บทท 1แนะนาใหรจก PLC

PLC (Programmable Logic Controller) หรอปจจบนใชคาวา PC (Programmable Controller) ในทนจะใชคาวา PLC แทน PC เพอปองกนความสบสนระหวางคาวา PC (Personal Computer)

PLC เปนอปกรณทคดคนขนมา เพอใชควบคมการทางานของเครองจกร หรอ ระบบตางๆแทนวงจรรเลยแบบเกา ซงวงจรรเลยมขอเสยคอ การเดนสาย และการเปลยนแปลงเงอนไขในการควบคมมความยงยาก และเมอใชงานไปนานๆ หนาสมผสของรเลยจะเสอม ดงนนปจจบน PLC จงเขามาทดแทนวงจรรเลย เพราะ PLC ใชงานไดงายกวา สามารถตอเขากบอปกรณอนพต/เอาตพตไดโดยตรง หลงจากนนเพยงแตเขยนโปรแกรมควบคมกสามารถใชงานไดทนท ถาตองการจะเปลยนเงอนไขใหม สามารถทาไดโดยเปลยนแปลงโปรแกรมเทานน

นอกจากน PLC ยงสามารถใชงานรวมกบอปกรณอนๆ เชนเครองอานบารโคด(Barcode Reader), เครองพมพ (Printer) เปนตน

ในปจจบน นอกจาก PLC จะใชงานแบบเดยว (Stand alone)แลว ยงสามารถตอ PLC หลายๆตวเขาดวยกน(Network) เพอควบคมการทางานของระบบใหมประสทธภาพมากยงขนอกดวย จะเหนไดวาการใชงาน PLC มความยดหยนมากกวาการใชงานวงจรรเลยแบบเกา ดงนน ปจจบนโรงงานอตสาหกรรมตางๆจงเปลยนมาใช PLC มากขน เราสามารถจาแนกประเภทของ PLC ตามลกษณะภายนอกไดเปน 2 ชนด คอ

1.1. ชนดของ PLCเราสามารถจาแนก PLC ตามโครงสรางภายนอกไดเปน 2 ชนด คอ

PLC ชนดบลอก (Block Type PLCs)PLC ประเภทน จะรวมสวนประกอบทงหมดของ PLC อยในบลอกเดยวกน ไม

วาจะเปน ตวประมวลผล หนวยความจา ภาคอนพต/เอาตพต และแหลงจายไฟ สามารถแสดงตวอยาง PLC แบบ Block Type ใหเหนดงรปท 1.1

รปท 1.1 แสดงชนดของ PLC แบบ Block Type

• สวนประกอบของ PLC แบบ Block Type ในทนจะยกตวอยาง PLCแบบ Block Type ของ OMRON รน CPM2A

รปท 1.2 โครงสรางภายนอก ของ PLCจากรปท 1.2 สามารถอธบายความหมายของแตละสวนไดดงน

คอ ขวตอแหลงไฟ(Power Supply Input Terminal)คอ ขวตออนพต(Input Terminal)คอ หลอด LED แสดงสถานะการทางานอนพต(Input Indicator)คอ ขวตอเอาตพต(Output Terminal)คอ หลอด LED แสดงสถานะการทางานเอาตพต(Output Indicator)คอ พอรตขยายอนพต/เอาตพต (Expansion I/O Unit Connector)

คอ พอรตเชอมตอกบอปกรณปอนโปรแกรม (Peripheral Port)คอ พอรตอนกรม RS-232C(Serial RS-232 Port)

ในกรณททานตองการเพมจานวนอนพต/เอาตพต สามารถใชหนวยขยายอนพต/เอาตพต(Expansion I/O Units) เพอเพมจานวนอนพต/เอาตพตไดโดยการตอเขาท พอรตขยายอนพต/เอาตพต (Expansion I/O Unit Connector) สามารถแสดงโครงสรางของหนวยขยายอนพต/เอาตพต ใหเหนดงรปท 1.3

รปท 1.3 แสดงหนวยขยายอนพต/เอาตพต(Expansion I/O Units)

CPM2C

• ขอด ขอเสย ของ PLC แบบ Block Typeสามารถยกตวอยางขอดขอเสยของ PLC แบบ Block Type ดงน

ขอด ขอเสย1. มขนาดเลกสามารถตดตงไดงาย

จงเหมาะกบงานควบคมขนาดเลกๆ2. สามารถใชงานแทนวงจรรเลยได3. มฟงกชนพเศษ เชน ฟงกชนทางคณตศาสตร

และฟงกชนอนๆ

1. การเพมจานวนอนพต/เอาตพตสามารถ เพมไดนอยกวา PLC ชนดโมดล

2. เมออนพต/เอาตพตเสยจดใดจดหนง ตองนา PLC ออกไปทงชดทาใหระบบตองหยดทางานชวระยะเวลาหนง

3. มฟงกชนใหเลอกใชงานนอยกวา PLCชนดโมดล

เนอหาในหวขอตอไปจะกลาวถง PLC อกชนดหนงซงแยกสวนประกอบตางๆออกจากกน เรยกวา PLC ชนดโมดล(Modular Type PLCs)

PLC ชนดโมดล (Modular Type PLCs) หรอแรค (Rack Type PLCs)PLC ชนดน สวนประกอบแตละสวนสามารถแยกออกจากกนเปนโมดล(Modules) เชน

ภาคอนพต/เอาตพต จะอยในสวนของโมดลอนพต/เอาตพต(Input/Output Units) ซงสามารถเลอกใชงานไดวาจะใชโมดลขนาดกอนพต/เอาตพต ซงมใหเลอกใชงานหลายรปแบบ อาจจะใชเปนอนพตอยางเดยวขนาด 8 /16 จด หรอ เปนเอาตพตอยางเดยวขนาด 4/8/12/16 จด ขนอยกบรนของ PLC ดวย

ในสวนของตวประมวลผลและหนวยความจาจะรวมอยในซพยโมดล (CPU Unit) เราสามารถเปลยนขนาดของ CPU Unit ใหเหมาะสมตามความตองการใชงาน เชน PLC รน C200Hα จะม CPU ใหเลอกใชงานหลายรนเชนรน C200HE-CPU11E จะมความแตกตางกบ PLC รน C200HX-CPU65 (ทงสองรนเปน PLC ตระกล C200Hα เหมอนกน) ตรงขนาดความจของโปรแกรม การเพมจานวนอนพต/เอาตพต เปนตน

