เนื้อหาวันที่ : 2013-04-26 14:05:52 จำนวนผู้เข้าชมแล้ว : 1449 views

ทำงานด้วยพีแอลซี Allen Bradley (ตอนที่ 7)

จากที่เราได้ศึกษาทำความเข้าใจถึงการทำงานและการนำไปใช้งานกับคำสั่งของพีแอลซี MicroLogix ชนิดรีเลย์ Timer และ Counter ซึ่งเป็นคำสั่งพื้นฐานไปแล้ว

ทำงานด้วยพีแอลซี Allen Bradley (ตอนที่ 7)
      วัชรชัย สิทธิพันธ์

     จากที่เราได้ศึกษาทำความเข้าใจถึงการทำงานและการนำไปใช้งานกับคำสั่งของพีแอลซี MicroLogix ชนิดรีเลย์ Timer และ Counter ซึ่งเป็นคำสั่งพื้นฐานไปแล้ว ในตอนนี้เราจะนำคำสั่งเหล่านี้มาเขียนโปรแกรมแลดเดอร์เพื่อควบคุมการทำงานของกระบวนการหรือเครื่องจักรด้วยโปรแกรม RSLogix500 ซึ่งเป็นโปรแกรมสำหรับเขียนแลดเดอร์ของพีแอลซี MicroLogix โดยจะยกตัวอย่างระบบควบคุมการผสมของเหลว (Blending Systems)

ขั้นตอนพื้นฐานสำหรับการวางแผนงานระบบควบคุมกระบวนการ


      ขั้นตอนพื้นฐานสำหรับการวางแผนงานระบบควบคุมอัตโนมัติสำหรับควบคุมกระบวนการหรือเครื่องจักรนั้นเป็นขั้นตอนที่ช่วยให้เราทำงานได้สะดวกเป็นลำดับขั้นตอน และรวดเร็วสำหรับการเขียนโปรแกรมควบคุมระบบอัตโนมัติด้วยพีแอลซี อย่างไรก็ตามนั้น ขั้นตอนในการวางแผนงานนั้นก็มีหลายทางแต่จะขอยกตัวอย่างขั้นตอนเบื้องต้นดังแสดงในรูปที่ 1

      ขั้นตอนพื้นฐานสำหรับการวางแผนงานระบบควบคุมอัตโนมัติสำหรับควบคุมกระบวนการหรือเครื่องจักรนั้นเป็นขั้นตอนที่ช่วยให้เราทำงานได้สะดวกเป็นลำดับขั้นตอน และรวดเร็วสำหรับการเขียนโปรแกรมควบคุมระบบอัตโนมัติด้วยพีแอลซี อย่างไรก็ตามนั้น ขั้นตอนในการวางแผนงานนั้นก็มีหลายทางแต่จะขอยกตัวอย่างขั้นตอนเบื้องต้นดังแสดงในรูปที่ 1

รูปที่ 1 ขั้นตอนพื้นฐานสำหรับการวางแผนงานระบบควบคุมกระบวนการ

     1. แยกกระบวนการออกเป็นกลุ่มย่อย
     กระบวนการที่เราจะควบคุมนั้นจะประกอบไปด้วยแต่ละกลุ่มงานย่อย ๆ เราจะแยกกระบวนการที่จะควบคุมนี้ออกเป็นกลุ่มย่อย 

รูปที่  2 ระบบผสมของเหลว

-   กำหนดแบ่งพื้นที่ของกระบวนการ
     หลังจากที่เรากำหนดกระบวนการที่จะควบคุมแล้วนั้น เราจะแบ่งกระบวนการนี้ออกเป็นกลุ่มย่อยหรือแบ่งพื้นที่ย่อยโดยหลักการแบ่งกลุ่มก็พิจารณาจากการทำงานที่สัมพันธ์กัน

รูปที่ 3 กลุ่มย่อยของระบบผสมของเหลว


     จากระบบผสมของเหลวเราแบ่งออกเป็นกลุ่มย่อยได้ตามรูปที่ 3 โดยแบ่งออกเป็น 4 กลุ่มย่อย 
- กลุ่ม  A ส่วนผสม A 
- กลุ่ม B ส่วนผสม B
- กลุ่ม C ถังผสม
- กลุ่ม D วาล์วถ่ายออก

