PLC 3) โครงสร้างของ PLC 4) ภาษาทใ่ี ช้ในการเขยี นโปรแกรม PLC 5) Programmable Controller รุ่น FX5U- 32MT/ESS

โปรแกรมเมเบิลลอจิกคอนโทรลเลอร์ Programmable Logic controller : PLC โปรแกรมเมเบิล…คอนโทรลเลอร์ Programmable ... controller โปรแกรมเมเบิลคอนโทรลเลอร์ Programmable controller : PLC

หนว่ ยที่ 1 ความรพู้ น้ื ฐานเกย่ี วกบั โปรแกรมเมเบลิ คอนโทรลเลอร์ (ก) ระบบควบคุมโดยใชร้ ีเลย์และแมกเนตกิ ส์ (ข) ระบบควบคมุ โดยใช้ PLC

1.ข้อดีของการใชง้ าน PLC – ใชก้ ารเขียนโปรแกรมแทนการเดนิ สายไฟฟา้ ตอ่ วงจรช่วยลดจานวนสายไฟฟ้า – ตวั โปรแกรมสามารถเปลีย่ นแปลงและแก้ไขโปรแกรมไดง้ า่ ย สะดวกและรวดเร็ว – มฟี งั กช์ ่นั ทางคณติ ศาสตร์ และคาสัง่ ในการแปลงข้อมลู หลายแบบ – ตัวตงั้ เวลา (Timer) และตวั นับ (Counter) จะเป็นคาสง่ั ซึ่งอยู่ในรูปของซอฟตแ์ วร์ ทาให้กาหนดคา่ ตา่ ง ๆ ได้งา่ ย และสามารถเปล่ียนแปลงค่าไดต้ ลอดเวลา – การเพม่ิ และขยายระบบสามารถทาไดง้ า่ ยและสะดวก – ใช้ควบคมุ กระบวนการผลติ ไดท้ งั้ แบบแอนะลอก (Analog) และแบบดจิ ทิ ลั (Digital) – มคี วามทนทานต่อสภาพแวดล้อมของโรงงานอุตสาหกรรม – การติดตง้ั การดูแลรกั ษา การซ่อมบารงุ ทาไดง้ ่ายใช้พน้ื ท่ีติดตั้งอปุ กรณน์ อ้ ย – ขณะ PLC ทางานสามารถตรวจสอบสภาวะการทางานและค่าสถานะตา่ ง ๆ ของ อปุ กรณ์ได้

2.การจาแนกขนาดของ PLC ประเภทของ PLC ตามขนาดของจานวนอนิ พุต/เอาต์พตุ และหนว่ ยความจา ประเภท จานวนอนิ พุต/เอาต์พตุ หนว่ ยความจา ขนาดเลก็ ไมเ่ กนิ 128 ประมาณ 4 Kbytes (Small or Micro size) ไมเ่ กนิ 1,024 จดุ (2,000 Statements) ไมเ่ กนิ 2,048 จุด ขนาดกลาง ประมาณ 8,192 จดุ ประมาณ 16 Kbytes (Medium size) (8,000 Statements) ขนาดใหญ่ ประมาณ 64 Kbytes (Large size) (32,000 Statements) ขนาดใหญ่มาก ประมาณ256 Kbytes (Very large size) (128,000Statements)

2.1 ประเภท PLC : แบง่ ตามขนาดของหนว่ ยความจา (Memory Unit) และของ จานวนอินพตุ และเอาตพ์ ตุ (Input / Output Channels) 2.1.1 Small or Micro size : I/O ไมเ่ กิน 128 จุด หนว่ ยความจาประมาณ 4 Kbyte (2,000 Statements) PLC Mitsubishi รนุ่ FX5U–32M PLC SIEMENS รนุ่ S7-200 CPU 224

2.1.2 Medium size : I/O ไมเ่ กิน 1,024 จุด หน่วยความจาประมาณ 16 Kbyte (8,000 Statements) PLC OMRON รุ่น CJ1H PLC SIEMENS รุ่น S7-300

2.1.3 Large size : I/O ไมเ่ กิน 2,048 จดุ หน่วยความจาประมาณ 64 Kbyte (32,000 Statements) PLC OMRON รุ่น CVM1D PLC MITSU รุ่น Q - Series

2.1.4 Very large size : I/O ประมาณ 8,192 จดุ หนว่ ยความจาประมาณ 256 Kbyte (128,000 Statements) PLC Toshiba

2.2 ประเภท PLC : แบ่งตามตามลักษณะโครงสร้างภายนอก 2.2.1 Block Type PLC PLC Mitsubishi รุ่น FX5U