สวนประกอบตางๆของ PLC ชนดโมดล ทกลาวมาทงหมดนน เมอตองการใชงาน จะถกนามาตอรวมกน บางรนใชเปนคอนเนคเตอรในการเชอมตอกนระหวางยนต เชนรน CQM1/CQM1H หรอ CJ1M/H/G แตบางรนใช Backplane ในการรวมยนตตางๆเขาดวยกน เพอใหสามารถใชงานรวมกนได สามารถยกตวอยาง PLC ชนดโมดล ใหเหนดงรปท 1.4

รปท 1.4 แสดงชนดของ PLC ชนดโมดลCJ1 CQM1/CQM1H

ยกตวอยาง PLC รน CJ1M/H/G จะใชคอนเนคเตอรในการเชอมตอแตละโมดลเขาดวยกน เพอใหสามารถทางานรวมกนได สามารถแสดงใหเหนดงรปท 1.5

รปท 1.5 แสดงชนดของ PLC ชนดโมดล ทใชคอนเนคเตอรในการเชอมตอ

ยกตวอยาง PLC รน C200Hα และ CS1 จะใช Backplane ในการเชอมตอแตละโมดลเขาดวยกน เพอใหทางานรวมกนไดสามารถแสดงใหเหนดงรปท 1.6

รปท 1.6 แสดงชนดของ PLC ชนดโมดล ทใช Backplane ในการเชอมตอ

• ขอดขอเสยของ PLC ชนดโมดล ขอด ขอเสย

1.เพมขยายระบบไดงายเพยงแคตดตง โมดลตางๆทตองการใชงานลงไปบน Back plane2. สามารถขยายจานวนอนพต/เอาตพต ไดมากกวาแบบ Block Type3. อปกรณอนพต/เอาตพตเสยจดใดจด หนง สามารถถอดเฉพาะโมดลนนไป ซอม ทาใหระบบสามารถทาการตอได

4. มยนต และรปแบบการตดตอสอสารให เลอกใชงานมากกวาแบบ Block Type

1. ราคาแพงเมอเทยบกบ PLCแบบ Block Type

จะเหนวา PLC แตละชนดจะมคณสมบตแตกตางกน PLC รนทใหญขน จะมคณสมบตและฟงกชนพเศษอนๆ มากกวา PLC รนเลกซงสามารถเปรยบเทยบใหเหนความแตกตางดง ตารางตอไปน

ตารางท 1.1 เปรยบเทยบคณสมบตของ PLCรนคณสมบต

CPM1A CPM2A CQM1H CS1จานวนอนพต/เอาตพต(Max.) 100 จด 120 จด 512 จด 5,120 จดความจโปรแกรม(Max.) 2 KWords 4 KWords 15 KWords 250 KStepsความเรวในการประมวลผล 0.72 µS 0.64 µS 0.375 µS 0.04 µSไทมเมอร/เคานเตอร 128 256 512 4,096/4,096หนวยความจาในสวนของ DM 1,024 Words 2,048 Words 6,144 Words 32,768 Wordsระบบสอสาร •CompoBus/S

•Host Link•NT Link•1:1 Link

•CompoBus/S•Host Link•NT Link•1:1 Link

•Controller Link•CompoBus/D•AS-I•Protocol Macro•รวมทงระบบสอสารทมใน PLC รนตากวา

•Ethernet•Sysmac Link•Profibus-DP•Modbus•รวมทงระบบสอสารทมในรนตากวา

1.2 ภาษาทใชในการเขยนโปรแกรมใหกบ PLCPLC แตละยหอจะใชภาษาในการเขยนโปรแกรมเพอสงให PLC ทางานตามความ

ตองการแตกตางกน ซงตามมาตรฐาน IEC1131-3 ไดแบงมาตรฐานภาษาตางๆออกเปน 5 แบบคอ

หลงจากทไดเรยนรภาษาทใชในการเขยนโปรแกรมใหกบ PLC แลว ในหวขอตอไปจะกลาวถงอปกรณทใชในการปอนโปรแกรมใหกบ PLC ซงจะกลาวถงรายละเอยดดงน

1.3 อปกรณสาหรบการโปรแกรมการสงให PLC ทางาน จะตองปอนโปรแกรมใหกบ PLC กอน ซงอปกรณทใชในการปอน

โปรแกรมใหกบ PLC นน สามารถแบงไดเปน 2 ประเภท ตวปอนโปรแกรมแบบมอถอ (Hand Held Programmer) แตละยหอจะมชอ

เรยกแตกตางกน เชน OMRON จะเรยกวา Programming Console เปนตน สามารถยกตวอยางใหเหนดงรปท 1.7

รปท 1.7 แสดงตวปอนโปรแกรมแบบมอถอ (Hand Held Programmer)

+

การเขยนโปรแกรมใหกบ PLC โดยการใช Hand Held Programmer ปอนโปรแกรมโดยใชภาษา Statement List เชนคาสง LD, AND, OR ซงเปนคาสงพนฐาน สามารถเรยกใชงานโดยการกดปมทอยทตว Hand Held Programmer นน แตเมอตองการใชงานฟงกชนอนๆทมอยใน PLC สามารถเรยกใชงานไดโดยการกดปมเรยกใชคาสงพเศษ

การใช Hand Held Programmer มขอดตรงทมความสะดวกในการเคลอนยาย สามารถพกพาไดสะดวก เนองจากมขนาดเลก แตกมขอเสยคอในการใชงานผใชตองศกษาวธการใชงานของอปกรณเหลานวามวธการกดอยางไร ถงจะสงงาน PLC ได

ในหวขอตอไปจะกลาวถงอปกรณทใชในการปอนโปรแกรมใหกบ PLC อกชนดหนงคอคอมพวเตอรสวนบคคล (Personal Computer)

คอมพวเตอร สามารถใชในการเขยนโปรแกรมใหกบ PLC ได โดยใชงานรวมกบซอฟตแวร (Software) เฉพาะของ PLC ยหอนน เชน PLC ของ OMRON จะใชซอฟตแวรทมชอเรยกแตกตางกนไป สามารถยกตวอยางไดเชน

• Sysmac Support Software ใชกบระบบปฏบตการ DOS• Syswin Support Software และ CX-Programmer ใชไดกบระบบปฏบตการ

