ตัวควบคุมลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้คืออะไร

ผู้ควบคุม (จากภาษาอังกฤษ การควบคุม) — การควบคุม ตัวควบคุมในระบบอัตโนมัติเป็นเครื่องมือทางเทคนิคที่ทำหน้าที่ควบคุมกระบวนการทางกายภาพตามอัลกอริทึมที่กำหนดไว้ โดยใช้ข้อมูลที่ได้รับจากเซ็นเซอร์และแสดงบนอุปกรณ์ปลายทาง อุปกรณ์ใดๆ ที่สามารถทำงานได้โดยอัตโนมัติจะมีตัวควบคุมควบคุม ซึ่งเป็นโมดูลที่กำหนดตรรกะของการทำงานของอุปกรณ์

โปรแกรมควบคุมลอจิก (PLC) — วิธีการทางเทคนิคที่ใช้เพื่อทำให้กระบวนการทางเทคโนโลยีเป็นไปโดยอัตโนมัติ เป็นอุปกรณ์พิเศษทางอิเล็กทรอนิกส์ที่ทำงานแบบเรียลไทม์

PLC สามารถตั้งโปรแกรมแบบดิจิทัลและปรับให้เข้ากับความต้องการของกระบวนการเฉพาะได้อย่างง่ายดาย ด้วยความต้องการเครื่องจักรที่ทันสมัยและกระบวนการผลิตที่เพิ่มขึ้น โซลูชันระบบอัตโนมัติของ PLC ได้กลายเป็นส่วนสำคัญของการผลิตภาคอุตสาหกรรมประจำวัน

โหมดการทำงานหลักของ PLC คือการใช้งานแบบอิสระในระยะยาว ซึ่งมักจะอยู่ภายใต้สภาพแวดล้อมที่ไม่เอื้ออำนวย โดยไม่มีการบำรุงรักษาครั้งใหญ่และปราศจากการแทรกแซงของมนุษย์โดยทั่วไปจะใช้ PLC เพื่อควบคุมกระบวนการตามลำดับ โดยใช้อินพุตและเอาต์พุตเพื่อกำหนดสถานะของวัตถุและดำเนินการควบคุมปัญหา

ตัวควบคุมลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการควบคุมแต่ละแอปพลิเคชัน เครื่องจักร ระบบและกระบวนการต่างๆ หรือการจัดการพลังงานดิจิทัล

ตัวควบคุมลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้คืออุปกรณ์ไมโครโปรเซสเซอร์ที่ออกแบบมาเพื่อรวบรวม แปลง ประมวลผล เก็บข้อมูล และสร้างคำสั่งควบคุม โดยมีอินพุตและเอาต์พุตจำนวนจำกัด เซ็นเซอร์ สวิตช์ ตัวกระตุ้นที่เชื่อมต่อกับวัตถุควบคุม และออกแบบมาเพื่อทำงานใน โหมดเรียลไทม์

PLC ทั่วไปประกอบด้วยส่วนต่าง ๆ ดังต่อไปนี้:

• ตัวอย่างเช่น ปุ่ม แผงกั้นแสง หรือเซ็นเซอร์อุณหภูมิเชื่อมต่อกับชุดควบคุมผ่านทางอินพุต ด้วยส่วนประกอบเหล่านี้ ระบบ PLC จึงสามารถตรวจสอบสถานะปัจจุบันของเครื่องได้
• เอาต์พุตเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ เช่น มอเตอร์ไฟฟ้า วาล์วไฮดรอลิก ที่ PLC ใช้เพื่อควบคุมเครื่องจักรเฉพาะ
• โปรแกรมผู้ใช้ — ซอฟต์แวร์ PLC ให้การสลับเอาต์พุตขึ้นอยู่กับการเปิดใช้งานอินพุต
• อินเตอร์เฟสการสื่อสารใช้เพื่อเชื่อมต่อ PLC กับระบบอื่นๆ
• PLC ยังมีแหล่งจ่ายไฟ CPU และบัสภายในของตัวเอง

ระบบควบคุมหน้าสัมผัสรีเลย์ที่ใช้อยู่ในปัจจุบันมีความน่าเชื่อถือต่ำ มีหน้าสัมผัสเปิด ฯลฯ การใช้ตัวควบคุมลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้ (PLC) สำหรับระบบอัตโนมัติของระบบควบคุมในพื้นที่นั้นมีประสิทธิภาพมากที่สุด

