ဒူဒူႀကားဖူးတဲ႔ PLC (၂)

PLC Unit ဟာ user programs, I/O Memory data, user comments, CPU unit, special I/O unit parameters နဲ႔ registered I/O table information အစရိွတဲ႔ အခၽက္အလက္ data ေတြကို၊ ခြဲၿခားၿပီး လက္ခံထားပါတယ္။ လက္ခံထားတဲ႔ data ေတြကို battery နဲ႔ backed up လုပ္ကာ၊ CPU Unit ရဲ႕ memory area မွာသိမ္းဆည္းထားပါတယ္။ တခၽိဳ႕ PLC ေတြမွာေတာ႔ flash memory နဲ႔ backed up လုပ္ကာ သိမ္းဆည္းထားၿပီး၊ battery power fails ၿဖစ္သြားေပမယ္႔ user programs ေတြနဲ႔ parameters ေတြေပၽာက္ဆံုး ပၽက္စီးမွဳ မၿဖစ္နိဳင္ေတာ႔တာေတြ႔ရပါတယ္။

data ေတြကိုသိမ္းဆည္းထားတဲ႔၊ CPU unit memory area ကို user program area, I/O memory area နဲ႔ parameter area ဆိုၿပီးခြဲၿခားနိဳင္ပါတယ္။ user program area မွာ၊ ေပးသြင္း ထားတဲ႔ designed programs ေတြကိုသိမ္းဆည္းထားပါတယ္။ I/O memory area မွာ CIO, internal I/O area, holding area, auxiliary area, DM Area, EM Area, Timer Completion Flags/Present Value, Completion Flag/Present Value, Task Flags, Index Register, Data Register, Condition Flags နဲ႔ Clock Pulse အစရိွတဲ႔၊ information ေတြကို၊ သိမ္းဆည္း ထားၿပီး၊ access command ေပးသြင္းကာ၊ ဝင္ေရာက္ဖတ္ရွဳ နိဳင္ပါတယ္။ Parameter Area မွာေတာ႔၊ initial parameters ေတြၿဖစ္တဲ႔၊ PLC System Parameters, Registered I/O Table, Routing Table နဲ႔ CPU Bus unit ရဲ႕ PLC Setup ေတြကို၊ information အေနနဲ႔ သိမ္းဆည္းထားပါတယ္။

Fig. System Configuration of PL-based Process Control

PLC Installation System မွာ loop control section သို႔မဟုတ္ loop control unit/ board လို႔ေခါါတဲ႔ "loop controller" ေတြမွ၊ analog processing ကိုေဆာင္ရြက္ေပးၿပီး၊ "ladder processing" ကိုေတာ႔ CPU မွ၊ ေဆာင္ရြက္ေပးပါတယ္။ loop controller မွာ၊ external analog I/O သို႔မဟုတ္ external contact I/O function ေတြပါဝင္ၿခင္း မရိွပဲ၊ analogue I/O unit မွ interface function ေတြကို၊ လုပ္ေဆာင္ေပးပါတယ္။ programming ၿပဳလုပ္တဲ႔အခါ၊ CPU Unit အတြက္၊ additional programming software ကိုအသံုးၿပဳဖို႔လိုအပ္ၿပီး၊ Function block data အေနနဲ႔ addition software ကိုအသံုးၿပဳၿခင္း ၿဖစ္ပါတယ္။ monitoring နဲ႔ operation ၿပဳလုပ္ေနစဥ္၊ setting ေတြထည္႔သြင္းတဲ႔အခါ၊ combination အေနနဲ႔ တြဲဖက္နိဳင္ဖို႔၊ HMI section ကိုအသံုးၿပဳပါတယ္။