ตงแต Window 95 ขนไป หรอ Window NTซงซอฟตแวรตางๆเหลาน ไดถกพฒนาขนเพอใชกบ PLC รนใหมทผลตขนมา อยางเชน CX-Programmer มการพฒนาเปนเวอรชนทสงขนเรอยๆ เพอรองรบกบ PLC รนใหมๆและฟงกชนใหมๆของ PLC วธการตอคอมพวเตอรกบ PLC สามารถแสดงใหเหนดงน

รปท 1.8 แสดงวธการตอใชงานคอมพวเตอรกบ PLC

รปท 1.9 ตวอยางซอฟตแวร (CX-Programmer)

ขอดของการใชเครอง PC ในการปอนโปรแกรมใหกบ PLCคอ ใชงานงาย เชนในกรณใชCX-Programmer รวมกบระบบปฏบตการ Window จากรปท 1.9 ทานจะเหนวาการเขยนโปรแกรมเปนภาษา Ladder Diagram จะเปนการนาสญลกษณตางๆ เขามาใชแทนการเขยนคาสง ทาใหเขาใจงาย เพยงแตคลก เลอกสญลกษณตางๆ จากสวนของ Toolbar นอกจากนนยงมToolbar อนๆใหเลอกใชงานซงงายกวาการใช Hand Held Programmer

ดงนนสามารถสรปไดวาการปอนโปรแกรมใหกบ PLC สามารถทาได 2 วธคอ การใชHand Held Programmer และการใชเครอง PC ขนอยกบความสะดวกของผใช ในหวขอตอไปจะกลาวถงระบบการตดตอสอสารของ PLC

1.4 ระบบสอสาร (Communications)ระบบสอสารของ PLC คอการนา PLC ไปตอใชงานรวมกบอปกรณอนๆ เพอใหอปกรณ

อนควบคมการทางานของ PLC หรอ ให PLC ไปควบคมการทางานของอปกรณอน หรอ เปนระบบทใชในการแลกเปลยนขอมลระหวาง PLC กบ PLC กได ซงปจจบน PLC สามารถนาไปตอรวมกบอปกรณของยหอเดยวกน หรออปกรณภายนอกตางยหอกน เพอควบคมการทางานของระบบ ใหใชงานไดอยางกวางขวางมากขน สาหรบระบบสอสารของแตละยหอ มชอเรยกไมเหมอนกน

นอกจากน PLC แตละรนยงมระบบการตดตอสอสาร บางรปแบบแตกตางกนดวย เชน PLC รนเลก จะมความสามารถในการตดตอสอสารไดนอยกวา PLC รนใหญ เชน PLC รน CPM1A สามารถใชระบบสอสารไดเฉพาะ Compobus/S, Host link, 1:1 link, NT link สวนรนทสงขนมาเชน C200Hα หรอ CS1 นอกจากจะใชระบบทเปนระบบการตดตอสอสารพนฐานทมใน PLC รนเลกแลว ยงสามารถตดตอสอสารในลกษณะของ Ethernet ไดอกดวย สามารถแสดงรปแบบการตดตอสอสารของ PLC ไดดงรปท 1.10

รปท 1.10 ระบบการตดตอสอสารของ PLC ในโรงงานอตสาหกรรม (PLC Network)

1.5 โครงสรางของ PLC โครงสรางภายในของ PLC แตละสวนจะประกอบกนทางานเปนระบบควบคมทเราเรยกวา PLC ซงประกอบไปดวยสวนสาคญดงรปท 1.11

รปท 1.11 ไดอะแกรมภายใน PLCไดอะแกรมดงรปท 1.11 PLC จะมสวนประกอบสาคญดวยกนทงหมด 5 สวนดงน

ยนตทง 5 สวนเมอประกอบเขาดวยกนแลวกจะกลายเปน PLC ชดหนงทสามารถทางานได แตละยนตจะมหนาทและคณสมบตดงน

ภาคแหลงจายพลงงาน

หนวยความจา

CPU

ภาคอนพต

อปกรณเอาตพตหลอดไฟ, คอนแทคเตอร,Digital Controller,โซลนอยวาลว Etc.

ภาคเอาตพต

อปกรณอนพตสวตช, ลมตสวชต,เซนเซอร, DigitalController, etc.

ระบบคอมพวเตอร- Single Alone- Network

1. ซพย (CPU; Central Processing Unit)2. หนวยความจา (Memory Unit)3. ภาคอนพต (Input Unit)4. ภาคเอาตพต (Output Unit)5. ภาคแหลงจายพลงงาน (Power Supply Unit)

1.5.1 ซพย (CPU; Central Process Unit)ซพยหรอหนวยประมวลผลกลาง ทาหนาทประมวลผลการทางานตามคาสงของสวนตางๆ

ตามทไดรบมา ผลจากการประมวลผลกจะถกสงออกไปสวนตางๆ ตามทระบไวดวยคาสงนนเอง ซพยจะใชเวลาในการประมวลชาหรอเรว ขนอยกบการเลอกขนาดของซพย และขนาดของโปรแกรมดวย

ปกตแลวซพยจะใชไมโครโปรเซสเซอรขนาดตงแต 4 บต, 8 บต, 16 บต, 32 บต, 64 บต หรอ 120 บต มาทางาน โดยทซพยแตละขนาดกจะมความสามารถจากดไมเทากน จงทาให PLC ในแตละรนมความสามารถตางกนนนเอง หรอแมกระทงวาภายใน PLC บางรนจะใชไมโครโปรเซสเซอรถง 2 ตวชวยกนทางาน เวลาการประมวลผลกจะเรวกวา PLC ทใชไมโครโปรเซสเซอรเพยงแคตวเดยว

โดยปกตแลวการเลอกใชงาน PLC จะเลอกจาการประยกตใชงานจงทาใหผใช (User) ไมรวาผผลตใชไมโครโปรเซสเซอรรนหรอเบอรอะไรในการสรางเครอง PLC ดงนนเวลาพจารณาเลอกใช PLC ซงไมมการระบเบอรหรอรนของไมโครโปรเซสเซอรผใชสามารถเลอกคณสมบตอนเชน จานวนอนพต/เอาตพต, ความเรวในการประมวลผลของคาสง, ขนาดความจโปรแกรมและขอมล เปนตน1.5.2 หนวยความจา (Memory Unit)

