การออกแบบระบบควบคุม PLC สำหรับระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรมอย่างไร

ความเข้าใจเกี่ยวกับระบบควบคุม PLC และบทบาทของมันในการทำให้เป็นอัตโนมัติในอุตสาหกรรม

ระบบควบคุม PLC คืออะไร และเหตุใดจึงมีความสำคัญในกระบวนการผลิตยุคใหม่

โปรแกรมมิ่งลอจิกคอนโทรลเลอร์ หรือที่เรียกสั้นๆ ว่า PLC ทำหน้าที่เหมือนคอมพิวเตอร์อุตสาหกรรมที่จัดการงานระบบอัตโนมัติสำหรับกระบวนการทางกลไฟฟ้าด้วยความแม่นยำและความน่าเชื่อถืออย่างยิ่ง ระบบควบคุมแบบดั้งเดิมพึ่งพาเรลย์ทางกายภาพเป็นหลัก แต่เทคโนโลยี PLC ในปัจจุบันช่วยให้โรงงานสามารถดำเนินการที่ซับซ้อนได้ผ่านการเขียนโปรแกรมซอฟต์แวร์ แทนที่จะต้องปรับเปลี่ยนฮาร์ดแวร์อยู่ตลอดเวลาเมื่อต้องการเปลี่ยนแปลงกระบวนการ รายงานจากภาคการผลิตหลายฉบับระบุว่า สถานประกอบการที่เปลี่ยนมาใช้ระบบอัตโนมัติด้วย PLC โดยทั่วไปจะเห็นประสิทธิภาพของสายการผลิตเพิ่มขึ้นประมาณ 20% เมื่อเทียบกับที่ยังคงใช้ระบบเรลย์เก่า รวมทั้งยังประสบกับการหยุดทำงานน้อยลงเนื่องจากชิ้นส่วนสึกหรอ ความสามารถในการรีโปรแกรมแทนการเปลี่ยนชิ้นส่วน จึงเป็นเหตุผลว่าทำไมโรงงานผลิตรถยนต์และผู้ผลิตอาหารจำนวนมากจึงพึ่งพา PLC ในการดำเนินงานประจำวัน เนื่องจากระบบนี้เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการดำเนินงานที่ต้องการทั้งศักยภาพในการขยายตัวและระบบสำรองภายในเพื่อป้องกันการขัดข้องที่ไม่คาดคิด

องค์ประกอบหลักของระบบ PLC: CPU, โมดูล I/O และแหล่งจ่ายไฟ

ทุกระบบควบคุม PLC ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบพื้นฐานสามประการ:

CPU ทำหน้าที่เหมือนสมอง ในขณะที่โมดูล I/O ทำหน้าที่เหมือนระบบประสาทที่เชื่อมโยงอุปกรณ์ทางกายภาพกับคำสั่งดิจิทัล แหล่งจ่ายไฟที่ได้ขนาดเหมาะสมจะช่วยป้องกันไม่ให้ระบบขัดข้องเนื่องจากความไม่เสถียรของไฟฟ้า

วิวัฒนาการของ PLC: จากวงจรรีเลย์ลอจิกสู่ตัวควบคุมอุตสาหกรรมอัจฉริยะ

PLC เริ่มปรากฏขึ้นครั้งแรกในช่วงปลายทศวรรษ 1960 เมื่อเริ่มเข้ามาแทนที่ระบบรีเลย์แบบแมนนวลเก่าๆ ในโรงงานผลิตรถยนต์ ตามลำดับเวลา ตัวควบคุมลอจิกแบบโปรแกรมได้เหล่านี้ได้พัฒนาเป็นอุปกรณ์ที่ชาญฉลาดยิ่งขึ้น สามารถวิเคราะห์ข้อมูลแบบเรียลไทม์ และแม้แต่ทำนายล่วงหน้าได้ว่าเมื่อใดควรบำรุงรักษา ส่วนในปัจจุบันระบบที่ทันสมัยส่วนใหญ่ทำงานร่วมกับโปรโตคอล IIoT ซึ่งช่วยให้วิศวกรสามารถวินิจฉัยปัญหาจากระยะไกล และเชื่อมต่อทุกอย่างเข้ากับแพลตฟอร์ม ERP เพื่อการจัดการโรงงานที่ดียิ่งขึ้น การเปลี่ยนแปลงนี้สร้างความแตกต่างอย่างมากในอุตสาหกรรมที่ต้องการความแม่นยำสูง โดยลดภาระงานปรับเทียบด้วยมือลงประมาณหนึ่งในสาม ตามรายงานของอุตสาหกรรม บริษัทเภสัชกรรมหลายแห่งได้เห็นการปรับปรุงที่สำคัญเนื่องจากเทคโนโลยีนี้ นอกจากนี้ PLC รุ่นปัจจุบันยังสามารถจัดการกับสิ่งที่เรียกว่า การประมวลผลที่ขอบเครือข่าย (edge computing) ทำให้โรงงานไม่จำเป็นต้องส่งข้อมูลทั้งหมดไปยังคลาวด์อีกต่อไป การประมวลผลในระดับท้องถิ่นนี้ช่วยสนับสนุนแอปพลิเคชันที่ต้องการการตอบสนองอย่างรวดเร็ว เช่น การควบคุมแขนหุ่นยนต์บนสายการผลิต