Fig. System Configuration of PL-based Process Control

PLC ဆိုတဲ႔ Programmable Logic Controller တလံုးဟာ၊ Program Creation Section, HMI Section, Control Section, Signal I/O Section, Signal Conversion - Signal Conditioner နဲ႔ Field Device ဆိုတဲ႔အစိတ္အပိုင္းေတြကို၊ တဆင္႔ၿခင္းေပါင္းစပ္ကာ၊ control functions ေတြကို၊ ေဆာင္ရြက္ေပးပါတယ္။ programming လို႔ေခါါတဲ႔ Program Creation Section ဟာ PLC controller တခုလံုးရဲ႕Operation/ Display Screen Creation နဲ ႔ Control Block/ Sequence Creation ကိုေဆာင္ရြက္ေပးပါတယ္။

HMI Section ကိုထပ္မံခြဲၿခားႀကည္႔ရင္ Application Section နဲ႔ Operation/ Display Section တို႔ကိုေတြ႔ရမွာၿဖစ္ပါတယ္။ Application Section ဟာ Batch management, brand management, remote surveillance (Web) Data gathering နဲ႔ data analysis တို႔ကိုေဆာင္ရြက္ေပးၿပီး၊ Operation/ Display Section ကေတာ႔ Meter screen, graphics screen, trends, Warning history, operational history နဲ႔ operational guide တို႔ကို၊ ေဆာင္ရြက္ေပးပါတယ္။ control section ကိုလည္း၊ Loop Control Section နဲ႔ Sequence Control Section ဆိုၿပီးခြဲၿခားနိဳင္ ပါတယ္။ Loop Control Section မွာ FBD လို႔ေခါါတဲ႔ Function Block, Sequence Table နဲ႔ Step ladder တို႔ပါဝင္ၿပီး၊ Sequence Control Section မွာေတာ႔ Ladder ပါဝင္ပါတယ္။ Signal I/O Section မွာ၊ Analog I/O, Digital I/O နဲ႔ Pulse Input unit တို႔ပါဝင္ၿပီး၊ Signal Conversion ဆိုတဲ႔ Signal Conditioner ကေတာ႔၊ Temperature, Current/ Voltage နဲ႔ Pulse တို႔ကို လက္ခံၿပီး၊ Distributor အေနနဲ႔ I/O Section သို႔ေပးပို႔ ပါတယ္။ Sensors နဲ႔ Actuator ေတြတည္ရိွတဲ႔ section ကိုေတာ႔ Field Device အၿဖစ္သတ္မွတ္ပါတယ္။

PLC ေတြအေပါါ၊ သက္ေရာက္နိဳင္မယ္႔ stress ေတြကို တတ္နိဳင္သေလာက္ေလၽွာ႔ခၽဖို႔ လိုအပ္ပါတယ္။ သက္ေရာက္နိဳင္မယ္႔ stress ေတြကေတာ႔ temperature, humidity, vibrations, shocks, corrosive gases, over current နဲ႔ noise တို႔ၿဖစ္ပါတယ္။ PLC ရဲ႕ element parts ေတြ အတြက္၊ operating temperature ဟာ၊ (5°C ~ 40°C) အတြင္းမွာ ရိွသင္႔ပါတယ္။ PLC unit တတ္ဆင္ထားတဲ႔ panel မွာ operating temperature ကိုေလၽွာ႔ခၽေလ႔ရိွပါတယ္။ operating temperature ကိုေလၽွာ႔ခၽတဲ႔အခါ၊ natural cooling system, forced ventilation system, controlled circulation system နဲ႔ full room cooling system တို႔ကို အသံုးၿပဳေလ့ရိွပါတယ္။ 

