การใช้งานตัวควบคุมความเร็วมอเตอร์ร่วมกับระบบเครือข่าย

คูมอื การปฏิบัติงาน เรื่อง การใชงานตัวควบคมุ ความเรว็ มอเตอรรวมกับระบบเครือขาย จดั ทาํ โดย นายเจรญิ ยงเสมอ ฝา ยระบบการผลติ อตั โนมัติ สถาบันนวัตกรรมเทคโนโลยีไทย-ฝร่งั เศส มหาวทิ ยาลยั เทคโนโลยีพระจอมเกลาพระนครเหนือ พ.ศ. 2565

คํานาํ การใชงานตัวควบคุมความเร็วมอเตอรรวมกับระบบเครือขายเปนเทคโนโลยีที่เก่ียวกับการ ควบคุมอุปกรณรวมกับระบบเครือขาย Modbus, Ethernet เปนชองทางหนึ่งในการเขาถึงขอมูลใน ยุคอุตสาหกรรม 4.0 เพ่ือใหเขาถึงขอมูลของอุปกรณตางๆท่ีอยูในระบบควบคุมเดียวกันน้ันมี ความสําคัญเนือ่ งจากเปนภาระงานหนึ่งท่ี นักวิจยั วิศวกร ในสถาบันนวัตกรรมเทคโนโลยีไทย-ฝรัง่ เศส สายสนับสนุนวิชาการ ตองมีความรูความเขาใจและเช่ียวชาญ โดยฝายระบบการผลิตอัตโนมัติมี ภาระหนาที่การใหบริการวิชาการ การวิจัย การใหคาํ ปรึกษาแกปญหา การเรียนการสอน และการ บริการฝกอบรมถายทอดความรูในดา นระบบอัตโนมัติ ดังนั้นบุคลากรทางฝายตองมีการคนควาหา ขอ มูลและพัฒนาตนเองอยูต ลอดเวลา ใหกาวทันตามเทคโนโลยีท่มี กี ารพัฒนาอยางรวดเร็ว ผูจัดทําจึง เห็นความสําคญั ของการใชงานตัวควบคุมมอเตอรรวมกับระบบเครือขายและไดร วบรวมความรูและ ประสบการณใ นการปฏิบตั ิงานดา นการใชง านตัวควบคุมมอเตอรรวมกบั ระบบเครือขายและหาความรู จากแหลง อื่นๆ มาจัดทําคูม อื การใชงานตัวควบคุมความเร็วมอเตอรรวมกับระบบเครือขายเพื่อใชเ ปน แนวทางการปฏิบัติงานของผูปฏิบัติงานและใหเปนมาตรฐานเดียวกันของผูปฏิบัติงาน หากคมู ือการ ปฏิบัติงานน้ีมีขอผิดพลาดประการใด ผูจัดทําขออภัยมา ณ ที่น้ีดวย และทําการแกไขปรับปรุงให สมบรู ณย ิ่งข้นึ ในโอกาสตอไป นายเจรญิ ยงเสมอ วิศวกร มีนาคม 2565

สารบัญ หนา บทท่ี 1 ความเปนมาและความสาํ คัญ 1 1.1 ความเปน มา 1 1.2 วตั ถุประสงค 2 1.3 ขอบเขตของคมู ือปฏิบัตงิ าน 2 1.4 นยิ ามคาํ ศัพทเฉพาะ 2 1.5 ประโยชนทไ่ี ดรับ 3 บทท่ี 2 โครงสรางบทบาทหนา ทค่ี วามรบั ผิดชอบ 4 2.1 โครงสรา งการบริหารสถาบันนวัตกรรมเทคโนโลยไี ทย-ฝรงั่ เศส 5 2.2 อตั รากําลังของสถาบันนวัตกรรมเทคโนโลยีไทย-ฝร่งั เศส 6 2.3 ภาระกิจหลักของสถาบนั นวัตกรรมเทคโนโลยีไทย-ฝรงั่ เศส 7 2.4 บทบาทและหนาที่ของฝายระบบการผลติ อัตโนมัติ 8 2.5 โครงสรา งการจดั การในฝา ยระบบการผลิตอัตโนมตั ิ 9 2.6 ภาระหนา ที่งานบริการฝก อบรม 10 2.7 ลักษณะงานที่ปฏบิ ัติการใชง านตวั ควบคมุ ความเร็วมอเตอรรว มกบั ระบบเครอื ขา ย 11 บทที่ 3 หลักเกณฑว ธิ ีการปฏบิ ัตงิ านและเงอ่ื นไข 12 3.1 หลักการพนื้ ฐานการใชงาน PLC (Programmable Logic Control) 12 3.2 หลักการส่ือสารผานเครือขา ย Modbus, Ethernet 39 3.3 หลักการใชง านตวั ควบคุมมอเตอรด ว ย Inverter 46 บทที่ 4 เทคนิคการปฏบิ ตั งิ าน 54 4.1 หลักเกณฑการปฏิบตั งิ าน 54 4.2 ข้ันตอนการปฏิบตั งิ าน 54 4.3 คาํ อธิบายข้นั ตอนการปฏิบัติงาน 57 บทที่ 5 ปญหาอุปสรรค และแนวทางแกไ ข 116 5.1 ปญ หาอปุ สรรคในการปฏบิ ตั งิ าน 116 5.2 แนวทางแกไ ขพัฒนา 116 เอกสารอา งองิ 117

สารบัญภาพ หนา ภาพ 5 2-1 ผงั โครงสรา งการบริหารสถาบันนวตั กรรมเทคโนโลยไี ทย-ฝรง่ั เศส 6 2-2 ผงั อัตรากําลังของสถาบนั นวตั กรรมเทคโนโลยไี ทย-ฝรัง่ เศส 9 2-3 แผนผังโครงสรา งการจดั การในฝายระบบการผลติ อัตโนมตั ิ 10 2-4 แผนผงั ภาระหนาท่ีงานบรกิ ารฝกอบรม 3-1 ลกั ษณะโครงสรางของ PLC 13 3-2 วงจรภายในของอินพุตไฟตรง 14 3-3 การตอ วงจรอินพุตของอนิ พุตไฟตรง 3-4 คณุ สมบตั ขิ องขว้ั ตอ อินพุตไฟตรง 14 3-5 วงจรภายในของอินพตุ ไฟสลับ 15 3-6 การตอวงจรอินพุตไฟสลบั 15 3-7 ตารางคุณสมบตั ขิ องขั้วตอ อินพุตไฟสลบั 16 3-8 ขนาดสญั ญาณท่ีจายใหกบั อนาลอกอินพุต 3-9 สวนประกอบของ CPU 16 3-10 โครงสรา งของ PLC และหนวยความจาํ 17 3-11 วงจรภายในของเอาตพุตแบบรเี ลย 3-12 วงจรภายในของเอาตพตุ แบบรเี ลย 18 3-13 ตารางคณุ สมบัตเิ อาตพ ุตแบบรเี ลย 20 3-14 วงจรภายในหนว ยเอาตพ ุตแบบทรานซิสเตอร ชนดิ NPN 21 3-15 การตอ วงจรโหลดของเอาตพตุ แบบทรานซสิ เตอรชนดิ NPN 21 3-16 วงจรภายในหนว ยเอาตพตุ แบบทรานซิสเตอร ชนดิ PNP 3-17 การตอ วงจรโหลดของเอาตพ ุตแบบทรานซสิ เตอร ชนิด PNP 22 3-18 ตารางคณุ สมบัตหิ นวยเอาตพ ตุ แบบทรานซิสเตอร 22 3-19 การตอวงจรโหลดของเอาตพ ตุ แบบโซลิดสเตทรเี ลย( SSR) 3-20 วงจรภายในหนว ยเอาตพุตแบบโซลดิ สเตทรเี ลย( SSR) 23 3-21 ตารางคณุ สมบัติหนวยเอาตพตุ แบบโซลิดสเตทรีเลย 23 3-22 การสง สญั ญาณแบบแรงดนั และแบบกระแสของอนาลอกเอาตพ ตุ 24 3-23 ตําแหนง ขว้ั ตอ อนาลอกเอาตพุต 24 25 25 26 26 27

สารบญั ภาพ (ตอ ) หนา ภาพ 27 3-24 การตอวงจรอนาลอกเอาตพ ุตแบบสัญญาณแรงดัน 28 3-25 แสดงพแี อลซชี นิดบลอ็ ค 28 3-26 แสดงพแี อลซีชนดิ โมดูล 29 3-27 แสดงวธิ กี ารตอคอมพิวเตอรก ับ PLC 3-28 ตารางจาํ แนกขนาดของ PLC 30 3-29 รปู แบบภาษาแลดเดอร (PLC Ladder Logic Diagram) 31 3-30 รูปแบบภาษา Function Block Diagram (FBD) 3-31 รูปแบบภาษาStructured Text (ST) 32 3-32 รปู แบบภาษาInstruction List (IL) 33 3-33 รปู แบบภาษา ( Sequential Function Chart (SFC ) 33 3-34 ชนิดของขอมลู สําหรับการเขียนโปรแกรม PLC 34 3-35 กรณศี ึกษาการออกแบบระบบควบคมุ การปด เปดประตูดวย-PLC 3-36 Timing Diagram ของระบบควบคมุ การปด เปด ประตดู วย-PLC 35 3-37 การกําหนดหนา ทีก่ ารทํางานของอินพุตและเอาตพตุ I/O Assignment 36 3-38 การเขยี นโปรแกรม PLC ควบคุมการปดเปดประตู- Network1 3-39 การเขยี นโปรแกรม PLC ควบคุมการปดเปด ประตู- Network2-4 37 3-40 การสือ่ สารแบบอนกุ รมดว ย RS– 485 สาํ หรับ Modbus RTU 38 3-41 ชดุ ขอ มลู สําหรับการสือ่ สาร Modbus RTU 38 3-42 รายละเอยี ดชดุ ขอ มูล Function Code 39 3-43 ตําแหนงแอดเดรสใน Modbus RTU โดยแบง ตามรปู แบบการทาํ งาน 3-44 ชดุ คําส่ังสาํ หรบั การอาน (Read Command) 40 3-45 ชุดคาํ ส่ังสาํ หรบั การเขยี น (Write Command) 41 3-46 การรบั -สงเฟรมขอมลู Modbus RTU 3-47 การสอ่ื สารแบบอีเทอรเน็ตสาํ หรบั Modbus TCP 42 3-48 สว นประกอบชดุ ขอมูลของ Modbus TCP เทยี บกับ Modbus RTU 42 3-49 รายละเอยี ดของแตละ Field ในหน่งึ เฟรมของ Modbus TCP 43 3-50 วงจรอนิ เวอรเ ตอรสําหรบั การควบคมุ มอเตอร 43 43 44 45 45 46

