เมื่ออ่านรายงานใดๆ เกี่ยวกับอนาคตของการดำเนินการและการผลิตของโรงงานแล้ว จะเห็นได้ว่ามีฉันทามติเพียงข้อเดียวเท่านั้น นั่นคือ ระบบอัตโนมัติจะเข้ามาเปลี่ยนแปลงแทบทุกพื้นที่และกระบวนการ รวมถึงการสื่อสารของอุปกรณ์ การบำรุงรักษาและการซ่อมแซม และการผลิต
จนถึงปัจจุบัน พื้นที่การผลิตเพียงแห่งเดียวที่ดูเหมือนจะไม่ได้รับผลกระทบจากการเข้ามาของระบบควบคุมอัตโนมัติคือตัวควบคุมลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้ หรือ PLC ซึ่งมีเหตุผลว่าทำไมตลาด PLC ทั่วโลกจึงมีมูลค่า 16,000 ล้านดอลลาร์ต่อปี และเติบโต 9.2% ต่อปี การออกแบบที่แข็งแกร่ง ต้นทุนต่ำ และความเรียบง่ายเมื่อต้องทำงานร่วมกับระบบอื่นที่ซับซ้อน ทำให้ PLC กลายเป็นส่วนสำคัญของการผลิต
หากไม่มี PLC องค์กรหลายแห่งจะไม่สามารถสนับสนุนการนำเทคโนโลยีการควบคุมใหม่ๆ มาใช้ ในตอนนี้ PLC ยังคงเป็นส่วนสำคัญของการเปลี่ยนแปลงทางดิจิทัลตามที่ Industry 4 สัญญาไว้0
PLC ถูกออกแบบมาเพื่อทำอะไร?
PLC ย่อมาจาก "Programmable Logic Controller" และเป็นการรวมเอาหน่วยต่างๆ และแบบจำลองเชิงทฤษฎีสำหรับควบคุมโมดูลอินพุตและเอาต์พุต PLC จะต้องมีส่วนประกอบพื้นฐานสี่ส่วนจึงจะเป็นระบบที่สมบูรณ์:
- โมดูลซีพียู:นี่คือหน่วยประมวลผลกลางและหน่วยความจำที่จำเป็นในการจัดเก็บข้อมูลและดำเนินการงานต่างๆ การคำนวณและประมวลผลข้อมูลทั้งหมดทำได้โดยรับข้อมูลอินพุตและสร้างเอาต์พุต
- แหล่งจ่ายไฟ:โมดูลทั้งหมดของ PLC ขึ้นอยู่กับแหล่งจ่ายไฟ PLC ได้รับการออกแบบมาเพื่อรับไฟฟ้ากระแสสลับและแปลงเป็นไฟฟ้ากระแสตรง
- อุปกรณ์การเขียนโปรแกรม:PLC ต้องใช้ซอฟต์แวร์การเขียนโปรแกรมที่นำตรรกะการควบคุมเข้าสู่ระบบ ผู้ใช้จึงสามารถสร้าง ถ่ายโอน และทำการเปลี่ยนแปลงชั่วคราวภายในซอฟต์แวร์ PLC ได้
- โมดูลอินพุต/เอาต์พุต:หน่วยเหล่านี้เป็นส่วนสำคัญของระบบ PLC โมดูลอินพุตและเอาต์พุตรวบรวมข้อมูลจากเซ็นเซอร์และแอคชูเอเตอร์ ป้อนเข้าสู่ระบบ PLC จากนั้นจึงสร้างข้อมูลที่อ่านได้ โมดูลเหล่านี้อาจเป็นแบบดิจิทัลหรืออนาล็อกก็ได้
ความจริงที่ว่าหน่วยหรือระบบสามารถตั้งโปรแกรมได้ถือเป็นการปรับปรุงครั้งสำคัญเมื่อเทียบกับการจัดการการควบคุมงานก่อนหน้านี้ นอกจากนี้ยังเป็นแหล่งที่มาของข้อได้เปรียบในการแข่งขันสำหรับ PLC: ช่างเทคนิคไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนสายไฟเมื่อสลับระหว่างงานหรือแอปพลิเคชัน พวกเขาสามารถตั้งโปรแกรมอุปกรณ์ใหม่ได้อย่างง่ายดาย
PLC ประกอบด้วยโปรเซสเซอร์ที่ดำเนินการควบคุมตามข้อมูลที่ส่งมาจากโมดูลอินพุตและเอาต์พุต ตรรกะควบคุมที่จัดการระบบ PLC จะถูกพัฒนาก่อนแล้วจึงโอนไปยังระบบ PLC
วิธีที่ง่ายที่สุดในการสร้างภาพ PLC คือการจินตนาการถึงคอมพิวเตอร์ที่มีไมโครโปรเซสเซอร์แต่ไม่มีคีย์บอร์ด เมาส์ หรือจอภาพ การใช้งานในอุตสาหกรรมที่หลากหลายทำให้ระบบที่มีความแข็งแรงทางกายภาพนี้สามารถทนต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรงได้
คุณสมบัติการทำงานของ PLC ได้แก่ ตัวจับเวลาและตัวนับ อุปกรณ์วัด และเซ็นเซอร์สำหรับพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น การสั่นสะเทือน แรงดัน อุณหภูมิ และการไหล แม้ว่าอุตสาหกรรมบางประเภทจะมีงานและการใช้งานเฉพาะตัว แต่ PLC มักจะทำหน้าที่ดังต่อไปนี้:
