38
98 บทที5 การออกแบบระบบควบคุมอัตโนมัติ ในการออกแบบระบบงานอัตโนมัตินั้น เริ่มตนจากศึกษาถึงความตองการและปญหาในการ ทํางานแลวนํามาวาดภาพตําแหนงอุปกรณทํางาน (Positional Sketch) เพื่อแสดงรูปแบบการทํางาน และตําแหนงของอุปกรณที่ใชงานดังแสดงในรูปที5.1 แลวจึงอธิบายขั้นตอนการทํางานของแตอุปกรณ วามีลําดับและจังหวะการทํางานที่สัมพันธกันอยางไร ดวยแผนภาพการทํางาน(Function diagram) หรือแสดงดวยลําดับการทํางานอยางยอ ซึ่งจะกลาวตอไปในหัวขอที5.1 รูปที5.1 แสดงตัวอยางการใชกระบอกสูบในงานป5.1 การออกแบบการทํางานระบบอัตโนมัติ การอธิบายการเคลื่อนที่ของกระบอกสูบหรืออุปกรณทํางานที่มีความสัมพันธกับจังหวะหรือ ชวงเวลาการทํางาน โดยมีลําดับการทํางานที่แนนอน (Sequence Control) ทําได 2 วิธีดังตารางที5.1 ตารางที5.1 แสดงรูปแบบการเคลื่อนที่และลําดับงานของกระบอกสูบ 1. ลําดับการทํางานอยางยอ ( abbreviated notation ) A+ / B+ / A- / B- 2. แผนภาพการเคลื่อนที(Displacement-step diagram) - เวลา และ - ระยะชักของกานกระบอกสูบ (Displacement-time diagram) - จังหวะ และ - ระยะชักของลูกสูบ

บทที่ 5 การออกแบบระบบควบคุม ......99 จากตารางท 5.1 การท างานในแต ละจ งหวะต

  • Upload
    others

  • View
    3

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: บทที่ 5 การออกแบบระบบควบคุม ......99 จากตารางท 5.1 การท างานในแต ละจ งหวะต

98

บทที่ 5 การออกแบบระบบควบคุมอัตโนมัติ

ในการออกแบบระบบงานอตัโนมัตินัน้ เร่ิมตนจากศึกษาถงึความตองการและปญหาในการ

ทํางานแลวนํามาวาดภาพตาํแหนงอุปกรณทํางาน (Positional Sketch) เพื่อแสดงรูปแบบการทาํงานและตําแหนงของอุปกรณที่ใชงานดังแสดงในรูปที ่ 5.1 แลวจึงอธิบายขัน้ตอนการทาํงานของแตอุปกรณวามีลําดับและจังหวะการทาํงานที่สัมพันธกันอยางไร ดวยแผนภาพการทาํงาน(Function diagram) หรือแสดงดวยลําดับการทํางานอยางยอ ซึง่จะกลาวตอไปในหวัขอที่ 5.1

รูปที่ 5.1 แสดงตัวอยางการใชกระบอกสูบในงานปม

5.1 การออกแบบการทาํงานระบบอัตโนมัติ

การอธิบายการเคลื่อนที่ของกระบอกสูบหรืออุปกรณทํางานทีม่ีความสัมพันธกับจงัหวะหรือชวงเวลาการทาํงาน โดยมีลําดับการทํางานที่แนนอน (Sequence Control) ทําได 2 วิธีดังตารางที ่5.1

ตารางที่ 5.1 แสดงรูปแบบการเคลื่อนที่และลําดับงานของกระบอกสบู

1. ลําดับการทาํงานอยางยอ ( abbreviated notation ) A+ / B+ / A- / B- 2. แผนภาพการเคลื่อนที ่ (Displacement-step diagram) - เวลา และ - ระยะชักของกานกระบอกสูบ (Displacement-time diagram) - จังหวะ และ - ระยะชักของลูกสูบ

Page 2: บทที่ 5 การออกแบบระบบควบคุม ......99 จากตารางท 5.1 การท างานในแต ละจ งหวะต

99

จากตารางที ่ 5.1 การทํางานในแตละจังหวะตองเสร็จส้ินแลวจึงจะทาํงานในจงัหวะถัดไป การออกแบบการทาํงานของอุปกรณนัน้สามารถอธิบายดวยสัญลักษณขอความหรอืแผนภาพที่แสดงตําแหนงและจงัหวะการทาํงานหรือชวงเวลาทาํงานที่กาํหนด

การเขียนลําดับการทาํงานอยางยอ ( abbreviated notation )

เปนการกําหนดรหัสใหอุปกรณหรือกระบอกสูบดวยตัวอกัษรและแสดงลําดับการทํางาน โดยการเขียนรหัสของอุปกรณทีท่ํางานและเครื่องแสดงการเคลื่อนที่ของกานสูบ โดยเครื่องหมาย (+) หมายถงึกระบอกสูบเคลื่อนที่ออก และเครื่องหมาย ( - ) หมายถงึการเคลื่อนทีเ่ขา เรียงลําดบัการทํางานกอนหลังตอเนื่องกัน แสดงตัวอยางและความหมายดังแสดงดวยตารางที ่5.2

ตารางที่ 5.2 แสดงความหมายของลาํดบัเหตุการณแบบตัวอักษร (A+/B+/A-/B-)