การประเมินความต้องการระบบอัตโนมัติก่อนออกแบบระบบควบคุมด้วย PLC

การกำหนดภารกิจการควบคุมและเป้าหมายในการดำเนินงานในกระบวนการอุตสาหกรรม

สำหรับระบบควบคุม PLC ที่จะทำงานได้ดีนั้น จำเป็นต้องมีการกำหนดหน้าที่ควบคุมและเป้าหมายในการดำเนินงานอย่างชัดเจนตั้งแต่เริ่มต้น เมื่อตั้งค่าระบบ ทีมงานควรเน้นตัวเลขเชิงรูปธรรมที่สามารถใช้วัดผลลัพธ์จริงได้ เช่น จำนวนผลิตภัณฑ์ที่ต้องผ่านกระบวนการต่อชั่วโมง อาจประมาณ 500 หน่วย หรือระดับความแม่นยำที่จำเป็นสำหรับการควบคุมคุณภาพ ±0.5% ซึ่งโดยทั่วไปถือว่าเหมาะสมในกรณีส่วนใหญ่ ระบบยังต้องสามารถจัดการความสัมพันธ์ที่ซับซ้อนระหว่างส่วนประกอบต่างๆ ได้ เช่น แขนหุ่นยนต์ที่ทำงานร่วมกับสายพานลำเลียง ซึ่งต้องรักษาความสอดคล้องกันอย่างแม่นยำตลอดกระบวนการ รายงานล่าสุดจาก ISA ในปี 2023 แสดงให้เห็นข้อมูลที่น่าสนใจ: ปัญหาการใช้งานระบบอัตโนมัติเกือบสามในสี่เกิดจากแบบแผนตรรกะการควบคุมที่ไม่ดี นี่จึงเป็นเหตุผลที่วิศวกรที่รอบคอบมักจะจัดทำเอกสารรายละเอียดทั้งหมดไว้ล่วงหน้า ไม่ว่าจะเป็นการทำงานอัตโนมัติ การควบคุมด้วยมือในช่วงบำรุงรักษาระบบ และสถานการณ์ที่ไม่คาดคิดจะเกิดขึ้นอย่างไร การวางพื้นฐานเหล่านี้ให้ถูกต้องตั้งแต่เริ่มต้น จะช่วยลดปัญหาที่อาจเกิดขึ้นในภายหลัง

