โปรแกรมเมเบิลลอจิกคอนโทรล

คาํ นาํ คูม อื เลม น้ใี ชป ระกอบการฝกอบรมหลักสูตรการใชง าน PLC ระดับท่ี 1 ซ่ีงตามหลักสตู รนั้นจะมงุ เนน ไปทที่ กั ษะการใชงาน PLC ขนั้ พนื้ ฐานเชน แนะนําโครงสรา งของ PLC, การกําหนดแอสเดรสอินพุต/เอาตพุต, การเขยี นโปรแกรมให PLC ดว ยคําส่ังพนื้ ฐานทใี่ ชงานบอ ย รวมทั้งการประยุกตใ ชงานควบคมุ เซอรโ วมอเตอรเ บ้ืองตน ดังนนั้ คมู ือเลม นี้จงึ เหมาะสาํ หรบั ผูเร่ิมตน ศกึ ษาการทํางานของ PLC ไดเ ปน อยา งดี ทางบรษิ ัทฯ ยนิ ดรี บั ฟงความคิดเห็นและขอ เสนอแนะ เพื่อจะไดน าํ มาปรับปรุงใหดยี ิ่งขึน้ บริษทั ออมรอน อเี ลคทรอนคิ ส จาํ กดัหมายเหตุ คมู อื เลมน้ีเปน ลขิ สิทธขิ์ องบริษทั ออมรอน อีเลคทรอนิคส จํากดั หามทาํ การ ลอกเลยี นแบบหรือเผยแพรส ว นหนึ่งสวนใด เวน แตจ ะไดร บั อนุญาตจากทาง บริษัทฯ เปนลายลกั ษณอักษรพิมพครง้ั ท่ี 1 ตลุ าคม 2550 จาํ นวนพิมพ 2,000 เลมบริษทั ออมรอน อีเลคทรอนิคส จํากัด โทรศพั ท 0-2942-6700 โทรสาร 0-2937-0501 เว็บไซด www.omron-ap.co.th

สารบัญ หนาบทที่ 1 แนะนําใหรูจ ัก PLC 11. 1 ชนดิ ของ PLC 2 1.1.1 PLC ชนิดบลอ็ ก (Block Type PLCs) 2 1.1.2 PLC ชนิดโมดลู (Modular Type PLCs) หรือแรค็ (Rack Type PLCs) 4 71.2 ภาษาทใ่ี ชใ นการเขียนโปรแกรมใหก ับ PLC 91.3 อปุ กรณส ําหรบั การโปรแกรม 9 10 1.3.1 ตวั ปอนโปรแกรมแบบมือถอื (Hand Held Programmer) 12 1.3.2 คอมพิวเตอร 131 4. ระบบสื่อสาร (Communications) 141.5 โครงสรางของ PLC 14 1.5.1 ซพี ียู (CPU; Central Process Unit) 15 1.5.2 หนว ยความจํา (Memory Unit) 22 1.5.3 ภาคอนิ พตุ (Input Unit) 32 1.5.4 ภาคเอาตพ ตุ (Output Unit) 1.5.5 ภาคแหลงจายพลงั งาน (Power Supply Unit) 34บทที่ 2 การตดิ ต้งั และออกแบบระบบ 34 342.1 การติดตั้ง PLC 35 2.1.1 สภาพแวดลอ มในการติดตงั้ 36 2.1.2 การตดิ ต้ังในตคู วบคุม 39 2.1.3 การลดปญหาจาก Noise และกระแส Spike 40 2.1.4 การเดนิ สายสาํ หรบั แหลง จายไฟ 42 2.1.5 การเดนิ สายอยา งปลอดภยั และลดปญหาสญั ญาณรบกวน 42 2.1.6 การติดต้ังแบตเตอรร ่ี 43 2.1.7 อายกุ ารใชง านของแบตเตอรร ี่ 442.2 การออกแบบระบบ2.3 ข้นั ตอนการทาํ งาน

บทที่ 3 ความรพู ้นื ฐานทางดา นดจิ ิตอล 483.1 ระบบเลขฐาน (Number System) 48 503.2 การแปลงเลขฐาน 50 3.2.1 การแปลงเลขฐานสองใหเ ปนเลขฐานสิบ 50 3.2.2 การแปลงเลขฐานสิบใหเ ปน เลขฐานสอง 3.2.3 การแปลงเลขฐานสองเปน เลขฐานสบิ หกและการแปลงเลขฐานสิบหกเปน 51 เลขฐานสอง 51 513.3 การบวกและลบเลขฐาน 51 3.3.1 การบวกเลขฐานสอง 52 3.3.2 การบวกเลขฐานสิบหก 52 3.3.3 การลบเลขฐานสอง 52 3.3.4 การลบเลขฐานสบิ หก 53 533.4 ประเภทของขอ มลู 53 543.5 หลกั การพน้ื ฐานทางลอจกิ 54 3.5.1 หลกั การของ AND 54 3.5.2 หลักการของ OR 54 3.5.3 หลกั การของ NAND 3.5.4 หลักการของ NOR 55 3.5.5 หลกั การของ Exclusive OR 3.5.6 หลักการของ NOT 55 56บทที่ 4 การอา งแอสเดรสของ PLC 57 584.1 โครงสรา งของขอ มูล 584.2 การกาํ หนดเบอรของรีเลย (Relay) ใน PLC 604.3 ตารางแสดงขอกาํ หนดของพน้ื ทใ่ี ชง านของ PLC4.4 การระบุตาํ แหนง อินพุต/เอาตพุตของ PLC 4.4.1 การระบุตาํ แหนง อนิ พตุ /เอาตพตุ ของ PLC ชนิดบล็อก (ยกตวั อยางรุน CP1L) 4.4.2 การระบุตําแหนง อนิ พุต/เอาตพุตของ PLC ชนดิ โมดลู

บทท่ี 5 หลักการเขยี นแลดเดอรไดอแกรมและคาํ สง่ั พน้ื ฐาน 615.1 กลุมคําสงั่ พื้นฐาน (Ladder Instruction & Output Control) 61 5.1.1 การใชค ําสง่ั Load (LD), Load Not (LD NOT) 61 5.1.2 การใชค าํ สัง่ AND, AND NOT 62 5.1.3 การใชค ําสัง่ OR, OR NOT 63 5.1.4 การใชคาํ สง่ั OUT, OUT NOT 63 5.1.5 การใชค าํ สัง่ END ( FUN 01 ) 64 5.1.6 การใชคาํ สัง่ AND LOAD (AND LD), OR LOAD (OR LD) 64 665.2 ขอ กาํ หนดในการเขยี น Ladder Diagram 715.3 กลมุ คาํ สง่ั Program Control Instruction 71 72 5.3.1 การใชคําสั่ง IL(02), ILC(03) 74 5.3.2 การใชคําสง่ั JMP (04) และ JME (05) 745.4 คําสงั่ ในกลมุ Bit Control Instruction 74 5.4.1 การใชคําสงั่ เซต (SET) และรเี ซต (RESET) 75 5.4.2 การใชค ําสง่ั KEEP - KEEP(11) 76 5.4.3 การใชคําสง่ั DIFFERENTIATE UP and DOWN–DIFU(13), DIFD(14) 765.5 กลุม คําสง่ั Timer/Counter 78 5.5.1 การใชค ําสั่ง TIMER: TIM 84 5.5.2 การใชค าํ สั่ง COUNTER – CNT 86 5.5.3 การใชคาํ ส่งั Reversible Counter CNTR (FUN 12) หรอื UP/DOWN Counter 865.6 กลุมคาํ ส่ัง Data Movement 88 5.6.1 การใชค าํ สั่ง MOVE – MOV(21) 885.7 กลุม คําส่ัง Data Shifting 5.7.1 การใชคําสง่ั SHIFT REGISTER – SFT(10)

บทท่ี 6 การใชซอฟตแวรปอนโปรแกรม 896.1 การตดิ ตั้งซอฟตแวร CX-Programmer 89 6.1.1 PLC ทส่ี ามารถใชงานกับซอฟตแ วร CX-Programmer 89 6.1.2 ขอ แนะนําสาํ หรับเคร่อื งคอมพิวเตอรทใี่ ชง าน (System Requirements) 90 6.1.3 การติดตงั้ ซอฟตแวร CX-Programmer 91 976.2 การสรางโปรแกรมแลดเดอร 98 6.2.1 การเปดใชซ อฟตแ วร CX-Programmer 99 6.2.2 คาํ อธบิ ายหนา ตางและการใชง าน 101 1016.3 การปอนโปรแกรม 104 6.3.1 การสรา งโปรเจคใหม 107 6.3.2 การปอนคอนแทค 108 6.3.3 การปอ นคอลยเอาตพ ุต 110 6.3.4 การปอ น Timer 113 6.3.5 การปอ น Counter 115 6.3.6 การปอน Auxiliary Area 117 6.3.7 การปอ นคอนแทค Differentiated Up 118 6.3.8 การปอ นคําสงั่ END 118 1196.4 การโหลดและจดั เก็บโปรแกรม (Loading/Saving) 120 6.4.1 การ Compile โปรแกรม 121 6.4.2 การ Save โปรแกรม 121 6.4.2 การ Load โปรแกรม 123 1246.5 การแกไขโปรแกรม 125 6.5.1 การแกไ ข I/O comment 6.5.2 การปอ น Rung comment 6.5.3 การแกไข Rung 6.5.4 การลากเสน แนวนอนและแนวตงั้ เพอ่ื เชื่อมสญั ลกั ษณแ ตล ะตัว

6.6 การ Online 126 6.6.1 การ Online เพอื่ Transfer โปรแกรม 126 6.6.2 การทํา Auto-online 127 1296.7 การเปลีย่ นโหมด PLC 1316.8 การ Transfer โปรแกรม 1336.9 การทาํ Force-set/Force Reset 1356.10 การเปลยี่ นคา Timer 1366.11 เทคนคิ การใชง านอ่ืนๆ 136 142 6.11.1 การแทรก/ลบ Rung 6.11.2 แทรก/ลบแถวแนวนอนและแนวต้งั (Row/Column ) 144บทท่ี 7 ตวั อยา งการประยุกตใ ชงาน 144 1477.1 ตวั อยา งการประยุกตใ ชงานโดยใชคาํ สงั่ Timer 1497.2 ตัวอยา งการควบคุมการปด-เปด ประตู 1517.3 ตัวอยางการควบคมุ ระบบ Lubrication ของเกียรแบบอตั โนมตั ิ 1547.4 ตัวอยา งการลาํ เลียงแผนทองแดงบนสายพานลาํ เลียง 1577.5 ตวั อยางการใช Line Control ในการ Packing7.6 ตัวอยางการควบคุมจํานวนรถในลานจอดรถ 160บทที่ 8 ประยุกตใ ชงานกบั เซอรโวมอเตอร 160 1618.1 หลกั การควบคุมเบื้องตน 1628.2 โครงสรางของเซอรโวมอเตอร 1638.3 หลักการทาํ งานของเอน็ โคด เดอร 1648.4 ชนิดของอนิ พตุ ควบคมุ สําหรับเซอรโวไดวเวอร 164 164 8.4.1 PULSE TRAIN CONTROL 8.4.2 PULSE WIDTH MODULATION (PWM) 8.4.3 LINEAR

8.5 การสรา งระบบควบคมุ ของเซอรโวมอเตอร 165 ตวั อยา งที่ 1 ระบบควบคุมการเคล่ือนที่แบบ Incremental 165 ตัวอยา งที่ 2 ระบบควบคุมการเคลือ่ นท่แี บบ Absolute 176APPENDIXAppendix –A CP1L/CP1H SpecificationsAppendix –B CP1L I/O Specification and connectionAppendix –C Programming InstructionsAppendix –D Memory AreasAppendix –E Servo Driver SetupAppendix-F การใชงานออปชันแสดงผล LCD (CP1W-DAM01)