ลําดับ สัญลักษณ ตําแหนงกานสูบกอนการสั่งงาน คําสั่งควบคุม การทาํงาน

1 A + เขาสุด เร่ิมตน ส่ังใหกระบอกสูบ Aเคลื่อนทีอ่อก (+) A เคลื่อนออกจนสุดแลว

2 B + เขาสุด ส่ังใหกระบอกสูบ B เคลื่อนที่ออก(+) B เคลื่อนออกจนสุดแลว

3 A - ออกสุด ส่ังใหกระบอกสูบ A เคลื่อนที่เขา(-) A เคลื่อนเขาจนสุดแลว

4 B - ออกสุด ส่ังใหกระบอกสูบ B เคลื่อนที่เขา(-) B เคลื่อนเขาจนสุดแลว

การเขียนลาํดบัการทาํงานอยางยอนัน้ประกอบดวยรูปแบบการทาํงานหลายลกัษณะ ไดแก - การทาํงานพืน้ฐานเชงิเดียว - การทาํงานเชิงซอน - การทาํงานแบบ วัฏจักร - การทาํงานแบบโปรแกรม

Page 3: บทที่ 5 การออกแบบระบบควบคุม ......99 จากตารางท 5.1 การท างานในแต ละจ งหวะต

100

การทาํงานแบบเชิงเดียว คือ การที่อุปกรณแตละตัวจะทํางานตามลําดับตอเนือ่งกัน โดยแตละอุปกรณจะทาํงานครั้งละหนึ่งตัวตอหนึง่จังหวะเดยีว แสดงตวัอยางการใชงานดังแสดงในรูปที่ 5.2

รูปที่ 5.2 การเขียนลําดับการอยางยอในการอธิบายการทํางานของชุดลําเลียงชิ้นงานอัตโนมัติ

Page 4: บทที่ 5 การออกแบบระบบควบคุม ......99 จากตารางท 5.1 การท างานในแต ละจ งหวะต

101

การทาํงานแบบเชิงซอน คือ การที่อุปกรณหลายตัวทีท่ํางานพรอมกันในจังหวะเดียวกนั โดยการเขียนรหัสไวในบรรทดัทัดไปในตําแหนงตรงกนั ดังแสดงตัวอยางการใชงานดงัรูปที่ 5.3

รูปที่ 5.3 แสดงรหัสอยางยอในการแสดงรูปแบบการทาํงานแบบเชงิซอนของชุดเคลื่อนยายชิ้นงาน

การทาํงานแบบวนวัฏจกัร คือ การทีอุ่ปกรณมีจังหวะการทํางานแบบวนรอบ จํานวนรอบ

การทาํงานกํากับดวยขอความ ณ จังหวะเริ่มตนถึงจงัหวะสุดทายทีท่ํางานซ้ํา แสดงดังรูปที่ 5.4

(ก) ชุดบรรจุทรงกลมใสกลองอัตโนมัติ ( 1 กลองบรรจุ 4 ชิ้นงาน)

(ข) ชุดลอกยกชิ้นงานอัตโนมติั (จํานวนรอบไมเกิน 10 รอบ)

รูปที่ 5.4 แสดงรหัสอยางยอในการแสดงรูปแบบการทาํงานวนรอบ

Page 5: บทที่ 5 การออกแบบระบบควบคุม ......99 จากตารางท 5.1 การท างานในแต ละจ งหวะต

102

การทาํงานแบบโปรแกรม คือ การทํางานที่ระบบสามารถทาํงานไดมากกวาหนึง่วิธ ี หรือหลายรูปแบบ โดยผูควบคมุสามารถเลือกโปรแกรมการทํางานได แตละโปรแกรมจะมีการกําหนดชื่อไวอยางชัดเจน ดังแสดงตัวอยางการใชงานดังรูปที่ 5.4 (ข) และ 5.5

(ก) ชุดยกชิน้งานชัง่น้าํหนักอัตโนมัติ

(ข) ชุดบรรจุสารลงกลองอัตโนมัติ

รูปที่ 5.5 แสดงรหัสอยางยอที่แสดงการทํางานแบบกําหนดโปรแกรม

Page 6: บทที่ 5 การออกแบบระบบควบคุม ......99 จากตารางท 5.1 การท างานในแต ละจ งหวะต

103

การเขียนแผนภาพการเคลื่อนที่ (Displacement-step diagram or Motion diagram)

เปนการแสดงความสัมพันธระหวางตําแหนงหรือระยะทางของอุปกรณทํางาน(ชวงชักของกระบอกสูบ) กับจังหวะหรือเวลาในการทํางาน โดยมีลําดับการทาํงานตอเนื่องกนัดังแสดงในรูปที่ 5.6

แกน X คือ จังหวะการทาํงาน ข้ันตอนหรือเวลาในการทํางาน ตามลาํดับกอนหลัง แกน Y คือ ระยะชวงชกัของกานสูบ หรือ ตําแหนงของอปุกรณที่เคลื่อนที ่

รูปที่ 5.6 แสดงรูปแบบในการเขียนแผนภาพเคลื่อนทีข่องกระบอกสบู

กรณีแกน X แสดงจังหวะการทาํงาน ใชในการออกแบบระบบงาน ที่ไมมีการควบคุมเวลาการทํางานอยางเทีย่งตรง ตัวอยางเชน งานขนยาย การประกอบชิ้นสวน งานเจาะ เปนตน โดยแสดงความสัมพนัธของตําแหนงการเคลื่อนที่และลาํดับการทํางานของกานสูบ ดังรูปที่ 5.7 แสดงลําดับของจังหวะการทํางานดวยตัวเลขหรอืชื่อข้ันตอนทีม่ีระยะหางในแนวแกน X คงที ่

รูปที่ 5.7 แสดงแผนภาพการทํางานจากรูปที่ 5.1 (Displacement-Step Diagram)

