ระบบ PLC คืออะไร

PLC (Programmable Logic Controller) เป็นเทคโนโลยีที่มีบทบาทสำคัญในการควบคุมกระบวนการผลิตในโรงงานอุตสาหกรรมสมัยใหม่ โดยเฉพาะในยุคที่ระบบอัตโนมัติมีความจำเป็นมากขึ้นเรื่อย ๆ PLC ทำหน้าที่เป็น “สมอง” ของระบบควบคุม ที่ช่วยให้เครื่องจักรสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ลดความผิดพลาด และเพิ่มความปลอดภัยในกระบวนการทำงาน PLC คืออะไร? คือ ระบบควบคุมที่พัฒนาขึ้นเพื่อใช้ในงานอุตสาหกรรมโดยเฉพาะ มีความยืดหยุ่นสูง สามารถปรับเปลี่ยนโปรแกรมได้ตามลักษณะงานและความต้องการของผู้ใช้งาน บทความนี้จะช่วยให้คุณเข้าใจว่า PLC หมายถึงอะไร มีหลักการทำงานอย่างไร ประเภทใดบ้างที่เหมาะกับงานอุตสาหกรรม รวมถึงข้อจำกัดของเทคโนโลยีนี้ เพื่อให้ผู้ที่สนใจสามารถเลือกใช้งานได้อย่างเหมาะสมและคุ้มค่า

หลักการทำงานของระบบ PLC โรงงานอุตสาหกรรม

ระบบ PLC โรงงานอุตสาหกรรม มีหลักการทำงานที่เรียบง่ายแต่ทรงประสิทธิภาพ โดยระบบนี้ถูกออกแบบมาเพื่อรับข้อมูลจากอุปกรณ์ตรวจจับต่าง ๆ ประมวลผลข้อมูล และส่งคำสั่งไปยังเครื่องจักรหรืออุปกรณ์อื่น ๆ ให้ทำงานตามที่กำหนดไว้ หลักการทำงานของ PLC สามารถสรุปได้เป็น 4 ขั้นตอนสำคัญ

การรับข้อมูล (Input)

ระบบ PLC รับข้อมูลจากอุปกรณ์ภายนอก เช่น สวิตช์ตรวจจับการเคลื่อนไหว (Proximity Switch), เซนเซอร์ตรวจจับอุณหภูมิ, เซนเซอร์ความดัน หรือสัญญาณดิจิทัลและอะนาล็อกอื่น ๆ ข้อมูลเหล่านี้จะถูกรวบรวมเพื่อใช้ในการประมวลผลในขั้นต่อไป

การประมวลผลข้อมูล (Processing)

PLC ใช้ชุดโปรแกรมที่เขียนขึ้นด้วยภาษาที่ออกแบบมาเฉพาะ เช่น Ladder Diagram, Structured Text (ST) หรือ Function Block Diagram (FBD) ในการประมวลผล ข้อมูลที่ได้รับจะถูกนำมาเปรียบเทียบกับเงื่อนไขและคำสั่งในโปรแกรม เพื่อกำหนดลำดับการทำงานต่อไป

การส่งคำสั่ง (Output)

หลังจากที่ประมวลผลเสร็จสิ้น PLC จะส่งคำสั่งไปยังอุปกรณ์ปลายทาง เช่น มอเตอร์ไฟฟ้า วาล์ว หรือสายพานลำเลียง เพื่อให้ดำเนินการตามเงื่อนไขที่ตั้งไว้ในโปรแกรม

การตรวจสอบและปรับปรุงแบบเรียลไทม์

PLC มีความสามารถในการตรวจสอบสถานะการทำงานของอุปกรณ์ในระบบแบบเรียลไทม์ หากพบความผิดปกติหรือความล่าช้าในการทำงาน PLC จะส่งคำสั่งหยุดการทำงานทันทีเพื่อป้องกันความเสียหายที่อาจเกิดขึ้น

ระบบ PLC โรงงานอุตสาหกรรม มีกี่ประเภท

1.Compact PLC

เป็น PLC ขนาดเล็กที่ออกแบบให้มีส่วนประกอบทุกอย่างในตัวเดียว เช่น หน่วยประมวลผล (CPU), อินพุต/เอาต์พุต (I/O), หน่วยความจำ และแหล่งจ่ายไฟ เหมาะสำหรับกระบวนการผลิตที่ไม่ซับซ้อน เช่น สายการผลิตที่ใช้เครื่องจักรขนาดเล็กในอุตสาหกรรมอาหารหรือบรรจุภัณฑ์ 

