เหตุใด “PLC ที่ดีที่สุด” จึงขึ้นอยู่กับมากกว่าเอกสารข้อมูลจำเพาะ

ในที่สุดวิศวกรระบบอัตโนมัติมือใหม่ทุกคนต้องเผชิญช่วงเวลาเดียวกัน นั่นคือการเปิดดูเอกสารข้อมูล PLC แล้วพบกับข้อมูลจำเพาะที่ไม่คุ้นเคยหลายหน้า ความเร็วสัญญาณนาฬิกา โปรโตคอลการสื่อสาร รูปแบบใบอนุญาตใช้งาน แผนผังหน่วยความจำ และข้อจำกัดด้านการขยายระบบ อาจเปลี่ยนการตัดสินใจซื้อที่ดูเรียบง่ายให้กลายเป็นเขาวงกตทางเทคนิคได้อย่างรวดเร็ว

อย่างไรก็ตาม วิศวกรระบบควบคุมที่มีประสบการณ์มักไม่ประเมิน PLC จากรายละเอียดข้อมูลจำเพาะทุกบรรทัด แต่จะมุ่งเน้นไปที่คุณสมบัติสำคัญหลายประการ ซึ่งเป็นตัวกำหนดว่าตัวควบคุมจะยังคงใช้งานได้จริง ขยายระบบได้ และบำรุงรักษาได้หรือไม่หลังเริ่มเดินระบบไปแล้วหลายปี

สำหรับผู้เริ่มต้นเข้าสู่วงการระบบอัตโนมัติในภาคอุตสาหกรรม การทำความเข้าใจคุณสมบัติหลักเหล่านี้มีความสำคัญมากกว่าการท่องจำแค็ตตาล็อกผลิตภัณฑ์

I/O ในตัวหรือการขยายแบบโมดูลาร์?

หนึ่งในข้อควรพิจารณาแรก ๆ ในการออกแบบคือสถาปัตยกรรม I/O ของตัวควบคุม PLC บางรุ่นรวมอินพุตดิจิทัลและแอนะล็อกไว้ใน CPU โดยตรง ขณะที่บางรุ่นพึ่งพาโมดูลขยายภายนอกทั้งหมด

ระบบ I/O ในตัวช่วยลดต้นทุนเริ่มต้นและทำให้การเดินสายสำหรับโครงการขนาดเล็กง่ายขึ้น โดยพบได้บ่อยเป็นพิเศษในระบบควบคุมเครื่องจักรขนาดกะทัดรัด อุปกรณ์บรรจุภัณฑ์ และระบบการศึกษา

PLC ขนาดกะทัดรัดที่รวม I/O ในตัวเข้ากับความสามารถในการขยายแบบโมดูลาร์ เพื่อรองรับการขยายระบบในอนาคต

ความสามารถในการขยายระบบมักเป็นตัวตัดสินความคุ้มค่าในระยะยาว

ผู้เริ่มต้นอาจต้องใช้สัญญาณดิจิทัลเพียงไม่กี่จุดในวันนี้ อย่างไรก็ตาม ระบบอุตสาหกรรมแทบไม่เคยคงอยู่ในรูปแบบเดิมตลอดไป เซนเซอร์เพิ่มเติม อินเวอร์เตอร์ VFD อุปกรณ์นิรภัย และสถานีระยะไกลมักถูกเพิ่มเข้ามาในภายหลัง

นั่นคือเหตุผลที่ความสามารถในการขยายระบบมีความสำคัญ ตัวควบคุมที่รองรับการเพิ่มขยายแบบโมดูลาร์สามารถป้องกันการย้ายแพลตฟอร์มที่มีค่าใช้จ่ายสูงในภายหลังของวงจรชีวิตโครงการ

วิศวกรที่ประเมินฮาร์ดแวร์ควบคุมที่รองรับการขยายระบบ มักเปรียบเทียบระบบต่าง ๆ ภายในแพลตฟอร์ม PLC และ PACสมัยใหม่ โดยเฉพาะเมื่อคาดว่าจะต้องใช้เครือข่ายเพิ่มเติมหรือระบบ I/O แบบกระจายในอนาคต

