2.11    ตัวอย่างการใช้ PLC ในอุตสาหกรรมต่างๆ

รูปที่ 2.3 ภาพเครื่องผสมวัตถุดิบที่ใช้ PLC ในการควบคุม

รูปที่ 2.4 ภาพการขนถ่ายผลิตภัณฑ์ที่ใช้ PLC ในการควบคุม

รูปที่ 2.5 ภาพหุ่นยนต์ประกอบชิ้นส่วนรถยนต์ที่ใช้ PLC ในการควบคุม

รูปที่ 2.6 ภาพการพ่นสีรถยนต์ที่ใช้ PLC ในการควบคุม

รูปที่ 2.7 ภาพการตรวจสอบคุณภาพที่ใช้ PLC ในการควบคุม

2.12 เลขฐานต่างๆ

PLC ใช้เลขฐานในการประมวลผลหรือติดต่อกับผู้ใช้ดังต่อไปนี้

                2.12.1 เลขฐานสิบ (Decimal System)

                        เลขที่แตกต่างกัน 10 จำนวน คือ เลข 0 ถึงเลข 9 ซึ่งเลข 0 เป็นเลขค่าน้อยที่สุด และเลข 9 เป็นเลขค่าสูงที่สุดของเลขฐานนี้ โดย PLC ใช้เลขฐานสิบนี้ในการติดต่อกับผู้ใช้

การคำนวณหาค่าของเลขฐานสิบทำได้โดยคูณแต่ตัวเลขในละดิจิต คือเลข 1962 ด้วยค่าน้ำหนัก (Weight) ในแต่ละตำแหน่ง (Position) ตัวเลข 3210 (สีแดง) เรียกว่า ดิจิต (Digit) ตัวเลข1962 เป็นเลขฐานสิบ ค่าน้ำหนัก(Weight) คือ 1,10,100และ1000 ซึ่งก็คือค่าของ 10 ยกกำลังด้วยดิจิตนั่นเอง เช่น ตัวเลข 6 อยู่ที่ดิจิต 1 มีค่าน้ำหนักเท่ากับ 10¹ นั่นเอง ดังตัวอย่างต่อไปนี้ 

                ผลรวมทั้งหมดเท่ากับ 1962  ซึ่งเท่ากับเลขฐานสิบที่กำหนดให้

                2.12.2 เลขฐานสอง (Binary System)

                เป็นเลขฐานที่มีตัวเลข 2 ตัว คือ 0 และ 1 ค่าน้ำหนักแต่ละหลัก คือ 1,2,4,6,8และ16 เป็นต้น PLC ใช้เลขฐานนี้ในการประมวลผล

ตัวอย่าง การเปลี่ยนเลขฐานสองเป็นฐานสิบ

เลขฐานสอง 1101 เท่ากับ เลข 13 ในเลขฐานสิบ

          แต่ละดิจิตของเลขฐานสองเรียกว่า บิต (Bit) ใน PLC ขนาดทั่วๆไปคือ แปดบิตและสิบหกบิต เป็นต้น สามารถรวมบิตให้เป็นกรุ๊ป เรียกว่า ไบต์ (Bytes) กรุ๊ปของ 8 บิต คือ 1 ไบต์ และกรุ๊ปของ 1 หรือมากกว่าไบต์ เรียกว่า เวิร์ด (Word) ดังรูปต่อไปนี้แสดงค่า 16 บิต หรือ 2 ไบต์

LSB (Least Significant Bit) คือ ค่าที่น้อยที่สุดของบิต และ MSB (Most Significant Bit) คือ ค่าที่มากที่สุดของบิต ถ้ามีความจำเท่ากับ 884 เวิร์ดก็สามารถเก็บความจำได้เท่ากับ 7072  (884 X 8)  เมื่อใช้ 8- bit word  และเท่ากับ 14,144 (884 X 16)  เมื่อใช้ 16-bit word ดังนั้น เมื่อต้องการทราบค่าความแตกต่างของ PLC จึงควรพิจารณาบิตต่อเวิร์ดของหน่วยความจำ

ตัวอย่างการเปลี่ยนเลขฐานสิบเป็นฐานสอง

                                                       เท่ากับเลขฐานสอง             111101

1.12.3 เลขฐานแปด (Octal System)