สารบัญภาพ (ตอ) ภาพ หนา 3-51 วงจรชุดคอนเวอรเ ตอร (Converter Circuit) 47 3-52 วงจรชดุ อนิ เวอรเ ตอร (Inverter Circuit) 47 3-53 การเปลย่ี นขนาดแรงดนั ของอินเวอรเ ตอรต ามความถ่ี 48 3-54 วิธี PWM แบบ Sine Wave 49 3-55 ลักษณะโหลดแรงบดิ คงที่ Constant Torque 51 3-56 ลกั ษณะโหลดแรงบิดไมคงที่ Variable Torque 51 3-57 ลักษณะโหลดกําลงั คงที่ Constant Power 52 3-58 ลกั ษณะโหลดกําลงั และแรงบดิ คงที่ Constant Power/Torque 52 3-59 ลักษณะโหลดแรงบิดเร่มิ ตนสงู Starting Breaking Torque Demand 53 4-1 ผงั ไหลแสดงขั้นตอนการปฏิบัติงาน 56 4-2 อุปกรณส าํ หรับการใชง าน 57 4-3 ตารางการวิเคราะหร ายการความสามารถข้ันตอนท1่ี จัดเตรยี มอุปกรณท่ใี ชงาน 58 4-4 ตารางการวิเคราะหร ายการความสามารถข้ันตอนท่2ี ตรวจสอบความพรอ มของอุปกรณ 59 4-5 การเช่อื มตอสายโหลดโปรแกรม PLC 59 4-6 การเช่ือมตอสาย Modbus 485 ระหวา ง PLC กบั อนิ เวอรเ ตอร 60 4-7 การเชื่อมตอสาย Ethernet ระหวาง PLC กับ อนิ เวอรเ ตอร 60 4-8 ตารางการวเิ คราะหร ายการความสามารถขน้ั ตอนที่3 ตอสายสาํ หรบั เช่อื มตอ 61 ผานพอรต Modbus 485, Ethernet รนุ LAN Cable 4-9 วงจรการตอใชงาน โมดูล DDI1602 61 4-10 วงจรการตอ ใชง าน โมดลู DDI1602 62 4-11 วงจรการตอ ใชงาน โมดลู DRA1602 63 4-12 การตอวงจรใชงาน ATV312 64 4-13 ตารางการวเิ คราะหรายการความสามารถขั้นตอนที่4 ตอวงจรควบคมุ ของ PLC , Inverter Drive 64 4-14 หนอจอควบคุมอนิ เวอรเตอร ATV312 65 4-15 ตารางการตง้ั คา พารามิเตอรอินเวอรเ ตอร ATV312 67 4-16 ตารางการวเิ คราะหรายการความสามารถข้นั ตอนท5่ี ต้ังคา พารามเิ ตอรข อง Inverter Drive เช่ือมตอ Modbus 485 68

สารบญั ภาพ (ตอ) หนา ภาพ 68 4-17 การสราง New Project 69 4-18 การเลอื ก CPU Modicon M340 รุน BMX 2010 69 4-19 การเลือก Set Configuration 69 4-20 การเลอื กใช Module Slot1 4-21 การเลอื กใช Communication Module รุน BMX NOE 0100 70 4-22 โมดลู BMX NOE 0100 70 4-23 การเลอื กโมดลู BMX DDI 1602 4-24 การเลือกโมดูล BMX DRA 1605 70 4-25 การเลือกโมดูล BMX DRA 1605 71 4-26 การเลอื กโมดูล BMX AMO 0210 71 4-27 โมดลู ที่เลอื กใชง าน 71 4-28 การตงั้ คา Set Network โมดูล BMX NOE 0100 4-29 การเลอื กใช Network Ethernet 72 4-30 ช่ือ Network Ethernet ทต่ี ง้ั คา ไว 72 4-31 การปอนหมายเลข IP Address ของ Network Ethernet 4-32 การเชอ่ื มตอ Network Ethernet ผา น Net Link ช่ือ Ethernet1 72 4-33 การเลอื ก Serial Port 73 4-34 การต้งั คา Serial Port 73 4-35 การยืนยนั การตรวจสอบการตง้ั คา 74 4-36 การเปด ฟง กชั่น Program 4-37 การเลอื ก Section 74 4-38 การสรา ง New Section สําหรบั Ladder diagram 75 4-39 การเลือกภาษา Ladder diagram และการต้งั ชื่อ 4-40 หนาตางสําหรบั เขยี นโปรแกรมดวยภาษา Ladder diagram 75 4-41 Timing Diagram การทาํ งานของโปรแกรม 76 4-42 ตารางกาํ หนดอนิ พุตและเอาตพ ุต 76 4-43 วงจร Forward-Reverse 77 4-44 โปรแกรมควบคมุ การสงขอ มลู ชุด Forward 77 78 78 79 80 80

สารบัญภาพ (ตอ ) หนา ภาพ 81 4-45 โปรแกรมควบคุมการสงขอมูลชุด Reverse 81 4-46 โปรแกรมการเปลยี่ นคาความถีข่ องอินเวอรเ ตอร 82 4-47 การสราง New Section สําหรบั Function Block Diagram 82 4-48 การเลือกภาษา Function Block Diagram และการตงั้ ชือ่ 4-49 หนาตางสาํ หรบั เขยี นโปรแกรมดวยภาษา Function Block Diagram 83 4-50 การเลือกใชค ําสั่ง Function Block Diagram 83 4-51 หนาตาง Function Input Assistant 4-52 หนาตาง FFB Type Selection 84 4-53 เลอื ก Function Block ช่อื ADDM 84 4-54 หนาตาง Function Input Assistant / FFB Type ADDM 85 4-55 Function Block ชื่อ ADDM ท่ีเลือกใชงาน 85 4-56 การปอนหมายเลข Modbus Address 4-57 เลือก Function Block ชอื่ READ_VAR 86 4-58 หนาตา ง Function Input Assistant / FFB Type READ_VAR 86 4-59 Function Block ชอ่ื READ_VAR ท่เี ลือกใชงาน 4-60 การเชอ่ื มตอ เสนขา OUT-ADR ของ READ_VAR 87 4-61 ระบคุ าตวั แปร ดา นอนิ พุตของ Function Block ชื่อ READ_VAR 87 4-62 เลือก Function Block ช่ือ WRITE_VAR 88 4-63 หนา ตาง Function Input Assistant / FFB Type WRITE_VAR 88 4-64 Function Block ช่ือ WRITE_VAR ทเ่ี ลอื กใชงาน 4-65 การเช่ือมตอ เสน ขา OUT-ADR ของ WRITE_VAR 89 4-66 ระบคุ าตัวแปร ดานอนิ พตุ ของ Function Block ชอ่ื WRITE_VAR 89 4-67 การตรวจสอบ Analyze Project 4-68 ขอความแจงเตอื นการ Analyze Project 90 4-69 การ Rebuild All Project 90 4-70 ขอ ความแจง เตือนการ Rebuild All Project 91 4-71 การเปลย่ี นโหมด Standard Mode 91 4-72 ยืนยันการเปลีย่ นโหมด Standard Mode 92 92 93 93 94 94

สารบัญภาพ (ตอ) หนา 95 ภาพ 95 4-73 การเลือกเมนู PLC- Set Address… 96 4-74 การตั้งคา Set Address… 96 4-75 การเชือ่ มตอกับ PLC ดว ยคําสง่ั Connect 97 4-76 การ Transfer Project to PLC 97 4-77 การยืนยันการ Transfer Project to PLC 98 4-78 การยนื ยันการสั่ง RUN 4-79 แสดงการทํางานโหมด RUN 98 4-80 ตารางการวิเคราะหร ายการความสามารถข้นั ตอนที่6 เขียนโปรแกรม PLC 99 99 ควบคุมผานเครือขา ย Modbus 485 100 4-81 การเลอื ก New Animation Table 100 4-82 หนาตาง New Animation Table 101 4-83 สายพานเคลื่อนไปทางขวา ทคี่ วามถี่ 30Hz 101 4-84 อนิ เวอรเ ตอรทํางานท่ี 40Hz และ 50Hz หมุน Forward 102 4-85 สายพานเคลือ่ นไปทางซา ย ท่ีความถ่ี 30Hz 4-86 อินเวอรเ ตอรท ํางานท่ี 40Hz และ 50Hz หมนุ Reverse 102 4-87 หลอดไฟ SER COM แสดงการสอ่ื สารของ Modbus 485 103 4-88 ตารางการวเิ คราะหรายการความสามารถข้ันตอนท่7ี ทดสอบการทํางานของ 103 โปรแกรม PLC ควบคมุ ผา นเครือขาย Modbus 485 104 4-89 ตารางบันทกึ ขอมลู การทดสอบหมนุ Forward ผา น Modbus 485 104 4-90 ตารางบันทึกขอ มลู การทดสอบหมุน Forward ผา น Modbus 485 105 4-91 ตารางการวิเคราะหร ายการความสามารถข้ันตอนที่ 8 บนั ทึกผลการทดสอบ 105 106 การควบคุมผา นเครอื ขาย Modbus 485 106 4-92 เช่อื มตอ คอมพวิ เตอรและ EGX100MP 107 4-93 Name plate ของ EGX100MP 4-94 การเขา Web page ของ EGX100MP 4-95 หนา ตาง Web page ของ EGX100MP 4-96 การตั้งคา IP Address ของ EGX100MP 4-97 การตัง้ คา Serial Port ของ EGX100MP

สารบญั ภาพ (ตอ ) ภาพ หนา 107 4-98 การ Save คา IP Address และ Serial Port ของ EGX100MP 108 4-99 ตารางการวิเคราะหร ายการความสามารถข้นั ตอนท่ี9 ต้งั คา พารามิเตอร EGX100MP 108 4-100 การตงั้ คา Address ของบล็อก ADDM สื่อสารแบบ Ethernet 4-103 ตารางการวิเคราะหร ายการความสามารถขน้ั ตอนที่10 เขยี นโปรแกรม PLC 109 109 ควบคุมผานเครือขาย Ethernet 4-102 การตอ อุปกรณส ่ือสารแบบ Ethernet 110 111 4-103 ตารางการวเิ คราะหร ายการความสามารถขั้นตอนที่11 ทดสอบการทาํ งานของ 111 โปรแกรม PLC ควบคุมผา นเครอื ขาย Ethernet 112 4-104 ตารางบนั ทกึ ขอมูลการทดสอบหมุน Forward ผาน Ethernet 112 4-105 ตารางบันทกึ ขอมลู การทดสอบหมนุ Reverse ผา น Ethernet 113 114 4-106 ตารางการวิเคราะหรายการความสามารถขน้ั ตอนที่ 12 บันทกึ ผล 114 การทดสอบการควบคุมผานเครอื ขา ย Ethernet 115 4-107 ตารางการวิเคราะหร ายการความสามารถขน้ั ตอนท1่ี 3 จดั เกบ็ อปุ กรณ 4-108 แบบประเมินความพงึ่ พอใจการฝกอบรม รหัส FR8/1-QP-TFII-11 4-109 แบบประเมนิ ความพึ่งพอใจการฝก อบรม รหสั FR8/2-QP-TFII-11 4-110 แบบประเมนิ ความพงึ่ พอใจการฝก อบรม รหสั FR8/3-QP-TFII-11 4-111 แบบประเมนิ สะทอนกลบั การใหบรกิ ารวิชาการ รหสั FR4-QP-TFII-06