     2. อธิบายการทำงานของแต่ละกลุ่ม
      เมื่อเราอธิบายการทำงานของแต่ละกลุ่มในกระบวนการเราไม่ได้กำหนดเฉพาะกลุ่มเท่านั้นแต่รวมไปถึงอุปกรณ์อื่นที่อยู่ในแต่ละกลุ่มเช่น
- สิ่งที่เกี่ยวข้องทางไฟฟ้า ทางกลและลอจิกอินพุต/เอาต์พุตของแต่ละกลุ่ม
- สิ่งที่เกี่ยวข้องสัมพันธ์กัน (Interlock) ของแต่ละกลุ่ม


     ตัวอย่างระบบผสมของเหลวในงานอุตสาหกรรมจะประกอบไปด้วยอุปกรณ์คือ เครื่องสูบ มอเตอร์ไฟฟ้า และวาล์ว เราอธิบายหน้าที่การทำงานของแต่ละอุปกรณ์และความเกี่ยวข้องกันในการทำงานของแต่ละอุปกรณ์

 

 

     3. กำหนดความปลอดภัยที่ต้องการ
   การตัดสินใจในการเพิ่มอุปกรณ์ที่จำเป็นในการสร้างความปลอดภัยให้กับกระบวนการนั้นเป็นสิ่งที่จำเป็นอย่างยิ่ง
วิธีหนึ่งที่สำคัญคือการกำหนดวงจรไฟฟ้าที่ทำให้เกิดความปลอดภัยกับกระบวนการโดยที่วงจรไฟฟ้านี้ไม่ขึ้นกับพีแอลซี
การออกแบบความปลอดภัยสามารถทำตามขั้นตอนได้ดังต่อไปนี้


- กำหนดลอจิก การ Interlock ทางไฟฟ้า/ทางกลระหว่างกลุ่มในกระบวนการ
- ออกแบบวงจรไฟฟ้าให้ระบบสามารถทำงาน Manual ได้เมื่อเกิดกรณีฉุกเฉิน
- กำหนดความปลอดภัยที่ต้องการในอนาคตสำหรับการทำงานที่ปลอดภัยของกระบวนการ


     ตัวอย่างระบบผสมของเหลว
     สวิตซ์หยุดฉุกเฉินจะหยุดการทำงานของอุปกรณ์ดังต่อไปนี้โดยไม่เกี่ยวข้องกันกับพีแอลซี
- Feed Pump (P1)
- Feed Pump (P2)
- Agitator Motor
- Valve


     สวิตซ์หยุดฉุกเฉินจะติดตั้งอยู่ในส่วนการปฏิบัติการ
     สถานะหยุดเมื่อสวิตซ์หยุดฉุกเฉินทำงานจะส่งสัญญาณเข้าอินพุตของพีแอลซี


     4. กำหนดการแสดงผลการทำงานและการควบคุม
     ทุก ๆ กระบวนที่เราควบคุมนั้นจำเป็นจะต้องมีการแสดงผลการทำงานอุปกรณ์สั่งงานสำหรับควบคุมเพื่อที่จะบ่งบอกสถานะการทำงานให้ผู้ใช้งานนั้นทราบและสามารถควบคุมการทำงานของกระบวนการได้ สำหรับการแสดงผลและการควบคุมนั้นก็มีหลายรูปแบบตั้งแต่แสดงผลด้วยหลอดไฟควบคุมด้วยสวิตซ์ ไปจนถึงการแสดงผลและควบคุมด้วย HMI (Human Machine Interface)


      สำหรับการควบคุมระบบผสมจากตัวอย่างนั้นเราจะใช้สวิตซ์ในการสั่งควบคุมการทำงานและแสดงผลการทำงานด้วยหลอดไฟแสดงผล


     รูปที่ 4 Blending Process Control Panel

     5. กำหนดพีแอลซี
      หลังจากที่เราแบ่งกลุ่มและกำหนดหน้าที่การทำงานของอุปกรณ์ต่าง ๆ เป็นที่เรียบร้อยแล้วเราก็มากำหนดพีแอลซี จำนวนอินพุต/เอาต์พุต ของพีแอลซีที่จะใช้งานโดยสิ่งที่เราจะต้องกำหนดคือ
- ชนิดของพีแอลซี
- จำนวนอินพุต/เอาต์พุตของพีแอลซี
- คุณสมบัติของอินพุต/เอาต์พุต