dust အနည္းငယ္သာရိွနိဳင္မယ္႔ ပတ္ဝန္းကၽင္မၽိဳးမွာ၊ natural cooling နဲ႔ forced ventilation တို႔ကို သံုးကာ၊ operating temperature ကိုေလၽွာ႔ခၽၿပီး၊ dust အမၽားအၿပားရိွနိဳင္မယ္႔ ပတ္ဝန္းကၽင္ မၽိဳးမွာေတာ႔၊ controlled circulation နဲ႔ full room cooling တို႔ကိုသံုးကာ operating temperature ကိုေလၽွာ႔ခၽ ပါတယ္။ 0°C ေအာက္မွာေတာ႔၊ panel အတြင္းမွာတတ္ဆင္ထားတဲ႔ internal heater ကိုအသံုးၿပဳ ၿပီး၊ 5°C အထက္ မွာရိွေနမယ္႔ ပတ္ဝန္းကၽင္မၽိဳးအၿဖစ္၊ ဖန္တည္းေပးဖို႔လိုအပ္ပါတယ္။ humidity ဆိုတဲ႔ စိုထိုင္းဆကလည္း၊ PLC ေတြကိုထိခိုက္ပၽက္စီးေစနိဳင္ပါတယ္။ 35 ~ 85 % အတြင္း စိုထိုင္းဆရိွတဲ႔ ပတ္ဝန္းကၽင္မၽိဳးမွာ သာ PLC ေတြကိုအသံုးၿပဳသင္႔ပါတယ္။ ေအးတဲ႔ ရာသီမွာ heater ကို မႀကာခဏ အဖြင္႔အပိတ္လုပ္တဲ႔အခါ၊ အပူခၽိန္ရုတ္တရက္ေၿပာင္းလဲမွဳေတြမွတဆင္႔၊ condensation ဆိုတဲ႔ ေရေငြ႔ပၽံမွဳေတြ၊ panel အတြင္းမွာၿဖစ္ေပါါနိုင္ပါတယ္။ condensation ဟာ PLC ေတြကို၊ malfunctioning ၿဖစ္ေပါါေစနိဳင္တဲ႔အတြက္၊ ေအးတဲ႔ရာသီမွာ၊ ညအခၽိန္ heater ဖြင္႔ထားသင္႔ပါတယ္။

 Fig. PLC product range

PLC ေတြကိုထုတ္လုပ္တဲ႔အခါ၊ "the environmental (electricity and electrons) the sine wave vibration test method" နဲ႔ စမ္းသတ္ၿပီး မွ၊ ေစၽးကြက္တင္ေရာင္းခၽ ပါတယ္။ ဥပမာအၿဖစ္ OMRON Programmable Controllers ေတြကို၊ JIS C0040/ IEC68-2-6 ဆိုတဲ႔ the environmental (electricity and electrons) the sine wave vibration test method နဲ႔ JIS C0041/ IEC68-2-27 ဆိုတဲ႔ shock test method တို႔ကိုသံုးၿပီး၊ ထုတ္လုပ္တာေတြ႔နိဳင္ပါတယ္။ PLC ေတြမွာ ပါဝင္တဲ႔ I/O unit အရည္အတြက္ေပါါမူတည္ၿပီး၊ micro PLC, small PLC, medium PLC, large PLC နဲ႔ very large PLC ဆိုၿပီးခြဲၿခားပါတယ္။ PLC ေတြမွာပါဝင္တဲ႔ I/O unit အရည္အတြက္ေပါါမူတည္ၿပီး၊ micro PLC, small PLC, medium PLC, large PLC နဲ႔ very large PLC ဆိုၿပီးခြဲၿခားပါတယ္။ I/O unit အရည္အတြက္ (၃၂) ခုထက္နည္းလၽွင္  micro PLC,  (၃၂) ခုမွ (၁၂၈) ခု အထိပါရိွလၽွင္ small PLC,  (၆၄) ခုမွ (၁၀၂၄) ခုအထိပါရိွလၽွင္ medium PLC, (၅၁၂) ခုမွ (၄၀၉၆) ခုအထိ ပါရိွလၽွင္ large PLC နဲ႔ (၂၀၄၈) ခုမွ (၈၁၉၂) ခုအထိပါရိွလၽွင္ very large PLC ဆိုၿပီး သတ္မွတ္ပါတယ္။ PLC အရြယ္အစားေပါါမူတည္ၿပီး၊  I/O unit အရည္အတြက္၊ memory အရြယ္အစား၊ programming language နဲ႔ software function အမၽိဳးအစားတို႔၊ ကြာၿခားပါတယ္။

 