1 บทที่1 ความเปนมาและความสําคญั 1.1 ความเปนมา การใหบริการวชิ าการของฝา ยระบบการผลิตอัตโนมัติ สถาบันนวัตกรรมเทคโนโลยีไทย-ฝรงั่ เศส มกี ารใหบ รกิ ารทางดาน การฝกอบรม งานวิจยั การใหค าํ ปรึกษาแกปญหา การพฒั นาและการบริการ วิชาการดานระบบควบคุมอัตโนมัติ โดยทางฝายระบบการผลิตอัตโนมัติมีความรวมมือกับบริษัท ชไนเดอร (ไทยแลนด) จาํ กัด ซ่ึงเปนบริษัทท่ีมีความเชี่ยวชาญเก่ียวกับอปุ กรณระบบควบคมุ อัตโนมัติ จากประเทศฝรั่งเศส ซึ่งเปนความรวมมือการแลกเปล่ียนเทคโนโลยีจากประเทศฝร่ังเศส โดยเฉพาะ ทางฝายไดรับการ ใหมีความรู ความเขาใจ และทักษะตางๆ ในการใชงานอุปกรณควบคุม จนเกิด ความเชี่ยวชาญเฉพาะทางในงานระบบควบคุมอัตโนมัติ สามารถพัฒนาหลักสูตรฝกอบรมทางดา น ระบบควบคมุ อตั โนมัตไิ ดห ลายหลกั สตู ร อาทิเชน การใชงาน PLC เบือ้ งตน, การประยุกตใชงาน PLC ข้ันสูง, การใชง านระบบ ออโตเมชัน่ เบอื้ งตน กับ Zelio, การเขียนโปรแกรมเบื้องตน ดวยTwido PLC, การใชงานระบบควบคุมอัตโนมัติผา นระบบเครือขาย, การเขียนโปรแกรม PLC ดวยภาษา IEC, การ ควบคุมอัตโนมัติขั้นสูงใช PLC รวมกับอนาลอกและหนาจอสัมผัส, การใชงานตัวควบคุมมอเตอร รวมกับระบบเครือขาย, ระบบควบคุมอัตโนมัติบนระบบเครือขาย Ethernet, การประยุกตใชงาน ระบบเครอื ขา ยการควบคุมอัตโนมตั ิ, การใชงาน SCADA บนระบบเครือขา ย Ethernet, การควบคุม เซอรโวมอเตอรบ นระบบเครอื ขาย CANopen, การใชงานหนา จอสัมผัส (HMI) ฯลฯ การถายทอดความรูใหกับผูที่รับการฝกอบรมใหไดรับความรู ความเขาใจ และทักษะตางๆ ใน การใชง านอุปกรณควบคุมผูถายทอดความรูตอ งมีความรูเปนอยางดีเก่ียวกับอุปกรณแ ละการใชงาน สําหรับหลักสูตร การใชงานตวั ควบคุมมอเตอรรวมกับระบบเครือขาย เปนหลกั สตู รหนึ่งที่มีผูสนใจ มาก เนื่องจากในโรงงานสวนใหญจะมกี ารใชมอเตอรไฟฟาเปนตนกําลังหลักในการขับเคล่ือนกลไก ตางๆ ของเครื่องจักร จากการพัฒนาดานเทคโนโลยีทําใหตัวควบคุมความเร็วมอเตอรมีฟงกช่ัน หลากหลาย จึงตองมีการเรียนรูและการประยุกตใชงานรวมกับอุปกรณควบคุมเพ่ือใหเกิด ประสทิ ธิภาพสูงสุดดงั น้ันผูจ ดั ทาํ จึงไดรวบความรูจากประสบการณการปฏิบัตงิ านดานระบบควบคุม อัตโนมัติ และหาความรูจากแหลง อ่ืนๆ มาจัดทําคูมือการใชงานตัวควบคุมความเรว็ มอเตอรรวมกับ

2 ระบบเครอื ขา ย เพอ่ื ใชเ ปนแนวทางการปฏบิ ตั ิงานของผูปฏิบัตงิ าน และใหเปนมาตรฐานเดียวกันของ ผปู ฏบิ ัติงาน 1.2 วัตถปุ ระสงค 1.2.1 เพื่อใหผูปฏิบัติงานในฝายระบบการผลิตอัตโนมัติ สถาบันนวัตกรรมเทคโนโลยีไทย- ฝรง่ั เศส และผทู สี่ นใจในระบบควบคมุ อัตโนมัติเกิดความรูความเขาใจในขนั้ ตอนปฏบิ ัตงิ านการใชงาน ตัวควบคุมความเร็วมอเตอรรว มกบั ระบบเครือขา ย 1.2.2 เพื่อใหผูปฏิบัติงานในฝายระบบการผลิตอัตโนมัติ สถาบันนวัตกรรมเทคโนโลยีไทย- ฝร่ังเศส และผูท่ีสนใจในการใชงานตัวควบคุมความเร็วมอเตอรรวมกับระบบเครือขาย ใชเปนแนว ทางการปฏิบัตงิ านใหไปในแนวทางเดียวกัน 1.2.3 เพื่อใหผูปฏิบัติงานในฝายระบบการผลิตอัตโนมัติ สถาบันนวัตกรรมเทคโนโลยีไทย- ฝรั่งเศส และผูที่สนใจในการใชงานตัวควบคุมความเร็วมอเตอรรวมกับระบบเครือขาย สามารถนํา ความรทู ่ีไดไ ปประยุกตใ ชงานประเภทอืน่ ๆ ได 1.3 ขอบเขตของคมู อื ปฏิบัตงิ าน คูมือการปฏิบัตินี้จัดทําข้ึนเปนแนวทางการปฏิบัติงานขั้นตอนการใชเคร่ืองมืออุปกรณ การ เชื่อมตอขอมูล การตัง้ คาพารามิเตอรของอุปกรณ การเขียนโปรแกรม PLC ควบคุม รวมถึงขอควร ระวังในการปฏิบัติงาน ในการใชงานตัวควบคุมความเร็วมอเตอรรวมกับระบบเครือขาย โดยใช อุปกรณและโปรแกรมท่ีใชงานเปนของย่ีหอ Schneider ไดแก Inverter Drive ATV312, PLC M340, โปรแกรม Unity pro ขั้นตอนการปฏิบัติงานจะเริ่มตนจากการจัดเตรียมอุปกรณการตั้ง คา พารามเิ ตอรต า งๆของอุปกรณ จนสิ้นสุดกระบวนเขียนโปรแกรมควบคมุ สั่งงานได 1.4 นยิ ามคาํ ศัพทเ ฉพาะ 1.4.1 ตวั ควบคุมความเร็วมอเตอร หมายถึง อุปกรณไฟฟาที่ควบคุมความถ่ีของแรงดนั ไฟฟาท่ี จา ยใหกับมอเตอรไ ฟฟากระแสสลบั มีชอ่ื เรยี กวา ชุดอินเวอรเ ตอร 1.4.2 เครือขาย หมายถึง รูปแบบของการส่ือสารขอมูลในการควบคุมอุปกรณ มีช่ือเรียกวา Modbus RS485 และ Ethernet

3 1.5 ประโยชนท ่ีไดร บั การจดั ทําคูมือการปฏิบัติงานการใชงานตัวควบคมุ ความเร็วมอเตอรรวมกับระบบเครือขาย ทํา ใหทราบถึงแนวทางการปฏิบัติงาน ข้ันตอนวิธีการตางๆ การใชเครอ่ื งมืออุปกรณ การเช่อื มตอ ขอมูล การตั้งคาพารามิเตอรของอุปกรณ การเขียนโปรแกรม PLC ควบคุม รวมถึงขอควรระวังในการ ปฏบิ ัตงิ านการใชงานตัวควบคุมมอเตอรรวมกับระบบเครือขา ย เพ่ือใหบ ุคลากรในฝายระบบการผลิต อตั โนมัติ สถาบันนวตั กรรมเทคโนโลยีไทย-ฝรง่ั เศสและผูท่ีสนใจ มคี วามรคู วามเขาใจนําไปปฏบิ ัติงาน พฒั นาและประยุกตใชง านในดา นระบบอตั โนมัตไิ ดอยางมีประสิทธภิ าพ

4 บทที่2 โครงสรางบทบาทหนาท่ีความรบั ผิดชอบ การจดั ทาํ คมู อื ปฏบิ ัติงานเร่อื งการใชง านตัวควบคุมความเรว็ มอเตอรร วมกับระบบเครอื ขาย ผูจ ัดทําไดเขยี นโครงสรา งการบรหิ ารและหนา ท่ีความรับผิดชอบประกอบดวย 2.1 โครงสรางการบริหารสถาบันนวตั กรรมเทคโนโลยีไทย-ฝรงั่ เศส 2.2 อัตรากําลังของสถาบนั นวัตกรรมเทคโนโลยีไทย-ฝร่ังเศส 2.3 ภารกจิ หลกั ของสถาบนั นวัตกรรมเทคโนโลยีไทย-ฝร่ังเศส 2.4 บทบาทและหนาท่ีของฝายระบบการผลติ อตั โนมตั ิ 2.5 โครงสรางการจดั การในฝา ยระบบการผลติ อัตโนมัติ 2.6 ภาระหนาทีง่ านบริการฝก อบรม 2.7 ลักษณะงานท่ีปฏิบัติการใชง านตวั ควบคมุ ความเรว็ มอเตอรร ว มกับระบบเครือขา ย

5 2.1 โครงสรางการบริหารสถาบันนวัตกรรมเทคโนโลยีไทย-ฝรง่ั เศส ภาพท่ี 2-1 ผงั โครงสรา งการบริหารสถาบนั นวัตกรรมเทคโนโลยไี ทย-ฝรงั่ เศส

6 2.2 อตั รากาํ ลงั ของสถาบันนวัตกรรมเทคโนโลยไี ทย-ฝร่งั เศส ภาพที่ 2-2 ผงั อตั รากาํ ลังของสถาบันนวตั กรรมเทคโนโลยีไทย-ฝรั่งเศส

7 2.3 ภาระกจิ หลกั ของสถาบนั นวตั กรรมเทคโนโลยีไทย-ฝรง่ั เศส สถาบันนวัตกรรมเทคโนโลยีไทย-ฝรั่งเศสเปนหนว ยงานภายใตความรวมทางวิชาการ ระหวาง มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกลาพระนครเหนือ กับสถานการศึกษาภาครัฐและภาคเอกชน ประเทศฝร่ังเศส เพื่อถายทอดความรูในดานวิศวศาสตรและเทคโนโลยีช้ันสูง ดวยการวิจัยฝกอบรม ดานการตรวจสอบและทดสอบ ตามมาตรฐานสากล สถาบันฯ ไดมีสวนรวมในการพัฒนาเทคโนโลยี และพัฒนากําลังคน โดยเฉพาะในภาคอุตสาหกรรมของประเทศใหมีศักยภาพและมีขีดความสามารถ ในระดับสากล เพื่อกาวเขาสูการแขงขนั ในประชาคมเศรษฐกิจอาเซียน (AEC) และสถาบันนวัตกรรม เทคโนโลยีไทย – ฝรง่ั เศส ยังเปนหนวยงานที่ไดรบั การรับรองจากสถาบนั การเชื่อมแหงประเทศไทย (Welding Institute of Thailand : WIT) ใหมสี ิทธิ์จัดฝกอบรมในหลกั สูตรสาขาวิศวกรรมงานเชอ่ื ม ตางๆ ตามขอกําหนดของสถาบันการเช่อื มสากล(International Institute of Welding : IIW) ซง่ึ เปนที่ยอมรับใน 70 ประเทศทั่วโลกนอกจากนี้สถาบันฯ ยังไดสงเสริมงานวิจัยดานเทคโนโลยีเพื่อ ยับย้ังการกัดกรอน โดยไดรวมมือกับกลุมบริษัทสํารวจและผลิตนํ้ามันและกาซชั้นนําของโลก เชน PTTEP, TOTAL E&P Thailand อีกทั้งยังมีความรวมมอื กับบริษัท ชไนเดอร (ไทยแลนด) จาํ กัด ใน ดานระบบการผลิตอัตโนมัติ เปนตน นอกจากน้ียังไดจัดตั้งศูนยวิจัยพลังงานทดแทน (Renewable Energy Research Center : RERC) โดยมีความรวมมือกับศูนยวิจัย GREEN ซึ่งอยูภายใต Université de Lorraine ประเทศฝรงั่ เศส เพือ่ ศกึ ษาและพฒั นาองคความรูใ หมโดยเฉพาะเทคโนโลยี การควบคมุ การผลติ การสงจายและการสะสมพลังงานไฟฟา โดยบูรณาการแหลงพลังงานทางเลือก ตางๆ เชน เซลลเชื้อเพลงิ พลังงานแสงอาทิตย และพลังงานลม เขาดวยกัน สําหรับการใชงานใน อาคารบานเรือน สํานักงาน และโรงงานอุตสาหกรรม สถาบันนวัตกรรมเทคโนโลยีไทย-ฝรั่งเศส มี หนว ยงานภายในโดยแบง เปนฝา ยตา งๆ ไดแ ก 2.3.1 สาํ นักงานผูอาํ นวยการ 2.3.2 ฝายระบบการผลิตอตั โนมตั ิ 2.3.3 ฝา ยเทคโนโลยีการกัดกรอน 2.3.4 ฝายเทคโนโลยไี ฟฟาและพลังงาน 2.3.5 ฝายมาตรวิทยาเชิงกลและคอมพิวเตอรเพอ่ื งานอตุ สาหกรรม