เมื่อเวลาผ่านไป PLC ยังคงพัฒนาและปรับให้เข้ากับความต้องการเฉพาะในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมฟังก์ชัน PLC มีข้อดีหลายประการ: เนื่องจากความยืดหยุ่น จึงสามารถใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ ได้หลากหลาย สามารถเปลี่ยนแปลงการตั้งค่าได้ตลอดเวลาโดยไม่รบกวนการทำงานของอุปกรณ์เอง

เฉพาะอุปกรณ์ที่ตั้งโปรแกรมได้แยกกันสำหรับการควบคุม ตรวจสอบ และควบคุมประสิทธิภาพของเครื่องจักรการผลิตเท่านั้นที่สามารถตอบสนองความต้องการระดับสูงของอุตสาหกรรมสมัยใหม่ได้

โดยทั่วไปสามารถติดตั้ง PLC ได้โดยตรงบนเครื่องผลิต ช่วยประหยัดพื้นที่ที่จำเป็น นอกจากความสามารถในการควบคุม PLC จากระยะไกลแล้ว ข้อได้เปรียบที่ใหญ่ที่สุดประการหนึ่งคือความสามารถในการสื่อสาร

PLC ได้รับการตั้งโปรแกรมตามมาตรฐาน IEC-61131-3 PLC ได้รับการตั้งโปรแกรมด้วยความช่วยเหลือของคอมเพล็กซ์พิเศษ หนึ่งในความนิยมมากที่สุดคือ CoDeSys ประกอบด้วยภาษาต่อไปนี้: กราฟิก (ไดอะแกรมแท่ง ไดอะแกรมบล็อกฟังก์ชัน ไดอะแกรมฟังก์ชันลำดับ ไดอะแกรมฟังก์ชันต่อเนื่อง) ข้อความ (รายการคำสั่ง ข้อความที่มีโครงสร้าง)

ตัวควบคุมลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้เครื่องแรกของโลกปรากฏขึ้นในกลางศตวรรษที่ 20 Modicon 084 เป็นตู้ที่มีชุดรีเลย์และหน้าสัมผัสที่เชื่อมต่อถึงกัน หน่วยความจำมีเพียง 4 กิโลไบต์เท่านั้น คำว่า PLC ถูกบัญญัติขึ้นโดย Allen-Bradley ในปี 1971 ร่วมกับ Richard Morley เขาเป็น «บิดาแห่ง PLC»

ระบบแรกมาจากช่างเทคนิคสองคน Richard E. Morley และ Odo J. สตรัคเกอร์. ในขณะที่ Morley แนะนำระบบ Modicon 084 ของเขาในฐานะ "คอมพิวเตอร์สารกึ่งตัวนำเซมิคอนดักเตอร์" ในปี 1969 Odo J. Struger ช่วยพัฒนา PLC สำหรับ Allen-Bradley ในวิสคอนซิน วิศวกรทั้งสองถือเป็นผู้สร้างตัวควบคุมลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้ (PLC) เครื่องแรกเมื่อเวลาผ่านไป ความต้องการด้านสภาพแวดล้อมการผลิตทั่วโลกได้เพิ่มขึ้น ดังนั้น PLC จึงพัฒนาและถูกนำไปใช้งานหลายรุ่น

— วิศวกรไฟฟ้า Yakov Kuznetsov

โครงสร้างของตัวควบคุมลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้:

อัลกอริทึมการทำงานของ PLC:

โหมดการทำงานหลักของ PLC คือการใช้งานแบบอิสระในระยะยาว ซึ่งมักจะอยู่ภายใต้สภาพแวดล้อมที่ไม่เอื้ออำนวย โดยไม่ต้องมีการบำรุงรักษาที่สำคัญ และแทบไม่มีการแทรกแซงของมนุษย์

PLC มีลักษณะหลายอย่างที่แตกต่างจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ ที่ใช้ในวิศวกรรมเครื่องกล:

• ซึ่งแตกต่างจากไมโครคอนโทรลเลอร์ (คอมพิวเตอร์ชิปตัวเดียว) ซึ่งเป็นวงจรขนาดเล็กที่ออกแบบมาเพื่อควบคุมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ โดยทั่วไปแล้ว PLC จะใช้ในกระบวนการผลิตอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมในบริบทของโรงงานผลิต

• ซึ่งแตกต่างจากคอมพิวเตอร์ PLC นั้นมุ่งเน้นไปที่การทำงานร่วมกับหน่วยเครื่องจักรผ่านการป้อนสัญญาณทางประสาทสัมผัสที่ซับซ้อนและเอาต์พุตของสัญญาณไปยังแอคชูเอเตอร์ โดยเน้นที่การตัดสินใจและการควบคุมผู้ปฏิบัติงาน