Fig. Simple electrical ladder diagram

PLC ေတြမွာအသံုးၿပဳတဲ႔ ladder diagram ဟာ field devices ေတြတခုနဲ႔တခု၊ အၿပန္အလွန္ခၽိတ္ဆက္ အလုပ္လုပ္ပံု operation sequences ေတြကို၊ electrical နည္းၿဖင့္ေဖာ္ၿပၿခင္းၿဖစ္ပါတယ္။ device တခုဟာ activation အေနနဲ႔ turning 'On' ၿဖစ္ေပါါတဲ႔အခါ၊ ႀကိဳတင္သတ္မွတ္ထားတဲ႔ predetermined sequence အတိုင္း၊ အၿခား device တခုအား၊ 'On' သို႔မဟုတ္ 'Off' အေနနဲ႔ activation ၿဖစ္ေပါါေစတဲ႔ logic အား၊ ladder diagram ၿဖင္႔ေဖာ္ၿပၿခင္းလို႔ ဆိုနိုင္ပါတယ္။ ladder diagram ေတြကို၊ hardwired Logic circuit မ်ားအား represent အေနနဲ႔ ကိုယ္စားၿပဳေဖာ္ၿပရန္၊ အသံုးၿပဳခဲ႔ရာမွ၊ industrial standard တခုအျဖစ္၊ တြင္တြင္ကၽယ္ကၽယ္ အသံုးၿပဳလာႀကပါတယ္။ ယခင္အသုံးၿပဳခဲ႔တဲ႔ ဝါယာႀကိဳး wires ေတြ အစား၊ software instruction အေနနဲ႔ PLC ေတြမွာအသံုးၿပဳၿခင္းၿဖစ္သလို၊ panel အတြင္းမွ ဝါယာႀကိဳး hard wired ေတြအစား၊ CPU အတြင္းမွ soft wired အျဖစ္အသံုးၿပဳၿခင္းလည္းၿဖစ္ပါတယ္။

Fig. PLC implementation ladder diagram

Fig. Possible configuration of inputs and corresponding outputs

CPU ဟာ input ေတြရဲ႕ တန္ဘုိး status ေတြကိုဖတ္ယူကာ၊ ထည္႔သြင္းထားတဲ႔ program အတိုင္း၊ သက္ဆုိင္ရာ circuit element ေတြကို energize ၿဖစ္ေစၿပီး၊ output interface မ်ားမွတဆင့္ output devices ေတြကို၊ control အေနနဲ႔ ထိမ္းေႀကာင္းေပးပါတယ္။ CPU ရဲ႕ memory အတြင္းမွာ storing instructions အေနနဲ႔၊ ထည္႔သြင္းထားတဲ႔အခၽက္အလက္တိုင္းကို၊ reference address ေတြနဲ႔ ေဖာ္ၿပထား ပါတယ္။ ဥပမာ push button 'PB 1' ကို CPU အတြင္း၊ 'PB 1' အၿဖစ္နဲ႔သာေဖာ္ၿပထားၿပီး၊ limit switch 'LS 1' နဲ႔ 'LS 2' တို႔ကိုလည္း၊ CPU အတြင္း၊ 'LS 1' နဲ႔ 'LS 2' အၿဖစ္နဲ႔သာေဖာ္ၿပထားပါတယ္။ ဥပမာအၿဖစ္ pilot light 'PL' ကို "On" ေစမယ္႔၊ input configurations ေတြနဲ႔၊ corresponding outputs ေတြကို၊ hardwired နဲ႔ PLC တို႔အတြက္၊ နိွဳင္းယွဥ္ေဖာ္ၿပထားပါတယ္။ အၿပာေရာင္ line ဟာ 'power' ရိွေနတဲ႔ အေၿခအေနကို၊ ေဖာ္ၿပထားတဲ႔ line ၿဖစ္ၿပီး၊ ladder diagram ကိုအသံုးၿပဳကာ၊ monitoring ၿပဳလုပ္ၿခင္း ၿဖစ္ပါတယ္။ pilot light 'PL' ကို "On" ေစမယ္႔၊ configuration နည္းလမ္းအနည္းဆံုး (၂) မၽိဳး ရိွတာ၊ ေတြ႔နိဳင္ပါတယ္။