- การสลับรีเลย์
- การนับ การคำนวณ และการเปรียบเทียบค่าอนาล็อก
- การปรับเปลี่ยนตรรกะการควบคุมในเวลาที่สั้นที่สุด
- ตอบสนองรวดเร็วต่อการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ของกระบวนการ (สามารถตั้งโปรแกรมตอบสนองได้)
- การตรวจสอบและควบคุมตลอดเวลาเพื่อเพิ่มความน่าเชื่อถือของระบบควบคุมโดยรวม (ต้องมีการแทรกแซงด้วยตนเอง)
- การแก้ไขปัญหาที่ง่ายและมีประสิทธิภาพเพิ่มมากขึ้นตามกาลเวลา
- การบูรณาการที่ราบรื่นกับคอมพิวเตอร์ HMI (Human Machine Interface)
หากสร้างอย่างถูกต้อง บริษัทต่างๆ จะสามารถใช้ PLC และนำไปใช้งานในแอปพลิเคชันต่างๆ มากมายในหลากหลายอุตสาหกรรม สิ่งที่คุณอาจไม่ทราบก็คือ เราพึ่งพา PLC เพื่อให้เทคโนโลยีในชีวิตประจำวันทำงานได้อย่างถูกต้อง เบเกอรี่ เครื่องซักผ้า ลิฟต์ และแม้แต่สัญญาณไฟจราจร เป็นเพียงแอปพลิเคชันพลเรือนบางส่วนที่จำเป็นต้องมีการควบคุม PLC และการรวบรวมข้อมูลเพื่อควบคุมงาน
ทำไมบริษัทการผลิตจึงใช้ PLC?
ในปี 2019 (และปีต่อๆ ไป) PLC จะยังคงได้รับความนิยมอย่างต่อเนื่องเนื่องจากความเรียบง่ายและความยืดหยุ่น PLC มีประสิทธิภาพเพียงพอที่จะปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมและงานต่างๆ ได้หลากหลาย แต่ก็เรียบง่ายพอที่จะทำให้ช่างเทคนิคที่ไม่มีความรู้ด้านการเขียนโปรแกรมหรือสคริปต์ก็สามารถเรียนรู้ได้อย่างรวดเร็ว
คุณสมบัติเฉพาะบางประการของ PLC ทำให้ PLC เป็นตัวเลือกแรกสำหรับอุตสาหกรรมที่พึ่งพาระบบเหล่านี้ อุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ สาธารณูปโภคด้านน้ำ การผลิตอาหารและเครื่องดื่ม และการใช้สาธารณูปโภค เป็นเพียงตัวอย่างบางส่วนของอุตสาหกรรมที่พึ่งพาโอกาสที่ PLC เสนอให้
1) PLC สามารถตั้งโปรแกรมได้ง่าย
เมื่อมีคนกล่าวถึงความยืดหยุ่นของระบบ PLC ว่ามีประโยชน์ พวกเขากำลังพูดถึงการที่ระบบเหล่านี้สามารถเขียนโปรแกรมโดยบุคคลที่มีความรู้เพียงเล็กน้อยเท่านั้น
ซึ่งหมายความว่าช่างเทคนิคสามารถใช้ระบบเหล่านี้ได้ง่ายพอๆ กับผู้บริโภค นอกจากนี้ คุณยังสามารถขยายระบบ PLC ได้โดยการเขียนโปรแกรมให้ปฏิบัติตามชุดคำสั่งหากเงื่อนไขบางประการเป็นจริง
ด้วยการใช้งานที่หลากหลายในทุกอุตสาหกรรม พนักงานของบริษัทแต่ละแห่งจะมีทักษะเฉพาะของตนเอง เมื่อใช้ PLC ความเรียบง่ายของการเขียนโปรแกรมตรรกะควบคุมลงในระบบของคุณหมายความว่าคุณไม่จำเป็นต้องให้ผู้ที่เชี่ยวชาญในรายละเอียดปลีกย่อยของภาษาคอมพิวเตอร์มาเขียนโปรแกรมใหม่เมื่องานหรือแอปพลิเคชันมีการเปลี่ยนแปลง
2) PLC สามารถให้สภาพแวดล้อมการเขียนโปรแกรมแบบรวมศูนย์ได้
PLC เป็นวิธีการที่ต้องการสำหรับการควบคุม วัด และดำเนินการงานในงานผลิตที่ซับซ้อนและการใช้งานในอุตสาหกรรม เนื่องจากสามารถทำงานร่วมกับระบบอื่นๆ ได้ดี PLC ทำงานได้ดีกับพีซี PAC (ตัวควบคุมอัตโนมัติที่ตั้งโปรแกรมได้) อุปกรณ์ควบคุมการเคลื่อนไหว และ HMI