PLC : แบง่ ตามตามลักษณะโครงสร้างภายนอก 2.2.1 Module Type PLC PLC Mitsubishi รุ่น IQ – Series

3.โครงสร้างของ PLC

4. ภาษาทใ่ี ชใ้ นการเขยี นโปรแกรม PLC ตามมาตรฐาน IEC1131 – 3 แบ่งออกเปน็ 5 ภาษาคอื 1)Sequence Flow Chart (SFC) 2) Instruction List (IL) 3)Ladder Diagram (LD) 4)Structured Text (ST) 5)Function Block Diagram (FBD)













5. Programmable Controller รุ่น FX5U-32MT/ESS

5.1 โมดลู ซีพยี ู (Modules CPU) จะบอก CPU, หนว่ ยความจา, ข้วั อนิ พุต / เอาต์พตุ และแหลง่ จา่ ยไฟ

5.2 ภาษาที่ใช้ในการเขียนโปรแกรม PLC FX5U-32MT/ESS 1) Ladder Diagram (LD) 2) Structured Text (ST) 3) Function Block Diagram (FBD)

5.3 สว่ นประกอบของ FX5U-32MT/ESS

สว่ นประกอบของ FX5U-32MT/ESS

สว่ นประกอบของ FX5U-32MT/ESS

สว่ นประกอบของ FX5U-32MT/ESS

สว่ นประกอบของ FX5U-32MT/ESS

5.4 สายแลน (Lan Cable)และการส่อื สารข้อมลู การส่อื สารขอ้ มลู จากเคร่อื งคอมพิวเตอร์ไปยัง PLC MITSUBISHI ร่นุ FX5U จะใชก้ ารสอื่ สารขอ้ มูลโดยตรง หรอื Direct Connection คือการตอ่ สายแลน (Lan Cable) จาก Ethernet Board ของเครื่อง คอมพวิ เตอร์ไปยัง PLC

5.5 อปุ กรณส์ ัง่ งานและจอแสดงผล (Text Display and Touch Screen) : อปุ กรณท์ ีใ่ ช้ในการสอ่ื สารระหวา่ งคนกบั เครื่องจักรมคี ณุ สมบตั ิในการ ถา่ ยทอดคาสัง่ หรอื แสดงผลตามอปุ กรณ์ใน PLC ของ Ladder ตามท่ี กาหนด สามารถแสดงผลสวติ ช์ หลอดไฟ ตวั เลขและขอ้ ความตา่ งๆ สามารถรองรบั รูปแบบการติดต่อส่อื สารไดห้ ลายรปู แบบ

5.6 อปุ กรณ์พื้นฐานของ PLC MITSUBISHIรุน่ FX5U 5.6.1 อุปกรณอ์ นิ พุต (Input : I/P) ใช้สญั ลักษณ์ X ตามด้วยลาดบั ท่ีของอินพตุ โดยใช้เลขฐานแปด เชน่ X0 – X7 และ X10 – X17 อปุ กรณ์อนิ พตุ ทาหนา้ ท่ีรับสญั ญาณจากอปุ กรณ์ ภายนอก ทงั้ ทเี่ ป็นสวติ ช์ (Switch) หรอื เซนเซอร์ (Sensor) แบบตา่ งๆ จากนนั้ จะถกู แปลงสัญญาณเพอ่ื ส่งเขา้ ไปท่ี CPU

5.6.2 อปุ กรณ์เอาตพ์ ตุ (Output : O/P) ใช้สัญลกั ษณ์ Y ตามด้วยลาดบั ท่ขี องเอาตพ์ ตุ โดยใชเ้ ลขฐานแปด เชน่ Y0 – Y7 และ Y10 – Y17 อุปกรณเ์ อาตพ์ ตุ ทาหนา้ ทรี่ ับสญั ญาณจากCPU เพ่อื สง่ สญั ญาณออกไปควบคุมอปุ กรณเ์ อาต์พุตแบบตา่ ง ๆเชน่ Pilot lamp , Digital display , Magnetic contactor