บทที่ 1 แนะนาํ ใหร จู กั PLC PLC (Programmable Logic Controller) หรือปจจบุ ันใชค ําวา PC (ProgrammableController) ในทน่ี จ้ี ะใชคาํ วา PLC แทน PC เพอื่ ปอ งกนั ความสบั สนกับคําวา PC (PersonalComputer) PLC เปน อุปกรณท่ีคิดคน ขน้ึ มา เพอื่ ใชค วบคุมการทาํ งานของเครื่องจกั รหรอื ระบบตา งๆแทนวงจรรีเลยแ บบเกา ซง่ึ วงจรรีเลยมขี อเสียคอื การเดนิ สายและการเปล่ยี นแปลงเง่อื นไขในการควบคมุ มคี วามยุง ยาก และเมือ่ ใชงานไปนานๆ หนา สัมผัสของรเี ลยจะเส่ือม ทําใหข าดเสถยี รภาพในการควบคุม ดงั นน้ั ปจ จบุ นั PLC จึงเขามาทดแทนวงจรรเี ลย เพราะ PLC ใชง านไดง า ยกวาสามารถตอเขากับอปุ กรณอ ินพตุ /เอาตพุตไดโดยตรง นอกจากนนั้ เพยี งแคเ ขยี นโปรแกรมควบคมุ ก็สามารถใชงานไดท นั ที ถา ตองการจะเปลย่ี นเงื่อนไขใหมส ามารถทาํ ไดโ ดยการเปล่ียนแปลงโปรแกรมเทา นน้ั นอกจากน้ี PLC ยังสามารถใชงานรว มกับอปุ กรณอ นื่ ๆ เชน เครือ่ งอานบารโคด,เครอ่ื งพิมพ (Printer) และระบบ RFID เปน ตน ในปจจุบนั นอกจาก PLC จะใชง านแบบเดี่ยว (Stand alone) แลว ยงั สามารถตอ PLCหลายๆ ตัวเขา ดว ยกันเปน เครอื ขา ย (Network) เพ่อื ควบคุมการทาํ งานของระบบใหม ีประสทิ ธภิ าพมากยง่ิ ขนึ้ อกี ดว ย จะเหน็ ไดว า การใชงาน PLC มคี วามยดื หยนุ มากกวา การใชง านวงจรรีเลยแบบเกาดงั นนั้ ในปจ จบุ นั โรงงานอตุ สาหกรรมตา งๆ จงึ ใช PLC เปน หวั ใจหลักในการควบคุมการทาํ งานของเครือ่ งจักร เราสามารถจําแนกประเภทของ PLC ตามลักษณะภายนอกไดเปน 2 ชนดิ คือ -1-

PNSPO บทท่ี 1 แนะนําใหรจู ัก PLC1. 1 ชนิดของ PLC เราสามารถจาํ แนก PLC ตามโครงสรา งหรือลักษณะภายนอกไดเปน 2 ชนิด คือ 1.1.1 PLC ชนดิ บลอ็ ก (Block Type PLCs) PLC ประเภทน้ี จะรวมสว นประกอบทัง้ หมดของ PLC อยูในบล็อกเดยี วกัน ไมว าจะเปน ตวั ประมวลผล หนว ยความจํา ภาคอินพุต/เอาตพ ุต และแหลง จายไฟ สามารถแสดงตวั อยา งPLC แบบ Block Type ใหเ หน็ ดงั รูปที่ 1.1 CP1L/H CPM2A รปู ท่ี 1.1 แสดงรูปราง PLC ชนิด Block Type • สวนประกอบของ PLC แบบ Block Type ในทนี่ จ้ี ะยกตัวอยาง PLC แบบ Block Type ของ OMRON รุน CP1L และ CP1H รปู ที่ 1.2 โครงสรางภายนอก ของ PLC -2-

PNSPO บทที่ 1 แนะนําใหรูจัก PLC จากรปู ท่ี 1.2 สามารถอธิบายความหมายของแตละสวนไดด งั น้ี  คือ แบตเตอรี่ (Battery)  คือ ขัว้ ตอ แหลง ไฟและอนิ พตุ (Power Supply/Input Terminal) ‘ คอื ชอ งเสยี บหนว ยความจาํ (Memory Cassette) ’ คอื ชอ งเสยี บเพ่อื เพมิ่ พอรต ติดตอ สื่อสาร (Option Board slots) “ คอื ข้ัวตอ เอาตพ ตุ (Output Terminal) ” คือ พอรต เช่ือมตอกับอปุ กรณปอ นโปรแกรม (USB Port) • คอื ปมุ ปรบั อนาลอก (Analog Adjuster) – คอื ขัว้ ตอ อนิ พตุ สาํ หรบั อนาลอก setting (External analog setting input) — คือ พอรต ขยายอนิ พตุ /เอาตพ ุต (Expansion I/O Unit Connector) ในกรณที ่ีทานตอ งการเพม่ิ จํานวนอนิ พตุ /เอาตพตุ สามารถใชหนวยขยายอินพุต/เอาตพตุ (Expansion I/O Units) เพื่อเพ่ิมจํานวนอนิ พุต/เอาตพ ุตไดโดยการตอ เขา ท่พี อรต ขยายอนิ พตุเอาตพตุ (Expansion I/O Unit Connector) สามารถแสดงโครงสรางของหนว ยขยายอนิ พตุ /เอาตพ ุตไดดังรปู ท่ี 1.3 รูปที่ 1.3 แสดงหนว ยขยายอนิ พตุ /เอาตพ ุต (Expansion I/O Units)• ขอดแี ละขอเสีย ของ PLC แบบ Block Type สามารถยกตัวอยางขอ ดขี อ เสยี ของ PLC แบบ Block Type ดังน้ี ขอ ดี ขอ เสยี1. มีขนาดเลก็ สามารถติดตงั้ ไดง า ยจึง 1. การเพิม่ จาํ นวนอินพตุ /เอาตพ ตุ สามารถเหมาะกับงานควบคมุ ขนาดเล็กๆ เพิม่ ไดน อยกวา PLC ชนดิ โมดลู2. สามารถใชง านแทนวงจรรีเลยไ ด 2. เมอื่ อนิ พตุ /เอาตพตุ เสียจดุ ใดจุดหน่งึ3. มีฟง กชันพเิ ศษ เชน ฟง กชันทาง ตองนาํ PLC ออกไปทัง้ ชุดทาํ ใหระบบคณิตศาสตรแ ละฟง กช ันอน่ื ๆ ตอ งหยุดทํางานชว่ั ระยะเวลาหน่งึ4. มรี าคาถูกกวา แบบแร็คหรือโมดลู 3. มฟี ง กช นั ใหเลอื กใชงานนอยกวา PLCในจํานวนอนิ พุต/เอาตพตุ ที่เทา กนั ชนิดโมดลู -3-

PNSPO บทท่ี 1 แนะนําใหร ูจัก PLC เนอ้ื หาในหวั ขอ ตอไปจะกลาวถึง PLC อีกชนิดหน่งึ ซ่งึ แยกสวนประกอบตางๆ ออกจากกนัเรียกวา PLC ชนิดโมดูล (Modular Type PLCs) 1.1.2 PLC ชนิดโมดลู (Modular Type PLCs) หรือแรค็ (Rack Type PLCs) PLC ชนดิ น้ีสว นประกอบแตละสว นสามารถแยกออกจากกนั เปน มดลู (Modules)เชน ภาคอนิ พตุ /เอาตพ ุต จะอยูในสว นของโมดลู อินพตุ /เอาตพตุ (Input/Output Units) ซึ่งสามารถเลอื กใชง านไดว า จะใชโมดลู ขนาดก่ีอนิ พตุ /เอาตพ ุต ซง่ึ มีใหเลือกใชงานหลายรูปแบบอาจจะใชเปนอินพุตอยา งเดยี วขนาด 8 /16 จุด หรอื เปน เอาตพุตอยางเดียวขนาด 4/8/12/16 จดุ ขึน้ อยกู บั รุน ของPLC ดว ย ในสวนของตวั ประมวลผลและหนว ยความจาํ จะรวมอยใู นซีพยี โู มดลู (CPU Unit)เราสามารถเปล่ยี นขนาดของ CPU Unit ใหเหมาะสมตามความตอ งการใชงาน เชน PLC รุน CS1 จะมี CPU ใหเลอื กใชงานหลายรนุ เชน รนุ CS1G-CPU42H จะมคี วามแตกตา งกับ PLC รุน CS1H-CPU65H (ทั้งสองรนุ เปน PLC ตระกลู CS1 เหมอื นกนั ) ตรงขนาดความจขุ องโปรแกรมและการรองรับจํานวนอนิ พุต/เอาตพ ตุ เปนตน สวนประกอบตา งๆ ของ PLC ชนดิ โมดลู ท่กี ลาวมาทัง้ หมดนั้น เมื่อตอ งการใชงานจะถกู นาํ มาตอรวมกัน บางรนุ ใชเ ปน คอนเนคเตอรใ นการเชอ่ื มตอ กันระหวา งยนู ติ เชน รุน CQM1 /CQM1H หรอื CJ1M/H/G แตบางรุน ใช Backplaneในการรวมยูนติ ตางๆ เขา ดว ยกนั เพือ่ ใหส ามารถใชง านรวมกันไดส ามารถยกตัวอยา ง PLC ชนิดโมดูลไดด งั แสดงรปู ท่ี 1.4 CJ1 CS1 รปู ท่ี 1.4 แสดงรูปรางของ PLC ชนดิ โมดูล ยกตวั อยาง PLC รุน CJ1 จะใชคอนเนคเตอรในการเชื่อมตอแตล ะโมดลู เขาดว ยกัน เพื่อใหสามารถทํางานรว มกนั ได ดงั แสดงในรูปที่ 1.5 -4-

PNSPO บทท่ี 1 แนะนําใหร ูจ กั PLC รูปท่ี 1.5 แสดงชนิดของ PLC ชนดิ โมดูล ท่ใี ชคอนเนคเตอรใ นการเชอื่ มตอ สว น PLC รนุ CS1 จะใช Backplane ในการเช่อื มตอแตละโมดูลเขาดวยกนั เพอ่ื ใหทํางานรว มกนั ดังแสดงในรูปที่ 1.6 รูปท่ี 1.6 แสดงชนดิ ของ PLC ชนดิ โมดูล ท่ใี ช Backplane ในการเช่อื มตอ -5-

PNSPO บทที่ 1 แนะนําใหรจู ัก PLC • ขอ ดีและขอ เสยี ของ PLC ชนิดโมดูล ขอเสีย 1. ราคาแพงเม่ือเทียบกับ PLC แบบ Block ขอดี1. เพ่ิมขยายระบบไดง า ยเพยี งแคต ดิ ตง้ั โมดลู Type ทีม่ จี าํ นวนI/O เทา กนั ตา งๆ ทีต่ องการใชง านลงไปบน Back plane2. สามารถขยายจาํ นวนอินพตุ /เอาตพ ุตได มากกวาแบบ Block Type3. อปุ กรณอินพตุ /เอาตพ ุตเสยี จดุ ใดจดุ หนึง่ สามารถถอดเฉพาะโมดลู นน้ั ไปซอม ทําให ระบบสามารถทาํ การตอ ได4. มยี นู ิต และรปู แบบการติดตอ สอ่ื สารให เลอื กใชงานมากกวาแบบ Block Type จะเหน็ วา PLC แตละชนิดจะมคี ุณสมบตั แิ ตกตา งกัน PLC รนุ ทีใ่ หญข ้นึ จะมีคณุ สมบตั แิ ละฟง กชนั พเิ ศษอน่ื ๆ มากกวา PLC รุนเลก็ ซึ่งสามารถเปรียบเทยี บใหเ หน็ ความแตกตางดังตารางตอไปนี้ตารางท่ี 1.1 เปรียบเทยี บคณุ สมบตั ขิ อง PLC คณุ สมบัติ CPM1A รุน CS1 100 จุด CP1L CP1H 5,120 จุดจาํ นวนอนิ พุต/เอาตพุต 160 จุด 256 จดุ(Max.)ความจุโปรแกรม(Max.) 2 KWords 10 KSteps 20 KSteps 250 KStepsความเร็วในการประมวลผล 0.72 μS 0.55 μS 0.1μS 0.04 μSไทมเ มอร/เคานเ ตอร 128 4,096/4,096 4,096/4,096 4,096/4,096หนวยความจําในสว นของ 1,024 Words 32K Words 32KWords 32KWordsDMระบบสือ่ สาร • CompoBus/S • CompoBus/S • Controller Link • Ethernet • Host Link • NT Link • Host Link • CompoBus/D • Sysmac Link • 1:1 Link • NT Link • Ethernet • Profibus-DP • 1:1 Link • Protocol Macro • Modbus • Modbus-RTU • รวมทัง้ ระบบ • รวมทงั้ ระบบ • Componet สอ่ื สารที่มใี น ส่อื สารท่ีมีใน PLC รนุ ตา่ํ กวา รนุ ตํา่ กวา -6-