การให้สิทธิ์ใช้งานซอฟต์แวร์อาจส่งผลต่องบประมาณทั้งโครงการ

การให้สิทธิ์ใช้งานซอฟต์แวร์ PLC ยังคงเป็นหนึ่งในปัจจัยด้านการจัดซื้อที่ถูกพูดถึงน้อยที่สุด—แต่มีอิทธิพลมากที่สุด—ในโครงการระบบอัตโนมัติ

แพลตฟอร์มบางประเภทกำหนดให้สมัครสมาชิกรายปี ขณะที่บางประเภทใช้ใบอนุญาตถาวรที่ผูกกับดองเกิล USB หรือคีย์เปิดใช้งาน นอกจากนี้ยังมีสภาพแวดล้อมการเขียนโปรแกรมฟรี โดยเฉพาะในระบบนิเวศแบบโอเพนซอร์สหรือระดับเริ่มต้น

โครงสร้างใบอนุญาตซอฟต์แวร์อาจส่งผลอย่างมากต่อต้นทุนด้านวิศวกรรมและการบำรุงรักษาในระยะยาว

ทีมบำรุงรักษาต้องคิดให้ไกลกว่าการซื้อครั้งแรก

ตัวควบคุมราคาประหยัดอาจมีค่าใช้จ่ายสูงขึ้น หากช่างเทคนิคทุกคนต้องสมัครใช้ซอฟต์แวร์รายปี ในทางกลับกัน ใบอนุญาตแบบถาวรอาจช่วยลดค่าใช้จ่ายที่เกิดขึ้นซ้ำ แต่ก็อาจจำกัดสิทธิ์ในการเข้าถึงการอัปเกรด

สำหรับโรงงานทั่วโลกที่เดินสายการผลิตหลายสาย กลยุทธ์ด้านสิทธิ์การใช้งานจะกลายเป็นส่วนหนึ่งของการวางแผนการดำเนินงาน ไม่ใช่เพียงการตัดสินใจจัดซื้อทั่วไป

การติดตั้งขนาดใหญ่จำนวนมากที่ใช้แพลตฟอร์ม เช่น ระบบ Siemens SIMATIC S7 หรือสถาปัตยกรรมแบบกระจายศูนย์ จะกำหนดมาตรฐานซอฟต์แวร์วิศวกรรมตั้งแต่เนิ่น ๆ เพื่อให้การบำรุงรักษาระยะยาวและการฝึกอบรมบุคลากรง่ายขึ้น

การเลือกภาษาโปรแกรมมีผลต่อประสิทธิภาพในการแก้ไขปัญหา

มาตรฐาน IEC 61131 กำหนดภาษาสำหรับการเขียนโปรแกรม PLC ไว้หลายรูปแบบ ได้แก่ Ladder Diagram, Structured Text และ Function Block Diagram แม้ว่าวิศวกรแต่ละคนจะมีความชอบส่วนตัว แต่ความสามารถในการบำรุงรักษามักสำคัญกว่าสไตล์

ในอเมริกาเหนือ Ladder Logic ยังคงเป็นรูปแบบหลัก เนื่องจากช่างไฟฟ้าและช่างเทคนิคซ่อมบำรุงสามารถตรวจสอบและแก้ไขปัญหาจากไดอะแกรมลักษณะเดียวกับวงจรรีเลย์ได้อย่างรวดเร็ว ในยุโรป Function Block และ Structured Text ได้รับการยอมรับอย่างแพร่หลายกว่าสำหรับการควบคุมกระบวนการขั้นสูงและการใช้งานด้านการควบคุมการเคลื่อนที่

Structured Text ยังคงได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นในระบบอัตโนมัติขั้นสูงและการออกแบบเครื่องจักรที่ขับเคลื่อนด้วยซอฟต์แวร์

