ข้ามไปยังเนื้อหา
โปรแกรมเมเบิลออโตเมชั่นคอนโทรลเลอร์ Programmable Automation Controller หรือเรียกสั้นๆ ว่า PAC คือ ระบบควบคุมอัตโนมัติในโรงงานอุตสาหกรรมที่สามารถตั้งโปรแกรมได้ และถูกต่อยอดมาจากอุปกรณ์ควบคุมพีแอลซี PLC ระบบพีเอซีรวมคุณสมบัติต่างๆ ของ PLC และ คอมพิวเตอร์ Industrial PCs (พีซีคอมพิวเตอร์ หรือ PC สำหรับการควบคุมกระบวนการและการจัดเก็บข้อมูล) เข้ามาไว้ในการควบคุม เช่น รองรับการทำงานหลายรูปแบบ มีโดเมนหลายโดเมน (Multi-Domain MDM) สามารถทำงานที่ซับซ้อนมากกว่าเดิมได้ เนื้องด้วยโครงสร้างแบบ Open Modular Architecture สามารถตั้งชื่อแท็ก (Tag Naming) ด้วยการตั้งชื่อ I/O ในระบบ ซึ่งช่วยจัดระเบียบและเป็นข้อมูลอ้างอิงสำหรับจุด Input /Output เป็นฐานข้อมูลแบบ Single Database สามารถรองรับอุปกรณ์ที่หลากหลาย สามารถเชื่อมต่อและขยายเครือข่าย (Network Interface) เช่น TCP/IP (Internet Protocol Suite) หรือ OPC (Open Platfrom Communications) ได้ ซอฟต์แวร์การเขียนโปรแกรมตามมาตรฐาน IEC 61131-3 รวมถึงทำงานเร็วกว่า PLC
ระบบพีแอลซี และ ระบบพีเอซี ต่างกันอย่างไร
What’s the Difference Between a PLC and PAC?
ความแตกต่างระหว่างระบบ PLCs และ PACs นั้นอาจไม่ชัดเจนนัก ตัวควบคุม Programmable Logic Control (PLC) จะประมวลผลตามโปรแกรมแลดเดอร์หรือฟังก์ชันลอจิกบันได Ladder Logic และเหมาะสําหรับการผลิตแบบไม่ต่อเนื่อง Discrete Manufacturing / Discrete Machinery or Processes ซึ่งหมายถึงการผลิตชิ้นส่วนแต่ละชิ้น และประกอบส่วนประกอบเหล่านั้นเข้าใเข้าในระบบย่อยและผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป ตัวอย่างผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากการผลิตประเภทนี้ได้แก่ ยานพาหนะ เฟอร์นิเจอร์ เครื่องใช้ไฟฟ้า เสื้อผ้า ฯลฯ
Programmable Automation Controller (PAC) ใช้การเขียนโปรแกรมแบบการจัดการข้อผิดพลาดหรือสิ่งผิดปรกติ Logical Exception / Exception Handling / Exception-Based Logic โปรแกรมเมเบิลออโตเมชั่นคอนโทรลเลอร์จึงเหมาะสมกว่าสำหรับโซลูชันระบบอัตโนมัติที่มีความซับซ้อน เช่นใน การควบคุมกระบวนการชั้นสูง (Advanced Process Control, APC) ระบบการควบคุมการเคลื่อนที่ (Motion Control) การแสดงข้อมูลเป็นภาพ (Data and Information Visualization) เป็นต้น
ประเภทของระบบพีเอซี
PAC Categories
โปรแกรมเมเบิลออโตเมชั่นคอนโทรลเลอร์แบ่งออกเป็นสองประเภท:
1. PAC SYSTEMS
ระบบพีเอซีประกอบด้วยโมดูลมากกว่าหนึ่งโมดูล โดยแต่ละโมดูลทำหน้าที่เฉพาะของตัวเอง
2. PAC MODULES