PNSPO บทท่ี 1 แนะนําใหร ูจัก PLC1.2 ภาษาที่ใชใ นการเขียนโปรแกรมใหก บั PLC PLC แตละยี่หอ จะใชภ าษาในการเขยี นโปรแกรมเพอื่ สั่งให PLC ทาํ งานตามความตอ งการแตกตางกนั ซง่ึ ตามมาตรฐาน IEC1131-3 ไดแบงมาตรฐานภาษาตางๆ ออกเปน 5 แบบตามรูปที่แสดงขางลา งนี้ ภาษาทนี่ ยิ มใชมากทส่ี ดุ คือ Ladder Diagram เพราะเปนภาษาที่งายมีลกั ษณะคลายวงจรควบคมุ แบบรเี ลย สวนภาษาทน่ี ยิ มเปน อนั ดบั สองคือ Function Block1) Sequential Flow Chart Language2) Structure Text Language3) Function Block Diagram Language -7-

PNSPO บทท่ี 1 แนะนําใหร จู กั PLC4) Instruction List Language5) Ladder Diagram หลังจากทีไ่ ดเ รยี นรภู าษาทใ่ี ชใ นการเขยี นโปรแกรมใหก บั PLC แลว ในหัวขอ ตอไปจะกลา วถงึ อปุ กรณท่ใี ชในการปอ นโปรแกรมใหก บั PLC ซ่งึ จะกลา วถึงรายละเอียดดังน้ี -8-

PNSPO บทท่ี 1 แนะนําใหร ูจัก PLC1.3 อปุ กรณส ําหรบั การโปรแกรม การสง่ั ให PLC ทาํ งาน จะตอ งปอนโปรแกรมใหก บั PLC กอ น ซงึ่ อปุ กรณที่ใชใ นการปอ นโปรแกรมใหก บั PLC น้ัน สามารถแบง ไดเ ปน 2 ประเภท 1.3.1 ตัวปอ นโปรแกรมแบบมือถือ (Hand Held Programmer) แตละยห่ี อ จะมชี ่อื เรียกแตกตา งกัน เชน OMRON จะเรียกวา ProgrammingConsole เปน ตน สามารถยกตัวอยา งใหเ หน็ ดังรูปที่ 1.7 ในปจ จบุ ัน PLC รนุ ใหมๆ ของออมรอนไมไ ดใ ช Programming Console ในการเขยี นโปรแกรมแลวเพราะใชง านยาก รปู ท่ี 1.7 แสดงตวั ปอ นโปรแกรมแบบมอื ถอื (Programming Console) การเขียนโปรแกรมใหก บั PLC โดยการใช Programming Console จะปอนเปนภาษา Statement List หรือ Mnemonic เชน คําส่ัง LD, AND, OR ซ่งึ เปนคําสง่ั พน้ื ฐาน สามารถเรียกใชง านโดยการกดปุม ทอี่ ยูบนตวั Programming Console นน้ั แตเมอื่ ตองการใชง านฟงกช นัอื่นๆ ทมี่ ีอยูใน PLC สามารถเรียกใชง านไดโ ดยการกดปมุ เรยี กใชคําสัง่ พิเศษ การใช Programming Console มขี อ ดตี รงทมี่ คี วามสะดวกในการเคลอ่ื นยาย และสามารถพกพาไดสะดวกเนอ่ื งจากมีขนาดเลก็ แตกม็ ขี อ เสียคือในการใชงานผใู ชตองศึกษาวธิ กี ารใชงานของอปุ กรณเหลานวี้ ามวี ธิ ีการกดอยา งไร ถึงจะสั่งงาน PLC ได ในหวั ขอตอ ไปจะกลาวถงึ อุปกรณทีใ่ ชใ นการปอนโปรแกรมใหก บั PLC อีกชนดิหนงึ่ คือ คอมพิวเตอรส ว นบคุ คล (Personal Computer) -9-

PNSPO บทท่ี 1 แนะนําใหรูจกั PLC 1.3.2 คอมพวิ เตอร สามารถใชใ นการเขียนโปรแกรมใหก ับ PLC ได โดยใชง านรว มกบั ซอฟตแวร(Software) เฉพาะของ PLC ยี่หอนน้ั เชน PLC ของ OMRON จะใชซ อฟตแวรท ี่มชี อ่ื เรยี กแตกตา งกนั ไป สามารถยกตวั อยา งไดเชน • Syswin Support Software • CX-Programmer ใชไ ดก บั ระบบปฏิบัตกิ ารต้งั แต Window XP ขน้ึ ไป หรอื Window NT ซ่งึซอฟตแ วรตางๆ เหลา นไ้ี ดถ กู พัฒนาขน้ึ เพอ่ื ใชก ับ PLC รนุ ใหมที่ผลิตขนึ้ มาอยา งเชนCX-Programmer มีการพฒั นาเปนเวอรชนั ท่ีสูงขึ้นเรื่อยๆ เพอ่ื รองรบั กับ PLC รนุ ใหมๆ และฟง กช ันใหมๆ ของ PLC วิธกี ารตอคอมพวิ เตอรกับ PLC สามารถแสดงใหเหน็ ดังน้ี รูปท่ี 1.8 แสดงวิธีการตอ ใชง านคอมพิวเตอรก ับ PLC - 10 -

PNSPO บทท่ี 1 แนะนําใหร จู กั PLC รปู ที่ 1.9 ตวั อยางซอฟตแ วร (CX-Programmer) ขอ ดขี องการใชเครื่องคอมพิวเตอรในการปอ นโปรแกรมใหกับ PLC คอื ใชง านงาย เชนในกรณีใช CX-Programmer รวมกบั ระบบปฏิบตั ิการ Window จากรปู ท่ี 1.9 ทา นจะเหน็ วาการเขยี นโปรแกรมเปน ภาษา Ladder Diagram จะเปน การนําสัญลักษณต า งๆ เขามาใชแทนการเขยี นคาํ สัง่ ทําใหเ ขาใจงา ยเพยี งแคค ลกิ เลอื กสัญลกั ษณต า งๆ จากสว นของ Toolbar นอกจากนน้ั ยงัมี Toolbar อืน่ ๆ ใหเลือกใชง านซง่ึ งายกวา การใช Programming Console ดงั นั้นสามารถสรุปไดวาการปอ นโปรแกรมใหก บั PLC สามารถทําได 2 วิธคี ือ การใชProgramming Console และการใชเ ครื่องคอมพิวเตอร ซึง่ ขน้ึ อยูกบั ความสะดวกของผใู ช ในหวั ขอตอไปจะกลาวถึงระบบการตดิ ตอ สอ่ื สารของ PLC - 11 -

PNSPO บทท่ี 1 แนะนําใหรูจกั PLC1.4 ระบบส่อื สาร (Communications) ระบบสอื่ สารของ PLC คอื การนํา PLC ไปตอใชง านรว มกบั อปุ กรณอ ืน่ ๆ เพ่ือใหอ ปุ กรณอืน่ ควบคุมการทาํ งานของ PLC หรือ ให PLC ไปควบคมุ การทํางานของอปุ กรณอ่ืน หรือ เปนระบบทีใ่ ชในการแลกเปลย่ี นขอ มลู ระหวาง PLC กบั PLC กไ็ ด ซง่ึ ปจจุบัน PLC สามารถนาํ ไปตอ รว มกับอุปกรณของยห่ี อเดียวกนั หรืออปุ กรณภ ายนอกตา งยหี่ อ กัน เพ่ือควบคมุ การทํางานของระบบใหใ ชงานไดอยางกวางขวางมากข้นึ สาํ หรบั ระบบส่อื สารของแตละย่หี อ จะมชี อ่ื เรียกไมเ หมือนกัน นอกจากน้ี PLC แตละรนุ ยังมรี ะบบการตดิ ตอส่ือสารบางรูปแบบแตกตา งกันดว ย เชน PLCรุน เลก็ จะมีความสามารถในการติดตอสอ่ื สารไดนอยกวา PLC รุนใหญ เชน PLC รนุ CP1 สามารถใชร ะบบสือ่ สารไดเ ฉพาะ Compobus/S, Host link, 1:1 link, NT link สว นรนุ ทส่ี งู ขึ้นมาเชน CJ1หรอื CS1 นอกจากจะใชระบบทเ่ี ปน ระบบการติดตอ ส่ือสารพ้ืนฐานที่มีใน PLC รนุ เลก็ แลว ยังสามารถตดิ ตอ สอ่ื สารในลกั ษณะของ Ethernet ไดอ กี ดวย สามารถแสดงตัวอยา งรปู แบบการตดิ ตอ สอื่ สารของ PLC ไดดงั รปู ท่ี 1.10รปู ที่ 1.10 ระบบการติดตอ สื่อสารของ PLC ในโรงงานอตุ สาหกรรม (PLC Network) - 12 -

PNSPO บทท่ี 1 แนะนําใหรูจ ัก PLC1.5 โครงสรา งของ PLC โครงสรา งภายในของ PLC แตล ะสวนจะประกอบกันทํางานเปน ระบบควบคุมท่ีเราเรียกวาPLC ซ่งึ ประกอบไปดวยสว นสาํ คัญดังรูปที่ 1.11 รปู ท่ี 1.11 ไดอะแกรมภายใน PLC จากไดอะแกรมดงั รปู ท่ี 1.11 PLC จะมสี วนประกอบสําคัญดวยกันทัง้ หมด 5 สว นดงั นี้ 1. ซีพยี ู (CPU; Central Processing Unit) 2. หนว ยความจํา (Memory Unit) 3. ภาคอนิ พตุ (Input Unit) 4. ภาคเอาตพ ตุ (Output Unit) 5. ภาคแหลงจา ยพลังงาน (Power Supply Unit) ยูนิตท้งั 5 สว นเม่ือประกอบเขา ดวยกันแลวก็จะกลายเปน PLC ชดุ หนงึ่ ท่ีสามารถทํางานไดแตละยนู ิตจะมีหนาท่แี ละคณุ สมบัตดิ ังน้ี - 13 -