Structured Text กำลังเติบโตอย่างรวดเร็ว

ระบบอัตโนมัติสมัยใหม่มีลักษณะใกล้เคียงกับวิศวกรรมซอฟต์แวร์มากขึ้น การจัดการข้อมูล การจัดการสูตรการผลิต การวิเคราะห์ และเอดจ์คอมพิวติ้งมักเหมาะกับ Structured Text เนื่องจากมีความยืดหยุ่นและอ่านง่ายสำหรับอัลกอริทึมที่ซับซ้อน

อย่างไรก็ตาม Ladder Logic ยังคงหยั่งรากลึกในวัฒนธรรมการบำรุงรักษาอุตสาหกรรม สำหรับโรงงานหลายแห่ง ความรวดเร็วในการแก้ไขปัญหาสำคัญกว่าความสง่างามของการเขียนโปรแกรม

กลยุทธ์ที่ชาญฉลาดที่สุดสำหรับผู้เริ่มต้นไม่ใช่การเลือกข้าง แต่คือการเรียนรู้ว่าภาษาที่แตกต่างกันช่วยแก้ปัญหาอุตสาหกรรมที่แตกต่างกันอย่างไร

ความเข้ากันได้ของเครือข่ายไม่ใช่ทางเลือกอีกต่อไป

ความสามารถด้านเครือข่ายอาจเป็นตัวกำหนดว่า PLC จะผสานรวมเข้ากับเครื่องจักรได้อย่างราบรื่น หรือจะกลายเป็นปัญหาด้านความเข้ากันได้ที่มีค่าใช้จ่ายสูง

ระบบสมัยใหม่มักต้องรองรับ EtherNet/IP, EtherCAT, Modbus TCP, PROFINET หรือโปรโตคอลแบบอนุกรม เช่น RS-485 แต่น่าเสียดายที่การมีพอร์ตอีเทอร์เน็ตทางกายภาพเพียงอย่างเดียวไม่ได้รับประกันความเข้ากันได้ของโปรโตคอล

การรองรับเครือข่ายอุตสาหกรรมต้องสอดคล้องกับอุปกรณ์ภาคสนามที่ติดตั้งอยู่ภายในโรงงาน

การวางแผนการสื่อสารช่วยป้องกันปัญหาการผสานรวมระบบ

โครงการระบบอัตโนมัติครั้งแรกจำนวนมากประเมินความเข้ากันได้ของโปรโตคอลต่ำเกินไป ผลที่ตามมามักเป็นการต้องใช้เกตเวย์แปลงโปรโตคอล งานวิศวกรรมเพิ่มเติม และความล่าช้าในการทดสอบเดินระบบที่หลีกเลี่ยงได้

ปัจจุบันสถานประกอบการต่าง ๆ เชื่อมต่อ PLC เข้ากับแพลตฟอร์ม SCADA, VFD, I/O ระยะไกล และการวิเคราะห์ข้อมูลบนคลาวด์พร้อมกันมากขึ้น คอนโทรลเลอร์ที่รองรับเครือข่ายได้อย่างยืดหยุ่นช่วยลดความเสี่ยงด้านการผสานรวมเหล่านั้นได้อย่างมาก

สถานประกอบการที่สร้างสภาพแวดล้อมการผลิตแบบเชื่อมต่อถึงกันมักติดตั้งองค์ประกอบจากระบบการสื่อสารและเครือข่ายอุตสาหกรรมที่ครอบคลุมมากขึ้น เพื่อรองรับการทำงานร่วมกันในระยะยาว

การเข้าถึงผ่านเว็บเซิร์ฟเวอร์กำลังกลายเป็นสิ่งจำเป็นอย่างเงียบ ๆ

ความสามารถด้านเว็บเซิร์ฟเวอร์เคยถูกมองว่าเป็นฟีเจอร์ระดับพรีเมียม แต่ปัจจุบันกำลังกลายเป็นมาตรฐานในแพลตฟอร์มระบบอัตโนมัติสมัยใหม่

เว็บเซิร์ฟเวอร์ในตัวช่วยให้วิศวกรตรวจสอบข้อมูลการวินิจฉัย ดูสถานะ I/O กำหนดการตั้งค่าเครือข่าย และบางครั้งยังสามารถแก้ไขโปรแกรมได้โดยตรงจากเบราว์เซอร์