หนวยความจาเปนอปกรณทใชเกบโปรแกรมและขอมลตางๆ ของ PLC กรณทสง RUN PLC กจะนาเอาโปรแกรมและขอมลในหนวยความจามาประมวลผลการทางาน สาหรบหนวยความจาทใชงานอยใน PLC มดวยกน 2 แบบคอ

- หนวยความจาชวคราว(RAM: Random Access Memory)- หนวยความจาถาวร (ROM: Read Only Memory)• หนวยความจาชวคราว (RAM: Random Access Memory)

โปรแกรมและขอมลทสรางขนโดยผใช จะถกจดเกบในสวนน คณสมบตของ RAM เมอไมมไฟเลยง จะทาใหโปรแกรมและขอมลหายไปทนท ดงนนภายใน PLC จะพบวาจะมแบตเตอรสารองขอมล (Backup Battery) เอาไวสารองขอมล (Backup Data) กรณทไฟหลก (Main Power Supply) ไมจายไฟใหกบ PLC ขอควรระวงคอ ไมควรทจะถอดแบตเตอรสารอง (Backup Battery) กรณทไมมไฟจายให PLC

• หนวยความจาถาวร (ROM: Read Only Memory)เปนหนวยความจาอกชนดหนง โดยทขอมลใน ROM ไมจาเปนตองมแบตเตอรสารอง

ขอมล แตกมปญหาเรองเวลาในการเขาถงขอมล (Time Access) ชากวา RAM จงปรากฏใหผใชเหนวา PLC จะมหนวยความจาใชงานทง RAM และ ROM รวมกนอย

ROM แบงออกเปน 3 ชนด ดงน1) PROM ( Programmable ROM)2) EPROM (Erasable Programmable ROM)3) EEPROM (Electrical Erasable Programmable ROM)

PROM จดเปน ROM รนแรก เขยนขอมลลงชฟไดเพยงครงเดยว ถาเขยนขอมลไมสมบรณชฟกจะเสยทนท ไมสามารถนากลบมาเขยนใหมไดอก จงมไดการพฒนามาเปนรน EPROM ซงสามารถเขยนขอมลลงชฟไดหลายครง เพยงแคนาชฟไปฉายแสงอลตราไวโอเลตกจะเปนการลบขอมลในชฟดวยสญญาณทางไฟฟาไดเลย จงทาใหเกดความสะดวกสบายมากขน แตเรองเวลาในการเขาถงขอมลกยงชากวา RAM อย

การใชงานหนวยความจาใน PLC-RAM จะใชเกบโปรแกรมและขอมลททางานจากการสง RUN/STOP PLC-ROM จะใชจดเกบซอฟตแวรระบบ (System Software) และเปนชดสารองโปรแกรมและ

ขอมล (Backup Program and Data) เพอปองกนกรณทโปรแกรมและขอมลใน RAM หายไป ผใชสามารถทจะถายโปรแกรมและขอมลเขาไปท RAM ใหมได1.5.3 ภาคอนพต (Input Unit)

ภาคอนพตของ PLC ทาหนาทรบสญญาณอนพตเขามาแปลงสญญาณ สงเขาไปภายใน PLCอปกรณ (Device Input) ตางๆ ทนามาตอกบภาคอนพตไดนน จดออกเปนกลมๆ ดงน

รปท 1.12 แสดงอปกรณอนพตตางๆ

Photoelectricsensor

Proximity switchPhotoelectric

sensor

Temperature Controller

Proximity switch

Limit switch

Switches

Relay

Digital ThumbwheelSwitch

Encoder

Digital SignalController

Inverter

ภาคอนพต PLC

อปกรณทสามารถนามาตอกบภาคอนพต PLC ไดจดออกเปนกลมๆ ดงรปท 1.12 โดยกลมอปกรณแตละกลมจะมวธตอวงจรเขาภาคอนพต PLC แตกตางกนออกไป เวลาใชงานอปกรณแตละกลม จาเปนตองศกษาขอมลเพมเตมของอปกรณแตละชนดกอน เพอความเขาใจขนตอนการทางาน และสามารถตอวงจรไดถกตอง

อปกรณทนามาตอกบภาคอนพตของ PLC อปกรณบางกลมจะมสญญาณทงอนพต/เอาต พต เชน Inverter, Digital Signal, Controller, ตวควบคมอณหภม, เซนเซอรรนพเศษ เปนตน จาเปนตองตอใชงานใหถกตอง ซงสามารถแนะนาไดในขนตนคอ ตอวงจรภาคเอาตพตของอปกรณนนๆ เขากบภาคอนพต PLC

ภาคเอาตพตของอปกรณจะมเอาตพตใหเลอกใชงานหลายแบบ ซงภาคอนพต PLC มวงจรภาคอนพตอยหลายแบบเชนกน เพอรองรบอปกรณอนพตในแตละแบบใหเหมาะสม

วงจรภาคอนพต (Input Circuit PLC)วงจรภาคอนพตแบงออกเปน 2 ประเภทใหญๆ คอ

1) ดจตอลอนพต(Digital Input)2) อนาลอกอนพต(Analog Input)

ดจตอลอนพต (Digital Input Type)ดจตอลอนพตหมายถงอนพตทรบรสญญาณไดเพยงแค “ON” หรอ “OFF” เทานน

ตามโครงสรางจะมดจตอลอนพต 2 แบบคอ1) วงจรอนพตไฟตรง (DC Input)2) วงจรอนพตไฟสลบ (AC Input)

1) วงจรอนพตไฟตรง (DC Input) จะใชอปกรณททางานดวยแรงดนไฟฟากระแสตรง ตวอยางวงจรอนพตไฟตรง แสดงดงรปท 1.13

รปท 1.13 วงจรอนพตแบบ DCหมายเหต IN 000.00-000.02 R1 = 2kΩ

อนพตเบอรอนๆ R1 = 4.7 kΩR2 = 510 ΩR2 = 820 kΩ

LED Input

R1

InternalCircuit

IN

R2

OUT

จากรปท 1.13 ภาคอนพตจะใชวงจรลดทอนแรงดน แลวขบออปโตทรานซสเตอร จากออปโตทรานซสเตอรกจะไปขบภาคอนพตของ IC เพอสงสญญาณไปให CPU อกทหนง ซงการใชอปกรณประเภทออปโต (Opto) ทาใหระบบ PLC สามารถแยกสญญาณกราวด (Ground) ของภาคอนพต ออกจากวงจรภายในได สาหรบวงจรภาคอนพตดงรปท 1.13 สามารถสรปคณสมบตไดดงตารางท 1.2ตารางท 1.2 คณสมบตภาคอนพต (DC)

คณสมบตแรงดนอนพต 24 VDC+10%/+15% (26.4V-18V)อนพตอมซแดนซ 2 kΩ (IN000.00-000.02), 47 kΩ (อนพตเบอรอน)กระแสอนพต 12 mA (IN000.00-000.02), 47 kΩ (อนพตเบอรอน)แรงดนอนพตขณะทางาน

“ON” 14.4 VDC min.“OFF” 5.0 VDC max.