PNSPO บทที่ 1 แนะนําใหรจู กั PLC 1.5.1 ซีพียู (CPU; Central Process Unit) ซีพียหู รือหนว ยประมวลผลกลาง ทําหนาที่ประมวลผลการทาํ งานตามคําสั่งของสว นตา งๆ ตามที่ไดรับมา ผลจากการประมวลผลกจ็ ะถูกสงออกไปสวนตา งๆ ตามทร่ี ะบุไวด ว ยคําส่ังน่ันเอง ซีพยี ูจะใชเวลาในการประมวลชาหรอื เรว็ ข้ึนอยูกับการเลือกขนาดของซีพียู และความยาวของโปรแกรมท่ีเขยี นดว ย ปกตแิ ลวซีพยี จู ะใชไ มโครโปรเซสเซอรขนาดต้ังแต 4 บติ , 8 บิต, 16 บิต, 32 บติ ,64 บติ หรอื 128 บติ มาทาํ งาน โดยท่ีซพี ยี แู ตละขนาดก็จะมีความสามารถจาํ กดั ไมเ ทากันจงึ ทําใหPLC ในแตล ะรุนมคี วามสามารถตางกนั น่ันเอง หรอื แมก ระท่งั วา ภายใน PLC บางรุน จะใชไ มโคร-โปรเซสเซอรถึง 2 ตวั ชว ยกนั ทํางาน เวลาการประมวลผลก็จะเร็วกวา PLC ทีใ่ ชไ มโครโปรเซส-เซอรเ พยี งแคต วั เดยี ว โดยปกตแิ ลว การเลือกใชงาน PLC จะเลือกจากการประยุกตใชง านจงึ ทําใหผใู ชงาน (User) ไมรวู าผูผลติ ใชไมโครโปรเซสเซอรร นุ หรือเบอรอะไรในการสรา งเครื่อง PLC ดงั นั้นเวลาพจิ ารณาเลอื กใช PLC ซ่งึ ไมม กี ารระบเุ บอรหรือรนุ ของไมโครโปรเซสเซอรผูใชงานสามารถเลือกจากคณุ สมบัติอน่ื เชน จาํ นวนอนิ พตุ /เอาตพ ุต, ความเรว็ ในการประมวลผลของคาํ ส่ัง, ขนาดความจโุ ปรแกรม และขอมูล เปนตน 1.5.2 หนว ยความจํา (Memory Unit) หนว ยความจาํ เปนอุปกรณทใ่ี ชเก็บโปรแกรมและขอมูลตา งๆ ของ PLC กรณที ี่สง่ัให PLC ทาํ งาน (RUN) มนั จะนาํ เอาโปรแกรมและขอ มลู ในหนว ยความจํามาประมวลผลการทํางาน สําหรับหนวยความจาํ ท่ีใชงานมีดว ยกัน 2 ชนดิ คอื • หนว ยความจําชั่วคราว (RAM: Random Access Memory) • หนว ยความจาํ ถาวร (ROM: Read Only Memory) • หนว ยความจาํ ชัว่ คราว (RAM: Random Access Memory) โปรแกรมและขอ มูลท่สี รางข้ึนโดยผใู ชจ ะถกู จัดเก็บในสว นน้ี คุณสมบตั ขิ องRAM เมอื่ ไมม ไี ฟเลย้ี งจะทาํ ใหโปรแกรมและขอมลู หายไปทนั ที ดงั นน้ั ภายใน PLC จะพบวา จะมีแบตเตอรส่ี าํ รองขอ มลู (Backup Battery) เอาไวสาํ รองขอมลู (Backup Data) กรณที ไ่ี ฟหลกั (MainPower Supply) ไมจ า ยไฟใหก ับ PLC ขอ ควรระวังคือ ไมควรทจ่ี ะถอดแบตเตอรสี่ าํ รอง (BackupBattery) กรณที ไ่ี มม ไี ฟจายให PLC - 14 -

PNSPO บทที่ 1 แนะนําใหรจู ัก PLC • หนว ยความจําถาวร (ROM: Read Only Memory) เปน หนว ยความจําอีกชนิดหน่ึง โดยที่ขอ มูลใน ROM ไมจ าํ เปนตองมแี บตเตอรี่สํารองขอ มลู แตก็มปี ญ หาเรอื่ งเวลาในการเขา ถึงขอมลู (Time Access) ชา กวา RAM จงึ ปรากฏใหผูใ ชเหน็ วา PLC จะมหี นว ยความจําใชง านทง้ั RAM และ ROM รว มกนั อยู ROM แบงออกเปน 3 ชนดิ ดงั นี้ 1) PROM ( Programmable ROM) 2) EPROM (Erasable Programmable ROM) 3) EEPROM (Electrical Erasable Programmable ROM) PROM จดั เปน ROM รุนแรก เขียนขอมูลลงชิปไดเพียงคร้ังเดียว ถาเขียนขอมูลไมสมบูรณชิปก็จะเสียทันที ไมสามารถนํากลับมาเขียนใหมไดอีก จึงไดมีการพัฒนามาเปนรุนEPROM ซ่ึงสามารถเขียนขอมูลลงชิปไดหลายคร้ัง เพียงแคนําชิปไปฉายแสงอุลตราไวโอเลตก็จะเปนการลบขอมูลในชิปดวยสัญญาณทางไฟฟาไดเลย จึงทําใหเกิดความสะดวกสบายมากขึ้น แตเรื่องเวลาในการเขาถงึ ขอมลู กย็ งั ชา กวา RAM อยู การใชง านหนวยความจําใน PLC - RAM จะใชเ กบ็ โปรแกรมและขอมูลที่ทํางานจากการสง่ั RUN/STOP PLC - ROM จะใชจัดเก็บซอฟตแวรระบบ (System Software) และเปนชุดสํารองโปรแกรมและขอมูล (Backup Program and Data) เพื่อปองกันกรณีที่โปรแกรมและขอมูลใน RAMหายไป ผูใชสามารถท่จี ะถา ยโปรแกรมและขอมูลเขา ไปที่ RAM ใหมได 1.5.3 ภาคอนิ พุต (Input Unit) ภาคอินพุตของ PLC ทาํ หนา ท่รี ับสญั ญาณอินพุตเขา มาแปลงสญั ญาณ สงเขาไปภายใน PLC อุปกรณอินพุต (Input Device) ตางๆ ทน่ี ํามาตอกับภาคอนิ พุตไดน น้ั สามารถแสดงตวั อยา งไดตามรปู ท่แี สดงดงั นี้ - 15 -

PNSPO บทที่ 1 แนะนําใหร จู ัก PLC รปู ที่ 1.12 แสดงอุปกรณอ ินพตุ ตา งๆ อุปกรณที่สามารถนํามาตอกับภาคอินพุต PLC ไดจัดออกเปนกลุมๆ ดังรูปท่ี 1.12โดยกลุมอุปกรณแตละกลุมจะมีวิธีตอวงจรเขาภาคอินพุต PLC แตกตางกันออกไป เวลาใชงานอุปกรณแตละกลุม จําเปนตองศึกษาขอมูลเพิ่มเติมของอุปกรณแตละชนิดกอน เพื่อความเขาใจขน้ั ตอนการทํางาน และสามารถตอวงจรไดถูกตอง อุปกรณท่ีนํามาตอกับภาคอินพุตของ PLC อุปกรณบางกลุมจะมีสัญญาณท้ังอินพุต/เอาตพุต เชน Inverter, Digital Signal, Controller, ตัวควบคุมอุณหภูมิ, เซนเซอรรุนพิเศษเปน ตน จําเปนตองตอใชง านใหถูกตอ ง ซึ่งสามารถแนะนําไดในขนั้ ตนคือ ตอวงจรภาคเอาตพุตของอุปกรณน ้นั ๆ เขากับภาคอนิ พุต PLC ภาคเอาตพุตของอุปกรณจะมเี อาตพ ตุ ใหเ ลอื กใชง านหลายแบบ ซงึ่ ภาคอนิ พตุ PLCมวี งจรภาคอนิ พตุ อยูหลายแบบเชนกัน เพอ่ื รองรบั อปุ กรณอินพตุ ในแตละแบบใหเหมาะสม - 16 -

PNSPO บทที่ 1 แนะนําใหรูจกั PLC • วงจรภาคอนิ พุต (Input Circuit PLC) วงจรภาคอนิ พตุ แบงออกเปน 2 ประเภทใหญๆ คอื 1) ดิจติ อลอนิ พุต (Digital Input) 2) อนาลอกอินพตุ (Analog Input) 1) ดจิ ิตอลอินพุต (Digital Input Type) ดจิ ิตอลอนิ พตุ หมายถึง อนิ พุตทรี่ ับรสู ญั ญาณไดเพยี งแค “ON” หรอื “OFF” เทา นนั้ ตามโครงสรา งจะมีดจิ ิตอลอนิ พตุ 2 แบบคอื 1.1) วงจรอนิ พุตไฟตรง (DC Input) 1.2) วงจรอินพตุ ไฟสลับ (AC Input) 1.1)วงจรอินพุตไฟตรง (DC Input) จะใชอ ุปกรณท ่ีทาํ งานดว ย แรงดันไฟฟากระแสตรงตวั อยางวงจรอนิ พตุ ไฟตรงแสดงดังรปู ท่ี 1.13 รปู ท่ี 1.13 วงจรอนิ พุตแบบ DC หมายเหตุ : คา ความตานทาน R1 และ R2 ดูไดจ ากคูมอื ของ PLC รุนน้ันๆ จากรูปท่ี 1.13 ภาคอินพตุ จะใชว งจรลดทอนแรงดันแลว ขับออป โตทรานซิสเตอร จากออปโตทรานซิสเตอรกจ็ ะไปขบั ภาคอนิ พตุ ของ IC เพ่อื สง สัญญาณไปให CPU อีกทีหนึ่ง ซ่ึงการใชอ ปุ กรณป ระเภทออปโต (Opto) ทําใหร ะบบ PLC สามารถแยกสญั ญาณกราวด (Ground) ของภาค อินพุตออกจากวงจรภายในได สําหรับวงจรภาคอินพตุ ดังรปู ที่ 1.13 สามารถสรปุ คุณสมบัติไดดงั ตารางท่ี 1.2 - 17 -

PNSPO บทท่ี 1 แนะนําใหร จู กั PLCตารางที่ 1.2 ตวั อยา งคณุ สมบตั ิภาคอนิ พุต (DC) คุณสมบตั ิแรงดันอินพุต 24 VDC+10%/+15% (26.4V-18V)อินพุตอมิ ซแี ดนซ 2 kΩกระแสอนิ พตุ 12 mAแรงดนั อนิ พุตขณะทํางาน “ON” 14.4 VDC min. “OFF” 5.0 VDC max.เวลาตอบสนองอินพตุ “ON Delay”: 8 mS max. “OFF Delay”: 8 mS max. สามารถปรับคา ไดตั้งแต 1,2,4,8,16,32,64,128 mS โดยใชโหมด PC Setup สําหรับวงจรภาคอินพตุ ดงั รปู ที่ 1.13 จะพบวา ภาคอนิ พุตของออปโต ทรานซิส- เตอรม ีไดโอด (Diode) ตอ สลับขั้วกนั อยู เพือ่ เวลาใชง าน สามารถเลือกตอวงจรได 2 แบบ ดังรปู ท่ี 1.14 ก . การตออนิ พตุ แบบ Source ข. การตออนิ พตุ แบบ Sink รูปท่ี 1.14 การตอ วงจรอินพตุ แบบ DC Source/Sink - 18 -

PNSPO บทท่ี 1 แนะนําใหรจู กั PLC 1.2) วงจรอินพุตไฟสลับ (AC Input) ใชไฟสลับผานแรงดันทําใหไมมี ปญหาเรื่องแรงดันตกครอมในสายมากเกินไปเหมือนวงจรอินพุต ไฟตรงโดยที่ผานแรงดันอินพุตต้ังแต 100-220 VAC สําหรับ PLC บางรุนก็จะแบงอินพุตแบบนี้ออกเปน 2 ยานคือ 100-120 และ 200- 240 VAC ลกั ษณะวงจรอินพุตแสดงดังรูปที่ 1.15 รปู ท่ี 1.15 วงจรอนิ พตุ แบบ AC คุณสมบัติของวงจรอินพุตไฟสลับท้ังแรงดันอินพุตระบบไฟ 110V หรือ 220V ดงั แสดงตารางที่ 1.3ตารางท่ี 1.3 คุณสมบัตภิ าคอนิ พุต (AC) คุณสมบตั ิแรงดันอนิ พุต 100-120 VAC+10%/+15% 50/60Hz 200-240 VAC+10%/+15% 50/60Hzอินพุตอมิ ซีแดนซกระแสอนิ พุต 2 kΩ (50Hz), 17 kΩ (60 Hz) 38 kΩ (50Hz), 32 kΩ (60 Hz)แรงดนั อินพุตขณะทํางาน 5 mA (at 100 VAC) 6 mA (at 200 VAC)เวลาตอบสนองอนิ พุต “ON” 60 VAC min. “ON” 150 VAC min. “OFF” 20 VAC max. “OFF” 40 VAC max. “ON Delay”: 35 mS max. “OFF Delay”: 55 mS max. ลักษณะการตอ วงจรใชงานสําหรบั ภาคอินพุตแบบ AC จะมลี ักษณะการ ตอ ดังรูปท่ี 1.16 รปู ท่ี 1.16 การตอวงจรอินพตุ แบบ AC - 19 -

