หน้าแรก
เกี่ยวกับเรา
สินค้า
สาระช่าง
Download
ติดต่อเรา

สาระช่าง

 PLC มือใหม่ ภาคตั้งไข่
  -  มือใหม่ ตอนที่ 1 ตั้งหลัก
  -  มือใหม่ ตอนที่ 2 ต้นกำเนิด PLC
  -  มือใหม่ ตอนที่ 3 ส่วนประกอบฮาร์ดแวร์ของ PLC
  -  มือใหม่ ตอนที่ 4 ยูนิตอินพุต/เอาท์พุต
  -  มือใหม่ ตอนที่ 5 เซ็นเซอร์ (1)
  -  มือใหม่ ตอนที่ 5 เซ็นเซอร์ (2)
  -  มือใหม่ ตอนที่ 6 อุปกรณ์ทำงาน
  -  มือใหม่ ตอนที่ 7 การออกแบบระบบไฟฟ้าและการติดตั้ง
  -  มือใหม่ ตอนที่ 8 หลักการทำงานของ PLC
  -  มือใหม่ ตอนที่ 9 การเขียนแลดเดอร์ไดอะแกรม
  -  มือใหม่ ตอนที่ 10 การออกแบบลอจิกเชิงโครงสร้าง
  -  มือใหม่ ตอนที่ 11 การออกแบบโปรแกรมด้วยโฟลว์ชาร์ต
  -  มือใหม่ ตอนที่ 12 การออกแบบโปรแกรมด้วยสเตทไดอะแกรม
  -  มือใหม่ ตอนที่ 13 การออกแบบโปรแกรมด้วย SFC
 PLC มือใหม่ ภาคเตาะแตะ
 เกร็ดความรู้
 สารพันปัญหา
 Inverter เบื้องต้น

กลุ่มสินค้า

 สินค้าแนะนำ
 HMI
 Inverter
 Training Kit
Custom Search
 
 
  สาระช่าง > PLC มือใหม่ ภาคตั้งไข่ > มือใหม่ ตอนที่ 8 หลักการทำงานของ PLC
มือใหม่ ตอนที่ 8 หลักการทำงานของ PLC
 รายละเอียด

PLC มือใหม่ ตอนที่ 8 หลักการทำงานของ PLC

 

           ก่อนที่จะทำความเข้าใจการทำงานของ PLC เราลองมาพิจารณาดูหลักการทำงานของคอมพิวเตอร์กันก่อน ดังตัวอย่างในรูป 8.1 คือองค์ประกอบของคอมพิวเตอร์ โดยมีคีย์บอร์ดและเมาส์เป็นอุปกรณ์อินพุต ส่วนอุปกรณ์เอาท์พุตจะเป็นจอภาพแสดงผลและปริ้นเตอร์  มีฮาร์ทดิสก์และหน่วยความจำใช้สำหรับเก็บข้อมูล

        รูป 8.1 สถาปัตยกรรมของระบบคอมพิวเตอร์

8.1 องค์ประกอบของ PLC

            จากรูป 8.1 อาจวาดใหม่เพื่อจัดองค์ประกอบให้ดูง่ายขึ้นดังแสดงในรูป 8.2 จากรูปเราจะแยกอินพุตและเอาท์พุตให้ชัดเจน จากรูปส่วนอุปกรณ์อินพุตที่ป้อนข้อมูลจะอยู่ด้านซ้าย ซึ่งต่อผ่านวงจรอินพุตและวงจรบัฟเฟอร์ก่อนเข้า CPU โดย CPU จะส่งข้อมูลออกเอาท์พุตผ่านวงจรอีกด้านหนึ่ง โดยมีหน่วยความจำและดิสก์ใช้สำหรับเก็บข้อมูล

           รูป 8.2 แสดงสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ในรูปแบบอินพุต/เอาท์พุต

 

            PLC มีหลักการทำงานเช่นเดียวกับระบบคอมพิวเตอร์แต่ออกแบบมาเพื่อใช้ในงานควบคุมโดยเฉพาะ  ซึ่งมีองค์ประกอบ ดังนี้

            อุปกรณ์อินพุต – พร็อกซิมิตี้เซ็นเซอร์ก็เปรียบเสมือนคีย์บอร์ดของคอมพิวเตอร์ซึ่งทำหน้าที่                      รับข้อมูลเข้าสู่ระบบ