การจัดทำแผนผังข้อมูลนำเข้า ข้อมูลส่งออก และระบบล็อกเพื่อความชัดเจนของระบบ

การนำระบบอัตโนมัติที่เชื่อถือได้มาใช้งานได้นั้น จำเป็นต้องใช้เวลาในการวางแผนอย่างเหมาะสมเกี่ยวกับจุดข้อมูลนำเข้า/ส่งออก รวมถึงระบบล็อกเพื่อความปลอดภัยทั้งหมด ยกตัวอย่างเครื่องบรรจุภัณฑ์ทั่วไป อาจต้องใช้สัญญาณดิจิทัลขาเข้าประมาณ 120 จุด เช่น เซ็นเซอร์ตรวจจับใกล้เคียงและปุ่มหยุดฉุกเฉิน พร้อมทั้งสัญญาณแอนะล็อกขาออกประมาณ 40 จุด สำหรับควบคุมความเร็วของมอเตอร์ เมตริกซ์ระบบล็อกช่วยให้มองเห็นสิ่งที่จะเกิดขึ้นภายใต้เงื่อนไขต่างๆ ได้อย่างชัดเจน เช่น เมื่ออุณหภูมิสูงเกิน 80 องศาเซลเซียส ระบบจะปิดตัวเองโดยอัตโนมัติ หรือกระบวนการบรรจุภัณฑ์ทั้งหมดจะหยุดลงเมื่อเครื่องป้อนวัตถุดิบหมด ตามรายงานของ Automation World เมื่อปีที่แล้ว การวางแผนอย่างเป็นระบบแบบนี้สามารถลดข้อผิดพลาดในขั้นตอนการติดตั้งลงได้ประมาณ 40 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับการทำงานโดยไม่มีโครงสร้างที่ชัดเจน

การประเมินสภาพแวดล้อมและข้อกำหนดด้านความปลอดภัย

ฮาร์ดแวร์ PLC อุตสาหกรรมจำเป็นต้องทนต่อสภาวะที่รุนแรงบนพื้นโรงงาน เช่น การทำงานในกระบวนการตีขึ้นรูปโลหะที่มีการสั่นสะเทือนสูงถึงมากกว่า 5G หรือสภาพแวดล้อมที่ชื้นในโรงงานแปรรูปอาหาร ซึ่งระดับความชื้นมักสูงเกิน 95% ตามแนวทางของ NFPA 79 พื้นที่ที่มีฝุ่นสะสมต้องการการป้องกันตู้ควบคุมอย่างน้อยระดับ IP65 เมื่อทำงานกับสารไวไฟ สถานประกอบการจำเป็นต้องใช้รีเลย์ความปลอดภัยที่ได้รับการรับรอง SIL-3 เป็นส่วนหนึ่งของระบบอย่างเด็ดขาด วิศวกรส่วนใหญ่ทราบดีว่าการวางแผนเผื่อพื้นที่สำหรับการขยายตัวในอนาคตเป็นแนวทางทางธุรกิจที่ชาญฉลาด ควรจัดสรรพื้นที่ I/O เพิ่มเติมไว้ล่วงหน้าประมาณ 20 ถึง 30% เพราะการพยายามขยายระบบภายหลังอาจมีค่าใช้จ่ายสูงมาก รายงานล่าสุดจาก Deloitte ระบุว่า ค่าใช้จ่ายในการปรับปรุงระบบใหม่อาจเพิ่มขึ้นถึงสามเท่าเมื่อระบบเริ่มดำเนินการไปแล้ว

การเลือกสถาปัตยกรรมและโครงสร้างฮาร์ดแวร์ PLC ที่เหมาะสม

ระบบควบคุม PLC ที่ได้รับการออกแบบอย่างดีจะต้องมีสถาปัตยกรรมของฮาร์ดแวร์ที่สอดคล้องกับความต้องการในการดำเนินงาน โดยมากกว่า 60% ของช่วงเวลาที่เครื่องจักรหยุดทำงานในอุตสาหกรรมเกิดจากส่วนประกอบที่ไม่เข้ากัน (Automation World 2024) ทำให้การเลือกใช้ระบบที่เหมาะสมมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความน่าเชื่อถือและการขยายระบบ

ประเภทของ PLC: เปรียบเทียบระบบแบบคงที่ แบบโมดูลาร์ แบบยูนิตารี และแบบติดตั้งบนแร็ค

หน่วย PLC แบบคงที่รวมเอา CPU, ส่วนประกอบอินพุต/เอาต์พุต และแหล่งจ่ายไฟไว้ในกล่องขนาดกะทัดรัดเดียวกัน เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการดำเนินงานขนาดเล็ก เช่น อุปกรณ์บรรจุภัณฑ์ ซึ่งโดยทั่วไปจะต้องใช้จุด I/O ไม่เกิน 32 จุด อย่างไรก็ตาม เมื่อพิจารณาถึงระบบโมดูลาร์ ระบบที่มีโครงสร้างแร็คแบบขยายได้นี้สามารถรองรับจุด I/O ได้ตั้งแต่ 100 ถึง 500 จุด ทำให้มีความเหมาะสมอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมการผลิตรถยนต์ การออกแบบ PLC แบบยูนิทารีเน้นการประหยัดพื้นที่บนพื้นโรงงาน ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญเสมอในพื้นที่อุตสาหกรรมที่จำกัด สำหรับการติดตั้งขนาดใหญ่ เช่น โรงงานแปรรูปสารเคมี บริษัทส่วนใหญ่จะเลือกใช้การจัดวางแบบติดตั้งบนแร็ค ซึ่งช่วยให้จัดระเบียบได้ดีขึ้นและควบคุมโมดูล I/O หลายพันตัวได้อย่างเป็นศูนย์กลางทั่วทั้งสถานที่