เวลาตอบสนองอนพต “ON Delay”: 8 mS max.“OFF Delay”: 8 mS max.สามารถปรบคาไดตงแต 1,2,4,8,16,32,64,128 mS โดยใชโหมด PC Setup

สาหรบวงจรภาคอนพตดงรปท 1.13 จะพบวาภาคอนพตของออปโตทรานซสเตอรมไดโอด(Diode) ตอสลบขวกนอย เพอเวลาใชงานสามารถเลอกตอวงจรได 2 แบบ ดงรปท 1.14

ก. การตออนพตแบบ Source

ข. การตออนพตแบบ Sinkรปท 1.14 การตอวงจรอนพตแบบ DC Source/Sink

LED Input

R1

InternalCircuit

IN

R2

COM

PB

LED Input

R1

InternalCircuit

IN

R2

COM

PB

•

•

2) วงจรอนพตไฟสลบ (AC Input) ใชไฟสลบผานแรงดนทาใหไมมปญหาเรองแรงดนตกครอมในสายมากเกนไปดงเชน วงจรอนพตไฟตรงโดยทผานแรงดนอนพตตงแต 100-220 VAC สาหรบ PLC บางรนกจะแบงอนพตแบบนออกเปน 2 ยานคอ 100-120 และ 200-240 VAC ลกษณะวงจรอนพตแสดงดงรปท 1.15

รปท 1.15 วงจรอนพตแบบ AC

คณสมบตของวงจรอนพตไฟสลบทงแรงดนอนพตระบบไฟ 110V หรอ 220V ดงแสดง ตารางท 1.3ตารางท 1.3 คณสมบตภาคอนพต (AC)

คณสมบตแรงดนอนพต 100-120 VAC+10%/+15%

50/60Hz200-240 VAC+10%/+15%

50/60Hzอนพตอมซแดนซ 2 kΩ (50Hz), 17 kΩ

(60 Hz)38 kΩ (50Hz), 32 kΩ(60 Hz)

กระแสอนพต 5 mA (at 100 VAC) 6 mA (at 200 VAC)แรงดนอนพตขณะทางาน

“ON” 60 VAC min.“OFF” 20 VAC max.

“ON” 150 VAC min.“OFF” 40 VAC max.

เวลาตอบสนองอนพต “ON Delay”: 35 mS max.“OFF Delay”: 55 mS max.

ลกษณะการตอวงจรใชงานสาหรบภาคอนพตแบบ AC จะมลกษณะการตอดงรปท 1.16

รปท 1.16 การตอวงจรอนพตแบบ AC

LED Input

R1

InternalCircuit

INR2

COM

R3C

LED InputR1

InternalCircuit

IN R2

COM

R3C

PB

∼ AC Supply

อนาลอกอนพต (Analog Input Type) อนาลอกอนพตจดเปนอนพตทสามารถรบสญญาณทบอกเปนปรมาณทเปลยนแปลง

คาไดเชน 0-10 VDC, ±10 VDC 1-5 V (4-20 mA) ดงรปท 1.17

ก. สญญาณขนาด ±10 VDC

ข. สญญาณขนาด 0-10 VDC

ค. สญญาณขนาด 1-5 V (4-20 mA)

รปท 1.17 สญญาณแบบตางๆ ทสงใหอนาลอกอนพต

4

3

2

แรงดน (VDC)

2000 ขนาดขอมล

10

5

-2000

-5

-10

แรงดน (VDC)

ขนาดขอมล

10

5

4048

5V

แรงดน (VDC)

ขนาดขอมล

1

(20 mA)

(4 mA)

(12 mA)

4048

สญญาณอนาลอกทง 3 แบบ จดเปนขนาดสญญาณมาตรฐานทกาหนดไวใชในอตสาหกรรม ดงนนอปกรณทมภาคเอาตพตเปนแบบอนาลอกเชน อนาลอกเซนเซอร, ภาคอนาลอกเอาตพตของ Digital Signal Controller, Temperature Controller เปนตน กจะมขนาดของสญญาณตามมาตรฐานเชนกน ซงตวอปกรณอาจจะมเอาตพตแบบใดแบบหนง หรอทง 3 แบบ เลยกได ดงนนภาคอนาลอกอนพตของ PLC กตองสามารถเลอกตรวจสอบไดทง 3 แบบเชนกน

หลกการทางานของอนาลอกอนพตของ PLC นาคาทวดไดแปลงเปนสญญาณดจตอล จดเปนขนาดของขอมลแทนลกษณะดงไดอะแกรมรปท 1.18

สญญาณอนาลอก สญญาณดจตอล ± 10 VDC 0-10 VDC 4-20 mA

รปท 1.18 ไดอะแกรมการสงขอมลอนาลอกให PLC

อปกรณทวดคาออกมาเปนปรมาณอนาลอกสวนมากเปนการวดระยะทาง, วดความเรว, วดอณหภม, วดปรมาณแสง, วดความดนเปนตน แลวแปลงคาเปนสญญาณทางไฟฟาออกมา ดงนนเวลาทอปกรณเหลานวดคาออกมาเปนอนาลอกคาใดๆ ผใชจาเปนตองทาตารางเปรยบเทยบคาดวย เพอทจะกาหนดขนาดขอมลใหกบ PLC ใหควบคมตามทตองการ วงจรภาคอนพตแบบอนาลอกของ PLC จะมลกษณะวงจรตามรปท 1.19