            วงจรอินพุต(Input circuit) – Serial Input เปรียบเสมือนยูนิตหรือการ์ดอินพุตของ PLC

            คอมพิวเตอร์ – CPU Intel เปรียบเสมือนยูนิต CPU ของ PLC

            วงจรเอาท์พุต(Output circuit) – กราฟฟิกการ์ดของคอมพิวเตอร์เสมือนยูนิตหรือการ์ดเอาท์พุตของ PLC

            อุปกรณ์เอาท์พุต – มอนิเตอร์ก็เหมือนหลอดไฟที่ต่อกับยูนิตเอาท์พุตของ PLC นั่นเอง

            คลังข้อมูล(Storage) – หน่วยความจำของ PLC จะเหมือนกับคอมพิวเตอร์เช่นกันแต่ PLC ส่วนใหญ่ไม่มี Disk

 

            เราสามารถนำคอมพิวเตอร์มาทำเป็น PLC ได้ แต่ไม่ขอแนะนำเนื่องจากระบบคอมพิวเตอร์มีเสถียรภาพในการทำงานสู้ PLC ไม่ได้ ซึ่ง PLC จะออกแบบให้ทำงานเฉพาะอย่างมากกว่า

         รูป 8.3 แสดงองค์ประกอบต่างๆของ PLC

 

8.2 ลำดับการทำงาน (Operation Sequence)

            PLC ส่วนใหญ่จะมีลำดับการทำงานพื้นฐาน 4 ขั้นตอนและจะทำงานซ้ำๆ กันหลายครั้งภายในเวลาหนึ่งวินาที    เมื่อเริ่มต้นจ่ายไฟให้กับ PLC มันจะเริ่มตรวจสอบการทำงานของฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์เพื่อหาข้อบกพร่อง   ถ้าไม่มีปัญหาใด ๆ มันจะนำเอาข้อมูลอินพุต (สัญญาณอินพุตต่าง ๆ) เข้ามาเก็บไว้ที่หน่วยความจำซึ่งเราเรียกว่า สแกนอินพุต (Input Scan)    จากนั้นจะประมวลผลตามโปรแกรมแลดเดอร์(Ladder Program) โดยใช้ข้อมูลจากหน่วยความจำ การประมวลผลนี้ เรียกว่า สแกนลอจิก (Logic Scan)   ขณะที่ PLC ประมวลผลตามโปรแกรมแลคเตอร์นั้นค่าเอาท์พุตของโปรแกรมแลดเดอร์จะเปลี่ยนแปลงตามเงื่อนไขต่างๆ ของโปรแกรม แต่การเปลี่ยนแปลงนี้จะอยู่ในหน่วยความจำชั่วคราว(Temporary Memory) เท่านั้น    เมื่อการสแกนแลดเดอร์ทำงานเสร็จสมบูรณ์แล้ว  ข้อมูลเอาท์พุตในหน่วยความจำชั่วคราวนี้จะถูกส่งไปที่ยูนิตเอาท์พุตทำให้อุปกรณ์ที่ต่ออยู่ภายนอกทำงานหรือไม่ทำงานตามผลลัพธ์ที่ได้จากการประมวลผล  ซึ่งเรียกว่า สแกนเอาท์พุต (Output Scan)    เมื่อสิ้นสุดการสแกนเอาท์พุต PLC จะกลับไปเริ่มต้นการทำงานใหม่  ซึ่งกระบวนการดังกล่าวจะใช้เวลา 5 – 10 MS หรือเร็วกว่าขึ้นอยู่กับความเร็วในการทำงานของ CPU   รูป 7.4 แสดงกระบวนการทำงานดังกล่าวนี้

 

   รูป 8.4 วงรอบการสแกนของ PLC

 

            การสแกนอินพุตและเอาท์พุตอาจทำให้มือใหม่สับสนบ้าง แต่มันเป็นเรื่องสำคัญมากที่ต้องทำความเข้าใจ ถ้าคุณต้องใช้งาน PLC กับงานที่ซับซ้อนมากขึ้นในอนาคต    การสแกนอินพุตจะเป็นการรับรู้สถานะของสัญญาณอินพุตหรืออุปกรณ์อินพุต ณ ขณะนั้น แล้วนำข้อมูลเหล่านั้นมาประมวลผลตามโปรแกรมแลดเดอร์ ถ้าสถานะของอินพุตมีการเปลี่ยนแปลงในระหว่างการประมวลผล PLC จะไม่สนใจสถานะที่เปลี่ยนแปลงนี้    อีกปัญหาหนึ่งที่อาจเกิดขึ้นได้ ถ้าการเปลี่ยนแปลงสถานะของอินพุตเร็วเกินไปและเกิดขึ้นระหว่างการประมวลผลแลดเดอร์จะทำให้ PLC ไม่สามารถรับรู้สถานะอินพุตดังกล่าวได้เลย