การเลือกโมดูล I/O ที่สามารถปรับขนาดได้และเชื่อถือได้ตามความต้องการของแอปพลิเคชัน

โมดูลอินพุต/เอาต์พุตแบบดิจิทัลจัดการกับสัญญาณเปิด/ปิดจากอุปกรณ์ต่างๆ เช่น สวิตช์ลิมิต โดยตอบสนองได้ภายใน 0.1 มิลลิวินาทีอย่างแม่นยำ ในขณะเดียวกัน โมดูลแบบแอนะล็อกจะจัดการกับสัญญาณที่เปลี่ยนแปลงค่าได้ เช่น การอ่านค่าอุณหภูมิในช่วงแรงดันไฟฟ้าตั้งแต่ลบ 10 ถึงบวก 10 โวลต์ เมื่อพูดถึงความน่าเชื่อถือแล้ว การติดตั้งระบบสำรอง (redundant setups) มีความสำคัญอย่างมาก เนื่องจากจากการวิจัยของ ARC Advisory Group ในปี 2023 พบว่าเกือบร้อยละหนึ่งในสามของปัญหาระบบทั้งหมดเริ่มต้นขึ้นที่ระดับ I/O นี้เอง สำหรับการติดตั้งที่ต้องเผชิญกับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง วิศวกรควรเลือกโมเดลที่มีการแยกสัญญาณแบบกาลาไวนิก (galvanically isolated) และมีค่าการป้องกัน IP67 โมดูลพิเศษเหล่านี้สามารถทนต่อการสะสมของฝุ่นและการซึมผ่านของน้ำได้ดีกว่ามาก ซึ่งจะช่วยลดปัญหาที่อาจเกิดขึ้นในระยะยาวในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรม

พิจารณาเรื่องแหล่งจ่ายไฟและการวางแผนระบบสำรองในออกแบบ PLC

การเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าเป็นสาเหตุให้เกิดความผิดปกติของ PLC ถึง 22% (Emerson 2022) เลือกใช้อุปกรณ์จ่ายไฟที่รองรับช่วงแรงดันขาเข้า ±10% และมีกำลังขาออกเกินกว่าความต้องการ 125% ใช้อุปกรณ์จ่ายไฟแบบซ้ำซ้อนสองชุดพร้อมระบบสลับอัตโนมัติสำหรับกระบวนการสำคัญ เช่น การควบคุมการผลิตแบบแบตช์ในอุตสาหกรรมยา ควรใช้ร่วมกับเครื่องสำรองไฟฟ้า (UPS) เพื่อลดความเสี่ยงจากไฟตก ซึ่งสอดคล้องกับมาตรฐาน NFPA 70 ด้านความปลอดภัยในงานอุตสาหกรรม

การโปรแกรม PLC: รอบการสแกน พัฒนาตรรกะ และแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุด

การทำงานของรอบการสแกน PLC: การสแกนข้อมูลขาเข้า การประมวลผลโปรแกรม และการอัปเดตข้อมูลขาออก