เป็นเลขฐานที่มีตัวเลข 8 ตัว คือ 0 ถึง 7 ค่าน้ำหนักแต่ละหลัก คือ 1, 8, 64 และ512 เป็นต้น PLCใช้เลขฐานแปดสำหรับอ้างอิง I/O และ Memory Address

ตัวอย่าง การเปลี่ยนเลขฐานแปดเป็นฐานสิบ

เลขฐานแปด 462 เท่ากับ เลข 306 ในเลขฐานสิบ 

ตารางที่2.1 ตารางเปรียบเทียบค่าฐานสองกับฐานแปด

เลขฐานแปด 462 เท่ากับ เลข 100110010 ในเลขฐานสอง

                2.12.4 เลขฐานสิบหก (Hexadecimal System)

 เป็นเลขฐานที่มีตัวเลข 16 ตัว คือ 0 ถึง 15 ค่าน้ำหนักแต่ละหลัก คือ 1, 16, 256 และ4,096 เป็นต้น

ตารางที่2.2 การเปรียบเทียบค่าฐานสิบหกกับฐานสองและฐานแปด

ตัวอย่าง การเปลี่ยนเลขฐานสิบหกเป็นฐานสิบ

เลขฐานสิบหก 1B7 เท่ากับ เลข 439 ในเลขฐานสิบ

          2.12.5 เลขฐาน BCD (Binary Code Decimal)

                        เป็นเลขฐานที่ใช้เมื่อต้องใช้จำนวนอินพุทและเอาท์พุท จาก PLC จำนวนมากๆ แทนค่าเลขฐานสิบ คือ ใช้เลขฐานสองจำนวน 4 บิต แทนตัวเลข 1 ถึง 9 เช่น 0001 คือ 1, 0100 คือ 4 เป็นต้น

ตารางที่2.3 การเปรียบเทียบค่าฐานBCDกับฐานสิบ

เลขฐานสิบ 7863 เท่ากับ 0111100001100011 ในเลขฐาน BCD

2.13 วงจรตรรก (Logic)

                PLC ใช้วงจรตรรก เพื่อให้เกิดเอาท์พุทที่มีเงื่อนไข (สัญญาณอินพุท) ชนิดต่างๆ หลักการของวงจรตรรก มีดังต่อไปนี้

                วงจรตรรก หมายถึง วงจรไฟฟ้าที่ประกอบด้วยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ หรือระบบรีเลย์ที่มีสัญญาณเพียง 2 ระดับ หรือ 2 สภาวะเท่านั้น PLC ใช้สัญญาณไฟฟ้า 2 ระดับ แทน 2 เหตุการณ์ที่ต่างกัน เช่น การปิดเปิดวาล์ว การปิดเปิดสวิตช์ เป็นต้น วงจรตรรกมี 2 ชนิด คือ แบบบวก (Positive Logic) ที่ใช้สัญญาณไฟฟ้าระดับสูง แทนสภาวะลอจิก “1” และใช้สัญญาณไฟฟ้าระดับต่ำ แทนสภาวะลอจิก “0”  และอีกแบบ คือ  แบบลบ (Negative Logic) ที่ใช้สัญญาณไฟฟ้าระดับต่ำ แทนสภาวะลอจิก   และใช้สัญญาณไฟฟ้าระดับสูง แทนสภาวะลอจิก “0”

                สภาวะทางลอจิก คือ สภาวะ “1” หรือ “0” แทนการทำงานของอุปกรณ์ที่เปลี่ยนแปลง 2 สภาวะ ระบบควบคุมที่ใช้ระบบรีเลย์ และ PLC จะนำเอาสภาวะของอุปกรณ์เหล่านี้มาปฏิบัติลิจิกด้วยกัน เพื่อให้เข้ากันกับเงื่อนไขการควบคุม ปฏิบัติการลอจิกประกอบด้วย AND OR และ NOT เพื่อทำให้สภาวะอินพุทต่างๆ เช่น A,B ทำให้เกิดเอาท์พุท Y เป็นต้น

2.14 ภาษาที่ใช้สำหรับ PLC

                ก)    ภาษาแลดเดอร์ (Ladder Language)