• ซึ่งแตกต่างจากระบบสมองกลฝังตัว PLC ถูกผลิตขึ้นโดยเป็นผลิตภัณฑ์อิสระ โดยแยกจากอุปกรณ์ที่ควบคุม

• การมีการดำเนินการทางตรรกะจำนวนมากขึ้นและความสามารถในการตั้งค่าตัวจับเวลาและตัวนับ

• ภาษาการเขียนโปรแกรม PLC ทั้งหมดสามารถเข้าถึงการจัดการบิตในคำเครื่องได้ง่ายซึ่งแตกต่างจากภาษาโปรแกรมระดับสูงส่วนใหญ่ในคอมพิวเตอร์สมัยใหม่

มี PLC ที่มีความซับซ้อนหลายระดับ ขึ้นอยู่กับความซับซ้อนของงานอัตโนมัติที่ต้องแก้ไข

การทำงานพื้นฐานของ PLC สอดคล้องกับการควบคุมรวมของวงจรลอจิกของหน่วยเฉพาะ — เครื่องกล ไฟฟ้า ไฮดรอลิก นิวเมติก และอิเล็กทรอนิกส์

ในกระบวนการควบคุม ตัวควบคุมสร้างสัญญาณเอาต์พุต (เปิด - ปิด) เพื่อควบคุมแอคชูเอเตอร์ (มอเตอร์ไฟฟ้า วาล์ว โซลินอยด์ และวาล์ว) ตามผลลัพธ์ของสัญญาณการประมวลผลที่ได้รับจากเซ็นเซอร์หรืออุปกรณ์ระดับสูงกว่า

ตัวควบคุมที่ตั้งโปรแกรมได้สมัยใหม่ยังดำเนินการอื่นๆ เช่น การรวมฟังก์ชันของตัวนับและตัวจับเวลาช่วงเวลา และการจัดการความล่าช้าของสัญญาณ

โดยทั่วไปแล้วตัวควบคุมลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้ระดับกลางและระดับสูงจะมีฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ควบคุมการเคลื่อนไหวในตัว โดยเฉพาะโมดูลตัวนับความเร็วสูง โมดูลการกำหนดตำแหน่ง ฯลฯ ซึ่งทำให้ใช้งานฟังก์ชันควบคุมการเคลื่อนไหวได้ค่อนข้างง่าย และให้ตำแหน่งที่มีความแม่นยำสูง

โครงสร้าง PLC ได้รับการปรับให้ทำงานในสภาวะอุตสาหกรรมทั่วไป โดยคำนึงถึงบรรยากาศที่เป็นมลพิษ ระดับสัญญาณ การต้านทานความร้อนและความชื้น ความไม่น่าเชื่อถือของแหล่งจ่ายไฟ ตลอดจนการกระแทกและการสั่นสะเทือนทางกล เพื่อจุดประสงค์นี้ ส่วนของฮาร์ดแวร์จะอยู่ในตัวเรือนที่แข็งแรงซึ่งช่วยลดผลกระทบด้านลบจากปัจจัยการผลิตจำนวนหนึ่ง

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างวงจรควบคุม PLC และรีเลย์คืออัลกอริทึมที่ใช้งานโดยใช้โปรแกรม คอนโทรลเลอร์ตัวเดียวสามารถใช้วงจรได้เทียบเท่ากับองค์ประกอบฮาร์ดลอจิกนับพัน นอกจากนี้ ความน่าเชื่อถือของวงจรไม่ได้ขึ้นอยู่กับความซับซ้อน

ตัวควบคุมลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้โดยปกติจะทำงานที่ด้านล่างของระบบควบคุมโรงงานอัตโนมัติ (ACS) ซึ่งเป็นระบบที่เกี่ยวข้องโดยตรงกับเทคโนโลยีการผลิต

PLC มักเป็นขั้นตอนแรกในการสร้างระบบควบคุม นี่เป็นเพราะความจำเป็นในการทำให้เครื่องจักรหรือโรงงานเป็นแบบอัตโนมัติเป็นสิ่งที่ชัดเจนที่สุดเสมอ ให้ผลทางเศรษฐกิจอย่างรวดเร็ว ปรับปรุงคุณภาพการผลิต หลีกเลี่ยงงานที่ต้องใช้ร่างกายและงานประจำ PLC ตามคำจำกัดความถูกสร้างขึ้นสำหรับงานนี้