2.Modular PLC

มีโครงสร้างที่สามารถปรับเปลี่ยนได้ง่าย ผู้ใช้งานสามารถเพิ่มหรือลดโมดูลต่าง ๆ ตามความต้องการ เช่น โมดูลสำหรับอินพุต/เอาต์พุต หรือโมดูลสื่อสาร เหมาะสำหรับโรงงานที่ต้องการความยืดหยุ่น เช่น อุตสาหกรรมยานยนต์ที่ต้องการปรับปรุงสายการผลิตอย่างต่อเนื่อง

3.Rack-Mounted PLC

ระบบ PLC ขนาดใหญ่ ติดตั้งในตู้ควบคุมแบบแร็ก (Rack) และสามารถเชื่อมต่อกับอุปกรณ์หลากหลาย ใช้ในกระบวนการที่ซับซ้อน เช่น โรงงานปิโตรเคมี หรือโรงไฟฟ้า

4.Safety PLC

ระบบ PLC ที่เน้นด้านความปลอดภัย มีการออกแบบให้ป้องกันความเสียหายต่อทั้งเครื่องจักรและบุคลากร เหมาะสำหรับกระบวนการที่มีความเสี่ยงสูง เช่น ระบบควบคุมหุ่นยนต์ในโรงงาน

การประยุกต์ใช้ระบบ PLC กับงานอุตสาหกรรมที่น่าสนใจ และได้รับความนิยม

การใช้งานในสายการผลิตอัตโนมัติ

ในสายการผลิตอัตโนมัติในโรงงานอุตสาหกรรม ระบบ PLC ถูกนำมาใช้ในการควบคุมกระบวนการผลิตตั้งแต่ต้นจนจบอย่างเป็นระบบ โดยเฉพาะในโรงงานผลิตอาหารและเครื่องดื่ม เช่น โรงงานน้ำอัดลม ระบบ PLC จะควบคุมการล้างขวด การเติมน้ำ การปิดฝา การติดฉลาก และการแพ็คสินค้า กระบวนการทั้งหมดนี้จะถูกตั้งโปรแกรมใน PLC เพื่อให้ทำงานอย่างต่อเนื่องและประสานงานกันอย่างมีประสิทธิภาพ

การใช้งานในระบบลำเลียงและคลังสินค้า

ในระบบลำเลียงสินค้าระบบ PLC เป็นตัวควบคุมการทำงานของสายพานลำเลียงที่ซับซ้อน เช่น ในโรงงานผลิตอาหารสัตว์ สายพานลำเลียงจะเคลื่อนย้ายวัตถุดิบจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งโดยที่ระบบ PLC จะตรวจสอบการทำงานของสายพานทุกขั้นตอน เช่น การควบคุมการปล่อยวัตถุดิบจากถังพักลงบนสายพาน การคัดแยกขนาดของวัตถุดิบโดยใช้เซนเซอร์ และการหยุดสายพานเมื่อเกิดความผิดปกติ เช่น วัตถุดิบติดขัด

การใช้งานในระบบเครื่องจักรกล 

ในระบบเครื่องจักรกล เช่น เครื่องจักร CNC (Computer Numerical Control) ระบบ PLC จะควบคุมการเคลื่อนที่ของแกน X, Y และ Z อย่างแม่นยำ โดยโปรแกรมที่เขียนไว้ใน PLC จะระบุพิกัดที่เครื่องจักรต้องเคลื่อนที่ เช่น การตัดโลหะด้วยเครื่องตัดเลเซอร์ ซึ่งต้องการความแม่นยำสูงถึงระดับมิลลิเมตร PLC จะควบคุมพลังงานของเลเซอร์ ระยะเวลาการตัด และความเร็วในการเคลื่อนที่ของหัวตัด

การใช้งานในระบบพลังงาน

ในระบบพลังงาน เช่น โรงไฟฟ้าพลังงานลม ระบบ PLC ถูกใช้ควบคุมการทำงานของกังหันลม เช่น การปรับมุมใบพัดตามทิศทางและความเร็วลม เพื่อให้การผลิตไฟฟ้ามีประสิทธิภาพสูงสุด นอกจากนี้ PLC ยังควบคุมการตรวจสอบอุณหภูมิและการหล่อลื่นของชิ้นส่วนต่าง ๆ เพื่อให้กังหันทำงานได้อย่างต่อเนื่องโดยไม่มีปัญหา