โมดูลพีเอซีเป็นอุปกรณ์เสริมที่ทำหน้าที่ควบคุมเฉพาะทางในระบบ PAC โมดูลประเภททั่วไป ได้แก่ โมดูลอินพุต/เอาท์พุตแบบอะนาล็อก (Analog I/O Modules)โมดูลอินพุต/เอาท์พุตแบบดิจิตอล (Digital I/O Modules) โมดูลรีเลย์ (Relay Modules) โมดูลเคาน์เตอร์หรือนับจำนวน (Counter Modules) โมดูลอนุกรม (Serial Modules) โมดูลควบคุมเซอร์โวหรือสเต็ปเปอร์ (Servo or Stepper Controller Modules) โมดูลจับเวลา (Timer Modules) และโมดูลดาต้าแอกควิซิชัน หรือโมดูลรับข้อมูล (Data Acquisition Modules, DAM)
แผนผังไดอะแกรมของตัวควบคุมการทำงานอัตโนมัติแบบตั้งโปรแกรมได้
Diagram of the Programmable Automation Controller (PAC)
พีเอซีมักถูกใช้ในงานที่ใช้ระบบพิกัดคาร์ทีเซียน (Cartesian) SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm) หรือหุ่นยนต์ที่มีการเคลื่อนที่แบบหมุน 2 จุด และหุ่นยนต์แขนกล 6 แกน ซึ่งต้องการการเคลื่อนไหวที่ประสานกันในหลายแกน เช่นเดียวกับการประสานรวมเข้ากับระบบการเคลื่อนไหวและข้อมูลอื่นๆ
เชิญดูโครงสร้างแบบเปิด (Open Architecture) และการออกแบบแบบโมดูลาร์ (Modular Design) ของระบบพีเอซีด้านล่างนี้
ลักษณะเด่นและข้อดีของระบบพีเอซี
Characteristics and Advantages of a PAC
การทำงานแบบหลายโดเมนบนแพลตฟอร์มเดียว โดยจัดการรวบรวมข้อมูลหลักในระบบประเภทต่างๆ ข้อมูลโดเมนหลากหลายรายการ และข้อมูลกระบวนการที่เกี่ยวข้อง มาไว้ใน แพลตฟอร์มส่วนกลางหรือแพลตฟอร์มการจัดการข้อมูลแบบรวมศูนย์ (Centralized Platform) MDM จะทําการตรวจสอบให้แน่ใจว่าข้อมูลหลักนั้นสอดคล้อง สมบูรณ์ และถูกต้องทั่วระบบหรือกระบวนการต่างๆ ที่ใช้ทั้งองค์กร
มาตรฐานการสื่อสารข้อมูลสำหรับระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์อุตสาหกรรม ทําให้สามารถแลกเปลี่ยนข้อมูลกับผู้จำหน่ายหลายรายโดยใช้มาตรฐานโดยพฤตินัย หรือมาตรฐานแบบเดอ ฟัคโต (De Facto Standard) เช่น Modbus Profibus CANbus Profinet DeviceNet Ethernet/OP เหล่านี้เป็นต้น
โครงสร้างแบบเปิดและโมดูลาร์ หรือแบบแยกส่วน ทําให้ง่ายต่อการ อัพเกรด บำรุงรักษา และขยายโมดูล I/O แบบโลคัลและแบบรีโมต
ฟังก์ชั่นการจัดเก็บข้อมูลของ PAC สามารถตั้งค่าตั้งเวลากสรบันทึก (Scheduled Cyclic Mode) และเงื่อนไขในการจัดเก็บข้อมูล
อัลกอริทึมการควบคุมที่ซับซ้อนนี้ต้องการการคำนวณจำนวนจุดลอยตัว (Floating Point) ที่มีประสิทธิภาพ มีความแม่นยำสูง และมีความจุของหน่วยความจำขนาดใหญ่ เครื่องมือพัฒนาซอฟต์แวร์มี PID Function Block ช่วยให้ผู้ใช้สามารถพัฒนาบล็อกฟังก์ชันแบบกำหนดเองด้วยการควบคุมที่ซับซ้อนที่เป็นเอกสิทธิ์เฉพาะตัว เช่น ตรรกศาสตร์คลุมเครือ Fuzzy Logic Control (FLC) และ Neural Network Control ระบบควบคุมอัตโนมัตินี้ใช้การควบคุมแบบอะนาล็อกที่หลากหลาย (Extensive Analog Control Capabilities)
ผู้ควบคุมโอเปอเรเตอร์สามารถเข้าถึงเว็บไซต์ของซัพพลายเออร์โดยตรง และช่วยให้ช่างเทคนิคสามารถวินิจฉัยและแก้ไขปัญหาได้โดยตรงจากไซต์งานด้วยฟังก์ชันการตรวจสอบและซ่อมบำรุงบนเว็บ
การถ่ายโอนข้อมูลผ่านอีเทอร์เน็ตและเทคโนโลยีสารสนเทศโดยใช้อีเธอร์เน็ต อินเทอร์เน็ต และมาตรฐานสากลด้านเทคโนโลยีสารสนเทศ ช่น FTP OPC SQL เว็บเซิร์ฟเวอร์ และ Email Alarm