     จากตัวอย่างระบบผสมของเหลวนั้นเราเลือกพีแอลซี MicroLogix1200 มาควบคุมการทำงานสำหรับอินพุต/เอาต์พุตของพีแอลซีนั้นเราต้องกำหนดอินพุต/เอาต์พุตที่จะใช้งานของระบบโดยที่เราจะไม่นำ Emergency Stop เข้ามาเป็นอินพุตของพีแอลซีให้เป็นวงจรภายนอกไม่เกี่ยวกันกับโปรแกรม

 

 

 รูปที่ 5 Blending Control Systems

     จากตารางที่เราแจกแจงจำนวนอินพุตและเอาต์พุตที่จะใช้งานของระบบผสมของเหลวจำนวนอินพุตที่ใช้ 8 อินพุต และจำนวนเอาต์พุตที่ใช้ 13 เอาต์พุต ดังนั้นเราเลือกใช้พีแอลซี MicroLogix1200 ขนาด 40I/O ซึ่งมีจำนวนอินพุต = 24 และ เอาต์พุต = 16
     เมื่อเราเลือกรุ่นของพีแอลซีที่จะใช้งานเป็นที่เรียบร้อยแล้วเราก็มากำหนดอินพุต/เอาต์พุตของพีแอลซีตามตารางอินพุต/เอาต์พุตที่เรากำหนดไว้ก่อนหน้าแล้วโดยเราจะกำหนดแอดเดรสให้กับอินพุต/เอาต์พุต

 

เขียนโปรแกรม
     เมื่อกำหนดรายละเอียดของอินพุต/เอาต์พุตเป็นที่เรียบร้อยแล้ว ทีนี้ก็จะเป็นขั้นตอนการเขียนโปรแกรมแลดเดอร์ด้วยโปรแกรม RSLogix 500 ก่อนอื่นเราต้องเปิดโปรแกรม RSLogix 500 จากนั้นเลือกรุ่นของพีแอลซีให้ตรงกันกับที่เราเลือกใช้งานโดยสำหรับการควบคุมระบบผสมของเหลวนี้ เราเลือกพีแอลซี MicroLogix 1200 Series C

รูปที่ 6 กำหนดพีแอลซี

     เมื่อเราเปิดโปรเจ็กต์หรือสร้างโปรเจ็กต์ใหม่นั้นจะเห็นโปรเจ็กต์ทรีทางด้านซ้ายมือโดยจะแสดงโฟลเดอร์และไฟล์ทั้งหมดที่มีในโปรเจ็กต์เครื่องหมายลบ (-) นั้นแสดงว่าได้แสดงไฟล์ที่มีในโฟลเดอร์แล้วและสามารถคลิกที่เครื่องหมายลบเพื่อซ่อนไฟล์ที่แสดงอยู่ เครื่องหมายบวก (+) นั้นแสดงว่าโฟลเดอร์นั้นประกอบด้วยไฟล์ที่ยังไม่ได้แสดงสามารถคลิกที่เครื่องหมายบวกเพื่อแสดงไฟล์ที่มีอยู่ในโฟลเดอร์ เราสามารถที่จะเปลี่ยนชื่อไฟล์ได้แต่ไฟล์ SYS0 และ SYS1 นั้นเป็นไฟล์ภายในไม่สามารถเปลี่ยนชื่อได้


     เมื่อต้องการเปิดโปรแกรมไฟล์ให้ดับเบิ้ลคลิกไอคอนในโปรเจ็กต์ทรี โดยไฟล์แลดเดอร์นั้นจะอยู่ทางด้านขวามือของหน้าต่างโปรแกรม RSLogix 500 โดยทั่วไปแล้วนั้นไฟล์หมายเลข 2 จะเป็นไฟล์โปรแกรมหลัก เราสามารถที่จะเขียนแลดเดอร์ในไฟล์โปรแกรมหลักอย่างเดียวซึ่งเป็นการเขียนโปรแกรมแบบเชิงเส้น (Linear Programming) แต่ในกรณีที่ระบบมีความซับซ้อน มีกลุ่มย่อยที่จะควบคุมหลาย ๆ กลุ่มเราสามารถสร้างไฟล์โปรแกรมย่อยขึ้นมาและเรียกใช้งานซึ่งการเขียนโปรแกรมแบบนี้จะเรียกว่าแบบโครงสร้าง (Structured Programming) จะช่วยให้เรามีความสะดวกในการเขียนโปรแกรม เพราะเราสามารถแบ่งโปรแกรมออกเป็นกลุ่มย่อย ๆ ง่ายทั้งในการเขียนและการตรวจสอบ  