8 2.3.6 ฝายเทคโนโลยีงานเชอ่ื ม 2.3.7 ฝา ยวิจัย พฒั นา และถา ยทอดเทคโนโลยี 2.4 บทบาทและหนา ที่ของฝา ยระบบการผลติ อตั โนมัติ ฝายระบบการผลิตอัตโนมัติ สถาบันนวัตกรรมเทคโนโลยีไทย-ฝรั่งเศส ไดรับการสนับสนุนจาก บริษัท ชไนเดอร (ไทยแลนด) จํากัด ภายใตโครงการความรวมมือดา นวิชาการ (MOU) โดยใหการ สนบั สนนุ ในการจัดต้ังหองปฏิบัติการ Programmable Logic Controller (PLC) โดยการสนับสนุน เครือ่ งมอื และอปุ กรณตา งๆ ทใี่ ชในอุตสาหกรรมดานระบบการผลิตอัตโนมัติ การจัดการดานพลังงาน รวมถึงซอรฟแวรท่ีใชในการควบคุมอุปกรณ ตลอดจนซอรฟแวรที่ใชในการบริหารจัดการพลังงาน พรอมทง้ั สงบุคลากรมาเพื่อแลกเปล่ียนเรียนรูและถายทอดเทคโนโลยีตางๆ ใหกับบุคลากรของฝาย ระบบการผลิตอัตโนมัติ เพ่ือใหฝายไดนําเทคโนโลยีตางๆ ไปถายทอดใหกับนักศึกษา อาจารย ตลอดจนบุคลากรของภาคอุตสาหกรรม ทั้งในรูปแบบของบริการฝกอบรม งานบริการการเรียนการ สอน งานบริการใหคําปรึกษาและแกปญหา งานบริการวิชาการ ตลอดจนงานวิจัย ท้ังภาครัฐและ เอกชน นอกจากนีย้ ังมีการสรางเครือขา ยความรว มมือทางวิชาการท้งั ภาครัฐและเอกชน เชน สถาบัน พัฒนาฝมือแรงงาน การประปาสวนภูมิภาคและหนวยงานอ่ืนอีกมากมาย ดานความรวมมือกับ มหาวิทยาลัยในฝร่ังเศส ไดแก Institute National Polytecnique de Grenoble (INP Grenoble) เพ่ือพัฒนางานวิจัยเกี่ยวกับเครื่องมือและเครื่องจักรท่ีใชในอุตสาหกรรมและแลกเปลี่ยนนักวิจัย ระหวา งประเทศไทย และประเทศฝร่ังเศส ฝายระบบการผลิตอัตโนมัติ มีภาระหนาที่ปฏิบัติงานตาม วิสัยทัศน ของหนวยงาน คือ “ เปน ผนู าํ ดา นการบริการวิชาการและงานวจิ ัยดานเทคโนโลยีระดบั สากล” มุงเนน การถายเทคโนโลยี ดานระบบการผลิตอตั โนมตั ิ โดยมคี วามรว มมือกับ บริษทั ชไนเดอร (ไทยแลนด) จํากัด จากประเทศ ฝรงั่ เศส ซ่ึงมีความเชย่ี วชาญในดานระบบควบคมุ อัตโนมัติ ทางฝา ยไดนําเทคโนโลยีตางๆ มาถายทอด ความรู ใหก ับอาจารย นกั ศกึ ษา บุคลากรของภาคอตุ สาหกรรม ทั้งหนว ยงานรัฐและเอกชน โดยมีการ บรกิ ารกลมุ งานดานระบบการผลติ อัตโนมตั ิดังนี้

9 2.4.1 งานบริการฝกอบรม 2.4.2 งานบริการใหค าํ ปรกึ ษาแกป ญหา 2.4.3 งานบริการการเรยี นการสอน 2.4.4 งานวิจยั 2.5 โครงสรางการจดั การในฝายระบบการผลติ อตั โนมัติ ฝา ยระบบการผลิตอัตโนมัติ สถาบันนวัตกรรมเทคโนโลยีไทย-ฝรั่งเศส มุงเนนในการถายทอด เทคโนโลยีดานระบบการผลิตอัตโนมัติ เพื่อเปนการพัฒนาดานความรู ความเขาใจ และทักษะตางๆ การประยุกตใชงานในดานระบบควบคุมอัตโนมัติ ใหกับนักศึกษา อาจารย และบุคลากร ภาคอุตสาหกรรม ท้ังภาครัฐและเอกชน ไดน ําความรทู ่ไี ดฝกฝนไปพัฒนาหนว ยงานและองคกรตอไป โดยภาระกิจการถายทอดเทคโนโลยีดานระบบการผลิตอัตโนมัติเปนความรับผิดชอบของฝายระบบ การผลิตอัตโนมัติ ซ่ึงโครงสรางการจัดการการใหบริการของฝายระบบการผลิตอัตโนมัติมีตาม แผนผงั ดงั นี้ ฝายระบบการผลติ อตั โนมัติ นายทวีวฒั น อาจหาญ (หัวหนา ฝาย) นายอภบิ าล ไชยทพิ ย (วศิ วกรเครื่องกล) นายเจริญ ยงเสมอ (วศิ วกร) ดร.นครนิ ทร ศรีสุวรรณ (นกั วจิ ยั ) ขอ มลู ณ วันท่ี 7 มิถุนายน 2565 งานบริการ /งานบรกิ าร /งานบริการ /งานวิจยั ฝก อบรม การเรียน ใหคาํ ปรึกษา การสอน แกป ญหา ภาพที2่ -3 แผนผังโครงสรางการจัดการในฝา ยระบบการผลิตอตั โนมัติ

10 2.6 ภาระหนาทง่ี านบริการฝก อบรม งานบริการฝกอบรม ของฝายระบบการผลิตอัตโนมัติ ดําเนินการการถายทอดเทคโนโลยีใน รูปแบบของการฝกอบรมฝกปฏิบัติใหเกิดความรู ความเขาใจและทักษะตางๆ ในการฝก ปฏิบัติ โดย เร่ิมจากศึกษา คนควาหาขอ และความตองการของลูกคา รวบรวมหัวขอ วิเคราะหเนื้อหา กําหนด วัตถุประสงค เพ่ือทําการออกแบบหลักสูตรฝกอบรม การจัดทําเอกสารประกอบการฝกอบรม การ จัดเตรียมหองปฏิบัติการชุดฝกอบรม การดําเนินการถายทอดความรูการฝกอบรม การประเมินผล ความรูการฝกอบรม การปฏิบัติเหลานี้เปนภาระหนาที่ของงานบริการฝกอบรมของฝาย ซึ่งไดแสดง ดังแผนผงั ดงั นี้ งานบรกิ ารฝก อบรม ศกึ ษาคนควา ขอมูล จัดเตรียมหอ งปฏิบตั ิ ออกแบบหลกั สตู ร จัดทาํ สอื่ อุปกรณ จดั ทําโครงการฝก อบรม ดําเนนิ การฝก อบรม จดั ทาํ เอกสารฝก อบรม ประเมนิ ผลฝกอบรม ภาพท2่ี -4 แผนผงั ภาระหนาท่ีงานบรกิ ารฝก อบรม

11 2.7 ลักษณะงานที่ปฏิบัติการใชงานตวั ควบคุมความเรว็ มอเตอรรวมกบั ระบบเครอื ขา ย การบรกิ ารฝกอบรมหลักสูตร การใชงานตัวควบคุมความเร็วมอเตอรรวมกับระบบเครือขาย ของ ฝายระบบการผลิตอัตโนมัติ สถาบันนวัตกรรมเทคโนโลยีไทย-ฝร่ังเศส เปนการฝกอบรมเนนการฝก ปฏิบัติ ใหเกิดความรู ความเขาใจ และทักษะตางๆ ในการใชงาน การตดิ ตั้ง การออกแบบและเขียน โปรแกรมควบคุมอุปกรณตางๆ ในระบบควบคุมอัตโนมัติ ผูท่ีถายทอดความรูจําเปนตองมีความรู ความสามารถและทักษะในการปฏิบัติงานเกี่ยวกับ การใชงานอุปกรณ การเช่ือมตอส่ือสารขอมูล Modbus 485, Ethernet และการเขยี นโปรแกรม PLC ควบคุม โดยอปุ กรณท ใ่ี ชง านประกอบดว ยตัว ควบคุมความเร็วมอเตอร รุน ATV312 จะตองสามารถปฏิบัติงานการตดิ ต้ังอุปกรณการเชื่อมตอการ ส่ือสารกับชุดควบคมุ PLC และการตั้งคาพารามิเตอรตา งๆ สําหรับควบคุมความเร็วมอเตอร การใช งาน PLC รุน M340 จะตอ งปฏิบัติงานการออกแบบและเขียนวงจรควบคมุ ดว ยโปรแกรม Unity Pro รวมถึงการใชคําส่ังการส่ือสารเช่ือมตอตัวควบคุมความเร็วมอเตอรกับ PLC ควบคุมผานระบบ เครอื ขา ย Modbus 485 และ Ethernet ใหสามารถทํางานไดต ามเงอ่ื นท่ตี อ งการ

12 บทที3่ หลกั เกณฑวิธีการปฏิบัตงิ านและเงอื่ นไข 3.1 หลกั การพน้ื ฐานการใชงาน PLC (Programmable Logic Control) PLC (Programmable Logic Control) เปนอุปกรณชนิดโซลิดสเตทที่ทํางานแบบลอจิก การออกแบบการทํางานจะคลายกับหลักการทํางานของคอมพิวเตอร จากหลักการพ้ืนฐาน PLC จะประกอบดวย อปุ กรณท่ีเรยี กวา โซลิดสเตท ลอจิก เอเลเมนท ( Solid-State Logic Element) การใช PLC ควบคมุ การทํางานของเคร่ืองจักรตางๆ ในโรงงานอุตสาหกรรมจะมขี อไดเปรียบกวาการ ใชระบบรีเลย (Relay) ซ่ึงจําเปนตองเดินสายไฟ ดังน้ันเม่ือจําเปนท่ีตอ งเปลีย่ นระบบการผลิต หรอื ลําดับการทํางานใหม จะตองเดินสายไฟใหม ซง่ึ เสียเวลาและคาใชจายสูง เม่ือเปรียบเทียบกับ PLC แลวการเปลย่ี นระบบหรือลาํ ดบั การทํางานใหม ทาํ ไดโ ดยการเปลีย่ นโปรแกรมเทา นนั้ นอกจากนี้ PLC ในปจจุบันไดหันมาใชระบบโซลิดสเตท ซึ่งนาเชื่อกวาระบบเดิมลดการการใชพลังงานไฟฟาและ สะดวกกวา เม่ือตอ งการขยายขั้นตอนการทํางานของเคร่ืองจักร เพราะสามารถตอ PLC หลายๆตัว เขาดว ยกัน เพือ่ ควบคุมการทํางานของระบบใหม ปี ระสิทธิภาพมากขึ้นได ดังน้ันการนาํ ใชงาน PLC จึง มีความยืดหยุนมากกวารีเลยแบบเกา ในงานอุตสาหกรรมในปจจุบันการพฒั นาดานเทคโนโลยีทําให ความสามารถของ PLC สูงขึ้น มีการประมวลผลที่เร็วขึ้น สามารถคํานวณฟงกชันคณิตศาสตรที่ ซับซอนได รองรับการส่ือสารเช่ือมตอกับอุปกรณไดหลายรูปแบบ สามารถรองรับการเขียน โปรแกรมควบคุมไดหลายภาษา และมีขนาดเล็กลง รวมถึงราคาท่ีถูกลง จึงนิยมหันมาใชงาน PLC เพิ่มมากขึ้นในการนําไปใชง านการควบคมุ ตา งๆ 3.1.1 สว นประกอบของ PLC PLCเปนอุปกรณคอมพิวเตอรควบคุมสําหรับใชในงานอุตสาหกรรมซ่ึงประกอบดวย หนว ยประมวลผลกลาง หนว ยความจาํ หนวยรับขอมูล หนว ยสงขอมูล และหนวยปอนโปรแกรม โดย PLC ขนาดเล็กจะมีสวนประกอบตา งๆ รวมอยูเปนเครื่องเดียว แตถาเปน PLC ขนาดใหญสามารถ แยกสว นประกอบได โดยท่ัวไปโครงสรา งของ PLC จะประกอบดว ย 4 สว น แสดงดงั ภาพที่ 3-1