การผสานรวมที่ราบรื่นระหว่างซอฟต์แวร์ SoftLogic และ HMI ซอฟต์แวร์ SoftLogic สร้างฐานข้อมูลการติดแท็กเดี่ยว (Single Tagging Database) และซอฟต์แวร์ HMI ใช้ฐานข้อมูลเดียวกันกับของที่ซอฟท์ลอจิกสร้างขึ้น
ระบบพีเอซีส่วนใหญ่มีสายวีจีเอ โดยไม่ต้องใช้ Human Machine Interface (HMI) หรือเทคโนโลยีที่ช่วยให้มนุษย์สื่อสารและมีส่วนร่วมกับเครื่องจักรเพื่อตรวจสอบและควบคุมการดำเนินงานให้เป็นไปตามกระบวนการ ระบบสามารถเชื่อมต่อกับจอแสดงผลได้โดยตรง ทําให้ประหยัดค่าใช้จ่ายได้มากยิ่งขึ้น
ระบบควบคุมบางระบบต้องการแอปพลิเคชันที่มีความเร็วหลายระดับ และระบบพีเอซีมีความเร็วหลายระดับเพราะมีสัญญาณ Input/Output (Deterministic I/O)
IEC 61131 คือมาตรฐานสากลสําหรับตัวควบคุมลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้ หรือ PLC มาตรฐานประกอบด้วย Ladder Diagram, Function Block, Sequential Function Chart, Structure Text และ Instruction List ซึ่งครอบคลุมภาษาโปรแกรม PLC เกือบทั้งหมด วงจรแลดเดอร์ที่ใช้กับวงจรรีเลย์นั้นสามารถที่จะแปลงมาเป็นภาษาสำหรับโปรแกรมได้ง่าย เพราะมีรูปแบบที่คล้ายกัน แต่รูปแบบของภาษาที่ใช้ในการโปรแกรม PAC นั้นก็ได้มีการพัฒนาเพิ่มขึ้นจากเดิม ตอบรับรูปแบบการเขียนโปรแกรมที่หลากหลายและยืดหยุ่นยิ่งขิ่น และถูกรองรับโดยมาตรฐาน IEC-61131-3
เครื่องมือพัฒนาเดียวสำหรับฟอร์มแฟกเตอร์ต่างๆ เครื่องมือการเขียนโปรแกรมเพียงตัวเดียวช่วยให้เข้าถึงพารามิเตอร์และฟังก์ชันทั้งหมดภายในระบบทั้งหมดได้ออย่างชัดเจน แพลตฟอร์มเดียวสามารถรวม PLC SoftLogic I/O การควบคุมการเคลื่อนไหว PID Control และการจัดการข้อมูลแพลตฟอร์ม
PAC สามารถประหยัดต้นทุนโดยรวมของทั้งระบบควบคุม เนื่องจากฮาร์ดแวร์มีราคาถูกลง และเวลาพัฒนากับบูรณาการระบบน้อยลง การลงทุนในระบบพีเอซีเลยมักจะถูกกว่าการตัวเลือกออปชันเสริมให้ PLC ให้มีความสามารถใกล้เคียงกันกับ PAC นอกจากนี้ยังมีผลตอบแทนจากสินทรัพย์ที่เพิ่มขึ้น ต้นทุนตลอดอายุการใช้งานที่ลดลง และต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของ (Total Cost of Ownership, TCO) ที่ลดลง เพราะมีการขยายขอบเขตการใช้งานของระบบอัตโนมัติ หรือที่เรียกกันว่า Domain Expertise เมื่อใช้ระบบแลัวกระแสเงินสดได้รับการปรับปรุงอีกด้วย เพราะความสามารถในการเพิ่ม I/O เป็นโมดูลแยกต่างหาก
ผสานรวมฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ของคอนโทรลเลอร์ได้อย่างยอดเยี่ยม
นอกจากจะช่วยประหยัดพื้นที่แล้วขนาดที่เล็กกะทัดรัดและไม่ซับซ้อนเท่า PLC ทําให้ PAC สามารถรพัฒนา ปรับใช้ ขยาย และโยกย้ายสะดวกรวดเร็ว
อ้างอิง: TechTarget, Control Design, Intel, Chula, Advantech, IBM, Thailand Industry, OPTO22, NEXCOM International, JavatPoint