กรณีแกน X แสดงเวลาทีก่ําหนดในการทํางาน ใชในการออกแบบทํางานทีเ่วลามีผลตอผลสําเร็จงาน ตัวอยางเชน ในกระบวนการผลิตยา สารเคมี ทีต่องควบคุมเวลาในการทาํปฏิกิริยาที่แนนอน เปนตน โดยแนวแกน X แสดงระยะเวลาของการทาํงานที่แนนอน เพื่อแสดงใหเหน็ความแตกตางของเวลาในการทํางานในแตละจังหวะและการเคลื่อนที่ของกานสูบอยางชัดเจนดังแสดงในรูปที่ 5.8 แสดงตัวอยางการใชงานดังรูปที่ 5.9

Page 7: บทที่ 5 การออกแบบระบบควบคุม ......99 จากตารางท 5.1 การท างานในแต ละจ งหวะต

104

รูปที่ 5.8 แสดงแผนภาพการทํางานจากรูปที่ 5.1 (Displacement-time Diagram)

หมายเหต ุ ปกติถามกีารเขียน “( = 0)” หรือ “( = 1)” ในจังหวะสุดทายนัน้มีความหมาย คือ เมื่อ ส้ินสุดการทํางานในจังหวะสดุทายแลว อุปกรณและลิ้นวาลวควบคุมทกุตัวจะเคลื่อนที่กลับมาสถานะปกติเหมือนในจังหวะเริ่มการทํางานเสมอ เพื่อพรอมในการทํางานครั้งตอไป

(ก) เครื่องบรรจุขวดอัตโนมติั

รูปที่ 5.9 แสดงตัวอยางการใชงานแผนภาพการทํางานของอุปกรณ

Page 8: บทที่ 5 การออกแบบระบบควบคุม ......99 จากตารางท 5.1 การท างานในแต ละจ งหวะต

105

(ข) เครื่องพับโลหะแผนรูปตัวซี

(ค) ชุดขนยายชิ้นงาน 3 ตําแหนง

(ง) ชุดบรรจุของเหลวใสถังอัตโนมัติ

รูปที่ 5.9 ตอ แสดงตัวอยางการใชงานแผนภาพการทํางานของอุปกรณ

Page 9: บทที่ 5 การออกแบบระบบควบคุม ......99 จากตารางท 5.1 การท างานในแต ละจ งหวะต

106

(จ) แสดงตัวอยางการใชงานที่มกีารกาํหนดระยะการเคลื่อนที่มากกวา 2 ตําแหนง

(ฉ) แสดงตัวอยางขัน้ตอนทีม่ีการกาํหนดจังหวะเวลาในการการทํางานที่แนนอน

รูปที่ 5.9 ตอ แสดงตัวอยางการใชงานแผนภาพการทํางานของอุปกรณ

Page 10: บทที่ 5 การออกแบบระบบควบคุม ......99 จากตารางท 5.1 การท างานในแต ละจ งหวะต

107

5.2 การออกแบบระบบควบคุมอัตโนมัติ

ในการออกแบบระบบการทาํงานที่ปฏิบัติงานดวยคนเปนแบบอัตโนมติันั้น มีข้ันตอนดังนี ้1. ศึกษาระบบงานเดิม ลักษณะการทํางานและเงื่อนไขตาง ๆ ของการทํางาน 2. ออกแบบอุปกรณเคลือ่นที่และเลือกอุปกรณกําลัง วาดภาพอุปกรณทํางาน เพื่อแสดง

หนาที่และตาํแหนงตาง ๆ ของอุปกรณทีท่ํางานรวมกันดังรูปที่ 5.9 และแสดงขั้นตอนการทํางานของระบบดวยแผนภาพการเคลือ่นที่ของอุปกรณดังรูปที่ 5.10 (ก) step 1

3. การวเิคราะหหาสัญญาณควบคุม แสดงดังรูปที ่ 5.10 ( ก-step 3,4,5 ) โดยสรางจาก

สัญญาณตรวจจับตําแหนงของกานสูบทีแ่สดงดังรูปที่ 5.10 (ก) step 2 4. ออกแบบวงจรนวิแมตกิสควบคุม จากแผนภาพสญัญาณควบคุม ทําการเลือกอุปกรณ

ตรวจจับและอุปกรณควบคุมที่เหมาะสมแลวเขียนวงจรการตออุปกรณ (wiring diagram) เพื่ออธิบายรายละเอียดในการเดนิสายอุปกรณดังรูปที่ 5.6 (ข)

5. ติดต้ังอุปกรณและทดสอบการทํางาน 6. ประเมินและติดตามผลการใชงาน

(ก) แผนภาพอุปกรณทํางาน

(ข) แผนภาพการเคลื่อนที่

รูปที่ 5.10 แสดงชุดยกชิน้งานอัตโนมัติที่ใชกระบอกสูบ 2 กระบอกในการทาํงาน

Page 11: บทที่ 5 การออกแบบระบบควบคุม ......99 จากตารางท 5.1 การท างานในแต ละจ งหวะต

108

(ก) วิเคราะหสัญญาณควบคุมแบบดวยวธิีโอเวอรเล็บ (Over Lap)

(ข) การวิเคราะหสัญญาณควบคุมดวยวิธอิีนเตอรล็อค (Inter-lock)

รูปที่ 5.11 แสดงวงจรควบคุมและวงจรการตออุปกรณในการควบคุมชุดยกชิ้นงานจากรูปที ่5.5

Page 12: บทที่ 5 การออกแบบระบบควบคุม ......99 จากตารางท 5.1 การท างานในแต ละจ งหวะต