รูปที่ 7 การโปรแกรมแบบเชิงเส้นและแบบโครงสร้าง

     สำหรับการเริ่มต้นเขียนโปรแกรมคลิกที่ Rung สุดท้ายแล้วเลือกไอคอนสำหรับสร้าง Rung ใหม่จากแถบเครื่องมือจากนั้นคลิกคำสั่งเพื่อวางคำสั่งบน Rung เราสามารถวางคำสั่งได้หลาย ๆ คำสั่งจากซ้ายไปขวา

รูปที่ 8 เริ่มต้นเขียนแลดเดอร์

     เราสามารถเปลี่ยนชื่อของไฟล์โปรแกรมใหม่ได้โดยคลิกขวาที่ไฟล์โปรแกรม LAD 2 จากนั้นก็พิมพ์ชื่อใหม่ที่เราต้องการและถ้าหากต้องการสร้างไฟล์โปรแกรมย่อยก็ให้คลิกขวาที่ Program Files แล้วเลือก New เพื่อสร้างไฟล์โปรแกรม


รูปที่ 9 สร้างไฟล์โปรแกรมใหม่ และ เปลี่ยนชื่อไฟล์โปรแกรม

     จากระบบผสมของเหลวจะเห็นว่าระบบนั้นไม่ได้มีความซับซ้อนมากเราสามารถเขียนแลดเดอร์ภายในไฟล์โปรแกรมหลักอย่างเดียวก็ได้ ทีนี้เรามาเริ่มเขียนโปรแกรมกันเลย
     ระบบผสมของเหลวนั้นมีโหมดควบคุมการทำงานสองโหมดด้วยกันคือโหมดที่ทำงานเป็นรอบ (Batch) และโหมดทำงานต่อเนื่อง (Continuous) สองโหมดจะแตกต่างกันตรงที่การทำงานเป็นรอบจะต้องกดปุ่มสตาร์ทให้ระบบทำงานโดยที่ทำงานรอบเดียว หากต้องการให้ทำงานอีกก็ต้องกดปุ่มสตาร์ทใหม่แต่สำหรับการทำงานแบบต่อเนื่องนั้นเมื่อเลือกสวิตซ์เลือกโหมดไปที่ Continuous Mode ระบบจะเริ่มทำงานและทำงานอย่างต่อเนื่องจนกว่าจะหยุดระบบสำหรับลำดับการทำงานในการผสมนั้นเหมือนกันทั้งสองโหมด


     ลำดับที่ 1 เราจะเขียนแลดเดอร์ตามลำดับจังหวะการทำงานโดยที่เราจะค่อย ๆ เพิ่มอุปกรณ์ที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเป็นจังหวะเริ่มแรกนั้น ระบบของเราจะเริ่มต้นการทำงานเมื่อมีการกดปุ่มสตาร์ทโดยที่สถานะก่อนหน้านั้นจะต้องไม่มีของเหลวอยู่ในถังผสมนั่นหมายความว่าสวิตซ์ลูกลอย LS 3 จะต้องไม่ทำงานเรานำคอนแท็กต์ปกติปิดของ LS 3 มาใช้โดยที่แอดเดรสของ สวิตซ์ลูกลอย LS 3 คือ I:0/3 โดยที่แอดเดรสของอุปกรณ์อินพุตและเอาต์พุตนั้นอ้างอิงตามตารางที่เรากำหนดไว้ก่อนหน้าแล้ว เมื่อสวิตซ์สตาร์ทถูกกด Feed Pump P1 สำหรับสูบของเหลว A จะทำงานเรานำคอนแท็กต์ปกติเปิดของ Feed Pump P1 มาขนานกับคำสั่งที่ใช้สตาร์ทการทำงานเพื่อคงค้างสภาวะการทำงานเอาไว้ หรือที่เรียกกันทั่วไปว่า Interlock หรือเราอาจจะใช้คำสั่ง Latch ก็ได้ ตามด้วย Inlet Valve V1 และ Feed valve V2 จะเปิดเมื่อ Feed Pump P1 ทำงานไปแล้ว 1 วินาทีโดยเราใช้ Timer TON หน่วงเวลาในการเปิดวาล์ว