           โดยปกติเมื่อเริ่มจ่ายไฟให้กับ PLC เอาท์พุตจะถูกสั่งให้ปิด (OFF) แต่จะไม่ส่งผลกระทบกับข้อมูลของอินพุต

          8.2.1 การสแกนอินพุตและเอาท์พุต

                        เมื่ออินพุตต่าง ๆ ที่ต่อกับ PLC ถูกสแกนมันจะเก็บค่าหรือสถานะต่างๆ ไว้ในหน่วยความจำ และเมื่อเอาท์พุตที่ต่อกับ PLC ถูกสแกน มันจะสำเนา (Copy) ข้อมูลจากหน่วยความจำส่งออกไปให้เอาท์พุต และเมื่อทำการสแกนแลดเดอร์หรือประมวลผลแลดเดอร์ PLC มันจะใช้ค่าหรือข้อมูลในหน่วยความจำเท่านั้น โดยไม่สนใจค่าหรือข้อมูลจริงของอินพุตและเอาท์พุตในขณะนั้น    เหตุผลเบื้องต้นที่ทำงานแบบนี้ก็เพื่อว่าโปรแกรมที่เขียนขึ้นอาจใช้อินพุตในหลาย ๆ จุดของโปรแกรม การเปลี่ยนแปลงค่าของอินพุตในขณะนั้นจะไม่มีผลต่อลอจิกต่างๆ ในการประมวลผล

                       ในทำนองเดียวกันถ้าเอาท์พุตต้องเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาเมื่อประมวลผลในแต่และคำสั่งของโปรแกรมแลดเดอร์แทนที่จะประมวลผลให้จบทั้งโปรแกรม   มันจะทำให้ PLC ทำงานช้ามาก เพราะต้องสำเนาข้อมูลไปที่ยูนิตเอาท์พุตทุกครั้งที่ค่ามันเปลี่ยนแปลงจากการประมวลผล

          8.2.2 การสแกนลอจิกของแลดเดอร์

โปรแกรมแลดเดอร์จะถูกจำลองขึ้นจากวงจรรีเลย์   แต่ในวงจรรีเลย์การทำงานจะเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วตามสภาวะที่เปลี่ยนไป  ในขณะที่ส่วนต่างๆของโปรแกรมแลดเดอร์ใน PLC จะถูกประมวลผลหนึ่งครั้งที่เวลาหนึ่งๆ เป็นลำดับขั้นไปเรื่อยๆ จนจบโปรแกรม   เหมือนการอ่านหนังสือที่อ่านจากด้านซ้ายไปขวาและอ่านจากบรรทัดบนบนลงล่าง

เราลองพิจารณาตัวอย่างในรูป 8.5 โปรแกรมแลดเดอร์จะถูกแปลความหมายหรือถูกประมวลผลจากทางซ้ายไปขวาและจากบนลงล่าง   ให้สังเกตุตัวเลขกำกับซึ่งใช้แสดงลำดับในการประมวลผล   จากรูปการประมวลผลจะเริ่มจากวงจรแลดเดอร์ชุดบนสุดก่อนและประมวลผลไปจนถึงจุดสิ้นสุดของวงจรแลดเดอร์     PLC จะให้ผลลัพท์ที่เอาท์พุตตัวบนก่อน (3) จากนั้นก็เอาท์พุตตัวล่าง (4) เมื่อจบแล้วจึงเริ่มประมวลผลวงจรแลดเดอร์ชุดที่ 2

   รูป 8.5 แสดงลำดับในการประมวลผลแลดเดอร์

 

                        ลำดับขั้นในการสแกนแลดเดอร์มีความสำคัญเป็นอย่างมากเมื่อต้องแก้ไขปัญหาโปรแกรมแลดเดอร์ที่ใช้เอาท์พุตทำหน้าที่เป็นอินพุตในจุดอื่น ๆ ของโปรแกรม  หรืออาจกล่าวอีกอย่างหนึ่งคือ เราสามารถเขียนโปรแกรมที่เป็นหน้าคอนแทค NO และ NC ที่มีชื่อเหมือนเอาท์พุทแล้วใช้เป็นเงื่อนไขอินพุตในโปรแกรมจุดอื่นๆ ได้  ซึ่งจะกล่าวถึงรายละเอียดในภายหลัง                             