109

5.2.1 การออกแบบสัญญาณควบคุมดวยวธิีแบบโอเวอรเล็บ (Signal Overlap)

หลังจากการศกึษารูปแบบการทํางานแลวนํามาสรางแผนภาพตาํแหนงอุปกรณทาํงานและแผนภาพการเคลื่อนที่ดังแสดงในรูปที ่5.12 จากนั้นนาํมาเขียนสัญญาณสั่งงานที่แทนดวยลกูศร โดยหางลูกศรหมายถึง อุปกรณที่ส่ังงาน ตัวอยางเชน สวทิซของวาลวควบคุมชนิดตาง ๆ และหวัลูกศรชี้ไปยังตําแหนงเริม่ตนของอุปกรณที่ถูกสัง่งาน ดังแสดงในรูปที่ 5.13 นําความสัมพันธในการสัง่งานของลูกศรแตละอันมาสรางวงจรนิวแมติกสดังรูปที่ 5.14 โดยมีรายละเอียดดังจะกลาวตอไป

รูปที่ 5.12 แสดงแผนภาพการทํางานและแผนภาพการเคลื่อนทีท่ี่สัมพนัธกนั

รูปที่ 5.13 การวิเคราะหสัญญาณควบคุมดวยวิธโีอเวอรเล็บ

รูปที่ 5.14 แสดงวงจรนิวแมติกสที่มาจากการวิเคราะหรูปที่ 5.13

Page 13: บทที่ 5 การออกแบบระบบควบคุม ......99 จากตารางท 5.1 การท างานในแต ละจ งหวะต

110

การเขียนสัญญาณสั่งงานดวยลกูศร

จุดเริ่มตนของหางลูกศรเปนแหลงกาํเนิดสัญญาณสั่งงานมี 2 ลักษณะดังนี ้ วงกลม หมายถึง สวิทซที่ใชในการเริ่มตนทาํงาน (Start) สามารถเลอืกชนิดการส่ังงานไดดังแสดงในรูปที ่5.16 จุดกลมทึบ หมายถงึ ลิมติสวิทซ ที่ใชในการตรวจจบัตําแหนงของกานสูบ รูปแบบการตรวจมหีลายลักษณะทัง้แบบสัมผัสและไมสัมผัส

(ก) สวิทซเร่ิมตนสั่งงาน

(ข) ลิมิตสวิทซ ที่ใชในการตรวจจับตําแหนงของกานสบู

รูปที่ 5.15 แสดงสัญลักษณของวาลวควบคุมทิศทาง 3/2 ที่ส่ังงานดวยมือ

ตําแหนงของหัวลกูศร จะชี้ไปยังตําแหนงเริ่มตนของอปุกรณที่ถูกสัง่งาน จํานวนหวัลูกศรที่มีหางรวมกนั หมายถงึจํานวนอุปกรณที่ถูกสัง่งานพรอมกันในจงัหวะเดียวกัน ดังรูปที่ 5.16

(ก) ลูกศรหัวเดยีว (Signal lines) (ข) ลูกศรหลายหัว (Signal branching)

รูปที่ 5.16 แสดงรูปแบบการเขียนหัวลูกศร

การกาํหนดเงื่อนไขสั่งงาน จะเปนการนําสัญญาณจากสวทิซมากกวาหนึ่งตัวมาเปรียบเทยีบดวยตรรกะ And และ Or โดยแสดงดวยจดุเชื่อมกันของหางลูกศรแสดงดังรูปที ่5.16

(ก) Or condition (ข) And condition

รูปที่ 5.17 การกําหนดจุดเชือ่มสัญญาณแบบเงื่อนไข And condition และ Or condition

Page 14: บทที่ 5 การออกแบบระบบควบคุม ......99 จากตารางท 5.1 การท างานในแต ละจ งหวะต

111

ตารางที่ 5.3 การทาํงานของวงจรนวิแมติกสรูปที่ 5.14 ที่ออกแบบดวยวิธีโอเวอรเลบ็รูปที่ 5.13 อธิบายการทาํงาน วงจรนวิแมติกส

จังหวะที่ 1 (1S1+2Sa)->1A เมื่อ 1S1 ถูกกดจะสั่งใหกระบอกสูบ 1A เคลื่อนที่ออก ก็ตอเมื่อสวทิซ 2S1ตองถูกกดอยู

จังหวะที่ 2 (1S3) -> 2A เมื่อกระบอกสบู 1A เคลื่อนที่ออกจนสุดกดสวิทซ 1S3 และ ส่ังใหกระบอกสูบ 2A เคลื่อน ที่ออก

จังหวะที่ 3 (2S2) -> 1A

เมื่อกระบอกสบู 2A เคลื่อนที่ออกจนสุดกดสวิทซ 2S2 และ ส่ังใหกระบอกสูบ 1A เคลื่อน ที่เขา

จังหวะที่ 4 (2S2) -> 2A

เมื่อกระบอกสบู 1A เคลื่อนที ่เขาจนสุดกดสวิทซ 1S2 และส่ังใหกระบอกสูบ 2A เคลื่อน ที่เขา

จังหวะที่ 5 (1S2) - เริ่มตน เมื่อกระบอกสบู 2A เคลื่อนที ่เขาจนสุดกดสวิทซ 2S1 อีกคร้ัง รอการกด 1S1 เพื่อเร่ิม ตนทาํงานใหมอีกครั้ง

Page 15: บทที่ 5 การออกแบบระบบควบคุม ......99 จากตารางท 5.1 การท างานในแต ละจ งหวะต