รูปที่ 10 การกำหนดรายละเอียดและสัญลักษณ์ให้กำแอดเดรสภายในโปรแกรม

    

      ลำดับที่ 2 เมื่อระดับของเหลวในถังเพิ่มขึ้นจนถึงระดับสวิตซ์ลูกลอย LS 2 คอนแท็กต์ของสวิตซ์ลูกลอยจะทำงานและหยุดการทำงานของ Feed Pump P1 และสั่งให้ Feed Pump P2 ทำงานเพื่อสูบของเหลว B เข้ามายังถังผสมและเช่นเดียวกัน Inlet Valve V3 และ Feed valve V4 จะเปิดเมื่อ Feed Pump P2 ทำงานไปแล้ว 1 วินาที เรานำคอนแท็กต์ปกติเปิดของสวิตซ์ลูกลอย LS 2 เป็นตัวสั่งให้ Feed Pump P2 ทำงานโดยคอนแท็กต์อนุกรมกับคอนแท็กต์ปกติเปิดของ Feed Pump P1 นั่นหมายความว่าจังหวะนี้จะทำงานได้ก็ต่อเมื่อหลังจากที่ Feed Pump P1 ทำงานแล้วก็คือสามารถทำงานได้หลังจากจังหวะก่อนหน้า ในขณะเดียวกันเรานำคอนแท็กต์ปกติปิดของ Feed Pump P2 ไปอนุกรมกับคอยล์ของ Feed Pump P1 เพื่อหยุดการทำงานของ Feed Pump P1 เมื่อ Feed Pump P2 ทำงาน

 

    

 

    ลำดับที่ 3 เมื่อระดับของเหลวในถังเพิ่มขึ้นจนถึงระดับสวิตซ์ลูกลอย LS 1 คอนแท็กต์ของสวิตซ์ลูกลอยจะทำงานและหยุดการทำงานของ Feed Pump P2 และสั่งให้ Agitator M1 โดยที่เรานำคอนแท็กต์ปกติเปิดของสวิตซ์ลูกลอย LS 1 อนุกรมกับคอนแท็กต์ของ Feed Pump P2 เป็นตัวสั่งให้ Agitator M1 ทำงานและนำคอนแท็กต์ปกติปิดของ Agitator M1 อนุกรมกับคอยล์ของ Feed Pump P2 เพื่อที่จะหยุดการทำงานของ Feed Pump P2

 

    

 

    ลำดับที่ 4 เมื่อมอเตอร์ Agitator M1 ทำงานเพื่อกวนของเหลวในถังให้เข้ากัน เรากำหนดให้มอเตอร์ทำงานเป็นเวลา 5 นาที เราใช้ Timer TON โดยกำหนดเวลาในการทำงาน 300 วินาที เมื่อครบเวลาที่กำหนดก็จะหยุดการทำงานของมอเตอร์ Agitator M1และสั่งให้ Drain Valve V5 เปิดเพื่อระบายของเหลวออกไปยังกระบวนการถัดไป เรานำคอนแท็กต์ปกติเปิดของ Timer T4:2 เป็นตัวสั่งให้ Drain Valve V5 เปิดและเรานำคอนแท็กต์ปกติปิดของ Drain Valve V5 ไปอนุกรมกับคอยล์ของ Agitator M1 เพื่อหยุดการทำงานของ Agitator M1 และ Drain Valve V5 จะปิดก็ต่อเมื่อของเหลวระบายออกหมดถังนั่นก็คือสวิตซ์ลูกลอย LS 3 หยุดทำงานเรานำคอนแท็กต์ปกติเปิดของสวิตซ์ลูกลอย LS 3 มาอนุกรมกับคอยล์ของ Drain Valve V5

 

 

 

 