การใช้งานในระบบสาธารณูปโภค

ในระบบจราจร เช่น ไฟสัญญาณจราจร ระบบ PLC ใช้ควบคุมการเปิด-ปิดไฟสัญญาณตามเวลาที่กำหนด หรือปรับเปลี่ยนตามจำนวนรถที่ตรวจจับได้จากเซนเซอร์ ตัวอย่างเช่น ในช่วงเวลาเร่งด่วน PLC อาจสั่งให้ไฟเขียวทำงานนานขึ้นในเส้นทางที่มีรถหนาแน่นเพื่อลดความแออัด

ข้อจำกัดหรือข้อควรระวังในการใช้งานระบบ PLC 

แม้ว่าระบบ PLC จะเป็นเทคโนโลยีที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงานของโรงงาน แต่ก็มีข้อจำกัดบางประการที่ควรพิจารณาเพื่อการใช้งานที่เหมาะสมและเกิดประโยชน์สูงสุด โดยข้อจำกัดเหล่านี้อาจส่งผลต่อการตัดสินใจลงทุนหรือการดำเนินงานในระยะยาว

1.ต้นทุนการลงทุนเริ่มต้นสูง 

การนำระบบ PLC มาใช้ในโรงงานอุตสาหกรรมจำเป็นต้องใช้งบประมาณสูง โดยเฉพาะในโรงงานขนาดใหญ่ที่มีไลน์การผลิตจำนวนมาก โดยราคาคร่าว ๆ สำหรับการใช้งานระบบ PLC นั้นประกอบไปด้วย 

• ค่าเครื่อง PLC ค่าใช้จ่ายขึ้นอยู่กับแบรนด์และคุณภาพที่เลือกใช้ โดยมีราคาคร่าว ๆ ส่วนใหญ่อยู่ที่ประมาณ 1,000 – 25,000 บาท  
• ค่าเขียนโปรแกรม PLC ค่าใช้จ่ายขึ้นอยู่กับจำนวน input, output และปัจจัยอื่น ๆ โดยมีราคาเริ่มต้นตั้งแต่ 8,000 – หลักแสนบาท หากโรงงานขนาดใหญ่มากราคาเขียนโปรแกรมก็จะมาขึ้นตามไปด้วย
• ค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษา ขึ้นอยู่กับระบบและการวางแผนสำหรับการดูแล เช่น ความกี่ในการตรวจสอบ ระบบที่ใช้งาน อะไหล่สำรองในการซ่อมแซม และช่างในการซ่อม
• ค่าใช้จ่ายในการเทรนนิ่งพนักงานสำหรับการใช้งานระบบ PLC ขึ้นอยู่กับจำนวนพนักงาน และความสามารถในการเรียนรู้ 

จากปัจจัยทั้งหมดข้างต้น เจ้าของธุรกิจที่กำลังสนใจติดตั้งระบบ PLC สามารถลองคำนวณราคาคร่าว ๆ โดยอ้างอิงจากขนาดของโรงงาน จำนวนไลน์การผลิต ความพร้อมของพนักงาน และแบรนด์เครื่อง PLC ที่ตนเองสนใจ เพื่อประกอบการตัดสินใจในการเลือกใช้งานระบบ

2.การพึ่งพาผู้เชี่ยวชาญ 

การเขียนโปรแกรมและปรับแต่งระบบ PLC จำเป็นต้องอาศัยทักษะเฉพาะด้าน ซึ่งเป็นข้อจำกัดสำคัญในกรณีที่ไม่มีบุคลากรที่มีความเชี่ยวชาญ ไม่ว่าจะเป็น การเขียนโปรแกรม PLC ที่จำเป็นต้องใช้ภาษาเฉพาะ เช่น Ladder Diagram หรือ Structured Text, การเกิดปัญหาในระบบ เช่น โปรแกรมไม่ทำงานตามที่ตั้งไว้ การแก้ไขอาจต้องใช้เวลานานและทำให้กระบวนการผลิตหยุดชะงัก