                ภาษาแลดเดอร์ประกอบด้วยสัญลักษณ์หน้าสัมผัส ซึ่งรูปแบบจะมีลักษณะคล้ายวงจรของรีเลย์จึงทำให้ การเขียนโปแกรมด้วยภาษาแลดเดอร์จะมีความสะดวกในการเขียนและตรวจได้ง่ายจึงทำให้การเขียนแบบนี้เป็นที่นิยม ระดับงานที่ใช้ควบคุมจะมีทั้งจากวงจรแบบธรรมดาจนถึงแบบซีเคว็นซ์ในลักษณะเปิด-ปิด ภาษาแลดเดอร์จะเป็นภาษาพื้นฐานที่ใช้งานตั้งแต่ PLC ขนาดเล็กเป็นต้นไป

                ข)   ภาษาบูลลีน

                 ภาษาบูลลีนเป็นภาษาที่มีไว้สำหรับอธิบายความสัมพันธ์ทางลอจิก ทำให้เข้าใจง่าย ตัวอย่างสมการบูลลีนอย่างง่าย

                        Y(แสงไฟฟ้า) = A(สวิตช์).B(หลอดไฟ)

                ภาษาบูลลีน จะสัมพันธ์กับ AND, OR, และ NOT Gate สัญญาณอินพุทจะเขียนด้วยตัวอักษร A B C เป็นต้น ส่วนสัญญาณเอาท์พุทจะแทนด้วย Y และเครื่องหมายคูณหรือจุด หมายถึง AND เครื่องหมายบวก หมายถึง OR และขีดข้างบน หมายถึง NOT

ตารางที่2.4  สัญลักษณ์ของลอจิกและสมการบูลลีน

                ค)   ภาษาสเตจ (Stage)

                ภาษาสเตจเป็นภาษาที่พัฒนาขึ้นโดยบริษัท Koyo Electronic ในปี ค.ศ.1977 โดยที่ผู้ออกแบบวงจรไม่จำเป็นต้องมีความรู้เรื่องการออกแบบวงจรไฟฟ้าแต่ต้องเข้าใจขั้นตอนการทำงานของเครื่องจักรอย่างลึกซึ่ง ดังนั้นโปรแกรมที่ถูกสร้างให้ทำงานได้ถูกต้องมาน้อยเพียงไรจึงขึ้นอยู่กับการเข้าใจลำดับการทำงานของเครื่องจักร ซึ่งภาษาสเตจมีข้อดีดังนี้

                        1. ลดเวลาการออกแบบวงจรได้ 1 ใน 3 ถ้าเปรียบเทียบกับภาษาแลดเดอร์
                        2. ให้ความแม่นยำในการสั่งการทำงานสูง
                        3. แก้ไขโปรแกรมระหว่างขั้นตอนการทำงานได้ง่าย

                ภาษาสเตจประกอบด้วยองค์ประกอบสำคัญ 4 ประการ คือ
                        1.  การกำหนดหมายเลขสเตจ (Stage Number Registration, SG) ต้องไม่ซ้ำกันในหนึ่งโปรแกรม ปกติแล้วจะมี 2 สถานะ คือ
                        “ ON”  เมื่อถูกเลือกให้ทำงานจากสเตจอื่น ๆ
                       “OFF”  เมื่อมีเงื่อนไขการทำงาน หรือเงื่อนไขการเปลี่ยนแปลงสเตจ หรือที่เรียกว่า  Jump Condition
                        2.  Transaction  เป็นการกำหนดรายละเอียดของการทำงาน  หรือเอาต์พุตของสเตจ หรือกระบวนการทำงานนั้น ๆ เอาต์พุตของสเตจหนึ่ง ๆ จะทำงานเมื่อสเตจนั้นมีสภาวะ “NO”
                        3.  Jump Condition  เป็นการกำหนดเงื่อนไขหรืออินพุตที่จะทำให้มีการเปลี่ยนสเตจจากสเตจที่ทำงานอออยู่ไปยังสเตจอื่น ๆ เมื่อเงื่อนไขหรืออินพุตเป็นจริง จะทำให้สเตจนั้นจะมีสถานะเป็น “OFF” และมีผลทำให้เอาต์พุตของสเตจนั้นหยุดการทำงาน
                        4.  Jump Destination หมายถึง สเตจที่ถูกเลือกหรือถูกเปลี่ยน จะมีสถานะเป็น “NO” เมื่อเงื่อนไขหรืออินพุตเป็นจริง