13 ภาพที่ 3-1 ลักษณะโครงสรางของ PLC 1.) หนวยอนิ พตุ (Input Unit) หนวยอินพุตเปนหนวยทํางานของ PLC ทําหนาที่รับสัญญาณอินพุตภายนอกและ แปลงใหม คี วามเหมาะสมเพอื่ สงเขา ไปยัง PLC แบง ตามประเภทของสญั ญาณ ไดเปน 2 ประเภท คือ 1.1) ดิจิตอลอินพุต ( Digital Input) เปนหนวยอินพุตทรี่ ับสัญญาณจากอุปกรณ อินพุต สถานะสัญญาณเปน 0–1 ของสัญญาณแรงดัน 0-24 V สงผานวงจรลดทอนแรงดันเพื่อขับ ออปโตท รานซสิ เตอรและใหออปโตทรานซสิ เตอรไปขับอินพุตของวงจรภายในสง สัญญาณใหกับ CPU อีกตอ หนง่ึ ดิจิตอลอนิ พุตแบงตามกระแสไฟฟา ดังนี้ 1.1.1) อินพุตไฟตรง (DC Input) เปนวงจรภายในรับสัญญาณอินพุต กระแสตรงซง่ึ จะตอใชกบั ไฟฟา กระแสตรงเทาน้นั

14 ภาพท่ี 3-2 วงจรภายในของอินพตุ ไฟตรง จากภาพท่ี 3-2 แสดงวงจรภายในของอินพุตไฟตรงเม่ือจายสัญญาณไฟบวก ทางข้ัว IN ไหลผาน R1, R2 ครบวงจรทางขั้ว COM คาแรงดันตกครอม R2 ทําให LED ตัวที่ไดรับ ไบอสั ตรงทํางานและหากจา ยสัญญาณไฟบวกเขา ทางขวั้ COM ครบวงจรทางข้ัว IN จะทําให LED ตัว ที่ไดรับไบอัสตรงทํางานแทนซึ่งแสงจาก LED กระตุนใหโฟโตทรานซิสเตอรภายในออปโต ทรานซสิ เตอรทํางานเปลย่ี นสถานะอินพุตนน้ั เปน “1” ภาพที่ 3-3 การตอวงจรอินพุตของอนิ พตุ ไฟตรง

15 จากภาพท่ี 3-3 แสดงการตอวงจรอินพุตไฟตรงดังนี้ ก) การตอ วงจรอินพุต ไฟตรงแบบ Sink โดยตอไฟบวกใหกับอุปกรณอินพุต ตอเขาขั้ว IN ของข้ัวตออินพุต และตอไฟลบ ใหกับขั้ว COM ของขั้วตออินพุต ข) การตอวงจรอินพุตไฟตรงแบบ Source โดยตอไฟบวกใหกับข้ัว COM ของข้ัวตออินพุตและตอไฟลบใหกับอุปกรณอินพุตตอ เขาขั้ว IN ของข้ัวตออินพุต การตอใชงาน อินพตุ ตองดขู อ มูลคุณสมบตั ิการใชงานแสดงดังภาพที่ 3-4 ภาพที่ 3-4 คุณสมบัติของขวั้ ตอ อนิ พุตไฟตรง 1.1.2) อินพุตไฟสลับ (AC. Input) เปนวงจรรบั สัญญาณอินพุตกระแสสลับ เพ่อื ชวยแกปญหาแรงดนั ตกครอมในสายซึ่ง PLC บางรุนมีแรงดันอินพุตต้ังแต 100-220 VAC และ สําหรบั PLC บางรุนจะแบงแรงดันอินพุตไฟสลับออกเปน 100-120 และ 200240 VAC ลักษณะ วงจรภายในของอนิ พตุ ไฟสลบั แสดงดังภาพที่ 3-5 ภาพที่ 3-5 วงจรภายในของอินพตุ ไฟสลับ

16 จากภาพท่ี 3-5 แสดงวงจรภายในของอินพุตไฟสลับประกอบดวยวงจร ลดทอนแรงดันออปโตทรานซิสเตอรสัญญาณไฟสลับจายผา นวงจรลดทอนแรงดันใหกับ LED ของ ออปโตทรานซิสเตอรคาแรงดันตกครอม R3 ทําให LED ตัวที่ไดรับไบอัสตรงทํางาน โฟโตทรานซิสเตอรรับแสงจาก LED ทําใหทรานซิสเตอรทํางานสงผลใหสถานะของหนวยอินพุต เปลย่ี น เปน “1” ภาพที่ 3-6 การตอ วงจรอนิ พุตไฟสลับ จากภาพท่ี 3-6 แสดงการตอวงจรอนิ พตุ ไฟสลับเปน การตอ วงจรเหมอื นวงจร อนิ พุตไฟตรงแบบ Sink กลาวคอื ตอ อปุ กรณอ นิ พุตใหกับขั้ว IN ใดๆ โดยใชแหลงจายไฟเปนแหลงจาย ไฟฟากระแสสลบั เทาน้นั คณุ สมบตั ขิ องข้ัวตอ อินพุตไฟสลบั แสดงดังภาพที่ 3-7 ภาพท่ี 3-7 ตารางคุณสมบตั ขิ องขว้ั ตอ อนิ พตุ ไฟสลบั

17 1.1.3) อนาลอกอินพุต (Analog Input) เปนสัญญาณอินพุตปริมาณทาง กายภาพเปลี่ยนแปลงคาอยางตอเนื่องเชน 0 – 10 VDC หรือ  10 VDC หรอื 1– 5 V (4 – 20 mA) รปู สญั ญาณอินพุตแสดงดงั ภาพที่ 3-8 ภาพที่ 3-8 ขนาดสัญญาณท่ีจายใหก ับอนาลอกอินพตุ

18 2.) หนวยประมวลผลกลาง (CPU) CPU ทําหนาท่ปี ระมวลผลและควบคมุ ซงึ่ เปรยี บเหมือนสมองของระบบภายใน CPU จะประกอบไปดวยลอจิกเกทตางๆ และมีไมโครโปรเซสเซอรเบส เพ่ือสําหรับออกแบบวงจรรีเลย แลดเดอรล อจิก CPU จะยอมรับขอมูลอินพุต จากอุปกรณใ หสัญญาณตางๆ ตอจะทําการเก็บขอมูล โดยใชโปรแกรมจากหนว ยความจํา ขอมูลท่ีถูกตองเหมาะสมจะถูกสงไปยังอุปกรณควบคุมแหลงจาย กระแสไฟฟาตรงเพือ่ ใชส าํ หรับแรงดนั ตํ่า แสดงดงั ภาพท่ี 3-9 ภาพท่ี 3-9 สวนประกอบของ CPU จากภาพท่ี 3-9 เปน CPU ท่ีรวมแหลงจายไฟเขาดว ยกัน ซ่ึงจะแยกแหลงจายไฟ ออกมาตางหาก นอกจากน้ียังมีสวนสําคัญที่อยูใน CPU อีกชุดหนึ่งคือโปรเซสเซอรเมโมรีโมดูล ซึง่ ถือ เปนสมองทีค่ วบคมุ โปรแกรมภายในประกอบดวย ไมโครเมโมรีชิพ ทําหนาท่ีเก็บและเรียกขอมูลจาก หนว ยความจําและตดิ ตอ กบั วงจรท่ตี อ งการ 3.) หนวยความจําของ PLC หนวยความจําเปนอุปกรณท่ีใชเ ก็บโปรแกรมและขอมูลตางๆของ PLC กรณีที่สงั่ ให PLC ทาํ งาน (RUN Program) จะนําโปรแกรมและขอมูลในหนวยความจํามาประมวลผลการทาํ งาน มหี นวยความจาํ ระบบ (System Memory) เปน สวนความจําเกบ็ โปรแกรม บริหารระบบ และ ระบบ ขอ มูลท่ไี มอ นุญาตใหผใู ชเ ขา ถึง และหนว ยความจาํ ผูใช (User Memory) เปนความจําสวนท่ีทําหนาท่ี เกบ็ โปรแกรมผูใชเ ก็บขอ มลู อนิ พตุ เอาทพ ุต และอุปกรณภ ายใน สามารถแกไ ข เปล่ียนแปลงขอมูลได ซง่ึ สว นใหญจะเปนหนว ยความจํา RAM ซ่ึงหนว ยความจาํ ของ PLC แบงออกเปน 2 ชนดิ คอื

