เจาะลึก PLC ตัวควบคุมระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรม

หน่วยประมวลผลกลาง (CPU) ของ PLC หรือ Programmable Logic Controller นับเป็น “สมอง” ของระบบควบคุมทั้งหมดของระบบอัตโนมัติในโรงงานอุตสาหกรรม บทความนี้จะพาคุณไปทำความรู้จักกับการทำงาน คุณสมบัติสำคัญ และแนวทางการเลือก PLC ที่เหมาะสมกับการใช้งานของคุณ

การทำงานของ CPU ใน PLC

CPU ของ PLC มีหน้าที่หลักในการประมวลผลเงื่อนไขในการควบคุม(ลอจิก) จากสัญญาณอินพุตที่ได้รับจากเซนเซอร์ต่างๆ จากนั้นจึงส่งสัญญาณเอาต์พุตไปควบคุมอุปกรณ์ เช่น มอเตอร์และวาล์ว โดยมีขั้นตอนการทำงานดังนี้:

• การสแกนอินพุต: CPU จะตรวจสอบสัญญาณอินพุตจากอุปกรณ์ที่เชื่อมต่ออยู่อย่างต่อเนื่อง เพื่อรวบรวมข้อมูลสถานะการทำงานของระบบแบบเรียลไทม์
• การประมวลผลโปรแกรม: CPU จะทำงานตามโปรแกรมที่ผู้ใช้กำหนดไว้ เพื่อตอบสนองต่อเงื่อนไขอินพุตต่างๆที่ได้รับมา โดยทั่วไปจะเขียนด้วยภาษาแลดเดอร์ไดอะแกรม หรือภาษาโปรแกรมอื่นๆ ที่เหมาะสำหรับ PLC แต่ละประเภท
• การจัดการการสื่อสาร: CPU ยังทำหน้าที่จัดการการสื่อสารระหว่างโมดูลต่างๆ ทั้งภายใน PLC และอุปกรณ์ภายนอก
• อัพเดทเอาต์พุต: CPU จะส่งสัญญาณเอาต์พุตไปยังอุปกรณ์ เพื่อให้ทำงานตามที่ตั้งโปรแกรมไว้

ขั้นตอนทั้งหมดนี้จะทำงานเป็นวงรอบต่อเนื่องที่เรียกว่า “รอบสแกน” ซึ่งใช้เวลาเพียงไม่กี่มิลลิวินาที โดยความเร็วและประสิทธิภาพของรอบสแกนนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการควบคุมระบบอัตโนมัติแบบเรียลไทม์

คุณสมบัติสำคัญของ CPU ใน PLC

การทำความเข้าใจคุณสมบัติสำคัญของ CPU จะช่วยให้เลือกใช้งานได้เหมาะสม:

• ความเร็วในการประมวลผล: วัดผลด้วย ระยะเวลาที่ต้องใช้ในการทำ 1รอบสแกน เป็นหน่วยมิลลิวินาที (ms) ยิ่งเลขนี้น้อยก็ยิ่งหมายความว่า PLC นี้ตอบสนองได้อย่างรวดเร็ว
• ความจุหน่วยความจำ: มักจะระบุมาเป็นจำนวน Steps  เพื่อบ่งบอกว่าสามารถเก็บโปรแกรมและข้อมูลได้มากแค่ไหน ยิ่งระบบมีความซับซ้อนมากขึ้นเท่าไร ก็จะยิ่งต้องการความจุมากขึ้นตามไปด้วย
• ปริมาณ I/O ที่รองรับได้: จำนวนพอร์ต I/O ที่รองรับจะกำหนดว่าสามารถรับคำสั่ง และควบคุมอุปกรณ์ได้มากแค่ไหน เช่น CPU ที่มีอินพุต 32 จุด และเอาต์พุต 16 จุด
• การเชื่อมต่อสื่อสาร : CPU รุ่นใหม่ๆ สามารถรองรับโปรโตคอลต่างๆได้หลากหลาย เช่น Ethernet/IP, Modbus TCP/IP, Profibus และพอร์ตสื่อสารแบบ RS-232, RS-485 ทำให้เชื่อมต่อกับระบบอื่นๆ ได้ง่าย
• ฟังก์ชันวินิจฉัย: CPU รุ่นสูงมีความสามารถในการวินิจฉัยตัวเองเพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพและตรวจจับข้อผิดพลาดของระบบได้แบบเรียลไทม์

ชนิดข้อมูลของ I/O

PLC สามารถจัดการข้อมูลจากอุปกรณ์อินพุตและเอาต์พุตได้หลายประเภท โดยสามารถแบ่งออกเป็น 3 ประเภทหลักๆ ดังนี้

เกณฑ์การเลือกหน่วย CPU ที่เหมาะสม สำหรับ PLC

ในการเลือก CPU ควรพิจารณาปัจจัยต่างๆ ดังนี้:

• ความซับซ้อนของระบบ: ประเมินความซับซ้อนของระบบที่ต้องควบคุม งานที่ซับซ้อนมักจะต้องมีการตรวจสอบเงื่อนไขมากมายก่อนที่จะส่งคำสั่งออกไป จึงต้องการ CPU ที่มีความเร็วและหน่วยความจำมากพอ
• สภาพแวดล้อมการใช้งาน: หากสถานที่ติดตั้ง มีฝุ่น ความชื้น หรืออุณหภูมิสูง อาจต้องเลือก CPU ที่มีความทนทานพิเศษ
• การขยายระบบในอนาคต: เลือก CPU ที่รองรับการเพิ่ม I/O และการประมวลผลที่มากขึ้นในอนาคต
• งบประมาณ: ชั่งน้ำหนักระหว่างคุณสมบัติที่ต้องการกับงบประมาณที่มีอย่างเหมาะสม

สรุป

CPU เป็นส่วนประกอบสำคัญของระบบ PLC ที่ขับเคลื่อนระบบอัตโนมัติในภาคอุตสาหกรรม การเข้าใจหลักการทำงาน คุณสมบัติสำคัญ และการเลือกใช้งานที่เหมาะสม จะช่วยให้วิศวกรและผู้ปฏิบัติงานสามารถออกแบบและปรับปรุงระบบอัตโนมัติได้อย่างมีประสิทธิภาพ การเข้าใจแนวคิดเหล่านี้จะช่วยยกระดับความสามารถในการออกแบบระบบอัตโนมัติได้อย่างมีประสิทธิภาพ หากเพื่อนๆสนใจ สามารถเลือกชมสินค้าได้ที่ OMRON PLC (CPU Units) ในสัปดาห์หน้าเราจะมีบทความอะไรมานำเสนอ เชิญมาติดตามไปพร้อมๆกันนะครับ รู้ครบจบที่นี่ MiSUMi Technical