                      เรามาลองพิจารณารูป 8.6 ที่เอาท์พุตชื่อเดียวกันถูกใช้งาน 2 จุด    วงจรแลดเดอร์แถวแรกจะตรวจสอบสถานะของอินพุต A และสั่งให้เอาท์พุต X มีสถานะเดียวกับอินพุต A เช่น ถ้า A เป็น 0 จะทำให้ X เป็น 0 ด้วย    ส่วนแลดเดอร์วงจรที่ 2 จะตรวจสอบสถานะของอินพุต B และสั่งให้เอาท์พุต X มีสถานะเช่นเดียวกับอินพุต B จากรูปสมมุติว่า A และ B มีลอจิกเป็น “0” ทั้งคู่ เราลองพิจารณาดูสิว่า เอาท์พุต X จะมีสถานะอะไร   ถ้าเราพิจารณาที่วงจรแลดเดอร์แถวแรก

                     เมื่อ A เป็น “0” เอาท์พุต X จะเป็น “0”   แต่เมื่อประมวลผลถึงวงจรที่ 2 อินพุต B เป็น “0” เนื่องจาก B เป็น NC(Normally close) มันสั่งให้เอาท์พุต X เป็น “1”   เมื่อการสแกนแลดเดอร์สิ้นสุดลง  ค่าที่ส่งไปที่เอาท์พุตจริงจึงมีค่าเป็น “1” ไม่ใช่ “  คำตอบที่ได้คือ “1” ครับ    ดังนั้น ถ้าใช้งานเอาท์พุตเดียวกันหลายๆจุดค่าของเอาท์พุตในวงจรแลดเดอร์ชุดสุดท้ายจะเป็นค่าที่ถูกส่งไปที่เอาท์พุตจริงเสมอ

   รูป 8.6 ข้อผิดพลาดที่เกิดจากเอาท์พุตซ้ำกัน

                       

                        จะเห็นได้ว่าระหว่างที่ PLC ประมวลผลแลดเดอร์มันจะเก็บค่าหรือสถานะต่างๆ ไว้ในหน่วยความจำเท่านั้น มันจะยังไม่ส่งไปที่เอาท์พุตภายนอก เช่น ยูนิตเอาท์พุต จนกว่าการสแกนแลดเดอร์จะสิ้นสุดลง

 

8.3 การแสดงสถานะของ PLC (PLC status)

            เนื่องจาก PLC มีข้อจำกัดเรื่องอุปกรณ์อินพุตและเอาท์พุต และที่ด้านหน้าของ PLC จะมีไฟแสดงสถานะที่จำกัดเพียงไม่กี่ดวงเท่านั้น เช่น

           Power – ไฟนี้จะติดตลอดเวลาเมื่อจ่ายไฟให้กับ PLC

           RUN - ไฟนี้จะใช้แสดงว่าโปรแกรมกำลังทำงานอยู่หรือไม่

           Error – ไฟนี้จะติดเมื่อ PLC พบว่าฮาร์ดแวร์ที่สำคัญหรือโปรแกรมมีข้อบกพร่อง

 

            ปกติไฟเหล่านี้จะใช้เพื่อตรอจสอบปัญหาต่างๆ เบื้องต้น  นอกจากนั้น PLC อาจมีสวิทช์ RUN/PROGRAM อยู่บนด้านหน้าตัว PLC ด้วย ซึ่งจะถูกใช้เมื่อต้องการซ่อมบำรุงโดยการตั้งสวิทช์ไว้ที่ PROGRAM   สวิทช์นี้ปกติต้องใช้กุญแจสำหรับบุคลากรที่ได้รับอนุญาตเท่านั้น  เพื่อการเปลี่ยนแปลงโปรแกรม PLC หรือหยุดการทำงานของ PLC

   รูป 8.7 ตัวอย่างไฟแสดงสถานะของ PLC ออมรอนรุ่น CPM2A

 

8.4 หน่วยความจำ (Memory)

            หน่วยความจำเป็นอุปกรณ์ที่ใช้เก็บโปรแกรมและข้อมูลต่างๆ ของ PLC เมื่อมันทำงานจะนำเอาโปรแกรมและข้อมูลในหน่วยความจำมาประมวลผลโดยซีพียู หน่วยความจำสามารถจำแนกตามการใช้งานได้ 2 ชนิด

            > หน่วยความจำชั่วคราว (RAM: Random Access Memory)

            > หน่วยความจำถาวร (ROM: Read Only Memory)