112

ในการออกแบบสัญญาณควบคุมนั้นสามารถแสดงไดหลายรูปแบบดังตัวอยางรูปที ่5.18 และแสดงตัวอยางในการออกแบบดวยวธิีโอเวอรเล็บดังรูปที่ 5.19 โดยหลกัการ คือ จะใชลิมิตสวิทซที่ใชในการตรวจจับตําแหนงการเคลื่อนที่ของกานสูบในแตจังหวะการทํางานเปนตวัสั่งงานในจงัหวะถัดไป ตอเนื่องกนัจนครบทุกจังหวะการทาํงาน ในจังหวะเริ่มตนทํางานนยิมนาํสัญญาณจากจังหวะสุดทายมาสรางเงื่อนไขในการเริ่มตนการทํางาน การออกแบบนี้เหมาะสาํหรบัระบบงานที่ไมซับซอน

(ก) การควบคุมเปดและปดพื้นฐาน (ข) การควบคมุแบบหยุดกลางกระบอกสูบ

(ค) การควบคุมแบบวฏัจักร (ง) การควบคมุแบบตรวจสอบ

(จ) การควบคุมแบบหนวงเวลา โดยกาํหนดคาเวลา ณ ลูกศรที่ตองการหนวงเวลาทํางาน

รูปที่ 5.18 แสดงตัวอยางการควบคุมดวยวิธีโอเวอรเลบ็ ในรูปแบบตาง ๆ

Page 16: บทที่ 5 การออกแบบระบบควบคุม ......99 จากตารางท 5.1 การท างานในแต ละจ งหวะต

113

รูปที่ 5.19 แสดงตัวอยางการออกแบบชุดคนยายชิ้นงานเขาและออกเตาอบ

รูปที่ 5.20 แสดงตัวอยางการออกแบบชุดเคลื่อนยายชิ้นงานลงสายพานเลื่อน

Page 17: บทที่ 5 การออกแบบระบบควบคุม ......99 จากตารางท 5.1 การท างานในแต ละจ งหวะต

114

รูปที่ 5.21 แสดงตัวอยางการออกแบบชุดปอนชิ้นแบบหนวงเวลา

รูปที่ 5.22 แสดงตัวอยางการออกแบบชุดเขยาแบบสั่น และเปนการควบคุมแบบหยุดกลางกระบอกสูบ

Page 18: บทที่ 5 การออกแบบระบบควบคุม ......99 จากตารางท 5.1 การท างานในแต ละจ งหวะต

115

รูปที่ 5.23 แสดงตัวอยางการออกแบบชุดเจาะรูอัตโนมัติ (กระบอกสูบดันสวางที่อยูบนแทนเลื่อน)

Page 19: บทที่ 5 การออกแบบระบบควบคุม ......99 จากตารางท 5.1 การท างานในแต ละจ งหวะต

116

รูปที่ 5.24 แสดงตัวอยางการทํางานแบบหนวงเวลา

รูปที่ 5.25 แสดงตัวอยางการควบคุมแบบตอเนื่อง

Page 20: บทที่ 5 การออกแบบระบบควบคุม ......99 จากตารางท 5.1 การท างานในแต ละจ งหวะต

117

5.3 การออกแบบสัญญาณควบคุมแบบอินเตอรล็อค (Signal Inter-lock)

ในการออกแบบสัญญาณควบคุมสําหรับส่ังงานใหกระบอกสูบทํางานตามลําดับข้ันตอนที่ออกแบบดวยวิธีอินเตอรล็อคนั้นมีข้ันตอนในการออกแบบสัญญาณควบคุม ดังรูปที ่5.26 และแสดงข้ันตอนดังตารางที ่5.4

รูปที่ 5.26 แสดงขั้นตอนในการออกแบบสัญญาณควบคุมแบบกึ่งอตัโนมัติ

ตารางที่ 5.4 แสดงขั้นตอนในการออกแบบสัญญาณควบคุมจากรูปที ่5.7

ข้ันตอนที ่ อธิบายการออกแบบ Step 1 การเขียนแผนภาพการเคลื่อนที่ของอุปกรณกําลัง Step 2 การวิเคราะหสัญญาณตําแหนงการทํางานของกระบอกสูบ Step 3 การวิเคราะหรวมสัญญาณตรวจจับที่มีคา ณ จังหวะที่มกีารสั่งงาน Step 4 การสรางสัญญาณเริ่มการทํางาน (Start Signal) Step 5 การเลือกสัญญาณสั่งงานในแตละจังหวะการทาํงาน

Page 21: บทที่ 5 การออกแบบระบบควบคุม ......99 จากตารางท 5.1 การท างานในแต ละจ งหวะต

118

5.3.1 การเขยีนแผนภาพการเคลื่อนทีข่องอุปกรณกําลงั

จากขั้นตอนการที่ออกแบบในข้ันตอนขอที่ 5.2 นาํมาสรางแผนภาพการเคลื่อนที่ของกานสูบดังรูปที่ 5.27 จากรูปจังหวะทีม่ีการสั่งงานใหกานสูบเคลือ่นที่แสดงดงักรอบวงกลม

รูปที่ 5.27 แสดงจังหวะการทํางานของกระบอกสูบ A และ B

5.3.2 การวิเคราะหจังหวะการสั่งงานของกระบอกสูบ ในการออกแบบจะพิจารณาเฉพาะจงัหวะที่มกีารสั่งงานใหกานสูบเคลื่อนที่เทานัน้