3.ความล้าสมัยของอุปกรณ์ 

เทคโนโลยี PLC ที่ใช้งานมาเป็นเวลานานอาจมีปัญหาในด้านความล้าสมัย เช่น ระบบไม่รองรับการเชื่อมต่อกับ IoT (Internet of Things), การอัปเกรดหรือเปลี่ยนอุปกรณ์ใหม่อาจมีค่าใช้จ่ายสูง หากอุปกรณ์เดิมไม่สามารถทำงานร่วมกับเทคโนโลยีใหม่ได้

4.ข้อจำกัดของการปรับปรุงโปรแกรม

แม้ว่าความยืดหยุ่นของระบบ PLC จะเป็นจุดเด่น แต่การปรับเปลี่ยนโปรแกรมหรือการอัปเดตเพื่อรองรับกระบวนการใหม่ ๆ ยังคงมีข้อจำกัด เช่น การปรับเปลี่ยนโปรแกรมต้องอาศัยเวลาและความละเอียดสูง หากกระบวนการมีความซับซ้อน การอัปเดตอาจทำให้การผลิตต้องหยุดชั่วคราว, โปรแกรมที่เขียนโดยผู้พัฒนาหลายคนในช่วงเวลาที่ต่างกัน อาจทำให้เกิดปัญหาในความเข้าใจหรือความเข้ากัน, การทดสอบและตรวจสอบความถูกต้องของโปรแกรมใหม่ก่อนนำไปใช้งานจริง จำเป็นต้องใช้เวลาเพื่อป้องกันข้อผิดพลาดที่อาจทำให้เครื่องจักรเสียหาย

4.ความเสี่ยงในการพึ่งพาเทคโนโลยี 

ระบบ PLC เป็นหัวใจของการควบคุมในกระบวนการผลิต หากเกิดปัญหาหรือการขัดข้องในระบบ อาจส่งผลกระทบต่อการทำงานทั้งหมดของโรงงาน เช่น การสูญเสียข้อมูลในกรณีที่ระบบไฟฟ้าหรือฮาร์ดแวร์ล้มเหลว, ความเสี่ยงด้านความปลอดภัย หากระบบควบคุมมีข้อผิดพลาด, การหยุดทำงานของสายการผลิตทั้งระบบ หาก PLC ตัวเดียวเป็นศูนย์กลางการควบคุมในหลายกระบวนการ

สรุปเนื้อหา

การตัดสินใจใช้งานระบบ PLC ในโรงงานอุตสาหกรรมนั้น มีทั้งข้อดีและข้อจำกัดทางการใช้งานหลายประการ อีกทั้งยังเป็นระบบที่มีการลงทุนในขั้นเริ่มต้นค่อนข้างสูง เจ้าของโรงงานหรือผู้มีส่วนในการตัดสินใจจึงต้องมีการพิจารณาอย่างละเอียดรอบคอบ ถึงความคุ้มค่าในการใช้งาน ขั้นตอนในการทำงาน และการเตรียมความพร้อมเกี่ยวกับข้อมูลในกรณีที่เกิดการหยุดชะงักของการทำงาน ถึงแม้ว่าการนำระบบ PLC มาใช้งานจะมีความแพร่หลายแล้วในปัจจุบัน แต่สำหรับโรงงานที่เพิ่งมีการนำมาใช้งานเป็นครั้งแรก ยังต้องมีการทำความคุ้นเคยกับระบบบการทำงานที่เน้นไปที่การใช้โปรแกรมเพื่อป้อนคำสั่ง จึงต้องมีการใช้เวลา Training พนักงานในช่วงแรกเพื่อสร้างความคุ้นเคย อีกทั้งยังต้องมีการเตรียมแผนสำรองไว้ในกรณีฉุกเฉินที่ระบบ PLC เกิดการติดขัดขึ้น เพื่อลดระยะเวลาการขัดข้องในการทำงานให้น้อยที่สุด สำหรับผู้ที่เริ่มทำความเข้าใจระบบ PLC และกำลังสนใจการนำมาใช้ประโยชน์กับอุตสาหกรรม ควรมีการศึกษาข้อมูลอย่างละเอียดทั้งกับตัวระบบ และรูปแบบการทำงานของโรงงาน ไปจนถึงการวางแผนรับมือเมื่อการผลิตเกิดการหยุดชะงักในช่วงเริ่มต้นของการนำเข้าระบบ PLC มาใช้งาน เพื่อให้การทำงานของธุรกิจเป็นไปอย่างราบรื่นมากที่สุด