ระบบควบคุม PLC ทำงานโดยการดำเนินรอบสแกนซ้ำๆ อย่างต่อเนื่อง โดยปกติจะใช้เวลาประมาณ 10 ถึง 1000 มิลลิวินาที ขึ้นอยู่กับความซับซ้อนของโปรแกรม เมื่อเริ่มสแกนสัญญาณขาเข้า PLC จะตรวจสอบเซ็นเซอร์ทั้งหมดที่เชื่อมต่ออยู่ และจัดเก็บข้อมูลที่ได้รับจากเซ็นเซอร์เหล่านั้น จากนั้นจะเข้าสู่ขั้นตอนการประมวลผล ซึ่ง PLC จะประมวลผลคำสั่งตรรกะทั้งหมดที่เราเขียนขึ้น เช่น ในรูปแบบของไดอะแกรมลูกศร (ladder diagrams) หรือรหัสข้อความโครงสร้าง (structured text code) หลังจากนั้นในช่วงขาออก PLC จะส่งคำสั่งไปยังอุปกรณ์ต่างๆ เช่น มอเตอร์สตาร์ทเตอร์ และตัวควบคุมวาล์ว กระบวนการทั้งหมดนี้จะทำงานวนซ้ำอย่างต่อเนื่อง ทำให้การตอบสนองเกิดขึ้นเกือบจะทันที ความเร็วระดับนี้มีความสำคัญมากเมื่อจัดการกับสิ่งที่ต้องการเวลาตอบสนองทันที เช่น การรักษาตำแหน่งสายพานลำเลียงให้อยู่ในแนวเดียวกัน หรือการปิดอุปกรณ์ลงอย่างรวดเร็วในสถานการณ์ฉุกเฉิน

ภาษาการเขียนโปรแกรม PLC: ลอจิกแบบลูกศร, ไดอะแกรมบล็อกฟังก์ชัน, ข้อความโครงสร้าง

มาตรฐาน IEC 61131-3 มอบตัวเลือกการเขียนโปรแกรมหลากหลายรูปแบบให้กับวิศวกร ซึ่งช่วยให้พวกเขาสามารถหาจุดสมดุลที่เหมาะสมระหว่างความใช้งานง่ายและประสิทธิภาพเพียงพอสำหรับงานที่ซับซ้อนได้ ลอจิกแล็ดเดอร์ยังคงเป็นที่นิยมในโรงงานที่จัดการกับการทำงานแบบเปิด/ปิด เนื่องจากแผนผังดูคล้ายกับผังไฟฟ้าแบบดั้งเดิมที่คนงานในโรงงานส่วนใหญ่คุ้นเคย แผนผังบล็อกฟังก์ชัน (Function Block Diagrams) จะถูกนำมาใช้เมื่อกระบวนการมีความซับซ้อนมากขึ้น ซึ่งช่วยให้นักเขียนโปรแกรมสามารถต่อฟังก์ชันที่มีอยู่แล้วเข้าด้วยกันแทนที่จะต้องสร้างทุกอย่างขึ้นมาใหม่ทั้งหมด เมื่องานเริ่มเกี่ยวข้องกับคณิตศาสตร์มากขึ้น เครื่องมือที่เรียกว่า สตรัคเจอร์ดเท็กซ์ต์ (Structured Text) จะเข้ามาเป็นทางเลือกหลักสำหรับผู้ที่ต้องการเขียนโค้ดจริงๆ สำหรับระบบควบคุมของตน ในปัจจุบัน ระบบที่ใช้ในงานอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมส่วนใหญ่มักผสมผสานภาษาต่างๆ เข้าด้วยกัน ขึ้นอยู่กับว่าส่วนใดของระบบต้องการแนวทางการประมวลผลแบบใด รายงานจากอุตสาหกรรมชี้ให้เห็นว่าประมาณสองในสามของโครงการอัตโนมัติทั้งหมดใช้การรวมกันของวิธีการเขียนโปรแกรมเหล่านี้ แทนที่จะยึดติดกับวิธีใดวิธีหนึ่งตลอดทั้งระบบ

การพัฒนากลยุทธ์และตรรกะการควบคุมโดยใช้ลอจิกแบบรูปบันได (Ladder Logic) และเครื่องมือซอฟต์แวร์