อย่างไรก็ตาม เพื่อให้มีประสิทธิผล สภาพแวดล้อมแบบรวมศูนย์ต้องได้รับการวางแผนอย่างดีและไม่ควรยากเกินไปสำหรับผู้ใช้ในการใช้งาน อย่างไรก็ตาม PLC ที่อยู่ในสภาพแวดล้อมการเขียนโปรแกรมขนาดใหญ่ช่วยให้ผู้ใช้ที่มีความรู้พื้นฐานสามารถเข้าถึงฟังก์ชันต่างๆ ที่สามารถสื่อสารระหว่างกัน ให้ข้อมูลระหว่างกัน และดำเนินการงานที่ซับซ้อนได้
3) PLC รวบรวมข้อมูลที่เชื่อถือได้
ผู้ใช้จะกำหนดจำนวนอินพุตที่คุณตั้งค่าบนระบบ PLC ได้เอง ซึ่งหมายความว่าไม่มีข้อจำกัดเกี่ยวกับจำนวนแหล่งข้อมูลและปริมาณข้อมูลที่สามารถไหลเข้ามาได้ อุปกรณ์วัด เซ็นเซอร์ และระบบควบคุมการเคลื่อนที่สามารถรับพารามิเตอร์ได้หลายตัว ดังนั้นผู้ใช้จึงเป็นผู้ตัดสินใจว่าจะรวบรวมข้อมูลนี้อย่างไรและจะแสดงเอาต์พุตอย่างไร
4) PLC สามารถใช้สำหรับการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์ได้
เนื่องจาก PLC ในปัจจุบันมีหน่วยความจำและพลังการประมวลผลที่มากขึ้น จึงสามารถตั้งโปรแกรมให้ทำงานที่ซับซ้อนและต้องใช้ความพยายามสูงได้ หนึ่งในงานเหล่านี้ก็คือการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์ พลังของการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงเริ่มต้นของ Industry 4.0 นั้นไม่สามารถเน้นย้ำได้มากเกินไป
ในโรงงานที่เชื่อมต่อกัน ซึ่งเป็นหนึ่งในคุณลักษณะของการปฏิวัติอุตสาหกรรมครั้งที่สี่ เครื่องจักรหนึ่งเครื่องสามารถเชื่อมต่อกันได้และรับผิดชอบการทำงานของกระบวนการอื่นๆ อีกหลายกระบวนการ ด้วยเหตุนี้ การบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์จึงสามารถเพิ่มประสิทธิภาพและลดความถี่ของการหยุดทำงานและเหตุการณ์ร้ายแรงได้อย่างมาก
การบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์เริ่มต้นด้วยการบำรุงรักษาเชิงป้องกัน หากอุปกรณ์ชิ้นใดชิ้นหนึ่งถึงเกณฑ์ที่กำหนดไว้ เซ็นเซอร์จะปิดลงเพื่อแจ้งช่างเทคนิคว่าจำเป็นต้องซ่อมบำรุงหรือเปลี่ยนอุปกรณ์ จากนั้นจะรวบรวมรายงานเหล่านี้เป็นจุดข้อมูลเพื่อแจ้งให้ระบบทราบว่าปัจจัยใดที่คาดการณ์การสึกหรอหรือปัญหาที่จะเกิดขึ้น PLC จะโต้ตอบกับ SCADA เพื่อแสดงตารางการบำรุงรักษาหรืออนุญาตให้มีความยืดหยุ่นในการกำหนดกฎการบำรุงรักษาใหม่
บทสรุป
ปัจจุบัน PLC ได้พิสูจน์คุณค่าของมันมากขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากบริษัทผู้ผลิตและอุตสาหกรรมที่ใช้พืชเป็นหลักกำลังยอมรับการเปลี่ยนแปลงทางดิจิทัลที่จำเป็นสำหรับตลาดเฉพาะของตน ความสะดวกในการใช้งานและความเรียบง่ายพื้นฐานทำให้ PLC เป็นโซลูชันที่ยืดหยุ่นและคุ้นเคยเมื่อเผชิญกับความซับซ้อนที่เพิ่มมากขึ้น
ผู้เชี่ยวชาญมักนิยมใช้ระบบ PLC เมื่อใช้แอปพลิเคชัน IoT อื่นๆ หรือเมื่อทำงานกับระบบควบคุม เช่น SCADA ในฐานะระบบควบคุมลอจิก PLC เหมาะอย่างยิ่งสำหรับแนวโน้ม Industry 4.0 ที่ต้องมีการคาดการณ์ข้อมูล การคาดการณ์สถานะข้อผิดพลาด การค้นพบความสัมพันธ์ระหว่างสตรีมข้อมูล PLC ที่เป็นอิสระสองสตรีมขึ้นไป และการเพิ่มประสิทธิภาพระบบ
ตำแหน่งและบทบาทที่สำคัญของ PLC ยังต้องให้ PLC ทำงานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพตลอดเวลา ผู้ผลิตและบริษัทโรงงานสามารถนำแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดมาใช้เพื่อให้แน่ใจว่าส่วนประกอบหลักเหล่านี้ทำงานได้อย่างราบรื่นอยู่เสมอ