ระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมได้เข้าสู่ยุคใหม่ด้วยการนำ Programmable Logic Controllers (PLC) มาใช้อย่างแพร่หลาย ซึ่งเป็นอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ที่ซับซ้อนซึ่งออกแบบมาสำหรับสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมโดยเฉพาะ คอมพิวเตอร์ที่ทนทานเหล่านี้ได้กลายเป็นรากฐานสำคัญของการผลิตสมัยใหม่ โดยให้การควบคุมกระบวนการผลิตที่ไม่เคยมีมาก่อน
ข้อดีของ PLC
PLC แสดงถึงการก้าวกระโดดครั้งสำคัญจากระบบควบคุมอุตสาหกรรมแบบเดิมๆ โดยจัดการกับความท้าทายที่มีมายาวนานในการดำเนินการด้านการผลิต:
- ผลผลิตที่เพิ่มขึ้น:การควบคุมกระบวนการผลิตที่แม่นยำช่วยลดข้อผิดพลาดของมนุษย์ ขณะเดียวกันก็เพิ่มประสิทธิภาพขั้นตอนการทำงานให้เหมาะสม
- การลดต้นทุน:ระบบอัตโนมัติของงานซ้ำๆ ช่วยลดความต้องการแรงงาน ในขณะที่ความสามารถในการบำรุงรักษาแบบคาดการณ์ล่วงหน้าช่วยลดเวลาหยุดทำงานของอุปกรณ์
- ความน่าเชื่อถือในการดำเนินงาน:ออกแบบมาสำหรับสภาวะทางอุตสาหกรรมที่รุนแรง PLC จะรักษาประสิทธิภาพการทำงานที่สม่ำเสมอในกรณีที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั่วไปอาจเสียหาย
- ความยืดหยุ่นของระบบ:สถาปัตยกรรมที่ปรับเปลี่ยนได้รองรับการใช้งานตั้งแต่การสลับอย่างง่ายไปจนถึงระบบควบคุมการเคลื่อนไหวที่ซับซ้อน
- การตรวจสอบอัจฉริยะ:การรวบรวมข้อมูลอย่างต่อเนื่องช่วยให้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการแบบเรียลไทม์และการตรวจจับข้อผิดพลาดตั้งแต่เนิ่นๆ
ฟังก์ชั่นหลัก
PLC ทำงานผ่านวงจรการประมวลผลอินพุตและเอาต์พุตอย่างต่อเนื่อง เซ็นเซอร์ที่เชื่อมต่อจะป้อนข้อมูลการทำงานแบบเรียลไทม์ไปยังคอนโทรลเลอร์ ซึ่งประมวลผลข้อมูลนี้ตามลอจิกที่ตั้งโปรแกรมไว้ล่วงหน้า จากนั้นระบบจะเปิดใช้งานเอาท์พุตที่เหมาะสม ไม่ว่าจะเป็นการเปิดใช้งานมอเตอร์ การปรับวาล์ว หรือการกระตุ้นสัญญาณเตือน
ส่วนประกอบสำคัญ
ระบบ PLC สมัยใหม่ประกอบด้วยองค์ประกอบหลักสามประการ:
โมดูลอินพุต/เอาท์พุต:ส่วนประกอบอินเทอร์เฟซเหล่านี้แปลระหว่างสัญญาณควบคุมแบบดิจิทัลและตัวแปรกระบวนการทางกายภาพ โดยจัดการทั้งสัญญาณเปิด/ปิดแบบแยกและการวัดแบบอะนาล็อกอย่างต่อเนื่อง
อินเทอร์เฟซการสื่อสาร:ความสามารถด้านเครือข่ายทางอุตสาหกรรมช่วยให้ PLC สามารถทำงานร่วมกับระบบการควบคุมดูแล ซอฟต์แวร์ระดับองค์กร และแพลตฟอร์มระบบคลาวด์โดยใช้โปรโตคอลมาตรฐาน
อินเทอร์เฟซระหว่างมนุษย์กับเครื่องจักร (HMI):หน้าจอสำหรับผู้ปฏิบัติงานมีตั้งแต่แผงจอแสดงผลพื้นฐานไปจนถึงคอนโซลหน้าจอสัมผัสขั้นสูง ให้การแสดงภาพกระบวนการและการเข้าถึงการควบคุม
การบูรณาการอุตสาหกรรม 4.0
PLC ร่วมสมัยทำหน้าที่เป็นโหนดที่สำคัญในระบบนิเวศการผลิตอัจฉริยะ โมเดลขั้นสูงรองรับการเชื่อมต่อฐานข้อมูลโดยตรง การสื่อสารบนเว็บ และการบูรณาการระบบคลาวด์ผ่านโปรโตคอล เช่น MQTT การเชื่อมต่อที่ขยายเพิ่มขึ้นนี้ช่วยให้สามารถวิเคราะห์เชิงคาดการณ์ การตรวจสอบระยะไกล และการเพิ่มประสิทธิภาพทั่วทั้งระบบ
ขณะนี้ผู้ผลิตบางรายนำเสนอหน่วย PLC-HMI แบบรวม ซึ่งรวมฟังก์ชันการควบคุมและการแสดงภาพไว้ในอุปกรณ์เครื่องเดียว โซลูชันแบบครบวงจรเหล่านี้ทำให้การติดตั้งง่ายขึ้น ในขณะเดียวกันก็ลดต้นทุนด้านฮาร์ดแวร์และความซับซ้อนในการบำรุงรักษา
แนวทางการเขียนโปรแกรม
PLC รองรับวิธีการเขียนโปรแกรมที่หลากหลายเพื่อรองรับข้อกำหนดทางเทคนิคที่แตกต่างกัน:
ลอจิกบันได:ภาษาการเขียนโปรแกรมกราฟิกนี้เลียนแบบไดอะแกรมรีเลย์ไฟฟ้า นำเสนอการแสดงภาพที่ใช้งานง่ายสำหรับวิศวกรไฟฟ้าที่เปลี่ยนไปใช้การควบคุมแบบดิจิทัล
ภาษา C-Based:สำหรับการใช้งานที่ซับซ้อน PLC สมัยใหม่รองรับการเขียนโปรแกรมข้อความที่มีโครงสร้าง ทำให้มีความยืดหยุ่นมากขึ้นสำหรับกลยุทธ์การควบคุมอัลกอริทึม
ภูมิทัศน์ระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมยังคงมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง โดยมีเทคโนโลยี PLC เป็นผู้นำในการเปลี่ยนแปลงครั้งนี้ เนื่องจากการดำเนินการด้านการผลิตขับเคลื่อนด้วยข้อมูลมากขึ้น ตัวควบคุมอเนกประสงค์เหล่านี้จึงอยู่ในตำแหน่งที่จะมีบทบาทมากยิ่งขึ้นในกลยุทธ์ระบบอัตโนมัติในโรงงานทั่วโลก