เมื่อพัฒนาตรรกะที่ดีสำหรับระบบอุตสาหกรรม เรามีหลักการพื้นฐานคือการแปลงปัญหาในโลกความเป็นจริงให้กลายเป็นคำสั่งคอมพิวเตอร์ เช่น การทำให้สายการบรรจุขวดทำงานอย่างราบรื่น หรือการควบคุมอุณหภูมิให้คงที่แม่นยำตามที่ต้องการ เครื่องมือต่างๆ เช่น CODESYS ช่วยให้วิศวกรสามารถทดสอบการออกแบบตรรกะก่อน เพื่อตรวจจับปัญหาที่อาจเกิดขึ้น เช่น ระบบล็อกเพื่อความปลอดภัย หรือการตอบสนองของสัญญาณเตือนเมื่อมีสิ่งผิดปกติ ยกตัวอย่างเช่น ระบบปรับอากาศและระบายอากาศ (HVAC) มักใช้ตัวจับเวลาและฟังก์ชันเปรียบเทียบเพื่อรักษาระดับอุณหภูมิภายในช่วงประมาณบวกหรือลบครึ่งองศาเซลเซียส แต่ไม่ใช่แค่เรื่องความแม่นยำของอุณหภูมิเท่านั้น ระบบที่ดีที่สุดจะต้องหาวิธีประหยัดพลังงานด้วย โดยการสร้างสมดุลระหว่างความสะดวกสบายกับต้นทุนการใช้พลังงานที่มีความสำคัญมากในปัจจุบัน

แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดในการจัดโครงสร้างโค้ดเพื่อความสะดวกในการบำรุงรักษาและการแก้ไขปัญหา

การเขียนโปรแกรมแบบมอดูลาร์ช่วยลดเวลาในการแก้จุดบกพร่องลง 30–50% เมื่อเทียบกับแนวทางแบบโมโนลิธิก (ตามมาตรฐาน ISA-88) แนวทางปฏิบัติที่สำคัญ ได้แก่

• ตั้งชื่อแท็กอย่างคำอธิบาย (เช่น "Pump_1_Overload")
• จัดกลุ่มฟังก์ชันที่เกี่ยวข้องไว้ในบล็อกที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ (เช่น รูทีนควบคุมมอเตอร์)
• เพิ่มคอมเมนต์ภายในโค้ดเพื่ออธิบายเหตุผลของเงื่อนไขและค่าเกณฑ์ต่างๆ
  การใช้ระบบควบคุมเวอร์ชัน เช่น Git ช่วยให้สามารถติดตามการเปลี่ยนแปลงและถอยกลับไปยังสถานะก่อนหน้าเมื่อเกิดปัญหาที่ไม่คาดคิด

การรวม HMI โปรโตคอลการสื่อสาร และการเตรียมระบบ PLC ให้รองรับอนาคต

ระบบควบคุม PLC สมัยใหม่ขึ้นอยู่กับการผสานรวมฮาร์ดแวร์ ซอฟต์แวร์ และโครงสร้างการสื่อสารอย่างไร้รอยต่อ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพสูงสุด

บทบาทของ HMI ในการเสริมสร้างการมีปฏิสัมพันธ์ของผู้ปฏิบัติงานกับระบบควบคุม PLC

อินเตอร์เฟซระหว่างมนุษย์กับเครื่องจักร (HMIs) แปลงข้อมูล PLC ที่ซับซ้อนให้กลายเป็นแดชบอร์ดที่เข้าใจง่าย ช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถตรวจสอบพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น อุณหภูมิและอัตราการผลิตแบบเรียลไทม์ หน้าจอสัมผัส HMI ทำให้ผู้ใช้งานที่ไม่มีความเชี่ยวชาญด้านการเขียนโปรแกรมสามารถปรับค่าเซ็ตพอยต์ ตอบสนองต่อสัญญาณเตือน และเริ่มต้นโปรโตคอลความปลอดภัยได้ สถานประกอบการที่ใช้สถาปัตยกรรม HMI-PLC แบบรวมศูนย์รายงานว่าสามารถลดเวลาหยุดทำงานลงได้ 20–35% (Ponemon 2023)

โปรโตคอลการสื่อสารทั่วไป: Modbus, Profibus, การรวมระบบ EtherNet/IP

โปรโตคอลการสื่อสารมาตรฐานรับประกันความสามารถในการทำงานร่วมกันในเครือข่ายอุตสาหกรรม

• Modbus : เหมาะที่สุดสำหรับระบบที่ใช้โครงสร้างมาสเตอร์-สลีฟแบบง่ายในการประยุกต์ใช้งานด้านการตรวจสอบ เช่น แรงดันหรืออุณหภูมิ
• โปรฟิบัส : ส่งข้อมูลความเร็วสูงสำหรับการควบคุมการเคลื่อนไหวในสายการผลิตอัตโนมัติ
• EtherNet/IP : รองรับระบบ IIoT ที่พร้อมใช้งาน โดยมีการเชื่อมต่ออีเธอร์เน็ตในตัว ทำให้สามารถวิเคราะห์ข้อมูลผ่านคลาวด์และการเข้าถึงระยะไกลได้

