การใช้งาน Analog Input และ Analog Output ใน PLC
ในปัจจุบันมีการใช้เซนเซอร์หรืออุปกรณ์เปิดปิดที่ส่งสัญญาณอนาล็อค (Analog Signal) อยู่เป็นจำนวนมาก ไม่ว่าจะเป็นการควบคุมเปิดปิดวาวในท่อ (Control Valve) เซนเซอร์วัดความดันภายในท่อ (Pressure Sensor) เซนเซอร์วัดอัตราการไหลภายในท่อ (Flow Sensor) เป็นต้น ซึ่งก็หนีไม่พ้นในการใช้งานร่วมกับ PLC เช่นกัน
โดยสัญญาณอนาล็อค (Analog Signal) นั้นมีอยู่ด้วยกันหลักๆ 3 รูปแบบคือ 0-20mA, 4-20mA และ 0-10V ซึ่งแต่ละแบบนั้นจะมีข้อดีข้อเสียแตกต่างกันออกไป แต่ที่ดีที่สุดคือ 4-20mA เพราะสามารถตรวจสอบได้ว่าอุปกรณ์ได้เกิดสายขาดหรือไม่ อุปกรณ์ทำงานปกติหรือเปล่า และมีความเสถียรของสัญญาณได้ดีเพราะเป็นการใช้กระแสไฟฟ้า ไม่ได้ใช้แรงดันไฟฟ้าในการรับส่งออกไป
ในบทความนี้จะจำลองโดยใช้เครื่อง Signal Generator รุ่น BRT LB03 มาช่วยในการสาธิตการใช้งานสัญญาณอนาล็อค (Analog Signal) ร่วมกับ PLC ยี่ห้อ Amsamotion รุ่น AMX-FX3U-M26MR-E ไปเริ่มกันเลยดีกว่าครับ
การใช้งานช่องสัญญาณอนาล็อค (Analog Channel) ของ PLC
PLC ที่ใช้นั้นมีรับสัญญาณเข้า (Analog Input) อยู่ 4 ช่อง สามารถใช้งานแบบ 0-20mA กับ 0-10V ได้ โดยในการเลือกนั้นจะต้องไปปรับสวิตซ์แต่ละช่องก่อนใช้งานเพื่อให้เกิดความถูกต้องของโหมดที่ต้องการใช้งาน โดยถ้ากดไปทาง ON จะใช้งานโหมด 0-20mA และหากไปทาง OFF จะใช้งานโหมด 0-10V (อ้างอิงตาม Manual)
โดยแต่ละช่องนั้นจะเชื่อมต่อกับตัวแปรในโปรแกรมดังภาพข้างล่าง แล้วมีความละเอียดของข้อมูลอยู่ที่ 0-4000 ก็คือ 0mA จะได้ค่าออกมาที่ 0 ส่วน 20mA จะได้ค่าออกมาที่ 4000 เป็นต้น
ส่วนช่องส่งสัญญาณ (Analog Output) มีอยู่ด้วยกัน 2 ช่อง ซึ่งแต่ละช่องจะมีให้เลือกการใช้งานทั้ง 2 แบบพร้อมกันเลย มีความละเอียดอยู่ที่ 0-4000 เหมือนกัน
การเขียน Ladder ใน PLC
ในการเขียนทดสอบ ผมจะทำแปลงข้อมูลที่รับสัญญาณเข้ามาจากค่า 0-4000 มาเป็นกระแสไฟฟ้าหรือแรงดันไฟฟ้าตามอัตราส่วนที่คำนวณไว้ โดย D2 เป็นการอ่านของ 0-20mA และ D6 เป็นการอ่านของ 0-10V ส่วนการส่งสัญญาณออกนั้นจะส่งออกมาทั้งแบบ 0-20mA กับ 0-10V พร้อมกันของ 1 Channel โดยจะใช้ D8 ในการป้อนเป็นข้อมูล 0-20mA หรือ 0-10V (ขึ้นอยู่กับการเลือกใช้งาน) มาแปลงข้อมูลเป็น 0-4000 ก่อนแล้วส่งให้กับ D8080
ผลลัพธ์ของการทดสอบ
1. Input 0-20mA ให้สังเกตข้อมูล D2 โดยจะทดสอบที่ 4mA, 10mA และ 20mA เพื่อให้เห็นถึงความแตกต่างของข้อมูล ดังนี้
กระแสไฟฟ้าที่ 4mA
กระแสไฟฟ้าที่ 10mA
กระแสไฟฟ้าที่ 20mA
2. Input 0-10V ให้สังเกตที่ D6 โดยจะทดสอบที่ 2V, 5V และ 10V เพื่อให้เห็นถึงความแตกต่างของข้อมูล ดังนี้
แรงดันไฟฟ้าที่ 2V
แรงดันไฟฟ้าที่ 5V
แรงดันไฟฟ้าที่ 10V
3. Output 0-20mA ให้สังเกตข้อมูล D8 โดยจะทดสอบที่ 4mA, 15mA และ 20mA เพื่อให้เห็นถึงความแตกต่างของข้อมูล ดังนี้
กระแสไฟฟ้าที่ 4mA
กระแสไฟฟ้าที่ 15mA
กระแสไฟฟ้าที่ 20mA
4. Output 0-10V ให้สังเกตที่ D8 โดยจะทดสอบที่ 5V และ 10V เพื่อให้เห็นถึงความแตกต่างของข้อมูล ดังนี้
แรงดันไฟฟ้าที่ 5V
แรงดันไฟฟ้าที่ 10V
โดยจากการทดลองนั้นพบว่า มีความคลาดเคลื่อนที่เกิดขึ้นทั้งใน Analog Input และ Analog Output เล็กน้อย ขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพของ PLC แต่ละรุ่น ซึ่งอยู่ที่ว่ายอมรับได้แค่ไหน