PNSPO บทท่ี 1 แนะนําใหร จู กั PLC 2) อนาลอกอนิ พตุ (Analog Input Type) อนาลอกอินพตุ จดั เปนอนิ พตุ ทส่ี ามารถรบั สัญญาณท่บี อกเปน ปริมาณที่ เปลยี่ นแปลงคา ไดเชน 0-10 VDC, ±10 VDC 1-5 V และ 4-20 mA ดงั รปู ที่ 1.17 ก. สัญญาณขนาด ±10 VDC ข. สัญญาณขนาด 0-10 VDC ค. สัญญาณขนาด 1-5 V (4-20 mA) รูปท่ี 1.17 สัญญาณแบบตา งๆ ทสี่ ง ใหอ นาลอกอนิ พตุ - 20 -

PNSPO บทที่ 1 แนะนําใหรจู กั PLC สญั ญาณอนาลอกทงั้ 3 แบบ จดั เปนขนาดสัญญาณมาตรฐานท่ีกําหนดไวใ ช ในอตุ สาหกรรม ดังน้ันอุปกรณท ีม่ ภี าคเอาตพตุ เปน แบบอนาลอกเชน อนาลอก เซนเซอร, ภาคอนาลอกเอาตพุตของ Digital Signal Controller, Temperature Controller เปน ตน กจ็ ะมีขนาดของสญั ญาณตามมาตรฐานเชน กนั ซง่ึ ตวั อปุ กรณอ าจจะมเี อาตพ ุตแบบใดแบบหน่ึงหรือท้งั 3 แบบเลยก็ได ดงั นนั้ ภาค อนาลอกอินพตุ ของ PLC กต็ อ งสามารถเลอื กตรวจสอบไดทงั้ 3แบบเชน กัน หลักการทํางานของอนาลอกอนิ พุตของ PLC นําคาทว่ี ดั ไดแปลงเปน สญั ญาณ ดจิ ิตอล สามารถแสดงไดดังไดอะแกรมรปู ท่ี 1.18 รปู ท่ี 1.18 ไดอะแกรมการสงขอ มูลอนาลอกให PLC อปุ กรณท ่วี ดั คา ออกมาเปน ปรมิ าณอนาลอกสวนมากเปนการวัดระยะทาง, วัดความเรว็ , วดั อุณหภมู ิ, วัดปริมาณแสง, วดั ความดนั เปน ตน แลว แปลงคาเปน สญั ญาณทางไฟฟา ออกมา ดังนัน้ เวลาทอี่ ุปกรณเหลา นี้วดั คาออกมาเปน อนาลอก คา ใดๆ ผูใชจาํ เปนตอ งทําตารางเปรียบเทยี บคา ดว ย เพอ่ื ท่ีจะกําหนดขนาดขอมลู ใหก ับ PLC ใหค วบคุมตามท่ีตอ งการ วงจรภาคอนิ พุตแบบอนาลอกของ PLC จะมี ลกั ษณะวงจรตามรูปที่ 1.19 รูปที่ 1.19 วงจรอนาลอกอินพตุ ของ PLC - 21 -

PNSPO บทท่ี 1 แนะนําใหร จู กั PLC 1.5.4 ภาคเอาตพ ตุ (Output Unit) ภาคเอาตพ ตุ ของ PLC ทาํ หนา ทส่ี งสญั ญาณออกไปขบั โหลดชนดิ ตา งๆตามเงอื่ นไขทไี่ ดโปรแกรมเอาไว ชนดิ ของโหลดทีส่ ามารถนํามาตอ กบั ภาคเอาตพตุ สามารถแยกออกเปน กลุมไดดังน้ี รปู ที่ 1.20 กลุม อปุ กรณทต่ี อกับภาคเอาตพ ตุ PLC จากรูปท่ี 1.20 กลุมอปุ กรณต า งๆ ท่ตี อกบั ภาคเอาตพุต PLC น้นั ในแตล ะกลมุ กจ็ ะควบคุมลักษณะของงานแตกตางกันไปตามคุณสมบัติของอปุ กรณนน้ั ๆ การตอ วงจรเขา ภาคเอาตพ ุตPLC จะมมี าตรฐานทางอุตสาหกรรมกํากบั อยูเ ชน กัน จงึ ทําใหผูใชไมต องใชอุปกรณเ สริมมากเพียงแตดรู ายละเอียดการตอใหเขาใจกเ็ พยี งพอแลว - 22 -

PNSPO บทท่ี 1 แนะนําใหร จู ัก PLC ชนิดเอาตพ ุตของ PLC จะมใี หเลือกใชอ ยู 2 ลักษณะเชน เดยี วกบั ภาคอนิ พตุ คอื 1) ดิจติ อลเอาตพตุ (Digital Output) 2) อนาลอกเอาตพ ุต (Analog Output) 1) ดิจิตอลเอาตพ ตุ (Digital Output) อุปกรณทสี่ ามารถสั่งการทาํ งานไดเ พยี ง “ON” หรือ “OFF” จัดวา เปน การ ควบคุมแบบดจิ ิตอลเอาตพุตโดยมชี นดิ ของเอาตพ ุตใหเ ลือกใช 3 แบบคอื 1-1) เอาตพ ุตชนดิ “Relay Contact Output” 1-2) เอาตพ ุตชนิด “Transistor Output” 1-3) เอาตพ ตุ ชนิด “Solid State Relay: SSR Output” 1-1) เอาตพ ตุ ชนิดรเี ลย “Relay Contact Output” เอาตพุตชนดิ รเี ลยสามารถ นาํ เอาตพุตไปขบั โหลด ACหรือ DC ก็ได ลักษณะวงจรดงั รูปที่ 1.21 รูปท่ี 1.21 วงจรเอาตพ ตุ แบบรีเลย การเปด /ปด หนา สัมผัสของรีเลยจ ะอาศยั หลักการทาํ งานของสนามแมเหลก็ ดังน้ันเวลาท่ีนาํ หนาสัมผสั รีเลยไ ปใชงานจงึ เปรียบไดเ สมอื นสวติ ชค วบคมุ แบบ NO หรือ NC จงึ สามารถทีจ่ ะใชหนา สมั ผัสไปควบคมุ โหลดไดทงั้ ชนดิ AC หรอื DC ซง่ึ ขอพจิ ารณาในการเลือกใชต อ งพิจารณาความสามารถทนกระแสและ แรงดนั ไดส ูงสดุ เทาไร ปกตแิ ลวภาคเอาตพ ุตของ PLC ท่ี เลอื กเปน ชนิดรีเลย เอาตพตุ ทนกระแสใชงานตามปกติได 2A จึงไมเหมาะท่จี ะนาํ ไปขับโหลด AC หรือ DC ทีม่ กี ระแสสูงกวา 2A คุณสมบตั ติ างๆ ของภาคเอาตพตุ ชนดิ รเี ลย แสดง ไวใ นตารางท่ี 1.4 กรณีโหลดทใ่ี ชงานมกี ระแสกระชากสูงกวา 2A มากๆ ไมควรใชเอาตพ ตุ รเี ลย ตอ กบั โหลดนน้ั ๆ โดยตรง ควรตอผานรเี ลยบัพเฟอรท ี่สามารถทนกระแสไดดีกวา - 23 -

PNSPO บทที่ 1 แนะนําใหร จู ัก PLCตารางที่ 1.4 คณุ สมบัติภาคเอาตพ ตุ ชนิดรีเลย คณุ สมบัติ รายละเอยี ด 2 A/250 VAC (COSφ = 1) อัตราทนการทาํ งานสงู สดุ (Max. switching capacity) 2 A/24 VDC 10 mA/5 VDCอัตราทนการทาํ งานตํา่ สุด (Min. switching capacity) 300,000 คร้งั 100,000 ครัง้อายุการใชง าน ระบบไฟฟา Resistance Load 10 ลานครั้ง Inductive Load 30 ครง้ั ตอนาที 15 mS (max)(Relay Service Life) ระบบกลไก (Mechanical) 15 mS (max) Switching Rateเวลาตอบสนอง OFF Delay ON Delay อายุการใชง านจะข้ึนอยกู ับขนาดโหลดทใ่ี ชตอกบั เอาตพ ตุ ชนดิ รีเลยไ ป ควบคุม จากตารางโหลดทเี่ ปนขดลวด (Inductive Load) จะทําใหอายุการใชงาน รเี ลยส้นั กวา โหลดจาํ พวกหลอดไฟถงึ 3 เทา สว นในเร่ืองเวลาตอบสนองตาม คุณสมบัตภิ าคเอาตพตุ แบบรเี ลย จะตอบสนองคําสั่งชา ทส่ี ดุ เมอ่ื เปรยี บเทียบกับ ภาคเอาตพ ุตแบบอื่นๆ พิกดั การเปด /ปดวงจร(Switching Rate) นอกจากอายุการใชงานของเอาตพุตแบบรีเลยจะขนึ้ อยูกบั ขนาดของโหลดแลวความถีใ่ นการเปด /ปด วงจรโหลดเปนพกิ ดั อกี ตวั หนง่ึ ทีส่ ง ผลตอ อายุการใชงาน โดยปกติแลว ไมค วรเปด /ปดวงจรโหลดเกินกวา 30 คร้งั ตอ นาที ถา จาํ เปน ตองเปด /ปด วงจรบอ ยคร้งั ควรใชเอาตพ ตุทรานซสิ เตอรจะเหมาะสมกวา วงจรปองกนั หนาคอนแทค ในการใชง านเอาตพุตรีเลยใ หมอี ายุการใชง านท่ียาวนานขน้ึ ควรตอ วงจรปองกนัหนา คอนแทคเขา กับรีเลย เพอื่ ลด Noise และปอ งกันการสรางกรด Nitric และ Carbide ซ่งึ จะเกดิ ข้ึนขณะทห่ี นา คอนแทคเปด วงจร การใชว งจรปอ งกันจะชว ยลดผลกระทบดงั กลา วได ตารางขางลางแสดงตัวอยา งการตอ วงจรปอ งกนั เวลาเราใชเอาตพุตรเี ลยต ดั /ตอโหลดประเภท Inductive เชนSolenoid valve จะทาํ ใหเกดิ การอารค (Are) ขึน้ ทีห่ นาคอนแทค ถา สภาพแวดลอมมคี วามชนื้ สงู จะสง ผลทาํ ใหเกดิ กรด Nitric ซึ่งจะทาํ ใหรีเลยทาํ งานผิดปกตไิ ด ดังนน้ั ควรใชอ ุปกรณลด Surge เพ่อืลดปญ หาดงั กลา ว - 24 -

PNSPO บทที่ 1 แนะนําใหรูจกั PLC • ตัวอยา ง Surge Suppressors ตัวอยา งวงจร ไฟที่ใชไ ด คณุ ลกั ษณะ การเลือกอุปกรณ AC DC * OK อมิ พแี ดนซของโหลดตอ งนอ ย คา C และ R ทเี่ หมาะสมคอื C (OK) กวาวงจร RC เม่ือใชรเี ลยก ับ = 0.1-0.5 uF ตอกระแส แรงดนั ไฟ AC Switching 1A และ R=0.5-1 โอมห ตอแรงดัน Switching OK OK เวลาในการตัดวงจรจะชาลงถา 1V อยางไรก็ตามคา นอี้ าจไมCR type เปน คาคงทเี่ หมาะสมเสมอไป โหลดเปน Inductive เชน Solenoid Valve วงจรน้จี ะใช ทั้งนี้ขนึ้ อยกู ับโหลดและ งานไดผ ลดีถาตอครอ มโหลด คุณสมบัตขิ องรีเลย การเลอื ก เมื่อใชแรงดนั เปน 24-48 V C ควรใหมีคา dielectric และตอครอมหนา คอนแทค ถา strength 200-300 V ถา ใชก บั แรงดันไฟ AC และเปน แรงดันเปน 100-240 V Capacitor ชนิด AC NG OK พลังงานสะสมอยูที่ Coil ของ ควรใช Diode ท่มี ี ReverseDiode type โหลด Inductive จะสรา งเปน breakdown voltage เปน 10 กระแสไฟฟาไหลผา น Diode เทาของแรงดนั ใชงาน ที่ตอครอมอยกู บั Coil นัน้ วงจรน้จี ะมีผลทําใหเ วลาการ ตดั วงจรนานกวาแบบ RCDiode + NG OK วงจรนจ้ี ะทํางานดีกวาแบบ Breakdown voltage ของ Zener diode type Diode ในงานบางประเภทแต Zener diode ควรเทากบั เวลาตัดวงจรจะนานมาก แรงดนั ใชง านVaristor type OK OK วงจรนจี้ ะปองกันแรงดันสูงท่ี Cutoff voltage (Vc) ตอ ง เกิดขึ้นท่ีหนาคอนแทคเนื่อง เปน ไปตามเง่อื นไขตอไปน้ี จาก Varistor มคี ณุ สมบัติรักษา Contact dielectric strength > แรงดนั ใหค งที่ วงจรนี้จะใช Vc > Supply voltage (กรณี งานไดผ ลดถี า ตอครอ มโหลด ไฟ AC ใหคณู 2 ของคาทไี่ ด) เม่อื ใชแรงดันเปน 24-48 V และตอ ครอ มหนาคอนแทคถา แรงดันเปน100-240 V - 25 -