19 3.1) หนวยความจําช่ัวคราว (Random Access Memory: RAM) เปน หนวยความจําท่สี ามารถเปลย่ี นแปลงขอมูลไดงา ยเรยี กวา วอลาไทล แมมมอร่ี (Volatile Memory) ใชเก็บโปรแกรม ผูใช (User Program) โดย RAM เปนหนวยความจําที่ตองมีแบตเตอร่ีสํารองขอมูล เพือ่ การรกั ษาขอ มูล เพ่อื ปอ งกันการสูญหายของขอ มูล จึงไมค วรถอดแบตเตอรี่ เมอื่ ไมไดมีการสํารอง จายไฟหลกั ใหกับ PLC 3.2) หนวยความจําถาวร (Read Only Memory: ROM) เปนหนวยความจําท่ี ยากตอการเปลี่ยนแปลงขอมูล เรียกวา นอน วอลาไทล แมมมอรี่ (NON-Volatile Memory) ใชเก็บ โปรแกรมปฏิบัตกิ าร (System Program) และสํารองโปรแกรมและขอมลู (Backup Program and data) เปนหนวยความจําท่ีไมตองมีแบตเตอร่ีสํารองขอมูล แตเวลาของการเขาถึงขอมูล (Time Access) ชากวา RAM จึงมีความจําเปนตอ งใชงานรวมกันของ RAM และ ROM หนวยความจําถาวร ถูกพัฒนาใหมคี วามเหมาะสมกับการใชง าน ทั้งนห้ี นวยความจํายังสามารถแบงออกตามคณุ ลักษณะ เปน 6 แบบ คอื 3.2.1) รอม (ROM : Read Only Memory) เปน หนว ยความจาํ ทไี่ มสามารถ เปลี่ยนแปลงหรอื แกไ ขขอ มูลไดเลยและสามารถรักษาขอมลู ไวไดแ มวาจะไมม ไี ฟเล้ยี งวงจรอยกู ต็ าม 3.2.2) แรม (RAM : Read Access Memory) เปนหนวยความจาํ ที่ เปลี่ยนแปลงและแกไขขอมูลตามความตองการของผูใชไดแตตองจายแรงดันไฟฟาสํารองขอมูล ตลอดเวลา 3.2.3) พรอม (PROM : Programmable Read Only Memory) เปน หนว ยความจาํ ทส่ี ามารถปอนขอมลู เขาไปดว ยอุปกรณป อนขอมลู เพ่ิมไดแตทําการลบหรือแกไขขอมูล ภายในพรอมไมได 3.2.4) อีพรอม (EPROM : Erasable Programmable Read Only Memory) เปนหนวยความจําท่ีปอนขอมูลเขาไปดวยอุปกรณปอนขอมูลเพ่ิมไดและทําการลบหรือ แกไ ขขอ มลู ภายในทําไดโ ดยใชแสงอลั ตราไวโอเลต 3.2.5) อีเอพรอม (EAPROM : Electrically Alterable Programmable Read Only Memory) เปนหนวยความจําท่ีสามารถปอนขอมลู เขาไปดวยอุปกรณป อนขอมลู เพิ่มได และ ทําการลบ หรือแกไขขอ มูลภายในทาํ ไดโดยใชสัญญาณแรงดนั พลั ส 3.2.6) อีอีพรอม (EEPROM : Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) เปน หนว ยความจําท่ีปอนขอมูลเขาไป ดวยอุปกรณป อนขอมูลเพิ่มได และทํา การลบหรือแกไขขอมูลภายในไดเฉพาะตําแหนงท่ีตองการ อีอีพรอมมีอายุการใชงานท่ีสั้น การ เปล่ียนแปลงแกไขขอมูลทําไดป ระมาณ 10,000 คร้งั

20 โครงสรา งของหนวยความจําสามารถจําลองไดเปนชอง ๆ โดยแตละชองเรียกวา บิต(Bit) สามารถเก็บสภาวะของขอมูลได 2 สภาวะเทา นน้ั คือ เปน \"0\" หรือ \"1\" โดยที่ \"0\" แทน สภาวะ\"Off\" หรือ \" และ \"ปด\"1\" แทนสภาวะ \"On\" หรือ โดยขอมูลขนาด \"เปด\"8 บติ เรยี กวา 1 ไบต (Byte) ใช เกบ็ ตัวเลขหรอื รหสั ของขอมูลท่ีใหค าการเปล่ียนแปลงมากกวาการ \"On\" หรือ \"Off\" ขอมูล ขนาด 16 บิต หรือ 2 ไบต เรียกวา 1 เวิรด สามารถใชเก็บขอมูลของโปรแกรมจํานวน 1 คําสั่ง สําหรบั ขอมูล 1 กโิ ลไบตใ นทางดจิ ติ อล มีคา เทา กบั 1024 ไบต แสดงดงั ภาพท่ี 3-10 ภาพที่ 3-10 โครงสรางของ PLC และหนว ยความจาํ 4.) ภาคเอาทพ ุต หนวยเอาตพุตเปนหนวยรับคาสถานะจากการประมวลผลของ CPU ไปขับโหลด ภายนอกผา นทางข้วั ตอ เอาตพตุ แบงออกเปน 2 ประเภท คอื 4.1) ดิจิตอลเอาตพุต (Digital Output) เปนเอาตพุตทํางานแบบ ON-OFF หรือ 0-1 แบง ดจิ ติ อลเอาตพ ุตออกเปน 3 แบบ ดงั นี้ 4.1.1) เอาตพุตแบบรเี ลยหรอื รเี ลยเ อาตพุต (Relay Output) เปนเอาตพ ุต ท่ีใชรีเลยเปนอุปกรณควบคุมการทํางานของโหลดอาศัยสัญญาณเอาตพุตจากวงจรภายในของ PLC ส่ังใหรีเลยทํางานเพื่อใหหนาสัมผัสของรีเลยควบคุมวงจรโหลดซ่ึงการทํางานของเอาตพุตแบบรีเลย อาศยั การเปล่ียนแปลงหนา สมั ผสั ของรเี ลยท าํ งานเสมอื นสวิตชควบคมุ แบบ ON/OFF จึงควบคมุ โหลด ไดท ัง้ โหลดไฟฟา กระแสตรงและกระแสสลบั ดงั ภาพท่ี 3- 11

21 ภาพที่ 3-11 วงจรภายในของเอาตพตุ แบบรีเลย จากภาพท่ี 3-11 แสดงวงจรภายในของเอาตพุตแบบรเี ลยสัญญาณเอาตพุต จะถูกสงผานวงจรภายในหนวยเอาตพุตมาควบคุมการทํางานของรีเลยนําหนาสัมผัสของรีเลยไป ควบคมุ การทาํ งานของโหลดการตอ วงจรโหลดแสดงดงั ภาพที่ 3-12 ภาพที่ 3-12 วงจรภายในของเอาตพตุ แบบรีเลย จากภาพท่ี 3-12 แสดงวงจรเอาตพุตแบบรเี ลยแ บงวงจรออกเปน 2 สวน คือ 1) วงจรภายในรีเลยรับสถานะจากการประมวลผลของ CPU เม่ือผลเอาตพุตเปน “1” รีเลยทํางาน หนาสัมผัสปกติเปดของรีเลยเปลย่ี นสถานะเปน “1” วงจรภายในระหวางข้ัว OUT กับ COM ครบ วงจร 2) วงจรโหลดหรือวงจรภายนอกแรงดันไฟฟาจากแหลงจายไฟฟากระแสตรง หรือกระแสสลับ ไหลผานโหลดเขาสูขั้ว OUT ผานหนาสัมผัสของรีเลยไปยังข้ัว COM ครบวงจรกับแหลงจายไฟฟา โหลดทาํ งานทง้ั นีค้ ณุ สมบัติของภาคเอาตพ ุตแบบรเี ลยแ สดงดังภาพท3ี่ -13

22 ภาพท่ี 3-13 ตารางคณุ สมบัตเิ อาตพ ตุ แบบรเี ลย จากภาพท่ี3-13 พจิ ารณาอัตราทนกระแสและแรงดันสูงสุดกระแสใชงานปกติ 2A จึง ไมควรนําไปขบั โหลดท่มี ีกระแสสูงกวา 2A อายกุ ารใชง านของเอาตพ ุตแบบรเี ลย สั้นยาวขึน้ อยู กับชนิดของโหลดจากตารางโหลดชนดิ ขดลวด (Inductive Load) จะทําใหรีเลยมีอายุการใชงานสั้น กวาโหลดชนดิ ความตานทาน (Resistance Load) ถึง 3 เทา และเวลาตอบสนองของเอาตพุตแบบ รีเลยตองใชเวลาตอบสนองมากกวาเอาตพ ุตแบบอนื่ ๆ 4.1.2) เอาตพุตแบบทรานซิสเตอรหรือ ทรานซิสเตอรเอาตพุต (Transistor Output) เปน การนําทรานซิสเตอรมาเปน อุปกรณรับสัญญาณจากการประมวลผลของ CPU สงผาน วงจรภายในหนวยเอาตพุตไปควบคุมโหลดชนิดที่ใชกับไฟฟากระแสตรงเรียกวา โหลดไฟฟา กระแสตรง (Load DC) ซง่ึ เอาตพตุ แบบทรานซสิ เตอรมีใหเลอื ก 2 แบบ คอื 4.1.2.1) เอาตพตุ แบบทรานซสิ เตอรชนดิ NPN แสดงดังภาพท่ี 3-14 ภาพที่ 3-14 วงจรภายในหนว ยเอาตพตุ แบบทรานซสิ เตอร ชนิด NPN

23 จากภาพท่ี 3-14 แสดงวงจรภายในท่ีใชออปโตทรานซิสเตอรรับ สัญญาณจากวงจรภายในหนวยเอาตพุตเพื่อขับทรานซิสเตอร Q1 โดยอาศัยแรงดัน +V ขับใหQ1 ทํางานและ Q1 จะทําหนาท่ีเสมอื นสวิตชข ับโหลดภายนอกกระแสไหลในทิศทางเดียวจึงใชข ับโหลด ไฟฟา กระแสตรงเทา นน้ั การตอ วงจรโหลด แสดงดังภาพท่ี 3-15 ภาพที่ 3-15 การตอวงจรโหลดของเอาตพ ุตแบบทรานซสิ เตอรช นิด NPN จากภาพที่ 3-15 แสดงการตอวงจรโหลดของเอาตพุตแบบ ทรานซิสเตอรชนิด NPN โดยการตอไฟลบเขาขั้ว COM, ตอไฟบวกเขาโหลด ตอจากโหลดเขาขั้ว OUT และจายไฟบวกใหกับขั้ว +V เรยี กวา การตอแบบซิงค (Sink type) ฉะน้ัน PLC ท่ีใชเอาตพุต แบบทรานซิสเตอร ชนิด NPN ใหตอวงจร โหลด “แบบซิงค” ซึ่งการตอแบบนี้ ทรานซิสเตอร Q1 ตองทนกระแสซงิ คได เพือ่ ปองกันมใิ หทรานซิสเตอรพังในการตอวงจรใชงานจริงตองตอขาอิมิตเตอร ของทกุ ๆเอาตพ ตุ รวมกนั เปน การตอ “COM” นัน่ เอง 4.1.2.2) เอาตพุตแบบทรานซสิ เตอรช นิดPNP ดงั ภาพที่ 3-16 ภาพท่ี 3-16 วงจรภายในหนวยเอาตพ ตุ แบบทรานซสิ เตอร ชนิด PNP

24 จากภาพที่ 3-16 แสดงวงจรภายในลกั ษณะของวงจรคลา ยกับ เอาตพตุ แบบทรานซสิ เตอรช นิด NPN ตางกันที่เปลี่ยนวงจร Q1 สวนการตอวงจรโหลด แสดงดังภาพ ที่ 3-17 ภาพที่ 3-17 การตอ วงจรโหลดของเอาตพตุ แบบทรานซิสเตอร ชนดิ PNP จากภาพท่ี 3-17 แสดงการตอวงจรโหลดของเอาตพตุ แบบทรานซิสเตอร ชนดิ PNP โดยการตอ ไฟบวก (+V) ใหกับขั้ว COM, ตอไฟลบเขาโหลด ตอจากโหลดเขา ขั้ว OUT และ จายไฟลบใหกับขั้ว 0V เรยี กวา การตอแบบซอรส (Source type) ฉะน้ัน PLC ท่ีใชเอาตพุตแบบ ทรานซิสเตอร ชนิด PNP ใหตอวงจรโหลด “แบบซอรส” ทั้งนี้ คุณสมบัติของเอาตพุตแบบ ทรานซสิ เตอรดงั ภาพท่ี 3-18 ภาพที่ 3-18 ตารางคุณสมบตั ิหนวยเอาตพุตแบบทรานซสิ เตอร