รปท 1.19 วงจรอนาลอกอนพตของ PLC

กระบวนการแปลงสญญาณอนาลอก ดจตอล

ขนาดขอมล Digital0-4048

2000-⊕ 2000 048- 4048

InternalCircuit

V⊕

1 MΩ

R3

R2

R1

250 Ω

10 kΩ

I⊕

Analog Ground

V

1.5.4 ภาคเอาตพต (Output Unit)ภาคเอาตพตของ PLC ทาหนาทสงสญญาณออกไปขบโหลดชนดตางๆ ตามเงอนไขทได

โปรแกรมเอาไว ชนดของโหลดทสามารถนามาตอกบภาคเอาตพตสามารถแยกออกเปนกลม ไดดงน

รปท 1.20 กลมอปกรณทตอกบภาคเอาตพต PLC

ภาคเอาตพตPLC

7-Segment Display

Temperature Controller

Lamp & Buzzer AlarmIndicator

Electro Pnematue &Hydrokice Value

Magnetic Contacter

Digital Signal Switch

Servo Control

Stepping Control

Motor

Driver

Driver

Stepping Motor

Inverter

จากรปท 1.20 กลมอปกรณตางๆ ทตอกบภาคเอาตพต PLC นน ในแตละกลมกจะควบคมลกษณะของงานแตกตางกนไปตามคณสมบตของอปกรณนนๆ การตอวงจรเขาภาคเอาตพต PLC จะมมาตรฐานทางอตสาหกรรมกากบอยเชนกน จงทาใหผใชไมตองใชอปกรณเสรมมาก เพยงแตดรายละเอยดการตอใหเขาใจกเพยงพอแลว

ชนดของเอาตพตของ PLC จะมใหเลอกใชอย 2 ลกษณะเชนเดยวกบภาคอนพตคอ1) ดจตอลเอาตพต (Digital Output)2) อนาลอกเอาตพต (Analog Output)

ดจตอลเอาตพต (Digital Output)อปกรณทสามารถสงการทางานไดเพยง “ON” หรอ “OFF” จดวาเปนการควบคมแบบ

ดจตอลเอาตพตโดยมชนดของเอาตพตใหเลอกใช 3 แบบคอ

1) เอาตพตชนด “Relay Contact Output”2) เอาตพตชนด “Transistor Output”3) เอาตพตชนด “Solid State Relay: SSR Output”

1) เอาตพตชนดรเลย “Relay Contact Output”เอาตพตชนดรเลยสามารถนาเอาตพตไปขบโหลด AC หรอ DC กได ลกษณะวงจรดง

รปท 1.21

รปท 1.21 วงจรเอาตพตแบบรเลย

การเปลยนหนาสมผสของรเลย จะอาศยหลกการทางานของสนามแมเหลก ดงนนเวลาทนาหนาสมผสรเลยไปใชงานจงเปรยบไดเสมอนสวตชควบคมแบบ NO หรอ NC จงสามารถทจะใชหนาสมผสไปควบคมโหลดไดทงชนด AC หรอ DC ซงขอพจารณาในการเลอกใชตองพจารณาความสามารถทนกระแสแรงดนไดสงสดเทาไร ปกตแลวภาคเอาตพตของ PLC ทเลอกเปนชนดรเลยเอาตพตทนกระแสไดตา (2A) จงไมเหมาะทจะนาไปขบโหลด AC หรอ DC ทมกระแสสงกวา 2A คณสมบตตางๆ ของภาคเอาตพตชนดรเลย แสดงไวในตารางท 1.4

LED

InternalCircuit

OUT

COM

ตารางท 1.4 คณสมบตภาคเอาตพตชนดรเลย

รายละเอยด คณสมบตอตราทนการทางานสงสด(Max. switching capacity)

2 A/250 VAC (COSφ = 1) 2 A/24 VDC

อตราทนการทางานตาสด(Min. switching capacity)

10 mA/5 VDC

อายการใชงาน ระบบไฟฟา ResistanceLoad

300,000 ครง

(Relay ServiceLife)

InductiveLoad

100,000 ครง

ระบบกลไก (Mechanical) 10 ลานครงเวลาตอบสนอง OFF Delay 15 mS (max)

ON Delay 15 mS (max)

อายการใชงานจะขนอยกบโหลดทใชเอาตพตชนดรเลยไปควบคม จากตารางโหลดทเปนขดลวด (Inductive Load) จะทาใหอายการใชงานรเลยสนกวาหลอดจาพวกหลอดไฟถง 3 เทา สวนในเรองเวลาตอบสนองตามคณสมบตภาคเอาตพตแบบรเลย จะตอบสนองคาสงชาทสด เมอเปรยบเทยบกบภาคเอาตพตแบบอนๆ

2) เอาตพตชนดทรานซสเตอร (Transistor Output)เอาตพตแบบทรานซสเตอร มใหเลอกใชอย 2 ประเภทคอ

- เอาตพตทรานซสเตอรแบบ NPN- เอาตพตทรานซสเตอรแบบ PNP

เอาตพตทรานซสเตอรแบบ NPNมลกษณะวงจรดงรปท 1.22

รปท 1.22 วงจรภายในเอาตพตทรานซสเตอรแบบ NPN

LED

InternalCircuit

+V

Q1

OUT

COM

จากวงจรภายในจะใชออปโตทรานซสเตอรผลตสญญาณขบทรานซสเตอร Q1 Q1 จะทาหนาทขบโหลดอกท วงจรลกษณะนทาใหวงจรภายในแยกสญญาณกราวนดออกจากวงจรภาค เอาตพตได สวนลกษณะการตอวงจรใชงานนนสามารถตอใชงานขบโหลดไดเฉพาะ DC เทานน ดงรปท 1.23

รปท 1.23 การตอใชงานเอาตพตทรานซสเตอรแบบ NPN

การตอขบโหลดดงรปท 1.23 เปนการตอแบบซงค (Sink type) คอดงกระแสเขาสภาคเอาตพต ดงนนทรานซสเตอรตองทนกระแสซงคได เพอปองกนไมใหทรานซสเตอรพง ทขาอมเตอร Q1 เขยนวา COM เนองจากวาเวลานาภาคเอาตพตแบบนไปใชงานจรงจะมวงจรลกษณะนตออยหลายชดเชน 8, 16, 32 ชดเปนตน วงจรใชงานจรงกจะตอขาอมเตอรรวมกน แลวดงออกมาเปนขาทเขยนวา “COM” นนเอง และทขว +V กตอรวมเชนกน