Fig. Possible configuration of inputs and corresponding outputs

hard-wired control ေတြကိုအသံုးမၿပဳပဲ၊ soft-wired control ၿဖစ္တဲ႔ PLC ေတြကိုအသံုးၿပဳၿခင္းကို 'flexible control system' အၿဖစ္သတ္မွတ္နိဳင္ပါတယ္။ field input devices ေတြနဲ႔ field output devices ေတြကို၊ ဝါယာႀကိဳး hard-wires ေတြကို၊ physical wiring connection အေနနဲ႔ ဆက္သြယ္ထားၿခင္း မရိွသလို၊ soft-wired ဆိုတဲ႔ control program ျဖင့္သာဆက္သြယ္ထားတဲ႔အတြက္၊ အလြယ္တကူ ေျပာင္းလဲျပင္ဆင္ႏုိင္တဲ႔ 'flexible control system' အၿဖစ္သတ္မွတ္ၿခင္းၿဖစ္ပါတယ္။

Fig. Example of hard-wiring changes as opposed to soft-wiring changes

solenoid အဖြင္႔အပိတ္၊ On/ Off operation အတြက္၊ limit switch (၂) ခုကို အတန္း series နဲ႔အၿပိဳင္ parallel ဆက္ၿပီး၊ control လုပ္တဲ႔ ဥပမာကိုေဖာ္ၿပထားပါတယ္။  စကၠန္႔ပုိင္းအခ်ိန္အတြင္း ေနာက္ထပ္ limit switch တလံုးကုိ၊ ရိွၿပီးသား PLC control circuit ထဲမွာ၊ ထပ္မံထည္႔သြင္းနိဳင္ပါတယ္။ အလားတူ PLC control circuit ထဲမွ software timer ေတြဟာ၊ (၅) စကၠန္႔အတြင္း လုိသလုိ ျပဳျပင္ေျပာင္းလဲႏုိင္ပါတယ္။ သာမာန္ ရိုးရွင္းတဲ႔ program ေတြကို၊ ေၿပာင္းလဲၿပင္ဆင္ရာမွာ system တစ္ခုလုံးကုိ shutdown လုပ္ရန္ မလိုအပ္ေတာ႔တာ၊ ေတြ႔နိဳင္ပါတယ္။ hard-wired control ေတြကိုအသံုးၿပဳတဲ႔အခါမွာေတာ႔ အလားတူ ေၿပာင္းလဲၿပင္ဆင္မွဳမၽိဳးအတြက္၊ အနည္းဆုံးနာရီဝက္ခန္႔ system တစ္ခုလုံးကုိ shutdown လုပ္ရန္ လိုအပ္ပါတယ္။ အေရးႀကီးတဲ႔ စက္ကရိယာေတြနဲ႔ processes ဆိုတဲ႔ ကုန္ထုတ္လုပ္ငန္းစဥ္ေတြမွာ၊ နာရီဝက္ခန္႔ system တစ္ခုလုံးကုိ shutdown လုပ္တဲ႔အခါ၊ ထုတ္လုပ္မႈ production ရပ္ဆုိင္းၿခင္းမွတဆင္႔၊ ဆုံးရႈံးမွဳေတြၿဖစ္ေပါါလာနိဳင္ပါတယ္။