การรับประกันการแลกเปลี่ยนข้อมูลแบบเรียลไทม์ระหว่าง PLC, SCADA และระบบระดับองค์กร

เมื่อซิงโครไนซ์กับระบบควบคุมและเก็บข้อมูลการตรวจสอบ (SCADA) แล้ว PLC จะให้การอัปเดตระดับมิลลิวินาทีสำหรับการทำงานที่สำคัญ เช่น การผสมเป็นชุด หรือ การบรรจุภัณฑ์ การผสานรวมนี้ทำให้ระบบ ERP ได้รับข้อมูลการดำเนินงานแบบเรียลไทม์ ซึ่งช่วยปรับปรุงการพยากรณ์สต็อกและการวางแผนบำรุงรักษาเชิงป้องกัน

การออกแบบเพื่อความยืดหยุ่น ความพร้อมสำหรับ IIoT และการบำรุงรักษาระยะยาว

สถาปัตยกรรม PLC ที่พร้อมสำหรับอนาคตจะรวมถึง:

• การขยายโมดูล I/O เพื่อรองรับการอัปเกรดการผลิต
• ความเข้ากันได้กับ OPC-UA เพื่อการแลกเปลี่ยนข้อมูลอย่างปลอดภัยและไม่ขึ้นกับแพลตฟอร์มกับบริการคลาวด์
• เครื่องมือบำรุงรักษาเชิงทำนาย เช่น เซ็นเซอร์ตรวจการสั่นสะเทือน ซึ่งช่วยลดเวลาการหยุดทำงานโดยไม่ได้วางแผนได้สูงสุดถึง 45%

การนำกลยุทธ์เหล่านี้มาใช้จะช่วยให้มั่นใจได้ถึงความสามารถในการปรับตัวในระยะยาวต่อข้อกำหนดของ Industry 4.0 ที่เปลี่ยนแปลงไป

คำถามที่พบบ่อย

PLC ใช้ทำอะไรในกระบวนการผลิต?

PLCs หรือตัวควบคุมตรรกะแบบโปรแกรมได้ (Programmable Logic Controllers) ถูกใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตเพื่อทำให้กระบวนการเป็นระบบอัตโนมัติ ช่วยในการจัดการและควบคุมสายการผลิต การตรวจสอบข้อมูลจากเซนเซอร์ และลดความจำเป็นในการเข้าไปดำเนินการด้วยตนเอง โดยการดำเนินตามตรรกะที่ถูกโปรแกรมไว้

ส่วนประกอบหลักของระบบ PLC มีอะไรบ้าง

ระบบ PLC ทุกชุดประกอบด้วย CPU สำหรับประมวลผลสัญญาณขาเข้า I/O Modules สำหรับเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ภาคสนาม เช่น เซนเซอร์และแอคทูเอเตอร์ และแหล่งจ่ายไฟ (Power Supply) สำหรับแปลงแรงดันไฟฟ้าเป็นพลังงานกระแสตรงที่มีเสถียรภาพ

PLC รุ่นใหม่แตกต่างจากระบบควบคุมแบบรีเลย์แบบดั้งเดิมอย่างไร

PLC รุ่นใหม่ใช้การเขียนโปรแกรมด้วยซอฟต์แวร์ ทำให้สามารถเขียนโปรแกรมใหม่ได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนชิ้นส่วนทางกายภาพเหมือนในระบบควบคุมแบบรีเลย์ดั้งเดิม ความยืดหยุ่นนี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการดำเนินงาน และทำให้สามารถปรับเปลี่ยนกระบวนการทำงานได้อย่างง่ายดาย

ภาษาโปรแกรมประเภทใดที่ใช้ในการเขียนโปรแกรม PLC

การเขียนโปรแกรม PLC ใช้ภาษาต่างๆ เช่น Ladder Logic, Function Block Diagrams และ Structured Text ซึ่งแต่ละภาษาล้วนมีจุดเด่นที่แตกต่างกัน ตั้งแต่อินเตอร์เฟซที่ใช้งานง่าย ไปจนถึงคุณสมบัติที่ทรงพลังสำหรับการคำนวณและตรรกะที่ซับซ้อน