คณสมบตสวนตางๆ ของภาคเอาตพตทรานซสเตอรแบบ NPN นสามารถดรายละเอยดไดดงตารางท 1.4ตารางท 1.4 คณสมบตภาคเอาตพตทรานซสเตอรแบบ NPN

รายละเอยด คณสมบตแหลงจายไฟ +V 5-24 VDC (40mA min) ±10%

(2.5 mA X จานวนบตท “ON”)อตราทนการทางานสงสด(Max. switching capacity)

50 mA ทแรงดน 4.5 V - 300 mA ทแรงดน 26.4 V

กระแสรวไหล (LeakageCurrent)

0.1 mA (สงสด)

แรงดนไฟฟา (ResidualVoltage)

0.8 VDC (สงสด)

เวลาตอบสนอง OFF Delay 0.1 mS (สงสด)ON Delay 0.4 mS (สงสด)

+V

Q1

OUT

COM

Li 5V-24VDC

LED

InternalCircuit

อตราทนการทางานสงสด (Max. Switching Capacity)จดเปนตวแปรทตองคานงถงเวลานาไปใชงาน เพราะวาภาคเอาตพต PLC เวลาทผลตออก

มาใชงาน จะมวงจรทรานซสเตอรมากกวา 1 ชดเสมอเชน 8, 16 ชด ทาใหตองพจารณากระแสทสามารถจะขบโหลดไดพรอมกนทกชดของเอาตพตดวย ดงรปท 1.24

ก. กระแสขบโหลดตอเอาตพต 1 ชด ข. กระแสขบโหลดทเอาตพต 16 ชด

รปท 1.24 กราฟกระแส (IC) ขบโหลด

จากกราฟจะพบวาถาขบโหลดทละชดไมพรอมกน สามารถทจะขบโหลดไดถง 300 mA ทแรงดน 24 VDC ได แตเมอขบโหลดพรอมกนทงหมด 16 ชด กจะทาใหจายกระแส (IC) ไดเพยง 4.8 mA ตอ 1 โหลด ดงนนเวลาใชภาคเอาตพตแบบทรานซสเตอร ถงแมวาสามารถตอบสนองโหลดไดเรวกวารเลย แตมขอจากดในเรองกระแสสวนใหญจะใชภาคเอาตพตทรานซสเตอรขบโหลด วงจรอเลกทรอนคสแบบตางๆ เชน 7-Seg Display, Digital Controller, Servo Driver เปนตน

ภาคเอาตพตทรานซสเตอรแบบ PNPมลกษณะวงจรดงรปท 1.25

รปท 1.25 วงจรภายในเอาตพตทรานซสเตอรแบบ PNP

กระแส IC (mA)

300

50

4.5 26.420.4+V

(โวลต)0 55

(อณหภม)0C

กระแส IC (mA)

5.0 4.8

3.0 2.8

LED

InternalCircuit

+V

Q1

OUT

COM

0V

45

ลกษณะวงจรคลายวงจรของเอาตพตทรานซสเตอรแบบ NPN เพยงแตเปลยนวงจรสวน Q1เทานน ลกษณะการตอวงจรสามารถตอไดดงรปท 1.26

รปท 1.26 การตอใชงานเอาตพตทรานซสเตอรแบบ PNP

การตอวงจรขวทเขยนวา COM ของภาคเอาตพต กตอไฟบวก (+V) ขา 0V ตอกบไฟ 0V ขา OUT ตอกบเอาตพต (ขว ⊕) อกขาหนงของโหลด (ขา ) ตอกบ 0 V

การตอวงจรลกษณะแบบนเปนการตอควบคมแบบซอรส (Source type) โดยททรานซสเตอร Q1 ตองทนกระแสทจะจายใหโหลดได เราอาจจะเรยกวา กระแสซอรส (I source) คณสมบตของวงจรเอาตพตแบบนแสดงไวดงตารางท 1.6

ตารางท 1.6 คณสมบตภาคเอาตพตทรานซสเตอรแบบ PNPรายละเอยด คณสมบต

แหลงจายไฟขา +V (COM) 5-24 VDC (60mA min) ±10%(3.5 mA X จานวนบตท “ON”)

อตราทนการทางานสงสด(Max. switching capacity)

50 mA ทแรงดน 4.5 V - 300 mA ทแรงดน 26.4 V

กระแสรวไหล (Leakage Current) 0.1 mA (สงสด)แรงดนไฟฟา (Residual Voltage) 0.8 V (สงสด)เวลาตอบสนอง OFF Delay 0.1 mS (สงสด)

ON Delay 0.4 mS (สงสด)

ภาคเอาตพตทรานซสเตอรแบบ PNP จะมคณสมบตในเรองอตราทนการทางานสงสด (Max switching capacity) เหมอนกบภาคเอาตพตทรานซสเตอรแบบ NPN ซงดไดจากรปท 1.24 เชนกน

5V-24VDCLoad DC

Q1

i

LED

InternalCircuit L

OUT

COM (+V)

0V

3) เอาตพตชนดโซลตสเตรทรเลย (Solid State Relay: SSR) เอาตพตประเภทนจะนามาใชควบคมโหลด AC ทตองการควบคมความเรวในการตอบ

สนองทดกวาใชเอาตพตแบบรเลย อปกรณภาคเอาตพตทใชจะใชไตรแอดเปนสวตชควบคมโหลด ลกษณะวงจรเอาตพตแบบ SSR น แสดงไวดงรปท 1.27

รปท 1.27 วงจรภายในเอาตพตโซลตสเตรทรเลย

คณสมบตของไตรแอด จะทาใหสามารถควบคมโหลด AC ไดทงซกบวกและซกลบ รปคลนไซน (Sine wave) วงจรสวนทรกเกอรทาหนาทกระตนไตรแอดใหทางานสอดคลองกบรปคลนไซน อยางนอยกเปนการปองกนไตรแอดไดระดบหนง

การตอวงจรใชเอาตพตแบบ SSR สามารถตอใชงานไดดงรปท 1.28

รปท 1.28 การตอใชงานเอาตพต SSR

ลกษณะการตอวงจรโหลดกบภาคเอาตพต SSR จะตอในลกษณะอนกรมกน นาขาขางหนงของโหลดตอกบขา OUT อกขางตอเขากบแหลงจายไฟสลบ สวนขาอกขางหนงคอขา COM นาไปตอกบขวแหลงจายไฟสลบอกขาง คณสมบตของเอาตพต SSR ดไดจากตารางท 1.7