                2.14.1.  การเลือกใช้ภาษา PLC
                ภาษา PLC ทุกภาษามักมีข้อดีและขีดจำกัดแตกต่างกัน การเลือกใช้ภาษาและคำสั่งในการเขียนโปรแกรมควรพิจารณาสิ่งต่อไปนี้

                ก)    ความถนัดของผู้ใช้
                การเลือกใช้ภาษาที่ใช้เขียนโปรแกรม ต้องพิจารณาความถนัดและความคุ้นเคยของผู้ใช้เป็นอันดับแรก เช่น ผู้ใช้คุ้นเคยกับวงจรรีเลย์ควรใช้ภาษาแลดเดอร์ในการเขียนโปรแกรม เพราะจะทำให้เรียนรู้เร็วและปรับตัวเร็วกว่าการใช้ภาษาอื่น

                ข)   ลักษณะของภาษาที่ใช้เขียน
                คำสั่งของ PLC แต่ละภาษามีข้อดีเหมาะที่จะใช้แก้ปัญหาต่างกันภาษาแลดเดอร์และภาษาบลูลีน เหมาะสำหรับการทดแทนอุปกรณ์รีเลย์ ตัวตั้งเวลา และตัวนับเป็นการควบคุมงานในลักษณะ ON-OFF ภาษาบล็อคเหมาะสำหรับการควบคุมที่ค่อนข้างจะซับซ้อนมีการใช้ข้อมูลที่เป็นตัวเลข เป็นการควบคุมแบบอนาล็อก, การควบคุมตำแหน่งเครื่องจักร คำสั่งของข้อความภาษาอังกฤษเหมาะสำหรับการควบคุมที่ยุ่งยากซับซ้อนมีการคำนวณทางคณิตศาสตร์และให้ข้อมูลจำนวนมาก

                 ค)  ลักษณะขนาดของ PLC
                 การสำรวจหรือทำความเข้าใจเกี่ยวกับประสิทธิภาพของ PLC ที่จะนำมาใช้ดูว่า อินพุต/เอาต์พุต เท่าไร มีฟังก์ชันพิเศษอะไรบ้าง

                ง)    ลักษณะงานที่ต้องการควบคุม
                การใช้ภาษา PLC เพื่อให้เกิดประสิทธิภาพมากที่ดีนั้นต้องรู้อุปกรณ์ลำดับขั้นตอนการทำงานเบื้องต้น จนถึงสิ้นสุดการทำงาน

                2.14.2.ภาษที่ใช้กับหน่วยลอจิกอินพุต/เอาต์พุต
                 ในปัจจุบันคำสั่งภาษาแลดเดอร์และภาษาบูลลีนจะเป็นคำสั่งที่นิยมใช้เขียนกันมากซึ่งประกอบด้วย 6 กลุ่มคำสั่งคือ วงจรรีเลย์และปฏิบัติลอจิก, การหน่วยเวลาและจำนวนนับ, การคำนวณทางคณิตศาสตร์,การจัดการข้อมูล และคำสั่งควบคุมการทำงานของโปรแกรมข้อสังเกตความแตกต่างระหว่างภาษาบูลลีนและภาษาแลดเดอร์ คือ ภาษาบูลลีนจะอยู่ในรูปของคำสั่ง ส่วนภาษาแลดเดอร์จะอยู่ในรูปของสัญลักษณ์

12.15.วงจรรีเลย์และปฏิบัติลอจิก

                1.คำสั่ง  LOAD

ตารางที่ 2.5 แสดงรายละเอียดของคำสั่ง LOAD

                2.คำสั่ง AND

ตารางที่ 2.6 แสดงรายละเอียดของคำสั่ง AND

                3.คำสั่ง OR

 ตารางที่ 2.7 แสดงรายละเอียดของคำสั่ง OR

                4.คำสั่ง NOT

ตารางที่ 2.8 แสดงรายละเอียดของคำสั่ง NOT

                5.คำสั่ง OUT

ตารางที่ 2.9  แสดงรายละเอียดของคำสั่ง OUT

                 6.คำสั่ง END

ตารางที่ 2.10 แสดงรายละเอียดของคำสั่ง END

                7.คำสั่ง AND LOAD

ตารางที่ 2.11 แสดงรายละเอียดของคำสั่ง AND LOAD

                8.คำสั่ง OR LOAD

                ตารางที่ 2.12 แสดงรายละเอียดของคำสั่ง OR LOAD