จากรูปที ่5.27 แสดงจงัหวะที่มีการสั่งงานในกรอบสี่เหลีย่ม โดยสังเกตในจังหวะที่กราฟเริ่มตนเคลื่อนที่ข้ึน(กานสูบเคลื่อนที่ออก) และเริ่มตนเคลือ่นที่ลง(กานสบูเคลื่อนที่เขา) อธิบายการเคลื่อนที่ของกานสูบ A ดวยตารางที ่5.5 และของกานสบู B ดังตารางที ่5.6

ตารางที่ 5.5 แสดงการทาํงานของกระบอกสูบ A ในจังหวะตาง ๆ

จังหวะที ่ อธิบายการทาํงานของกระบอกสูบ A 1 กระบอกสูบ A ถูกสัง่ใหเคลื่อนที่ออก (เร่ิมตนเคลื่อนที่ข้ึน) 2 กานสบู A เคลื่อนที่ออกสุด (ไมมีการสัง่งานใดในจงัหวะนี้) 3 กระบอกสูบ A ถูกสัง่ใหเคลื่อนที่เขา (เร่ิมตนเคลื่อนที่ลง) 4 กานสบู A เคลื่อนที่เขาสุด (ไมมีการสั่งงานใดในจังหวะนี้) 5 (ไมมีการสั่งงานใดในจังหวะนี้)

ตารางที ่5.6 แสดงการทาํงานของกระบอกสูบ B ในจังหวะตาง ๆ

จังหวะที ่ อธิบายการทาํงานของกระบอกสูบ B 1 (ไมมีการสั่งงานใดในจังหวะนี้) 2 กานสูบ A ออกสุดแลว กระบอกสูบ B เคลื่อนที่ออก (เร่ิมตนเคลื่อนทีข้ึ่น) 3 กานสูบ B เคลื่อนที่ออกสุด (ไมมีการสัง่งานใดในจงัหวะนี้) 4 กานสูบ B เขาสุดแลว กระบอกสูบ B เคลื่อนที่เขา (เร่ิมตนเคลื่อนทีล่ง) 5 (ไมมีการสัง่งานใดในจงัหวะนี้)

Page 22: บทที่ 5 การออกแบบระบบควบคุม ......99 จากตารางท 5.1 การท างานในแต ละจ งหวะต

119

ในการตรวจจบัตําแหนงของกานสูบของกระบอกสูบจากเครื่องยกชิน้งานดังรูป 5.26 นัน้อาศัยอุปกรณตรวจจับตําแหนง (Position Sensor) ไดแกสวิทชแบบอิเล็กทรอนิกสหรือแบบกลไก จากรูปที่ 5.28 แสดงอุปกรณตรวจจับตําแหนงที่ใชวาลวควบคมุทิศทาง 3/2 ส่ังงานดวยลูกกลิ้งสองตัวในการสรางสัญญาณตรวจจับตําแหนงเขาสุดหรือออกสุดของกานสบูหนึ่งชดุ ในทางปฏิบัติอุปกรณตัวตรวจจับแบง 2 ชนิด คือ แบบสัมผัสและไมสัมผัส โดยคาํนงึถงึความเร็วในการตอบสนองและระยะทาง

(ก) การตรวจจับตําแหนงกานสูบเขาสุด (ข) การตรวจจับตําแหนงกานสูบออกสุด

รูปที่ 5.28 วาลวควบคุมทศิทาง 3/2 ส่ังงานดวยลูกกลิง้ ในการตรวจสอบตําแหนงกานกระบอกสูบ

รูปที่ 5.29 แสดงการตรวจจบัตําแหนงของกานสูบ A และ B ดวยวาลวควบคุมทิศทาง 3/2 ชนิดลูกกลิ้ง

จากรูปที ่ 5.29 อธิบายการใช วาลวควบคุมทิศทาง 3/2 ส่ังงานดวยลูกกลิ้ง ในการตรวจจับตําแหนงกานสูบ A เมื่อกานสูบอยูตําแหนงเขาสุดวาลว S1 มีคาเนือ่งจากถูกกดและในทางตรงกันขามวาลว S2 จะมีคาเมื่อกานสบูเคลื่อนที่ออกสุด โดยคาจากวาลว S1 และ S2 จะไมมีคาพรอมกนัโดยเด็ดขาด อธิบายคาของสัญญาณตรวจจับตําแหนงของกานสูบไดดังนี ้

- S1 มีคา หมายถงึ กานสูบ A อยูในตําแหนงเขาสุด - S2 มีคา หมายถงึ กานสูบ A อยูในตําแหนงออกสุด - S3 มีคา หมายถงึ กานสูบ B อยูในตําแหนงเขาสุด - S4 มีคา หมายถงึ กานสูบ B อยูในตําแหนงออกสุด

Page 23: บทที่ 5 การออกแบบระบบควบคุม ......99 จากตารางท 5.1 การท างานในแต ละจ งหวะต

120

Abbreviated notation : A+ / B+ / A- / B-

รูปที่ 5.30 แสดงแผนภาพสัญญาณตรวจจับตําแหนง S1,S2,S3 และ S4

จากรูปที ่ 5.30 สังเกตเฉพาะสัญญาณ S1 จะมีคากต็อเมื่อกานสบู A อยูในตําแหนงเขาสุดเทานัน้ เมื่อกานสบู A เร่ิมตนเคลื่อนทีอ่อกในจังหวะที่ 1 ในขณะที่กานสูบ A กําลังเคลื่อนทีอ่อก S1 ยังคงมีคาอยูชวงระยะเวลาหนึ่ง และกอนจงัหวะที่ 4 ในขณะที่กานสูบ A กําลังจะเคลื่อนที่ออกสุด S2 จะมีคากอนจงัหวะที่ 4 เล็กนอย เนื่องจากเวลาหนวงในการสัง่งานของสวิทซและจากรูปแบบของกานสูบที่มีระยะเพือ่ รวมทัง้เกี่ยวกับรูปแบบการทํางานของกลไกตาง ๆ แสดงดังรูปที ่5.31