PNSPO บทท่ี 1 แนะนําใหรูจ กั PLC โหลดความตา นทานและโหลดอนิ ดักทฟี ความสามารถในการเปด /ปด (Switching power) ของโหลด Inductive จะตํา่ กวาโหลดความตา นทาน เนือ่ งจากมพี ลังงานแมเ หลก็ ไฟฟาสะสมในคอลย ของโหลดอนิ ดกั ทฟี ตารางขางลา งแสดงกระแสกระชาก (Inrush) ท่เี กิดจากโหลดประเภทตา ง ๆโหลด AC กบั Inrush Current อัตรากระแสกระชากตอ รูปคลนื่ กระแสไฟในภาวะปกติ ประเภทโหลด ประมาณ 10 ประมาณ 10 - 15 Solenoid Incandescent bulbMotor ประมาณ 5 - 10Relay ประมาณ 2 - 3Capacitor ประมาณ 20 - 50Resistive load 1 1-2) เอาตพตุ ชนิดทรานซสิ เตอร (Transistor Output) เอาตพตุ แบบทรานซสิ เตอร มีใหเ ลอื กใชอ ยู 2 ประเภทคอื • เอาตพุตทรานซิสเตอรแบบ NPN • เอาตพตุ ทรานซิสเตอรแบบ PNP • เอาตพุตทรานซสิ เตอรแบบ NPN มลี กั ษณะวงจรดงั รูปท่ี 1.22 รปู ที่ 1.22 วงจรภายในเอาตพ ุตทรานซิสเตอรแ บบ NPN - 26 -

PNSPO บทท่ี 1 แนะนําใหรจู ัก PLC จากวงจรภายในจะใชอ อปโตทรานซิสเตอรผลิตสญั ญาณขบั ทรานซสิ เตอรQ1 โดยQ1 จะทําหนา ที่ขบั โหลดอีกที วงจรลกั ษณะนีท้ ําใหวงจรภายในแยกสญั ญาณกราวนดอ อกจากวงจรภาคเอาตพุตไดส ว นลกั ษณะการตอ วงจรใชงานนน้ั สามารถตอใชง านขบั โหลดไดเฉพาะ DC เทา นนั้ดังรูปท่ี 1.23 รูปที่ 1.23 การตอ ใชงานเอาตพ ุตทรานซสิ เตอรแ บบ NPN การตอ ขบั โหลดดงั รปู ท่ี 1.23 เปน การตอ แบบซิงค (Sink type) คอื ดงึ กระแสเขา สูภาคเอาตพ ตุ ดงั นน้ั ทรานซิสเตอรตองทนกระแสซงิ คไ ด เพ่อื ปอ งกันไมใ หทรานซสิ เตอรพังที่ขาอมิ เิ ตอร Q1 เขียนวา COM (COMMON) เนอื่ งจากวาเวลานาํ ภาคเอาตพ ตุ แบบนี้ไปใชงานจรงิ จะมีวงจรลักษณะน้ีตออยหู ลายชดุ เชน 8, 16, 32 ชดุ เปนตน วงจรใชง านจริงกจ็ ะตอขาอมิ เิ ตอรรว มกันแลว ดึงออกมาเปนขาท่ีเขยี นวา “COM” นน่ั เองและท่ขี ว้ั +V ก็ตอรวมเชนกัน คุณสมบัติสว นตางๆ ของภาคเอาตพุตทรานซิสเตอรแบบ NPN น้ี สามารถดรู ายละเอียดไดดังตารางที่ 1.4ตารางที่ 1.4 คณุ สมบัติภาคเอาตพุตทรานซิสเตอรแบบ NPN รายละเอียด คุณสมบัติแหลง จายไฟ +V 5-24 VDC (40mA min) ±10% (2.5 mA X จํานวนบติ ที่ “ON”)อตั ราทนการทํางานสงู สุด 50 mA ท่แี รงดัน 4.5 V - 300 mA ที่แรงดัน 26.4 V(Max. switching capacity)กระแสร่วั ไหล (Leakage Current) 0.1 mA (สงู สดุ )แรงดันไฟฟา (Residual Voltage) 0.8 VDC (สงู สุด)เวลาตอบสนอง OFF Delay 0.1 mS (สูงสุด) ON Delay 0.4 mS (สงู สุด) - 27 -

PNSPO บทที่ 1 แนะนําใหรูจัก PLC อตั ราทนการทํางานสูงสดุ (Max. Switching Capacity) จดั เปน ตวั แปรท่ตี องคํานึงถึงเวลานําไปใชง าน เพราะวา ภาคเอาตพ ุต PLC เวลาท่ีผลติ ออกมาใชงาน จะมวี งจรทรานซสิ เตอรม ากกวา 1 ชดุ เสมอ เชน 8, 16 ชดุ ทําใหตอ งพิจารณากระแสท่ีสามารถจะขับโหลดไดพ รอมกนั ทกุ ชุดของเอาตพตุ ดวย ดังรปู ที่ 1.24 ก. กระแสขับโหลดตอ เอาตพ ตุ 1 ชุด ข. กระแสขบั โหลดที่เอาตพ ุต 16 ชุด รปู ท่ี 1.24 กราฟกระแส (IC) ขับโหลด จากกราฟจะพบวาถาขบั โหลดทีละชุดไมพรอมกนั สามารถทีจ่ ะขบั โหลดไดถงึ300 mA ทแี่ รงดัน 24 VDC ได แตเ มอื่ ขับโหลดพรอมกนั ท้ังหมด 16 ชุด กจ็ ะทําใหจ ายกระแส (IC)ไดเ พยี ง 4.8 mA ตอ 1 โหลด ดังนน้ั เวลาใชภ าคเอาตพ ตุ แบบทรานซสิ เตอร ถึงแมว า สามารถตอบสนองโหลดไดเ รว็ กวา รเี ลยแ ตม ขี อ จาํ กัดในเร่ืองกระแส สวนใหญจ ะใชภ าคเอาตพ ตุ ทรานซสิ เตอรขับโหลดวงจรอเิ ล็กทรอนิคสแ บบตางๆ เชน 7-Seg Display, Digital Controller, Servo Driver เปนตน • ภาคเอาตพ ตุ ทรานซสิ เตอรแบบ PNP มลี ักษณะวงจรดงั รปู ท่ี 1.25 รูปท่ี 1.25 วงจรภายในเอาตพ ุตทรานซสิ เตอรแ บบ PNP - 28 -

PNSPO บทท่ี 1 แนะนําใหรูจกั PLC ลักษณะวงจรคลา ยวงจรของเอาตพุตทรานซสิ เตอรแ บบ NPN เพยี งแตเ ปลย่ี นวงจรสวน Q1 เทา น้นั ลักษณะการตอ วงจรสามารถตอไดด ังรูปท่ี 1.26 รปู ที่ 1.26 การตอใชง านเอาตพ ุตทรานซิสเตอรแบบ PNP ตอวงจรโดยขั้วทีเ่ ขยี นวา COM ของภาคเอาตพ ุต ใหตอไฟบวก (+V) ขา 0V ตอกบัไฟ 0V และขา OUT ตอ กับโหลด การตอวงจรลักษณะแบบน้ีเปนการตอแบบซอรส (Source type) โดยที่ทรานซิสเตอร Q1 ตองทนกระแสที่จะจายใหโหลดได เราอาจจะเรียกวา กระแสซอรส (I source)คุณสมบัตขิ องวงจรเอาตพ ตุ แบบนี้แสดงไวด ังตารางท่ี 1.6ตารางท่ี 1.6 คุณสมบตั ภิ าคเอาตพ ุตทรานซิสเตอรแบบ PNP รายละเอียด คณุ สมบัติแหลง จา ยไฟขา +V (COM) 5-24 VDC (60mA min) ±10% (3.5 mA X จํานวนบติ ท่ี “ON”)อัตราทนการทาํ งานสูงสดุ 50 mA ทแ่ี รงดัน 4.5 V - 300 mA(Max. switching capacity) ท่แี รงดนั 26.4 Vกระแสรั่วไหล (Leakage Current) 0.1 mA (สงู สดุ )แรงดนั ไฟฟา (Residual Voltage) 0.8 V (สงู สดุ )เวลาตอบสนอง OFF Delay 0.1 mS (สูงสดุ ) ON Delay 0.4 mS (สงู สุด) ภาคเอาตพุตทรานซิสเตอรแบบ PNP จะมีคุณสมบัติในเร่ืองอัตราทนการทํางานสูงสุด (Max switching capacity) เหมือนกับภาคเอาตพุตทรานซิสเตอรแบบ NPN ซ่ึงดูไดจากรูปที่1.24 เชนกนั - 29 -

PNSPO บทท่ี 1 แนะนําใหรูจกั PLC 1-3) เอาตพตุ ชนิดโซลิตสเตรทรีเลย (Solid State Relay: SSR) เอาตพุตประเภทน้ีจะนํามาใชค วบคมุ โหลด AC ทีต่ องการควบคุมความเร็วในการตอบสนองทด่ี กี วา ใชเ อาตพุตแบบรเี ลย อุปกรณภาคเอาตพ ตุ ทใี่ ชจ ะใชไตรแอดเปนสวิตชค วบคมุ โหลด ลักษณะวงจรเอาตพ ตุ แบบSSR น้ี แสดงไวดงั รูปที่ 1.27 รปู ท่ี 1.27 วงจรภายในเอาตพ ตุ โซลติ สเตรทรเี ลย คุณสมบัติของไตรแอดจะทําใหสามารถควบคุมโหลด AC ไดทั้งซีกบวกและซีกลบของรปู คลื่นไซน (Sine wave) สวนวงจรทริกเกอรทําหนาท่ีกระตุนไตรแอดใหทํางานสอดคลองกับรูปคลื่นไซน อยางนอยก็เปนการปองกันไตรแอดไดระดับหน่ึง การตอวงจรเอาตพุตแบบ SSRสามารถตอใชง านไดดงั รปู ที่ 1.28 รปู ท่ี 1.28 การตอใชงานเอาตพ ุต SSR ลักษณะการตอวงจรโหลดกับภาคเอาตพุต SSR จะตอในลักษณะอนุกรมกันโดยขาขางหนึ่งของโหลดตอกับขา OUT อีกขางตอเขากับแหลงจายไฟสลับ สวนขาอีกขางหน่ึงคือขาCOM นาํ ไปตอ กับขวั้ แหลงจา ยไฟสลบั อีกขาง คณุ สมบัตขิ องเอาตพตุ SSR ดูไดจ ากตารางที่ 1.7 - 30 -

