การควบคุมการเคลื่อนที่ความแม่นยำสูงในระบบ PLC โดยใช้ อินเวอร์เตอร์ (Inverter/VFD) สำหรับควบคุมความเร็วทั่วไป และใช้ เซอร์โวมอเตอร์ (Servo Motor) ร่วมกับ Motion Module และสัญญาณ PTO สำหรับการควบคุมตำแหน่งที่แม่นยำสูง ซึ่งเป็นทักษะสำคัญในการ เขียนควบคุม PLC
ความสำคัญของการควบคุมการเคลื่อนที่ในอุตสาหกรรม
การควบคุมการเคลื่อนที่ (Motion Control) เป็นแกนหลักของการทำงานในเครื่องจักรและระบบอัตโนมัติที่ต้องการความแม่นยำสูง ไม่ว่าจะเป็นการลำเลียง, การตัด, การบรรจุ, หรือแม้แต่การประกอบชิ้นส่วนที่มีความละเอียดสูง Programmable Logic Controller (PLC) ถูกใช้เป็นสมองกลในการจัดการงานเหล่านี้ โดยเฉพาะเมื่อทำงานร่วมกับอุปกรณ์ขับเคลื่อนหลักอย่าง อินเวอร์เตอร์ (Inverter) และ เซอร์โวมอเตอร์ (Servo Motor) ความสามารถในการ เขียนควบคุม PLC เพื่อประสานงานอุปกรณ์เหล่านี้จึงเป็นทักษะที่นำไปสู่การพัฒนาระบบอัตโนมัติขั้นสูง
อินเวอร์เตอร์ หรือ Variable Frequency Drive (VFD) คืออุปกรณ์ที่ใช้ควบคุมความเร็วรอบของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ (AC Motor) โดยการปรับความถี่และแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับมอเตอร์ การใช้งานร่วมกับ PLC ช่วยให้สามารถปรับความเร็วได้อย่างแม่นยำตามสภาวะการผลิตจริง:
- หลักการทำงานร่วมกัน:
- การควบคุมแบบ Analog: PLC จะใช้โมดูลเอาต์พุตแบบอะนาล็อก (Analog Output Module) เพื่อส่งสัญญาณมาตรฐาน (เช่น 0-10V หรือ 4-20mA) ไปยังอินเวอร์เตอร์ สัญญาณนี้จะถูกแปลงเป็นค่าความเร็วรอบที่ต้องการ
- การควบคุมผ่านเครือข่าย: วิธีที่ทันสมัยกว่าคือการใช้การสื่อสารแบบดิจิทัลผ่านโพรโทคอลเครือข่าย เช่น Modbus RTU หรือ EtherNet/IP ซึ่ง PLC สามารถส่งคำสั่ง "Start/Stop" และ "ค่าความถี่ที่ต้องการ" ไปยังอินเวอร์เตอร์ได้โดยตรง ทำให้ลดความซับซ้อนในการเดินสายและสามารถตรวจสอบสถานะของอินเวอร์เตอร์ได้ละเอียดขึ้น การ เขียนควบคุม PLC เพื่อจัดการการสื่อสารนี้มีความสำคัญมาก
- การประยุกต์ใช้: เหมาะสำหรับงานที่ต้องการควบคุมการไหล (Flow) เช่น ปั๊มน้ำ, พัดลมระบายอากาศ, หรือการควบคุมความเร็วสายพานลำเลียงทั่วไป
เซอร์โวมอเตอร์ (Servo Motor) คือมอเตอร์ประสิทธิภาพสูงที่ออกแบบมาเพื่อควบคุม "ตำแหน่ง", "ความเร็ว", และ "แรงบิด" ได้อย่างแม่นยำสูง โดยอาศัยระบบควบคุมป้อนกลับแบบลูปปิด (Closed-Loop Control) จากอุปกรณ์ตรวจจับตำแหน่ง (Encoder) เซอร์โวมอเตอร์จึงเป็นทางเลือกหลักในงานที่ต้องกำหนดจุดเคลื่อนที่อย่างตายตัว เช่น หุ่นยนต์, เครื่องจักร CNC, หรือเครื่องจักรบรรจุภัณฑ์
- การเชื่อมต่อและควบคุม:
- โมดูลควบคุมการเคลื่อนที่ (Motion Control Module): PLC บางรุ่นต้องติดตั้งโมดูลเฉพาะทางสำหรับงาน Motion Control ซึ่งโมดูลนี้จะรับผิดชอบในการสร้างสัญญาณควบคุมตำแหน่ง (Positioning Signal) ที่เรียกว่า Pulse Train Output (PTO) หรือ สัญญาณพัลส์ ความถี่สูง
- การควบคุมผ่าน Pulse Train Output (PTO): PLC จะส่งสัญญาณพัลส์ไปยัง Servo Drive หรือ Servo Amplifier (ตัวขับ) ซึ่งตัวขับจะทำหน้าที่แปลงสัญญาณพัลส์เหล่านั้นไปเป็นกระแสไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนมอเตอร์ให้หมุนตามจำนวนพัลส์และด้วยความเร็วที่กำหนด
- ภาษาโปรแกรมสำหรับ Motion: โปรแกรมเมอร์ต้องเรียนรู้คำสั่ง Motion Control เฉพาะของ PLC ยี่ห้อนั้นๆ (เช่น คำสั่ง PLSY, DRVI, DRVA เป็นต้น) ซึ่งเป็นส่วนสำคัญในการ เขียนควบคุม PLC ให้สามารถสั่งงานการเคลื่อนที่แบบ:
- Home Zero: การกำหนดจุดเริ่มต้นอ้างอิงของแกน
- Jogging: การสั่งงานให้เคลื่อนที่ต่อเนื่องเพื่อปรับแต่ง
- Absolute Positioning: การสั่งงานให้เคลื่อนที่ไปยังตำแหน่งที่แน่นอน (เช่น ไปที่ตำแหน่ง 10000 พัลส์)
- Incremental Positioning: การสั่งงานให้เคลื่อนที่เพิ่มขึ้นจากตำแหน่งปัจจุบัน (เช่น เคลื่อนที่เพิ่มไปอีก 2000 พัลส์)
PLC ทำหน้าที่เป็นผู้ประสานงานหลัก โดย:
- ประมวลผลตรรกะ: รับสถานะจากเซ็นเซอร์ (เช่น ชิ้นงานมาถึงจุด A)
- ตัดสินใจและคำนวณ: คำนวณความเร็วหรือตำแหน่งต่อไปที่มอเตอร์ควรไป
- สั่งการ: ส่งสัญญาณควบคุมที่ซับซ้อนไปยัง Inverter หรือ Servo Drive
การบูรณาการระบบเหล่านี้เข้าด้วยกันทำให้เกิดระบบอัตโนมัติที่ซับซ้อนแต่มีประสิทธิภาพสูง ซึ่งต้องการบุคลากรที่มีความเชี่ยวชาญในการ เขียนควบคุม PLC เพื่อจัดการทั้งการควบคุมตรรกะทั่วไปและการควบคุมการเคลื่อนที่ความแม่นยำสูง ทักษะในการ เขียนควบคุม PLC ที่ครอบคลุมทั้ง Inverter และ Servo จึงเป็นกุญแจสำคัญสู่การเป็นวิศวกรอัตโนมัติแถวหน้า การ เขียนควบคุม PLC ในระดับสูงนี้เปิดโอกาสในการพัฒนาระบบการผลิตที่รวดเร็วและยืดหยุ่น