(ก) เร่ิมเคลื่อนที่เขาออก ในจังหวะที่ 1 (ข) กอนเคลื่อนที่เขาชน ในจังหวะที่ 4 สวิทซยังคงถูกกดตอเล็กนอย สวิทซถูกกดกอนเล็กนอย

รูปที่ 5.31 แสดงสถานการณการเกิดสัญญาณตรวจจับตําแหนงกานสูบขณะเคลื่อนออกและชน

Page 24: บทที่ 5 การออกแบบระบบควบคุม ......99 จากตารางท 5.1 การท างานในแต ละจ งหวะต

121

รูปที่ 5.32 แสดงการเกิดสัญญาณตรวจจับตําแหนง(s) เมื่อกานสูบเคลื่อนที่ผาน

นอกจากการตรวจจับตําแหนงของกานสบูวาอยูในตําแหนงเขาหรือออกสุดอยู ยังสามารถใชวาลวควบคุมทิศทาง 3/2 ส่ังงานดวยลูกกลิ้งในการตรวจสอบตําแหนงกลางของกระบอกสูบ หรือการเคลื่อนที่ผานได โดยลักษณะการติดตั้งและผลของสัญญาณตรวจจับที่ไดจะมีลักษณะเปนลูกคลื่นดังแสดงในรูปที่ 5.32

5.3.3 การรวมสัญญาณตรวจจับที่มีคา ณ จงัหวะสั่งงาน

เปนการนาํสญัญาณตรวจจับของกานสบูที่มีคาในจังหวะที่มกีารสั่งงานมารวมกนัดวยเงื่อนไขและ (And condition, Combine Logic) จากรูปที่ 5.33 จังหวะที่มีการสั่งงานกระบอกสูบไดแก 1, 2, 3 และ 4 แสดงการเลือกรวมสัญญาณทีม่ีคา ณ จังหวะตาง ๆ ดวยกรอบสี่เหลี่ยม และแสดงตัวอยางผลลัพธของตวัการรวมสัญญาณ S2 + S3 ที่เกิดขึ้น ณ จังหวะที ่2 ดังรูปที ่5.34 ทาํการรวมสัญญาณจนครบทุกจงัหวะที่มกีารสั่งงานจะไดผลดังรูปที่ 5.35

รูปที่ 5.33 แสดงการรวมสญัญาณตรวจจับที่มีคาในจงัหวะที่มีการสั่งงาน

Page 25: บทที่ 5 การออกแบบระบบควบคุม ......99 จากตารางท 5.1 การท างานในแต ละจ งหวะต

122

รูปที่ 5.34 การวิเคราะหการรวมสัญญาณตรวจจับ ( S2 + S3 ) = ( S2 AND S3 )

รูปที่ 5.35 แสดงผลลัพธของการรวมสัญญาณจากรูปที่ 5.14

5.3.4 การสรางสัญญาณเริ่มการทํางาน (Start Signal) ในการออกแบบการทาํงานอตัโนมัติ การเริ่มตนการทํางานจะตองอาศยัผูปฏิบัติงาน

ในการสัง่ใหระบบเริ่มตนการทํางาน โดยมรูีปแบบของสัญญาณในการสั่งเริ่มตนการทํางานสองลักษณะ คือ กึง่อัตโนมัติ(มีคาจังหวะเดียว) และอัตโนมัติ(มีคาตลอดการทํางาน) แสดงดังรูปที ่5.36

(ก) สัญญาณเริ่มตนการทํางานแบบกึ่งอตัโนมัติ (ข) สัญญาณเริ่มตนการทํางานแบบอัตโนมัติ

รูปที่ 5.36 การสรางสัญญาณเริ่มตนสั่งงานแบบกึ่งอัตโนมัติและแบบอัตโนมัติ

Page 26: บทที่ 5 การออกแบบระบบควบคุม ......99 จากตารางท 5.1 การท างานในแต ละจ งหวะต

123

การสรางสัญญาณทั้งสองชนิดที่กลาวมาเกิดจากการเลอืกใชงานอุปกรณที่ส่ังงานดวยสวทิซชนิดกดติดปลอยดับ(แบบกึ่งอัตโนมัติ)และชนิดติดคาง(แบบอัตโนมัติ) ในขัน้ตอนการออกแบบจะนาํสัญญาณเริ่มตนไปรวมกับผลการรวมสญัญาณตรวจจับตําแหนงในจังหวะสั่งงาน เพื่อใชในการควบคุมระบบใหเร่ิมตนทาํงาน แสดงสัญญาณสั่งงาน (St+s1+s3) ดังรูปที่ 5.37

(ก) สัญญาณเริ่มตนการทํางานแบบกึ่งอตัโนมัติ (ข) สัญญาณเริ่มตนการทํางานแบบอัตโนมัติ

รูปที่ 5.37 เปรียบเทียบการใชงานสัญญาณเริ่มตนสั่งงานแบบกึ่งอัตโนมัติและแบบอัตโนมัติ

การควบคุมแบบกึ่งอัตโนมัติ ( Semi auto control) จากรูปที ่ 5.38 สัญญาณ St ที่ใชในการสั่งใหระบบเริม่ตนการทํางานจะเกิดจากการใชสวิทช