PNSPO บทท่ี 1 แนะนําใหรจู ัก PLCตารางท่ี 1.7 คณุ สมบตั ภิ าคเอาตพ ุตแบบโซลิตสเตรทรเี ลย (SSR) รายละเอยี ด คุณสมบตั ิอตั ราทนการทาํ งานสงู สดุ 100-240 VAC (0.4A)(Max. switching capacity)กระแสร่วั ไหล (Leakage Current) 1 mA (สงู สุด) ที่ 100 VAC 2 mA (สงู สุด) ที่ 200 VACแรงดนั ไฟฟา (Residual Voltage) 1.5 V (สงู สดุ ) (0.4A)เวลาตอบสนอง OFF Delay 6 mS (สูงสดุ ) ON Delay ½ cycle + 5 mS (สงู สดุ ) • อนาลอกเอาตพุต (Analog Output) ภาคเอาตพุตของ PLC แบบอนาลอกเปน การเพ่มิ ความสามารถให PLC สงสัญญาณควบคุมเชงิ ปรมิ าณได คา ทจ่ี ะสงออกไปกจ็ ดั เปนคา สญั ญาณมาตรฐานเหมอื นภาคอนิ พตุแบบอนาลอกคือ สัญญาณ 0-10 VDC, ±10 VDC และ 1-5 V (4-20mA) ลกั ษณะกราฟภาคเอาตพ ตุที่จะสง สัญญาณออกไปเหมอื นกับกราฟอนาลอกอนิ พตุ ดังรปู ที่ 1.17 การสง สญั ญาณของอนาลอกเอาตพ ุตจะสง สญั ญาณ 2 แบบคอื แรงดนั และกระแส การตอสายสัญญาณเพ่อื เลอื กสัญญาณเปนกระแสหรอื แรงดนั ของภาคเอาตพ ุตอนาลอกจะมีสัญญาณกํากับขว้ั ไว สามารถแยกการตอ ได2 ลกั ษณะดังรูปท่ี 1.29 ก. สง สญั ญาณแบบแรงดัน (Voltage Output) ข. สง สัญญาณแบบกระแส (Current Output) รูปที่ 1.29 สง สัญญาณแบบกระแส/แรงดนั ของอนาลอกเอาตพ ุต - 31 -

PNSPO บทท่ี 1 แนะนําใหรูจ ัก PLC วิธีการสังเกตขว้ั ตอสายของอนาลอกเอาตพ ตุ จะมีสัญลกั ษณแ ยกไวว าเปนของอนาลอกเอาตพ ุตชนิดใด ดังรูปท่ี 1.30 หมายเหตุ : ตัง้ แตข ้ัว A4-A8/B4-B8 วาง รปู ที่ 1.30 ตําแหนง ขั้วอนาลอกเอาตพ ตุ 1.5.5 ภาคแหลง จายพลงั งาน (Power Supply Unit) ภาคแหลงจายพลังงาน จะทําหนาที่จายพลังงานใหกับอุปกรณภายใน PLC ไดแกอุปกรณไอซี, ไฟเลี้ยงวงจรกําหนดการทํางานแบบตางๆ เปนตน นอกจากนี้ยังจายพลังงานเล้ียงวงจรท่ีจะนํามาตอกับ PLC ท้ังภาคอินพุต/เอาตพุต ไดอะแกรมของแหลงจายพลังงานเขียนไดอะแกรมไดด งั รูปท่ี 1.31 รปู ท่ี 1.31 ไดอะแกรมภาคแหลง จา ยไฟ PLC - 32 -

PNSPO บทท่ี 1 แนะนําใหร จู ัก PLC แหลง จา ยพลงั งานของ PLC จะแบง ออกเปน 2 ชดุ ชดุ หนงึ่ สาํ หรบั อุปกรณและวงจรภายในแตละโมดูลตางๆ ของ PLC อีกชุดหน่ึงเปนตัวจายพลังงาน (Service Unit 24VDC) 24VDC สําหรับการตอวงจรภาคอินพุตหรือเอาตพุตก็ได โดยปกติแลวชุดบริการ 24VDC ชุดนี้จะจายกระแสไดคอนขางตา่ํ ไมเ หมาะสาํ หรับนาํ ไปจายโหลดท่ดี ึงกระแสสูง สวนมากจะนาํ ไปตอ ใชง านเฉพาะวงจรภาคอินพุต PLC เทาน้ัน แตถาจะนําไปตอสําหรับทดสอบเครื่อง PLC หรือชุดฝกทดลอง ก็ไมจาํ เปนตอ งใชแ หลง จายภายนอกเพิม่ ยกตัวอยางเชน ชดุ ฝก ทดลอง PLC ของออมรอน เปน ตน สาํ หรบั การใชงานจริง แหลง จา ยจะถกู ออกแบบมา 2 ลกั ษณะ ตามโครงสรา งภายนอก PLCคือ แหลงจายชนิดที่รวมอยูในตัว PLC เลย เชน CP1L จะมีชุดจายพลังงานในตัวเพียงแคปอนไฟใหกบั CP1L มนั จะจัดสรรพลงั งานใหกับอปุ กรณตางๆ บนตัว PLC อีกชนิดหน่ึงจะแยกออกมาเปนโมดลู (Module) ลักษณะดังรปู ที่ 1.32 รูปท่ี 1.32 แหลง จายไฟชนดิ โมดูล โดยปกตแิ ลวแหลงจา ยพลังงานทผี่ ลติ ออกมาสําหรับขายท่วั โลก จะออกแบบใหใชระบบไฟไดห ลายแบบ เพ่อื ท่จี ะทาํ ให PLC ใชค วบคมุ ระบบไฟฟา ไดห ลายแบบนัน่ เอง คุณสมบัติของแหลง จายไฟของ PLC จะมคี ณุ สมบตั ดิ ังน้ี แหลง จา ยไฟ: 100-240 VAC 50/60 Hz หรือ 24 VDC ชดุ บรกิ าร 24 VDC: 24 V (0.5A) สวนการเลือกขนาดวตั ตจ ะคาํ นวณจากโมดลู ตางๆ ของ PLC ทใ่ี ชง านซง่ึ ผูผลติ ไดออกแบบเผื่อไวใหเรยี บรอยแลว - 33 -

บทที่ 2 การตดิ ต้ังและออกแบบระบบ กอนท่ีจะเร่ิมตน เขียนโปรแกรมกนั คงหนไี มพ น การตดิ ตงั้ ระบบ PLC ในบทน้ีจะแนะนาํวธิ กี ารและขอ ควรระวังตางๆ ในการตดิ ตงั้ ระบบ PLC ทถ่ี ูกตองเพือ่ ใหร ะบบมีเสถียรภาพในการทํางานและยืดอายุการใชง าน นอกจากน้ันจะกลา วถงึ ขน้ั ตอนการออกแบบระบบควบคมุ อกี ดว ย2.1 การติดต้ัง PLC ผตู ิดตั้งควรอานคูมือของ PLC แตละรนุ เพอื่ การติดตัง้ ทถี่ กู ตอ ง ในหนังสือเลมนี้จะกลา วถึงหลกั การท่ัวๆ ไปท่คี วรระวัง โดยยกตัวอยาง PLC รุน CP1 เปน อุปกรณอ างองิ 2.1.1 สภาพแวดลอ มในการตดิ ตง้ั ไมค วรตดิ ต้งั PLC ในสภาวะแวดลอมดงั ตอ ไปนี้ ƒ ไมควรติดตัง้ PLC ในสถานท่ที ม่ี อี ุณหภูมแิ ละความชน้ื เกนิ กวาคาพกิ ดั ที่ กําหนดไว ƒ หลีกเลีย่ งบริเวณทมี่ ฝี ุนมากและมีกรดเกลือ หรอื สารเคมี เชน คอลไลด ƒ ไมควรตดิ ตั้งใกลสายสงไฟกาํ ลงั และบริเวณทมี่ สี นามไฟฟา และคลื่นวทิ ยุทม่ี ี กาํ ลังแรง เชน อนิ เวอรเ ตอร เปน ตน ƒ ไมควรติดตั้ง PLC ในลักษณะตามรปู ที่ 2.1 -34-

PNSPO!! ! บทท่ี 2 การติดตั้งและออกแบบระบบ รูปท่ี 2.1 แสดงทศิ ทางในการตดิ ตัง้ ทไี่ มถ กู ตอง 2.1.2 การตดิ ตง้ั ในตคู วบคุม ควรจัดใหม ีการไหลเวยี นของอากาศท่เี พียงพอในการระบายความรอ น และอยาติดตัง้ อปุ กรณท ก่ี าํ เนดิ ความรอ นใกล PLC (เชน Heater และ Transformer) ถา อุณหภูมิแวดลอมสงูกวา 55oC ควรตดิ ตัง้ พัดลมหรือเคร่อื งปรบั อากาศเพอ่ื ระบายความรอน ดงั แสดงตัวอยา งในรปูขา งลา งนี้ -35-

PNSPO!! ! บทที่ 2 การติดต้ังและออกแบบระบบ 2.1.3 การลดปญ หาจาก Noise และกระแส Spike 2.1.3.1 Noise จากอุปกรณแ รงดนั สงู ควรหลีกเลยี่ งการติดตงั้ PLC ในตูควบคมุ ท่มี อี ปุ กรณแรงดนั สูงตดิ ตั้งอยูและพยายามรกั ษาระยะหา งของ PLC จากสายสง กําลังอยา งนอ ย 200 มม. 2.1.3.2 กระแสสไปก (Spike) จากเครอ่ื งเชื่อมไฟฟา สไปก (Spike) คือ แรงดันหรอื กระแสไฟฟาที่สงู อยา งมหาศาลและเกดิ ขนึ้อยางเฉยี บพลนั ซ่ึงอาจเกดิ จากฟา ผา แตมอี ปุ กรณช นดิ หนง่ึ ท่สี ามารถสรา งความเสียหายใหอุปกรณควบคุมอเี ล็กทรอนกิ ส เชน พีแอลซีและเซนเซอร อุปกรณน น้ั กค็ ือ เครอื่ งเชื่อมไฟฟา โดยปกติอุปกรณค วบคมุ อเิ ล็กทรอนิกสจะตอ กราวดเขากับโครงของเครอื่ งจักรหรอื ตคู วบคมุ เมื่อเราใชเ คร่อื งเช่อื มไฟฟา กบั สวนท่ีเปน โลหะซง่ึ เปน ทางเดินของระบบกราวดน ีอ้ าจทาํ ใหก ระแสสไปก (Spike current) ที่เกดิ จากเคร่ืองเช่ือมไหลผา นโลหะตา งๆ เหลาน้ีเขาสอู ุปกรณควบคมุ อเิ ลก็ ทรอนกิ สซึ่งสงผลใหอปุ กรณด งั กลา วเสยี หายได บอ ยครั้งทเ่ี ราพบวาPLC เกิดความเสยี หายจากกรณดี งั กลาว เพราะมีพนกั งานบางทานใชเ ชอื่ มไฟฟาทห่ี นางาน แตอาจไมเ กิดข้นึ ทกุ ครั้งเสมอไป เพราะอาจมีปจ จยั อนื่ มาเกย่ี วของดว ย เชนกระแสสไปกอ าจไหลสูก ราวดกอนมาถึงอุปกรณควบคุมอเี ล็กทรอนกิ ส -36-

PNSPO!! ! บทที่ 2 การติดตั้งและออกแบบระบบ วิธีการลดปญหาดังกลาว อาจทําไดโ ดย - ถอดระบบกราวดข อง PLC หรืออปุ กรณควบคุมเปน การช่วั คราว หรอืติดตงั้ ตูควบคมุ หลังจากตดิ ตง้ั อุปกรณท างกลและเครอ่ื งจักรแลว - ควรหลกี เลยี่ งการเชื่อมใกลอ ุปกรณควบคุมและพยายามวางสายกราวดของเคร่อื งเชือ่ มใหใ กลจุดเชอ่ื มใหมากท่ีสดุ และยึดใหแนน เพอ่ื ใหกระแสสไปกก ลบั สกู ราวดไ ดสะดวก 2.1.3.3 Noise จาก AC Drive Noise จาก AC Drive จะกอใหเกดิ สัญญาณรบกวนความถ่วี ทิ ยุ RadioFrequency Interference (RFI) ในชว ง 0.5 MHz ถงึ 1.7 MHz และสราง ElectromagneticInterference Frequencies (EMI) ในชวง 1.7 MHz ถงึ 30 MHz ความถ่ีสงู เหลาน้ีเกดิ จากการทาํ งานของชุด PWM ซึง่ เกิดจากการลดั วงจรช่วั ขณะของ IGBT นอกจากนั้น EMI ยงั เกิดไดจากHarmonics ซ่ึงเกิดข้ึนจาก “Reflected wave” ทมี่ ีเหตุมาจาก Capacitive ของสายมอเตอรท ย่ี าวและมีผลตออมิ พีแดนซทไี่ มสอดคลองกนั ของสายมอเตอรก ับขดลวดมอเตอร รวมๆ แลว เราเรยี ก EMI/RFI นวี้ า Electrical Noise Noise ทเี่ กิดขน้ึ อาจยอนกลบั จาก AC Drive สแู หลง จา ยไฟ (Power line)และสงผลกระทบกับอปุ กรณอืน่ ๆ เชน พแี อลซแี ละเซนเซอร เปน ตน EMI/RFI จะแพรกระจายไปตามตวั มอเตอรสสู ายมอเตอรแ ละอาจกระจายสกู ราวด จากน้ัน EMI/RFI จะพยายามแผก ระจายกลับไปยงั แหลง จายไฟตนกาํ ลงั ทจี่ ายให ACDrive หรอื Inverter ซ่งึ เสน ทางการยอ นกลบั น้อี าจผา นทางระบบกราวดเขา ไปถงึ จดุ ตอ WYE ท่ีขดลวดทตุ ิยภมู ขิ องหมอแปลง ดังแสดงไดใ นรูป -37-