LED

InternalCircuit

OUT

COM

G MT2

MT1วงจร

ทรกเกอร

LED

InternalCircuit

OUT

COM

G MT2

MT1วงจร

ทรกเกอร

L

∼AC 100-240V50/60 Hz

โหลด AC

ตารางท 1.7 คณสมบตภาคเอาตพตแบบโซลตสเตรทรเลย (SSR)

รายละเอยด คณสมบตอตราทนการทางานสงสด(Max. switching capacity)

100-240 VAC (0.4A)

กระแสรวไหล (Leakage Current) 1 mA (สงสด) ท 100 VAC 2 mA (สงสด) ท 200 VAC

แรงดนไฟฟา (Residual Voltage) 1.5 V (สงสด) (0.4A)เวลาตอบสนอง OFF Delay 6 mS (สงสด)

ON Delay cycle + 5 mS (สงสด)

อนาลอกเอาตพต (Analog Output)ภาคเอาตพตของ PLC แบบอนาลอกเปนการเพมความสามารถให PLC สง

สญญาณควบคมเปนปรมาณได คาทจะสงออกไปกจดเปนคาสญญาณมาตรฐานเหมอนภาคอนพตแบบอนาลอกคอ สญญาณ 0-10 VDC, ±10 VDC และ 1-5 V (4-20mA) ลกษณะกราฟภาคเอาตพตทจะสงสญญาณออกไปเหมอนกบกราฟอนาลอกอนพตดงรปท 1.17 การสงสญญาณของ อนาลอกเอาตพตจะสงสญญาณ 2 แบบคอ แรงดนและกระแส

การตอสายสญญาณ เพอเลอกสญญาณเปนกระแสหรอแรงดน ทภาคเอาตพตอนาลอกจะมสญญาณกากบขวไว สามารถแยกการตอได 2 ลกษณะดงรปท 1.29

ก. สงสญญาณแบบแรงดน (Voltage Output)

ข. สงสญญาณแบบกระแส (Current Output)

รปท 1.29 สงสญญาณแบบกระแส/แรงดนของอนาลอกเอาตพต

V

V ⊕ Voltage Output +

-

Analog Ground

I

I ⊕ Current Output +

-

Analog Ground

R

วธการสงเกตขวตอสายของอนาลอกเอาตพต จะมสญลกษณแยกไววาเปนของอนาลอกเอาตพตชนดใด ดงรปท 1.30

รปท 1.30 ตาแหนงขวอนาลอกเอาตพต1.5.5 ภาคแหลงจายพลงงาน(Power Supply Unit)

ภาคแหลงจายพลงงาน จะทาหนาทจายพลงงานใหกบอปกรณภายใน PLC ไดแกอปกรณ ไอซ, ไฟเลยงวงจรกาหนดการทางานแบบตางๆ เปนตน นอกจากนยงจายพลงงานเลยงวงจรทจะนามาตอกบ PLC ทงภาคอนพต/เอาตพต ไดอะแกรมของแหลงจายพลงงาน เขยนไดอะแกรมไดดงรปท 1.31

รปท 1.31 ไดอะแกรมภาคแหลงจายไฟ PLC

เอาตพต 1 I1

เอาตพต 2 I2

V2

V1

A0

A1

A2

A3

B0

B1

B2

B3

I1 ⊕

I2 ⊕

V2⊕

V1⊕เอาตพต 1

เอาตพต 2

A8B8

.

.

.

.

.

.

หมายเหต ตงแตขว A4-A8/B4-B8 วาง

+5V

0V

-5V

+12V

0V

-12V

DC OUT(IC, Internal Circuit)

∼/-

แหลงจายAC หรอ DC

A

B

+24V

0VDC OUT(Service Unit)

แหลงจายพลงงานของ PLC จะแบงออกเปน 2 ชด ชดหนงสาหรบอปกรณและวงจรภายใน แตละโมดลตางๆ ของ PLC อกชดหนงเปนตวจายพลงงาน (Service Unit 24VDC) 24VDC สาหรบการตอวงจรภาคอนพต หรอเอาตพตกได โดยปกตแลวชดบรการ 24VDC ชดนจะจายกระแสไดคอนขางตา ไมเหมาะสาหรบนาไปจายโหลดทดงกระแสสง สวนมากจะนาไปตอใชงานเฉพาะวงจรภาคอนพต PLC เทานน แตถาจะนาไปตอสาหรบทดสอบเครอง PLC หรอชดฝกทดลอง กไมจาเปนตองใชแหลงจายภายนอกเพม ยกตวอยางเชน ชดฝกทดลอง PLC ของออมรอน เปนตน

สาหรบการใชงานจรง แหลงจายจะถกออกแบบมา 2 ลกษณะตามโครงสรางภายนอก PLC คอ แหลงจายชนดทรวมอยในตว PLC เลย อกชนดหนงจะแยกออกมาเปนโมดล (Module) ลกษณะดงรปท 1.32 และ 1.33 ตามลาดบ

ขวตอแหลงจายไฟเลอกเปน AC หรอ DC กได

โดยปกตแลวแหลงจายพลงงานทผลตออกมาสาหรบขายทวโลก จะออกแบบใหใชระบบไฟไดหลายแบบ เพอทจะทาให PLC ใชควบคมระบบไฟฟาไดหลายแบบนนเอง คณสมบตของแหลงจายไฟของ PLC จะมคณสมบตดงน

แหลงจายไฟ: 100-240 VAC 50/60 Hz หรอ 24 VDCชดบรการ 24 VDC: 24 V (0.5A)

สวนเรองขนาดวตตจะคานวณจากโมดลของ PLC หรอจานวนตอวงจรขยายสงสด ซงผผลตไดออกแบบเผอไวใหเรยบรอยแลว

ชดบรการ 24VDC(Service Unit) ชดแหลงจายพลงงาน เลอกแหลง

จายไฟเปน AC หรอ DC ได และเลอกชดบรการ 24VDC ได (PLCจดเปนรนโมดล)

รปท 1.32 PLC รน CPM1แหลงจายไฟอยรวมกนกบCPU และ I/O

รปท 1.33 PLC รน CQM1แหลงจายไฟแยกออกเปนโมดล