25 4.1.3) เอาตพุตแบบโซลิตสเตทรีเลยหรอื โซลิตสเตทรีเลยเอาตพุต ( Solid State Relay: SSR) เปนเอาตพ ุตท่ีใชค วบคุมโหลดชนิดกระแสสลับ (Load AC) ท่ีตองการความเร็วในการ ตอบสนองท่ีดีกวาเอาตพ ุตแบบรีเลย โดยใชไตรแอคเปนอุปกรณร ับสัญญาณจากการประมวลผลของ CPU ไปควบคมุ โหลดวงจรภายในหนว ยเอาตพ ตุ แบบ SSR แสดงดังภาพท่ี 3-19 ภาพที่ 3-19 การตอวงจรโหลดของเอาตพ ุตแบบโซลดิ สเตทรีเลย( SSR) จากภาพท่ี 3-19 แสดงวงจรภายในของเอาตพุตแบบโซลดิ สเตทรีเลย สัญญาณ จากการประมวลผลของ CPU สงผานวงจรภายในหนวยเอาตพุตขับออปโตทรานซิสเตอร และนํา สัญญาณจากออปโตทรานซิสเตอรไปขับวงจรทริกเกอรของไตรแอคควบคุมไตรแอดและให ไตรแอค ไปควบคุมโหลด โดยไตรแอคทําหนาท่ีเสมือนสวิตชด วยคุณสมบัติของไตรแอค จึงสามารถควบคุม โหลดไฟฟา กระแสสลับไดทั้งซีกบวกและซีกลบของคลน่ื ไซน (Sine wave) โดยการใชวงจร ทรกิ เกอร กระตุนใหไ ตรแอคทาํ งานสอดคลอ งกบั คลืน่ ไซน ซ่งึ การตอ วงจรโหลดของเอาตพ ุต แบบ SSR แสดงดัง ภาพที่ 3-20 ภาพท่ี 3-20 วงจรภายในหนวยเอาตพ ตุ แบบโซลิดสเตทรีเลย(SSR)

26 จากภาพที่ 3-20 แสดงการตอวงจรโหลดของเอาตพ ตุ แบบโซลิดสเตทรเี ลย วิธีการ ตอเหมือนกับเอาตพุตแบบรีเลยคือ 1) แหลงจายไฟฟาตออนุกรมกับโหลด 2) ตอโหลดเขาขั้ว OUT ของข้ัวเอาตพุต 3) ตอแหลงจายไฟฟาอีกข้ัวเขาขั้ว COM ของข้ัวเอาตพุตแตเอาตพุตแบบ โซลิดสเตทรเี ลยใ ชก บั โหลดชนดิ กระแสสลับเทา น้นั ทง้ั นี้คุณสมบตั ิหนว ยเอาตพ ุตแบบโซลิดสเตทรีเลย ดังภาพท่ี 3-21 ภาพที่ 3-21 ตารางคุณสมบัติหนวยเอาตพุตแบบโซลิดสเตทรเี ลย 4.2) อนาลอกเอาตพุต เปนหนวยเอาตพุตท่ีตอ งการให PLC สงสัญญาณควบคุม เชิงปริมาณซง่ึ หนวยเอาตพุตของ PLC แบบอนาลอกเปนเอาตพุตท่ีเพิ่มความสามารถใหกับ PLC ใน การสงสัญญาณควบคมุ เชิงปริมาณในรูปสัญญาณกระแส 1-5 V (4-20mA) หรือ สัญญาณแรงดัน 0-10 VDC, ±10 VDC การเลอื กสัญญาณเปนกระแสหรอื แรงดัน หนวยเอาตพุตอนาลอกจะมี สัญลักษณก ํากบั ข้ัวไว ตอ ได 2 ลักษณะการตอ ใชง าน แสดงดังภาพท่ี 3-22 ภาพที่ 3-22 การสง สญั ญาณแบบแรงดนั และแบบกระแสของอนาลอกเอาตพ ุต

27 จากภาพที่ 3-22 แสดงการสงสญั ญาณอนาลอก ก) การสงสัญญาณแบบแรงดัน ข) การสง สัญญาณแบบกระแส เพื่อสง ไปควบคุมอุปกรณทํางาน หรือ ควบคุมโหลดเชงิ ปริมาณ ตางๆ โดยตอ วงจร จากอนาลอกเอาตพ ุตโมดูลตามตาํ แหนง ขั้วตอ แสดงดังภาพท่ี 3-23 ภาพที่ 3-23 ตําแหนงขั้วตออนาลอกเอาตพุต จากภาพที่ 3-23 แสดงตําแหนงข้ัวตอของอนาลอกเอาตพตุ ขนาด 2 เอาตพุต สามารถเลือกใชสัญญาณแรงดัน หรือ กระแส ตามตองการ เชน เลือกสัญญาณแรงดันของเอาตพ ุต 1 ใหตอข้ัว A1 กับ B1 แสดงดงั ภาพที่ 3-24 ภาพที่ 3-24 การตอ วงจรอนาลอกเอาตพตุ แบบสัญญาณแรงดนั

28 3.1.2 ชนิดของพีแอลซี ตามโครงสรางของ PLC สามารถจําแนก PLC ไดเปน 2 ชนดิ คอื 1.) พีแอลซีชนดิ บล็อก ( Block Type PLCs ) PLC ชนิดน้ีจะรวมสวนประกอบท้ังหมด ของ PLC อยูในบลอ็ กเดียวกันทง้ั หมดแสดงดงั ภาพที่ 3-25 ภาพที่ 3-25 แสดงพีแอลซชี นดิ บลอ็ ค 2.) พีแอลซีชนิดโมดูล (Modular Type PLCs) หรือ แร็ค (Rack Type PLCs) PLC ชนดิ นี้มีสวนประกอบแตละสวนแยกออกจากกันเปนโมดูลได ซึ่งสามารถเลือกใชงานไดหลายแบบ ข้นึ อยกู บั รนุ ของ PLC ในสวนของหนว ยประมวลผลกลางและหนว ยความจําจะอยูกับซีพียูโมดูลแสดง ดงั ภาพท่ี 3-26 ภาพที่ 3-26 แสดงพแี อลซชี นิดโมดลู

29 3.1.3 อุปกรณก ารเขียนโปรแกรม การสัง่ การให PLC ทาํ งานจะตองเขียนและปอ นขอมูลให PLC กอน ซงึ่ อุปกรณท ี่ใชใน การปอนโปรแกรมใหนั้นแบงออกเปน 2 ชนิดคือ 1.) ตวั ปอนโปรแกรมแบบมอื ถอื (Hand Held Programmer) ซึ่งการเขียนโปรแกรมใหกบั PLC โดยการใชตัวปอนโปรแกรมแบบมือถือ ภาษาที่ใช เปนภาษาสเตทเมนตลิสต เชน คําสั่ง โหลด (LD) แอนด (AND) ออร (OR) ซึ่งเปนคําสั่งพื้นฐาน สามารถเรียกใชง านโดยการกดปุมท่ีอยูที่ตัวปอนโปรแกรมแบบมือถือ แตเม่ือตองการใชงานฟงกช่ัน อน่ื ๆ ทมี่ ีอยูใน PLC สามารถเรยี กใชโดยปมุ เรยี กใชค าํ ส่งั พิเศษ ซง่ึ วิธีการใชงานตัวปอนโปรแกรมแบบ มือถือตองศกึ ษาจากคูม ือแตล ะรนุ 2.) คอมพวิ เตอรสว นตวั (PC: Personal Computer) สามารถใชเขียนโปรแกรมใหกับ PLCได โดยใชงานรวมกับซอฟตแวรเฉพาะของ PLC ยี่หอ นั้นๆ ภาษาที่ใชเขียนคือ ภาษาแลดเดอร ซ่ึงทําใหเขาใจงายกวาสเตทเมนลิสตการใชงาน PC จึงงา ยกวา การใชต วั ปอ นโปรแกรมแบบมอื ถอื แสดงดงั ภาพที่ 3-27 Laptop Programming Software Connect Via Peripheral port By Interface Unit ภาพท่ี 3-27 แสดงวธิ กี ารตอคอมพวิ เตอรกับ PLC

30 3.1.4 ความสามารถของ PLC สามารถควบคุมงานได 3 ลักษณะ 1.) งานที่ทําตามลําดับกอนหลัง เชน การทํางานของระบบรีเลย การทํางานของ หลอดไฟการทาํ งานของไทเมอรเคานเตอร การทํางานของแมคเนติก การทํางานในระบบก่ึงอัตโนมัติ ระบบอตั โนมัติ หรือเครื่องจกั รตา งๆ เปน ตน 2.) งานควบคุมสมัยใหม เชน การทํางานทางคณิตศาสตร การควบคุมแบบอนาล็อก การควบคมุ PID (Proportional – Integral – Derivative) การควบคมุ มอเตอร เปน ตน 3.) การควบคุมเกี่ยวกบั งานอาํ นวยการ เชน งานสญั ญาณเตอื นและโปรเซสมอนิเตอรริง งานควบคุมอตั โนมัติในโรงงานอุตสาหกรรม งานตอรวมกับคอมพิวเตอร แลน (LAN:Local Area Network) และแวน (WAN:Wide Area Network) เปน ตน 3.1.5 ขนาดของ PLC เพอื่ การใชง าน PLC มีความเหมาะสมกับระบบควบคุม จึงแบง PLC ออกเปน 4 ขนาด โดย กําหนดจากขนาดหนวยความจําโปรแกรม (Program memory) และจํานวนอินพุต/จํานวน เอาตพตุ ดังภาพท่ี 3-28 ขนาดของ PLC จาํ นวนของ I/O สงู สุด หนว ยความจําโปรแกรม ขนาดเลก็ ไมเ กนิ 128/128 4 K byte ขนาดกลาง ไมเกนิ 1024/1024 (2,000 Statements) ขนาดใหญ ไมเกนิ 2048/2048 16 K byte (8,000 Statements) ขนาดใหญมาก ไมเกิน 8192/8192 64 K byte (32,000 Statements) 256 K byte (200,000 Statements) ภาพท่ี 3-28 ตารางจําแนกขนาดของ PLC

31 3.1.5 การเขียนโปรแกรม ภาษาทใี่ ชในการเขียนโปรแกรม PLC เปนตามมาตรฐาน IEC 61131-3 สามารถรับรอง การเขียนโปรแกรมได 5 ภาษา ไดแก ภาษาLadder Diagram (LD), ภาษา Function Block Diagram (FBD), ภาษาStructured Text (ST), ภาษาInstruction List (IL), ภาษาSequential Function Chart (SFC) การเขยี นโปรแกรมดวยภาษาLadder Diagram (LD) จะเปนที่นิยมมากท่ีสุด เมอื่ PLC อยูในสถานะพรอ มทาํ งานแลว โปรแกรมจะถกู ปอ นเขาไปยังหนวยความจําของ CPU รับคา คาํ สงั่ มาจากสญั ญาณอนิ พตุ และทาํ การประมวลผลตามเงื่อนไขของโปรแกรมพรอมส่ังการใหเอาตพุต ทาํ งาน ลกั ษณะรปู แบบการเขียนโปรแกรมดวยภาษาตา งมีดงั น้ี 1.) ภาษา Ladder Diagram (LD) จะเปนภาษาท่ีเขียนอยูในรปู ของกกราฟก ซ่งึ มีพ้ืนฐาน มาจากวงจรควบคุมแบบรีเลย และวงจรไฟฟา ซึ่ง แลดเดอรไดอะแกรม จะประกอบดวย ราง (Rail) ท้ัง ซา ยและขวา ของไดอะแกรม เพือ่ ใชสาํ หรับเช่ือมตออุปกรณท่ีเปนสวิตชหนาสัมผัส เพ่ือเปน ทางผานของ กระแสและมขี ดลวดหรือคอยลเ ปนเอาทพตุ แสดงดังภาพที่ 3-29 ภาพที่ 3-29 รูปแบบภาษาแลดเดอร (PLC Ladder Logic Diagram)