5.6.3 รเี ลยช์ ่วย (Internal Relay) รีเลยช์ ่วยใช้สญั ลักษณ์ M ตามด้วยลาดับทข่ี องรีเลย์ชว่ ย ตาแหน่ง ของรเี ลยช์ ว่ ยมใี ห้ใชง้ าน ต้งั แต่หมายเลข M0 – M7679 โดย รเี ลย์ชว่ ยจะไมจ่ ดจาค่าในขณะไฟดบั การทางานและหยุดการ ทางานข้นึ อยู่กบั การควบคุมโดยการทางานของโปรแกรม สามารถเรียกใชง้ านไดท้ ัง้ สว่ นหนา้ สมั ผสั ปกตเิ ปดิ (Normally Open : NO) สว่ นหน้าสัมผัสปกตปิ ดิ (Normally Close : NC) สว่ นคอยล์ (Output Coil) เป็นอุปกรณท์ อ่ี ยภู่ ายใน PLC เพื่อช่วยในการออกแบบโปรแกรม โดยการควบคมุ ทางออ้ มคอื อินพุตส่ังการผ่านรเี ลย์ชว่ ย และรเี ลยช์ ว่ ยจึงจะสงั่ การเอาต์พตุ เปน็ ตน้

5.6.4 รเี ลย์ชว่ ยแบบLatch (Latch Relay) รีเลยช์ ว่ ยแบบ Latch ใช้สญั ลกั ษณ์ L ตามดว้ ยลาดบั ที่ ของรีเลย์ช่วย ตาแหน่งของรเี ลยช์ ว่ ยแบบ Latch มตี งั้ แต่ หมายเลข L0 – L7679 โดยรเี ลยช์ ่วยแบบ Latch จะเปน็ แบบ จดจาค่าในขณะไฟดบั การทางานของรเี ลยช์ ่วยแบบ Latch จะ ทาหนา้ ที่เหมอื นกบั รเี ลย์ชว่ ยธรรมดา คอื ทาหน้าท่เี ป็นหนา้ สัมผสั ปกติเปดิ หน้าสมั ผัสปกตปิ ดิ ทีช่ ่วยส่งั งานตามขนั้ ตอนของ โปรแกรม โดยจะต้องขบั ผา่ นคอยล์เพอ่ื สั่งงานให้หน้าสมั ผสั ทางาน แตเ่ มื่อไฟดบั ในขณะท่ี PLC กาลงั ทางาน รเี ลยช์ ว่ ยแบบ Latch จะยังจาสถานะการทางานเดมิ ของตวั มนั ได้ และเมื่อไฟ กลับมาปกติ รเี ลย์ช่วยแบบ Latch จะยงั แสดงสถานะเดิมเหมอื น ตอนไฟดบั

5.6.5 รีเลยช์ ่วยแบบพเิ ศษ (Special Relay) รเี ลยช์ ว่ ยแบบพเิ ศษใชส้ ญั ลกั ษณข์ น้ึ ตน้ ด้วย SM เป็น รเี ลย์ท่มี ีคุณสมบตั ิพิเศษในตัวมันเอง การทางานข้นึ อยูก่ บั คุณสมบตั ิพิเศษในแต่ละหมายเลข ท่ีทาหน้าท่แี ตกต่างกนั ออกไป รีเลย์ช่วยแบบพิเศษเป็นอปุ กรณ์ที่อยภู่ ายใน PLC เพื่อ ช่วยในการออกแบบโปรแกรม ใหส้ ามารถออกแบบโปรแกรมได้ ง่ายและสน้ั ลง โดยรีเลยช์ ่วยแบบพิเศษจะมจี านวนเยอะ ในที่น้ี จะขอยกตวั อยา่ งรเี ลยช์ ว่ ยแบบพิเศษทนี่ าไปใชง้ านบอ่ ย

ตารางแสดงคณุ สมบัตริ ีเลยช์ ่วยแบบพิเศษ (Special Relay)