เว็บเซิร์ฟเวอร์ของ PLC รุ่นใหม่ช่วยให้การวินิจฉัยง่ายขึ้นและลดการพึ่งพาฮาร์ดแวร์ HMI เฉพาะทาง

การวินิจฉัยระยะไกลกำลังเปลี่ยนความคาดหวังด้านการบำรุงรักษา

ทีมบำรุงรักษาอุตสาหกรรมคาดหวังมากขึ้นว่าจะสามารถเข้าถึงข้อมูลการแจ้งเตือนและสถานะความสมบูรณ์ของระบบได้ทันที อินเทอร์เฟซบนเว็บช่วยลดเวลาในการแก้ไขปัญหาและลดการพึ่งพาเวิร์กสเตชันวิศวกรรมเฉพาะทาง

สำหรับสถานประกอบการที่กระจายตัวตามภูมิศาสตร์ ระบบวินิจฉัยผ่านเบราว์เซอร์ยังช่วยรองรับรูปแบบการให้บริการระยะไกลและการดำเนินงานบำรุงรักษาแบบรวมศูนย์

แนวโน้มนี้สะท้อนการเปลี่ยนแปลงในวงกว้างไปสู่โครงสร้างพื้นฐานระบบอัตโนมัติที่กำหนดด้วยซอฟต์แวร์ ซึ่งการเข้าถึงและการมองเห็นข้อมูลมีความสำคัญไม่แพ้ประสิทธิภาพการควบคุมดิบ

ทักษะที่แท้จริงคือการเรียนรู้ว่าแพลตฟอร์ม PLC แตกต่างกันอย่างไร

ผู้เริ่มต้นมักค้นหาแพลตฟอร์ม PLC ที่ “ดีที่สุด” เพียงหนึ่งเดียว แต่ในความเป็นจริง วิศวกรระบบอัตโนมัติที่ประสบความสำเร็จจะเรียนรู้ว่าคอนโทรลเลอร์แต่ละแบบเหมาะกับความต้องการด้านการปฏิบัติงานที่แตกต่างกันอย่างไร

PLC แบบฝังตัวขนาดกะทัดรัดอาจทำงานได้อย่างสมบูรณ์แบบในชุดอุปกรณ์บรรจุภัณฑ์ ส่วน PAC แบบโมดูลาร์อาจเหมาะที่สุดสำหรับระบบอัตโนมัติในกระบวนการผลิต ขณะที่คอนโทรลเลอร์ที่ใช้ IPC อาจโดดเด่นในงานที่เน้นการควบคุมการเคลื่อนไหวและต้องการการวิเคราะห์ข้อมูลกับเอดจ์คอมพิวติ้ง

วิศวกรที่เก่งที่สุดไม่ได้ยึดติดกับสภาพแวดล้อมการเขียนโปรแกรมเพียงแบบเดียว พวกเขาเข้าใจสถาปัตยกรรม ความสามารถในการขยายระบบ กลยุทธ์การสื่อสาร และความง่ายในการบำรุงรักษา

ความยืดหยุ่นดังกล่าวยิ่งทวีความสำคัญมากขึ้น เมื่อระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรมหลอมรวมเข้ากับวิศวกรรมซอฟต์แวร์ ระบบเครือข่ายอุตสาหกรรม และระบบการผลิตดิจิทัล

ผู้เขียน: แดเนียล เมอร์เซอร์ | ผู้สื่อข่าวอาวุโสด้านระบบอัตโนมัติ

แดเนียล เมอร์เซอร์มีประสบการณ์ 14 ปีในการรายงานข่าวด้านสถาปัตยกรรม PLC ระบบเครือข่ายอุตสาหกรรม และการผสานรวมระบบควบคุม ประสบการณ์ของเขาครอบคลุมโครงการทดสอบเดินระบบภาคสนามที่เกี่ยวข้องกับ Siemens, Rockwell Automation, Beckhoff Automation และระบบกระบวนการของ Emerson ในโรงงานผลิตและสถานประกอบการด้านพลังงาน