32 2.) ภาษา Function Block Diagram (FBD) เปนภาษาที่แสดงฟงกช ่ัน การทาํ งานในรูป ของกกราฟกเชนเดียวกันและเชื่อมตอกันเปนโครงขายโดยการเขียนโปรแกรมในรูปของฟงกช่ัน บล็อกไดอะแกรมจะมพี ื้นฐานมาจากลอจกิ ไดอะแกรมแสดงดงั ภาพที่ 3-30 ภาพที่ 3-30 รปู แบบภาษา Function Block Diagram (FBD) 3.) ภาษา Structured Text (ST) จะเปนภาษาในระดบั สงู โดยจะมีพืน้ ฐานมาจากภาษา Pascal ซึง่ จะประกอบไปดวย นิพจน และคําส่งั โดยคําส่ังท่วั ไปจะอยใู นรปู ของคําส่งั เกี่ยวกับการเลือก ทํางาน เชน IF……..THEN……..ELSE เปนตน คาํ ส่งั เกี่ยวกับการทํางานซาํ้ เชน FOR WHILE เปนตน แสดงดังภาพที่ 3-31

33 ภาพที่ 3-31 รูปแบบภาษา Structured Text (ST) 4.) ภาษาInstruction List (IL) จะเปนภาษาที่เขียนอยูในรูปของขอความ และจะมี ลกั ษณะคลายกบั ภาษาแอสเซมบล้ี (Assembly) และภาษาเคร่อื ง )Machine code) ซ่ึงภายในหนึ่งคําส่ัง ควบคุมจะประกอบดวย สว นปฏิบตั กิ าร (Operator) และสวนท่ถี กู ดาํ เนนิ การแสดงดงั ภาพที่ 3-32 ภาพที่ 3-32 รูปแบบภาษาInstruction List (IL)

34 5.) ภาษา ( Sequential Function Chart (SFC ) จะมีลักษณะภาษาท่ีมีรองรับการ เขยี นโปรแกรมที่มโี ครงสรางการทํางานเปนแบบซเี ควนซ ซ่ึงสวนประกอบของ SFC จะประกอบดว ย Step (คําสั่งในการปฏิบัติการในแตละขั้นตอน) และTransition (เง่อื นไขที่กําหนดใหกระทําคําส่ังใน แตละ Step) นอกจากน้ียังสามารถกําหนดลักษณะการทาํ งานเชน Alternative step sequence และ Parallel step sequence เปน ตน แสดงดงั ภาพท่ี 3-33 ภาพที่ 3-33 รูปแบบภาษา ( Sequential Function Chart (SFC ) 3.1.6 ชนดิ ขอมลู การเขียนโปรแกรม PLC ชนิดมูลจะเหมือนกับภาษาโปรแกรมอ่ืนๆ ตามมาตรฐาน IEC 61131-3 มีขอ มูลหลายประเภท ท้ังแบบพื้นฐานและแบบเบี่ยง ชนดิ ขอมูลกําหนดความจุหนวย ความจําท่ีจําเปนสําหรับคาตัวแปรและคาตัวเลข ขนาดของขอมูลสูงสุดตํ่าสุดในตัวแปร ชนิดขอมูล และขนาดแสดงในภาพที่ 3-34

35 ภาพที่ 3-34 ชนิดของขอ มลู สาํ หรับการเขยี นโปรแกรม PLC

36 3.1.7 หลกั การการออกแบบระบบควบคุมดวย PLC เบ้ืองตน การออกแบบระบบควบคุมดวย PLC ประกอบดวย การศึกษาและวิเคราะหปญหา การเขียนลําดับขั้นการทํางาน (Timing Diagram) การกําหนดหนาที่การทํางานของอินพุตเอาตพุต และการเขยี นโปรแกรม PLC ดวยภาษาที่ถนดั กรณีศกึ ษา การออกแบบระบบควบคมุ การปด เปด ประตูดวย-PLC ภาพที่ 3-35 กรณศี ึกษาการออกแบบระบบควบคุมการปด เปด ประตดู วย-PLC ปญหาการควบคุมการปดเปดโรงงาน ซ่ึงเปนโรงานที่มกี ารขนถายสินคาอยูตลอดท้ังวัน ดังนั้น เจา ของโรงงานตองการใหออกแบบระบบควบคุมอัตโนมัติคอยปดและเปดประตูโรงงาน เพ่ือลดการ สญู เสียพลงั งานในระบบปรบั อากาศ 1.) การศกึ ษาและวเิ คราะหป ญ หา จากการศกึ ษาและวเิ คราะหปญหาแลว สามารถกําหนดรูปแบบการทาํ งานตามภาพ ที่ 34 เมื่อรถวิ่งเขาใกลประตูสวิทซสัญญาณอุลตราโซนิคจะทํางานและจะส่ังมาใหตัวควบคุม PLC เพื่อส่ังใหประตูเปด จนกระท่ังรถไดแลนผานไปสวิทซสัญญาณจากอุลตราโซนิคจะไมทํางาน ตัว ควบคมุ PLC จะสัง่ ใหป ระตปู ด ตามเดิม

37 2.) การเขียนลาํ ดับข้ันตอนการงาน (Timing Diagram) เปนสว นสําคัญท่ีชวยใหการเขียนโปรแกรมไดงายขึ้น โดยการเขียนลําดบั ข้ันตอน จะ เริ่มจากรับคําส่ังจากอินพุต ประมวลผลทํางานตามเงื่อนไข ส่ังใหเอาตพุตตัวไหนใหทํางาน ทีละ ขั้นตอนจนจบกระบวนการทาํ งานจากภาพท่ี 3-37 สามารถเขยี นลําดบั ขั้นตอนการทํางานไดดังน้ี 2.1) เม่ือรถเคลื่อนมาดานหนาประตูอุลตราโซนิคทํางานส่ังใหมอเตอรทํางาน เปดประตูเลอื่ นขน้ึ 2.2) เม่อื ประตูเลือ่ นขนึ้ จนชนลิมิตสวติ ชดานบน จะส่ังใหมอเตอรเลือ่ นประตูขึ้น หยุดทาํ งาน 2.3) เมื่อรถเคลื่อนเขาประตู Photo Sensor จะทํางาน จังหวะที่รถเคลื่อนผาน พน Photo Sensor จะหยุดทํางานสง่ั ใหม อเตอรทาํ งานปดประตเู ล่อื นลง 2.4) เม่ือประตูเลื่อนลงสุดจนชนลิมิตสวิตชลางสั่งใหมอเตอรประเล่ือนลงหยุด ทาํ งาน ภาพที่ 3-36 Timing Diagram ของระบบควบคุมการปด เปดประตูดวย-PLC

38 3.) การกาํ หนดหนาที่การทาํ งานของอนิ พุทและเอาตพุต I/O Assignment การกําหนดหนาการทํางานของอินพุทและเอาตพุตจะชวยในการเขียนโปรแกรมให เขาใจหนาทแ่ี ละการทํางานของอนิ พตุ และเอาตพตุ แตและตวั แสดงดังภาพที่ 3-37 ภาพที่ 3-37 การกําหนดหนาที่การทํางานของอินพุตและเอาตพ ุต I/O Assignment 4.) เขยี นโปรแกรมPLC ควบคุม การเขยี นโปรแกรม PLC สามารถเขียนไดห ลายภาษาตามความถนัดของแตละบคุ คล และแตละยหี่ อทีร่ องรบั ภาษาน้นั ๆ สว นใหญจะนิยมใชภาษา Ladder Diagram เพราะเขา ใจงาย จาก ลาํ ดบั ขนั้ ตอนการทาํ งานลางตนสามารถเขียนโปรแกรม ดงั ภาพท3ี่ -38 และภาพท่ี 3-39 ภาพที่ 3-38 การเขยี นโปรแกรม PLC ควบคุมการปด เปดประต-ู Network1

39 ภาพท่ี 3-39 การเขียนโปรแกรม PLC ควบคุมการปดเปดประต-ู Network2-4 3.2 หลกั การสื่อสารผา นเครือขาย Modbus,Ethernet การสื่อสารตามมาตรฐาน Modbus เปนหนึ่งในมาตรฐานการส่ือสารแบบอนุกรม (Serial Communications protocol) ที่ใชงานอยางแพรหลายในระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรม (Industrial Automation Systems : IAS) เพื่อสรางการเช่ือมโยงขอมูลระหวางอุปกรณตางๆ เชน อุปกรณ ควบคุมพีแอลซี (Programmable Logic Controllers : PLC) อุปกรณต รวจวัด (Sensor) อุปกรณ เครื่องกล อุปกรณขับเรา (Actuator) หนวยตรวจวัดระยะไกล (Remote Terminal Unit : RTU) รวมถึงระบบคอมพิวเตอรท่ีใชในการควบคุมและแสดงสถานะของอุปกรณตางๆ (Supervisory control and Data acquisition : SCADA) Modbus ถูกพัฒนาข้ึนในปค.ศ. 1979 โดยบริษัท Modicon (ปจจุบันคือ Schneider Electric) เปนโปรโตคอลที่ถูกใชกันอยางกวางขวางในงาน อุตสาหกรรมเน่ืองจากความงายในการใชงานและมีความนาเชื่อถือในปจจุบันน้ีการสื่อสารสามารถ แบงไดเปน 2 ระบบคือModbus RTU และ Modbus TCP โดยความแตกตา งอยูที่ โปรโตคอล การส่ือสารที่ใชในระบบ Modbus RTU จะใชโปรโตคอลการสื่อสารแบบอนุกรม (Serial-based

40 Protocol) ในขณะที่ระบบ Modbus TCP จะใชโปรโตคอลการส่ือสารแบบอีเทอรเน็ต (Ethernet based Protocol) ซึ่งทั้งสองแบบจะแตกตา งกันตรงที่ความเร็วและระยะทางในการรับสงขอมูล โดย Modbus RTU สามารถรับสงไดระยะทางสูงสุดถึง 1.2 กิโลเมตร (ที่ความเร็ว 57.6 kbps) ในขณะท่ี Modbus TCP สามารถรับสงไดท ค่ี วามเร็ว สูงสดุ ถงึ 100 Mbps (ท่รี ะยะทาง 100 เมตร) 3.2.1 การส่ือสารแบบ Modbus RTU ภาพที่ 3-40 การสอื่ สารแบบอนกุ รมดว ย RS – 485 สาํ หรบั Modbus RTU Modbus RTU คือ โปรโตคอลที่ใชการส่ือสารแบบอนุกรม (Serial-based Protocol) ดว ยสถาปตยกรรมการส่ือสารแบบ Master/Slave หรอื อาจกลาวไดวาอุปกรณ Slave จะไมสงขอมลู (Response) กลับมาจนกวาจะมกี ารรองขอ (Request) จากอุปกรณ Master แสดงดังภาพที่ 3-41 Modbus RTU โดยท่ัวไปจะใชการสื่อสารในระดับกายภาพ (Physical Layer) แบบ RS-232 หรอื RS-485 ขอมลู ในโปรโตคอล Modbus จะถูกเก็บ 4 รูปแบบ คอื - Output coils - Input contacts - Input registers - Holding registers โดย Output coils และ Input contacts แตล ะแอดเดรสจะเกบ็ คาเพยี ง 1 บิต หรือมีคา ไดแค “0” กบั “1” เปรียบเสมือนคาการเปดและปด ของอุปกรณรีเลยและสวิตชท ีพ่ บไดในระบบงาน อัตโนมตั ิอุตสาหกรรมในขณะที่ Input registers และ Holding registers สามารถเก็บคาเปนตัวเลข ไดถ งึ 16 บติ เปรยี บเสมือนคาที่มาจากอปุ กรณต รวจวดั ทส่ี ง ขอ มลู แบบอนาล็อก (Analog)