ข้อได้เปรียบหลักของ PLC คือกลไกขนาดเล็กสามารถแทนที่รีเลย์ระบบเครื่องกลไฟฟ้าจำนวนมากได้ เช่นเดียวกับเวลาในการสแกนที่รวดเร็ว ระบบ I/O ขนาดกะทัดรัด เครื่องมือตั้งโปรแกรมมาตรฐาน และอินเทอร์เฟซพิเศษที่อนุญาตให้เชื่อมต่ออุปกรณ์อัตโนมัติที่ไม่ได้มาตรฐานโดยตรงกับ ตัวควบคุมหรือรวมอุปกรณ์ต่าง ๆ ไว้ในระบบควบคุมเดียว

วิธีการเลือก PLC ที่เหมาะสม

การเลือกตัวควบคุมที่ตั้งโปรแกรมได้เป็นงานที่สำคัญและยากในการสร้างระบบสำหรับการควบคุมพารามิเตอร์ทางเทคโนโลยีโดยอัตโนมัติในองค์กรอุตสาหกรรมใดๆ

เมื่อเลือกจำเป็นต้องคำนึงถึงและประเมินปัจจัยจำนวนมาก ด้วยการรวมข้อกำหนดทางเทคโนโลยีสำหรับวัตถุเฉพาะสำหรับการควบคุมอัตโนมัติเข้ากับการวิเคราะห์เปรียบเทียบของตัวควบคุมลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้ที่ทันสมัย ​​คุณสามารถตัดสินใจได้อย่างถูกต้อง

การจำแนกประเภท PLC:

เมื่อซื้อ PLC ขั้นตอนแรกคือการพิจารณาอย่างรอบคอบว่าประเภทใดเหมาะสมกับวัตถุประสงค์

Classic PLC เป็นโมดูลที่สามารถตั้งโปรแกรมได้โดยใช้คอมพิวเตอร์ หลังจากนั้น ก็ไม่จำเป็นต้องใช้คอมพิวเตอร์ควบคุม PLC อีกต่อไปโดยหลักการแล้ว จะต้องสร้างความแตกต่างระหว่าง PLC แบบโมดูลาร์ ขนาดกะทัดรัด และแบบสล็อต

โดยทั่วไปแล้ว Compact PLC จะมีราคาถูกกว่าและใช้พื้นที่น้อยกว่า หลังจากนั้นส่วนใหญ่จะใช้สำหรับกระบวนการอัตโนมัติขนาดเล็ก

นอกจากแอพพลิเคชั่นที่ใช้แพลตฟอร์มพีซีแล้ว ยังมี PLC ขนาดกะทัดรัดที่สามารถตั้งโปรแกรมจากแผงควบคุมโดยไม่ต้องใช้พีซี

PLC แบบโมดูลาร์ให้ความสามารถในการประกอบชุดควบคุมจากแต่ละโมดูลได้อย่างยืดหยุ่น เพื่อให้สามารถตั้งโปรแกรมงานอัตโนมัติที่ซับซ้อนมากขึ้นได้

มีโมดูลที่สามารถใช้งานในระบบเป็นการ์ดปลั๊กอินในช่องว่างบนเมนบอร์ด

นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องแยกความแตกต่างระหว่าง PLC ด้วยวิธีการทำงานของมัน นอกจากรุ่นที่ควบคุมอินพุตในรอบที่กำหนดไว้ล่วงหน้าและ PLC ที่ประมวลผลเอาต์พุตในขั้นตอนต่างๆ แล้ว ยังมีรุ่น PLC ที่ขับเคลื่อนด้วยเหตุการณ์อีกด้วย

ก่อนซื้อ PLC คุณควรให้ความสนใจเป็นพิเศษกับจำนวนอินพุตและเอาต์พุต นอกจากนี้ จำเป็นต้องพิจารณาพารามิเตอร์อื่น ๆ ที่ไม่ได้นำมาพิจารณาในระหว่างการวางแผนเบื้องต้น พิจารณาด้วยว่าคุณต้องการ PLC ที่มีจอแสดงผลในตัวและแผงสัมผัสหรือไม่ ในบางกรณี การอ่านค่าและจัดการระบบผ่านโครงสร้างพื้นฐานด้านไอทีที่มีอยู่อาจเพียงพอแล้ว

HMI คืออะไร

HMI (Human Machine Interface) — อินเทอร์เฟซการสื่อสารระหว่างมนุษย์กับเครื่องจักร อินเทอร์เฟซที่ใช้งานง่ายและใช้งานง่ายเหล่านี้ช่วยให้ผู้ใช้สามารถสั่งงานและควบคุมเครื่องจักรโดยไม่ต้องมีความรู้เชิงลึกเกี่ยวกับการเขียนโปรแกรม PLC อุปกรณ์ HMI ประเภทหนึ่งคือระบบ SCADA: ระบบเก็บข้อมูลและควบคุมการปฏิบัติงาน (ระบบ SCADA)