Fig. Remote I/ O installation

အရြယ္အစားႀကီးမားတဲ႔ စက္ရံုအလုပ္ရံုနဲ႔ ကုန္ထုတ္လုပ္ငန္းေတြမွာ၊ process control အတြက္ လုိအပ္တဲ႔ေနရာအလိုက္၊ remote input/ output station ေတြအၿဖစ္၊ အေဝးတေနရာမွာ တတ္ဆင္ထားေလ့ ရိွပါတယ္။ hard-wired control ေတြကိုအသံုးၿပဳတဲ႔အခါမွာ၊ remote input/ output station ေတြအတြက္၊ ဝါယာႀကိဳး hard-wires ေတြကို၊ physical wiring connection အေနနဲ႔ ဆက္သြယ္တဲ႔အခါ၊ တတ္ဆင္သြယ္တန္းစားရိတ္ ၿမင္႔မားစြာကုန္ကၽမွာၿဖစ္ပါတယ္။ soft-wired control ကိုအသံုးၿပဳတဲ႔အခါ PLC မွတဆင္႔ ရဲ႕ CPU မွတဆင္႔၊ coaxial cable သုိ႔မဟုတ္ twisted pair wire ေတြကို သံုးၿပီး၊ remote input/ output station ေတြနဲ႔ ဆက္သြယ္နိဳင္တဲ႔အတြက္၊ တတ္ဆင္သြယ္တန္းစားရိတ္ ကုန္ကၽမွဳလည္းကၽဆင္းသြားပါတယ္။

 Fig. Failure in PLC based system

PLC ေတြဟာ တတ္ဆင္တဲ႔အခါလြယ္ကူတဲ႔အတြက္ ကုန္ကၽစားရိတ္၊ သက္သာပါတယ္။ PLC ေတြဟာ အရြယ္အစားေသးငယ္ၿပီး၊ hard-wired control အၿဖစ္ relays ေတြကိုအသံုးၿပဳထားတဲ႔ မူလ control panel ဧရိယာရဲ႕ တဝက္ေလာက္သာေနရာယူပါတယ္။ ဒါ႔အၿပင္ သီးၿခား modular ပံုသ႑န္ တည္ေဆာက္ထားတဲ႔အတြက္၊ အလြယ္တကူလဲလွယ္အစားထိုးနိဳင္ပါတယ္။ components ေတြ အားလံုးဟာ solid state components ေတြၿဖစ္ၿပီး၊ fault detection circuit နဲ႔ diagnostic indicator ေတြပါဝင္ေနတဲ႔အတြက္၊ ပံုမွန္အလုပ္လုပ္ေဆာင္ေနၿခင္းရိွ မရိွကိုအလြယ္တကူ၊ သိနိဳင္ပါတယ္။ PLC ကိုအသံုးၿပဳထားတဲ႔ control system ေတြ malfunction အေနနဲ႔ ပံုမွန္အလုပ္လုပ္ေဆာင္ေနၿခင္း မရိွတဲ႔ အဓိကအေႀကာင္းရင္းဟာ field devices ေတြပံုမွန္အလုပ္မလုပ္လို႔ပဲၿဖစ္ပါတယ္။ field device ေတြ ပံုမွန္အလုပ္မလုပ္သၿဖင္႔ fault ၿဖစ္ေပါါမွဳဟာ (၈၅) % ခန္႔ရိွၿပီး၊ CPU ေႀကာင္႔ fault ၿဖစ္ေပါါမွဳဟာ (၅) ခန္႔နဲ႕  I/O interface ေတြေႀကာင္႔  fault ၿဖစ္ေပါါမွဳကေတာ႔ (၁၀) % ခန္႔ရိွတာေတြ႔ရပါတယ္။

Reference and Image credit to : Programmable Controllers (၁) - ကိုထြန္း, Programmable Logic Controllers - ကိုေကာင္းၿမတ္ညြန္႔, http://www.plcdev.com/, http://plc-installation.blogspot.sg/, http://www.omron.com.au, PLC – Theory and Implementation by L.A. Bryan and E.A. Bryan, 1997, Second Edition, An Industrial Text Company Publication, Atlanta, Georgia, US., SYSMAC PLC - OMRON Technical Guide, Programmable Controller Maintenance/ Inspection - NECA, May 2002 Edition, OMRON SYSMAC CS Series PLC User Manual Setup, 2010 Edition.

Remark : All images herein this website are for use of educational purpose only. The owner of this web site is not responsible for the consequences in case of violation to copyright, trademark, patent or other intellectual property rights of any third party.