     ลำดับที่ 5 จากลำดับข้างต้นนั้นเราก็ได้จังหวะการทำงานของระบบผสมของเหลวตั้งแต่ต้นจนจบกระบวนการแต่การทำงานของระบบผสมของเหลวนั้นแบ่งการทำงานเป็นสองโหมดคือแบบเป็นรอบและแบบต่อเนื่องดังที่ได้อธิบายการทำงานไว้ข้างต้นเราจะเพิ่มคอนแท็กต์ของสวิตซ์สำหรับเลือกโหมดเพิ่มเข้าไปในแลดเดอร์ เราเพิ่มคอนแท็กต์ปกติเปิดของสวิตซ์เลือกโหมดการทำงานทั้งสองลงไปในแลดเดอร์ Rung 0000

    ลำดับที่ 6 เมื่อเราเลือกสวิตซ์เลือกโหมดไปที่ตำแหน่ง OFF นั่นคือ คอนแท็กต์ปกติเปิด I:0/0 และ I:0/1 ไม่ทำงานระบบจะต้องหยุดทันทีเราจึงนำคอนแท็กต์ปกติเปิดของ I:0/0 และ I:0/1 ขนานกันแล้วไปอนุกรมกับเอาต์พุตคอยล์ Feed Pump P1, Feed Pump P2, Valve V1, V2, V3, V4, V5 และ Agitator M1

     ลำดับที่ 7 เรากำหนดหน้าที่การทำงานของเซนเซอร์วัดการไหลให้ตัดการทำงานของเครื่องสูบเมื่อไม่มีสัญญาณจากเซนเซอร์หลังจากที่เครื่องสูบทำงานไปแล้ว 10 วินาทีดังนั้นเราจึงเขียนแลดเดอร์เพื่อตัดการทำงานของเครื่องสูบโดยที่เรานำคอนแท็กต์ปกติของ Feed Pump ที่แสดงการทำงานของ Feed Pump อนุกรมกับคอนแท็กต์ปกติปิดของเซนเซอร์วัดการไหลและใช้ Timer TON จับเวลา 10 วินาทีหากสถานะดังกล่าวเป็นจริงก็จะสั่งให้ B3:0/1 หรือ B3:0/2 ทำงานซึ่งเป็นสถานะของการที่ไม่มีการไหลของของเหลวเรานำคอนแท็กต์ปกติปิดของ B3:0/1 หรือ B3:0/2 ไปอนุกรมกับคอยล์ของ Feed Pump เพื่อตัดการทำงานและเรากำหนดให้รีเซตสถานะดังกล่าวเมื่อเลือกสวิตซ์เลือกโหมดไปที่ตำแหน่ง OFF

 

    ลำดับที่ 8 สำหรับหลอดไฟแสดงผลนั้นเราก็นำคอนแท็กต์อนุกรมกับคอยล์เอาต์พุตของหลอดแต่ละหลอดโดยแสดงใน Rung 0009-0013 จากนั้นเราก็ได้โปรแกรมสำหรับควบคุมระบบผสมของเหลว

 

 

 

 

 

 

 

     จากตัวอย่างระบบผสมของเหลวนั้นเรานำคำสั่งเบื้องต้นของพีแอลซี MicroLogix มาใช้งานซึ่งคงจะพอเป็นแนวทางในการเขียนแลดเดอร์สำหรับควบคุมกระบวนการต่าง ๆ ในงานอุตสาหกรรม

 

สงวนลิขสิทธิ์ ตามพระราชบัญญัติลิขสิทธิ์ พ.ศ. 2539 www.thailandindustry.com
Copyright (C) 2009 www.thailandindustry.com All rights reserved.

ขอสงวนสิทธิ์ ข้อมูล เนื้อหา บทความ และรูปภาพ (ในส่วนที่ทำขึ้นเอง) ทั้งหมดที่ปรากฎอยู่ในเว็บไซต์ www.thailandindustry.com ห้ามมิให้บุคคลใด คัดลอก หรือ ทำสำเนา หรือ ดัดแปลง ข้อความหรือบทความใดๆ ของเว็บไซต์ หากผู้ใดละเมิด ไม่ว่าการลอกเลียน หรือนำส่วนหนึ่งส่วนใดของบทความนี้ไปใช้ ดัดแปลง โดยไม่ได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษร จะถูกดำเนินคดี ตามที่กฏหมายบัญญัติไว้สูงสุด