PNSPO!! ! บทท่ี 2 การติดตั้งและออกแบบระบบ เสนทางการไหลกลบั เขาสแู หลง จายไฟกาํ ลงั ของ EMI/RFI ตามทอรอยสายและอปุ กรณตางๆ ของระบบกราวด ทาํ ใหเ กดิ “Voltage Gradient” ซง่ึ สงผลกระทบกบั อปุ กรณควบคมุตางๆ โดยเราจะเห็นไดวาการกราวดของระบบอาจประกอบดวยมอเตอร โครงตูตางๆ ทอรอยสายเหล็กโครงสรา ง เชน I-beam ทอนํ้า ดังน้นั EMI/RFI และ “Voltage Gradient” ทีเ่ กิดขน้ึ จะแพรกระจายไปตามอุปกรณตา งๆ เหลานน้ั ทาํ ใหเกดิ ปญ หากับอปุ กรณค วบคุมตา งๆ ที่อยตู ามเสน ทางของมนั การลดผลกระทบของ Noise จากท่ไี ดก ลา วมาขา งตน Noise จะแพรกระจายไปทว่ั กบั อปุ กรณท ี่เปน โลหะของระบบกราวด ซง่ึ การแกไขปญ หาทําไดค อ นขางยาก เราขอแนะนาํ วธิ กี ารลดปญหาของ Noise ท่เี กิดจาก Inverter ดังนี้ 1. การใช Noise Filter การใส Noise Filter ทีด่ านอนิ พตุ ของ Inverter จะชว ยลดผลกระทบของ Noiseท่จี ะถกู สง ยอนกลบั ไปทแ่ี หลงจายไฟ แตค วรเลือก Noise Filter ท่อี อกแบบหรือขนาดทเ่ี หมาะสมกบั Inverter นน้ั ๆ ดังแสดงไดใ นรปู นอกจากนัน้ เรายงั สามารถลด Noise ท่ีเกิดข้นึ จาก “Reflecter Waves” จากมอเตอรโดยการใส Noise Filter ท่ีดา นเอาตพตุ ของ Inverter ถา จําเปน ดงั แสดงไดใ นรปู แตใ นกรณีจะใชเม่ือสายมอเตอรม คี วามยาวมาก -38-

PNSPO!! ! บทท่ี 2 การติดตั้งและออกแบบระบบ 2. การลดความถ่ี Carrier Frequency ใน Inverter จะมชี ุด PWM ทําหนาทคี่ วบคุม IGBT เพ่ือจายไฟใหมอเตอร ซ่งึเราสามารถปรับเปล่ยี นความถขี่ องชุด PWM ไดแ ละเรยี กความถี่นวี้ า Carrier Frequency การลดความถนี่ ลี้ งอาจชว ยลด Noise ท่เี กิดขึน้ ได 3. การแกปญหาของสายสัญญาณ การลด Noise ของสายสญั ญาณ (Signal Circuit) อาจทาํ ไดโ ดยใชส ายShielded และ Ferrite core ท่ีปลายทง้ั สองดา น โดยปกติจะกราวด Shielded เขา กบั แหลง จายไฟสญั ญาณเพยี งดา นเดยี ว นอกจากนนั้ เราควรแยกสายสญั ญาณออกจากสายสงกําลงั และกราวดที่เปนเสน ทางเดินของ Noise 2.1.4 การเดนิ สายสาํ หรับแหลงจายไฟ - AC Power Supply ในกรณที ่ีระบบ PLC ทใี่ ชงานตอ งการแหลง จา ยไฟ AC ควรตดิ ตง้ั IsolatedTransformer หรอื Noise Filter เพมิ่ เตมิ ท่ดี านอินพุตของแหลง จายไฟ ดงั แสดงในรปู ท่ี 2.2เน่อื งจาก Transformer มีหลกั การทํางานดวยการเหนย่ี วนําสนามแมเ หลก็ ไฟฟา ท่เี กิดจากขดลวดดา น Primary และสรางใหเกดิ แรงดนั ไฟฟาขนึ้ ทีด่ า น Secondary โดยไมม กี ารตอถงึ กันทางไฟฟาดวยหลกั การนเ้ี มือ่ เกดิ การกระชากของแรงดันหรือกระแสไฟฟาท่ีดา น Primary จะสง ผลกระทบไปยังดา น Secondary นอ ยกวา การตอ ถงึ กนั โดยตรง เนอ่ื งจากแกนเหล็กของ Transformer เกิดการอม่ิ ตัว รปู ท่ี 2.2 แสดงการติดตัง้ แหลง จา ยไฟ AC -39-

PNSPO!! ! บทที่ 2 การติดต้ังและออกแบบระบบ - DC Power Supply ในกรณีทีร่ ะบบ PLC ทีใ่ ชงานตอ งการแหลง จายไฟ DC ซ่ึงสว นใหญแลวจะใชไฟ 24VDC ดงั นนั้ จึงใช Switching Power Supply เพือ่ จายไฟใหกับ PLC เราไมขอแนะนาํ ใหใชหมอ แปลงแลว ตอกับไดโอดเพื่อทําเปนวงจรจา ยไฟ DC ใหกับ PLC เพราะไฟ DC ท่ไี ดจ ะไมเรยี บพอ ซึง่ อาจสง ผลตอ การทํางานของ PLC ได แตมผี ใู ชง านบางทา นทใ่ี ชอยูเราขอแนะนําใหเปลยี่ นดกี วา เพราะ PLC ราคาคอ นขา งแพงจะพังเพราะแหลง จา ยไฟท่ที าํ เองไดนะครบั 2.1.5 การเดินสายอยางปลอดภยั และลดปญ หาสัญญาณรบกวน - การเดินสายสญั ญาณอนิ พตุ /เอาตพุต ควรเดนิ สายสญั ญาณอนิ พุต/เอาตพุตแยกออกจากสายไฟกาํ ลังไมว าจะเปนภายในหรอื ภายนอกตคู วบคุมโดยการแยกทอ หรอื รางท่ใี ชเ ดินสาย ทั้งนเ้ี พอื่ ปองกัน Noise ทเ่ี กดิ จากสายไฟกําลงั ซง่ึ อาจจะสง ผลใหอปุ กรณอ นิ พตุ /เอาตพตุ และ PLC เกดิ ความเสียหายได รปู ที่ 2.3 แสดงการสายไฟทแ่ี ยกทอ และราง การเดินสายแบบแบงกลมุ จะเปนอีกวธิ ีหนึง่ ทีช่ วยลดปญ หา Noise ทเ่ี กิดขน้ึ ในระบบได ในรปู ขา งลางน้ีแสดงการแบงกลมุ หรือประเภทของสายตัวนํา โดยท่ัวไปสายตัวนาํ กลมุ 1ไมค วรเดนิ รว มกบั สายตัวนาํ กลุมอืน่ ควรเดนิ สายแยกทอ หรือแยกรางออกจากกนั -40-

PNSPO!! ! บทที่ 2 การติดตั้งและออกแบบระบบ - การเดินสายเอาตพ ุต Inductive เอาตพ ตุ Inductive ท่พี บบอ ยคือ Solenoid Valve โดยเฉพาะวาลว ไฮดรอรคิ ทใี่ ชกระแสไฟสงู เมอ่ื เร่ิมทาํ งานเพือ่ สงั่ ใหลิ้นวาลว เคลอ่ื นท่ี ย่ิงใชง านไปนานๆ ลิน้ วาลว จะเริ่มตดิ ขดัทําใหเคลอื่ นทไี่ มส ะดวกเหมอื นของใหมจ ะยิ่งทาํ ใหเอาตพ ุตตองรับกระแสกระชากทส่ี ูงเปน เวลานานกวาปกติ เม่อื ใชง านไปนานๆ จะทาํ ใหห นาสมั ผสั ของรีเลยเสยี หายเรว็ กวา ปกติ ควรติดต้ังวงจร Suppressor หรอื Diode ตอครอ มที่โหลด เพือ่ ชว ยลดกระแสกระชากที่เกดิ ข้ึนจากโหลดInductive ดังแสดงในรูปขา งลางน้ี รูปที่ 2.4 วงจรลดปญหา Surge คณุ สมบตั ขิ อง Suppressor ท่ใี ช คือ R = 50 Ω และ C = 0.47μF, 200 V คณุ สมบตั ิของ Diode ที่ใช คือ Breakdown voltage: 3 เทาของแรงดันโหลดตาํ่ สดุ Mean rectification current: 1 A -41-

PNSPO!! ! บทที่ 2 การติดต้ังและออกแบบระบบ 2.1.6 การติดตง้ั แบตเตอรร ี่ สวนใหญแ ลว PLC จะมแี บตเตอรรที่ ําหนา ที่สาํ รองขอมูล เชน DM, Timer และHR เปนตน แตไมไดท ําหนาท่ีสํารองโปรแกรมแลดเดอร ดงั นน้ั เมือ่ ไฟดับ PLC จะเกบ็ คา ขอมลูลาสดุ ของ DM ไว ทาํ นองเดียวกนั ถา แบตเตอรร ่หี มดโปรแกรมจะไมหายเพราะเกบ็ อยใู น Flashmemory แตขอมลู ใน DM จะหาย 2.1.7 อายุการใชง านของแบตเตอรร ี่ แบตเตอรร่จี ะมอี ายุการใชงานประมาณ 5 ปเ ม่ือใชงานทอ่ี ุณหภูมิ 25oC แตถาใชในสภาวะทม่ี อี ณุ หภูมสิ งู กวา ปกติคา อายุการใชงานจะอางองิ ตามกราฟขา งลา งนี้ ดังนน้ั ควรเปลีย่ นแบตเตอรร ท่ี กุ ๆ 5 ป เพ่ือปองกนั การเสอื่ มคณุ ภาพของแบตเตอรรี่ ซง่ึ อาจทําใหเกดิ กรดขน้ึ และทําลายแผนวงจรอเี ล็กทรอนิกสข อง PLC ได ถา ถงึ ขน้ั นีค้ งซอ มไมไวแนๆ ครบั ขน้ั ตอนการเปล่ยี นแบตเตอรร ี่ 1. ปดแหลง จายไฟของ PLC แตถ า PLC ไมม ไี ฟจา ยให เปด ไฟจายให PLC อยา งนอย 5 นาทีหลังจากนน้ั ให ปด ไฟ 2. เปดสวนท่เี ก็บแบตเตอรร ่ี (ดไู ดจ ากคมู อื ) จากน้นั ใหดงึ กอ นแบตเตอรร่อี อกดว ยความระมดั ระวัง 3. ถอดคอนเนก็ เตอรของแบตเตอรรอี่ อก 4. ตอแบตเตอรรี่ใหมเขาไปแลวดนั กอนแบตเตอรร่ีเขา ที่ แลว ปดฝาครอบ -42-

PNSPO!! ! บทท่ี 2 การติดตั้งและออกแบบระบบ2.2 การออกแบบระบบ เราขอยกตัวอยางประกอบการออกแบบระบบควบคุมดังตัวอยางตอไปน้ี ซ่ึงเปนระบบควบคุมการเปดปดประตู(Shutter Control System) ของที่จอดรถยนต สวนรูปขางลางน้ีแสดงใหเหน็ Workflow ในการออกแบบระบบควบคุม รูปที่ 2.5 แสดงWorkflow การออกแบบระบบ -43-