5.6.6 ตวั ตง้ั เวลา (Timer) ตัวตงั้ เวลา สามารถเรียกใชง้ านไดท้ ้งั สว่ นหน้าสมั ผสั ปกติเปิด (Normally Open : NO) ส่วนหน้าสมั ผสั ปกตปิ ิด (Normally Close : NC)สว่ นคอยล์ (Output Coil)ตัวตงั้ เวลาจะทางานเมื่อมสี ญั ญาณเขา้ ท่สี ว่ นคอยลข์ องตัวตงั้ เวลา ตัวตงั้ เวลากจ็ ะเรมิ่ นบั คา่ เวลา ตามค่าเวลาทีก่ าหนดไว้ในเลขฐานสบิ (K) และเมอื่ นบั ค่าเวลาครบตามคา่ ทก่ี าหนดไว้ สว่ น หน้าสมั ผัสของตวั ตง้ั เวลาจะทางานตัวตง้ั เวลา ที่ใช้เขยี นโปรแกรม PLC มอี ยู่ 2 ประเภท คือ - ตวั ตง้ั เวลาทว่ั ไป (General Timer) ใช้สัญลักษณ์ T ตามด้วยลาดบั ทข่ี องอปุ กรณ์ หนว่ งเวลา และเว้นวรรคตามดว้ ยค่าคงที่เลขฐานสบิ ของเวลา (K) เช่น T0 K30 , T10 K5000 เป็นตน้ โดยของอปุ กรณห์ น่วงเวลา มีใหใ้ ช้งานตง้ั แต่หมายเลข T0 – T511(ดู รายละเอียดเพม่ิ เติมในบทท่ี 7) - ตวั ตงั้ เวลาแบบจดจาคา่ (Retentive Timer) ใช้สญั ลกั ษณ์ ST ตามด้วยลาดบั ทขี่ อง อุปกรณห์ น่วงเวลา และเวน้ วรรคตามดว้ ยค่าคงทเี่ ลขฐานสบิ ของเวลา (K) เชน่ ST0 K3 , ST10 K50 เปน็ ตน้ โดยอปุ กรณห์ น่วงเวลาแบบจดจาคา่ มใี ห้ใช้งานตง้ั แต่หมายเลข ST0 – ST15

5.6.7 ตัวนบั จานวน (Counters) ตวั นบั จานวน ใชส้ ญั ลกั ษณ์ C ตามดว้ ยลาดับท่ขี องตัวนบั จานวน และเวน้ วรรคตามด้วยค่าคงทเ่ี ลขฐานสิบของเวลา (K) เชน่ C0 K5 , C10 K10เปน็ ต้น โดยตัวนับจานวนมใี หใ้ ช้งานตงั้ แตห่ มายเลข C0 – C255 สามารถเรยี กใช้งานไดท้ ้งั สว่ นหนา้ สัมผัสปกตเิ ปิด (Normally Open : NO) ส่วนหน้าสัมผสั ปกตปิ ิด (Normally Close : NC)สว่ นคอยล์ (Output Coil)ตวั นับจานวนจะทางานเมอ่ื มสี ญั ญาณเขา้ ที่สว่ นคอยลข์ อง ตวั นับจานวน เทา่ กบั คา่ ทก่ี าหนดไวต้ วั นับจานวน ในค่าคงทีเ่ ลขฐานสบิ (K)และเมอื่ นับค่าจานวนครบ ส่วนหนา้ สัมผัสของตัวนบั จานวนจะทางาน

5.6.8 อุปกรณ์เกบ็ ข้อมลู แบบตวั เลข (Data Registers) ใช้สัญลักษณ์ D ตามด้วยลาดับทข่ี องอปุ กรณเ์ กบ็ ข้อมลู แบบ ตวั เลขในเลขฐานสบิ เช่น D10 , D200 เปน็ ต้น โดยมใี ห้ใชง้ านตั้งแต่ หมายเลข D0 – D7999 ใชเ้ กบ็ ข้อมลู ตวั เลขในรูปของ 16 บติ หรือ 32 บิต สามารถใชเ้ ปน็ ตั้งคา่ ใหก้ บั อปุ กรณ์หน่วงเวลาและอุปกรณน์ ับจานวน 5.6.9 ค่าจานวนเตม็ ตามขนาดของขอ้ มลู ทใ่ี ช้งาน ในการเขยี นโปรแกรม PLC มีความจาเป็นทจ่ี ะตอ้ งรู้ในเรอื่ งขนาดของข้อมลู ซ่ึงขนาดของขอ้ มลู ทใี่ ช้งาน จะมขี นาดข้อมูลท่ีเปน็ ไบต์ (Byte) เวริ ์ด (Word) หรือ ดับเบิ้ลเวริ ด์ (Double Word)จะมขี นาดขอ้ มูลทเ่ี ป็นค่าจานวนเตม็ ท่ีไม่เท่ากนั นอกจากนยี้ งั สามารถกาหนดรปู แบบใหเ้ ปน็ เฉพาะขอ้ มลู จานวนเต็มทม่ี ีเฉพาะตวั เลข ด้านบวกดา้ นเดยี ว (Unsigned Integer) หรอื จะกาหนดรูปแบบใหม้ ีขอ้ มูลจานวน เตม็ ท่ีมีทง้ั ดา้ นบวกและดา้ นลบ (Signed Integer) โดยสามารถดรู ายละเอียดของ ขอ้ มลู แต่ละขนาดได้จากตาราง ชว่ งค่าจานวนเตม็ ตามขนาดของขอ้ มลู

ตาราง ชว่ งคา่ จานวนเตม็ ตามขนาดของขอ้ มลู