 

          8.4.1 หน่วยความจำชั่วคราว (RAM)

                        หน่วยความจำชนิดนี้ทำงานเร็ว  แต่เมื่อไม่มีไฟเลี้ยงจะทำให้ข้อมูลหายไปในเวลาอันสั้น   โปรแกรมและข้อมูลที่สร้างขึ้นโดยผู้ใช้จะถูกจัดเก็บในหน่วยความจำชนิดนี้   ดังนั้นภายใน PLC จะพบว่ามีแบตเตอรี่สำรอง (Backup Battery) เอาไว้สำรองข้อมูล ในกรณีที่แหล่งจ่ายไฟไม่สามารถจ่ายไฟได้   ข้อควรระวังคือ ไม่ควรถอดแบตเตอรี่สำรองเมื่อไม่มีการไฟจ่ายให้กับ PLC

 

          8.4.2 หน่วยความจำถาวร (ROM)

                        เป็นหน่วยความจำอีกชนิดหนึ่ง โดยที่ข้อมูลใน ROM จะยังอยู่แม้ว่าจะไม่จ่ายไฟให้กับมันแล้วก็ตาม   แต่ก็มีข้อเสียเรื่องการเข้าถึงข้อมูลจะช้ากว่า RAM    นอกจากนั้นเวลาจะเขียนข้อมูลลงไปต้องใช้เครื่องเขียนเฉพาะจึงไม่เป็นที่นิยมใช้     ปัจจุบันได้มีการพัฒนา ROM ให้สามารถใช้งานได้ยืดหยุ่นกว่าและแบ่งออกเป็น 3 ชนิด ดังนี้

            1) PROM ( Programmable ROM) PROM จัดเป็น ROM รุ่นแรก เขียนข้อมูลลงชิปได้เพียงครั้งเดียว ถ้าเขียนข้อมูลไม่สมบูรณ์ชิปก็จะเสียทันที ไม่สามารถนำกลับมาเขียนใหม่ได้อีก

            2) EPROM (Erasable Programmable ROM) สามารถเขียนโปรแกรมได้เช่นเดียวกับ ROM และลบได้   ด้วยแสงอุตต้าไวโอเรต  สามารถเขียนโปรแกรมซ้ำใหม่ได้

            3) EEPROM (Electrical Erasable Programmable ROM) สามารถเขียนโปรแกรมได้เช่นเดียวกับ ROM และลบได้ด้วยแรงดันไฟฟ้า  สามารถเขียนโปรแกรมซ้ำใหม่ได้  ซึ่งเป็นที่นิยมใช้มากที่สุด

            โดยทั่วไปแล้ว PLC จะใช้ RAM เพื่อใช้ประมวลผลโปรแกรมและเก็บข้อมูลใช้งานต่างๆ เช่น สถานะของอินพุตและเอาท์พุต เป็นต้น   ส่วน ROM ใช้จัดเก็บ Firmware หรือ Operating system  ในปัจจุบันผู้ผลิต PLC จะเก็บโปรแกรมแลดเดอร์ไว้ใน EEPROM เพราะว่าง่ายและสะดวกกว่า

 

 สรุป

            PLC และคอมพิวเตอร์เป็นอุปกรณ์ที่มีองค์ประกอบที่คล้าย เช่น อินพุต และ เอาท์พุต   ส่วนการทำงานของ PLC จะเริ่มต้นจากการตรวจสอบตัวเอง จากนั้นจะเริ่มสแกนอินพุต  ประมวลผลคำสั่งลอจิก และสแกนเอาท์พุตตามลำดับ  ขณะที่ PLC กำลังประมวลผลคำสั่งลอจิกอยู่นั้น PLC จะไม่สนใจสถานะอินพุตที่เปลี่ยนไปเช่นเดียวกับเอาท์พุตภายนอกก็ไม่เปลี่ยนแปลงเช่นกัน  จนกว่าการประมวลผลคำสั่งลอจิกจะสิ้นสุดลง  ถ้าเราเข้าใจการกระบวนการทำงานของ PLC เป็นอย่างดีจะทำให้เราสามารถพัฒนาการเขียนโปรแกรมระดับสูงได้เป็นอย่างดี

 

 
  Copyright @ 2012 www.12nalika.com All Rights Reserved. สงวนสิทธิ์ โดย บริษัท 12 นาฬิกา จำกัด  Powered by ThaiWeb.  Admin  
View Visitor

ฟรีบริการเก็บสถิติเว็บไซด์