ชนิดกดติดปลอยดับ เมื่อกดสวิทซในจังหวะที ่ 1 จะเกดิสัญญาณลักษณะลูกคลื่น แลวนาํมารวมกับผลรวมสญัญาณตรวจจับในการเริ่มตนทาํงานของระบบจนครบทุกจงัหวะ (1 รอบการทาํงาน) แลวหยุดรอการกดปุมเร่ิมตนสั่งงานอีกครั้งจากผูปฏิบัติงาน

รูปที่ 5.38 แสดงการนําสัญญาณเริ่มตนแบบกึ่งอัตโนมติัมารวมกับผลรวมสัญญาณตรวจจับตําแหนง

จากรูปที ่ 5.38 ในการนาํสัญญาณเริม่ตนสั่งงาน(St) มารวมกับผลรวมสัญญาณตรวจจับตําแหนงของกานสูบในจังหวะเริ่มตน(จังหวะ 1) ก็เพือ่ยืนยนัตําแหนงของอุปกรณทุกตัวกอนเริ่มตนทํางานวาอยูในตําแหนงถูกตองตามทีก่ําหนดหรือไม (Inter-lock) ดวยสัญญาณ(St+s1+s3) ถากดสวิทซเร่ิมตนสัง่งานในขณะอุปกรณไมอยูในตําแหนงทีอ่อกแบบ คือ s1 และ s3 ไมมีคาพรอมกนั ระบบจะไมเร่ิมตนทาํงานในจังหวะที่ 1

Page 27: บทที่ 5 การออกแบบระบบควบคุม ......99 จากตารางท 5.1 การท างานในแต ละจ งหวะต

124

การควบคุมอัตโนมัติ (Auto control)

จากรูปที ่ 5.39 สัญญาณเริ่มตนสั่งงาน (St) ที่ใชในการสั่งใหระบบเริ่มตนการทํางานจะเกิดจากการใชสวทิชชนิดบิดคาง เมื่อมีการเปดสวิทซจะเกดิสัญญาณเริ่มตน ณ จังหวะที ่ 1 และมีคาตลอดเวลาจนกวาจะปดสวทิซลง สัญญาณจึงจะหายไป ดังนั้นเมื่อระบบเริ่มตนการทํางานตามลําดับที่ออกแบบจนครบทุกจังหวะแลว จะเริ่มตนทาํงานในจังหวะที ่ 1 ใหมอีกครั้งตอเนื่องเปนวัฏจักรจนกวาจะไมมีสัญญาณ St ถามีการปดสวิทซ St ในระหวางการทํางาน ระบบก็ยังคงทาํงานจนครบทุกจงัหวะแลวจึงหยุด ณ จังหวะสุดทาย เพื่อรอการเริ่มตนสัง่งานในวัฏจักรใหมจากผูปฏิบัติ

รูปที่ 5.39 แสดงการนําสัญญาณเริ่มทาํงานในการควบคุมอัตโนมัติ

จากรูปที ่5.39 จากที่กลาวมาในหัวขอที่ผานมา เมื่อนําสญัญาณ St มารวมกับ s1 และ s3 เพื่อการตรวจสอบตําแหนงอุปกรณเร่ิมตน จะพบวาในจังหวะที่ 1 เกดิสัญญาณลูกคลื่นแบบเดียวกับสัญญาณแบบกึ่งอัตโนมัติดังแสดงในรูปที่ 5.38 จะแตกตางกันเฉพาะจังหวะสุดทาย(จังหวะที่ 5 ) เทานัน้ที่สัญญาณเริ่มตนสัง่งานแบบอัตโนมัติจะมีคาเกดิขึ้นและเปนตัวกระตุนใหระบบเกิดการทาํงานในจังหวะที ่1 ตอเนื่องเปนวฏัจักร จนกวาสัญญาณ St ถูกปดลง

5.3.5 การเลอืกสัญญาณควบคุมในแตละจังหวะสัง่งาน

ในการควบคมุการเคลื่อนทีข่องกานสูบใหทํางานดังที่ออกแบบนั้นจะเกิดจากการควบคุมวาลวควบคุมทิศทางลมทีจ่ายลมอัดใหกระบอกสูบทํางานตามจังหวะที่กาํหนด ดังนั้นสญัญาณควบคุมที่ดีที่สามารถนํามาใชส่ังงานกระบอกสูบนัน้จะตองมีลักษณะเปนลูกคลื่นที่เกิดขึ้น ณ จงัหวะเดียวเสมอตลอดการทํางานหนึง่รอบ เพื่อใหเกิดการทํางานซับซอนในจังหวะอืน่ดังแสดงในรูปที ่5.39

รูปที่ 5.40 แสดงการเลือกสัญญาณควบคุมกระบอกสบูใหทาํงานในแตละจังหวะ

Page 28: บทที่ 5 การออกแบบระบบควบคุม ......99 จากตารางท 5.1 การท างานในแต ละจ งหวะต

125

จากรูปที ่5.40 จะเห็นวาผลรวมของสัญญาณตรวจจับที่ไดจากหวัขอ 5.3.4 นัน้มีลักษณะเปนลูกคลื่นในทุกจังหวะ จงึสามารถจับคูเพื่อใชในการควบคุมวาลวลมทีจ่ายลมอัดใหแกกระบอกสบูใหเกิดการเคลื่อนที่ตามทีก่ําหนด ดังแสดงในตารางที ่5.7 แตในทางปฏิบัติระบบที่มคีวามซับซอนในการทํางาน ผลรวมของสัญญาณตรวจสอบตําแหนงมกัจะไมสามารถนาํมาใชควบคุมกระบอกสูบไดทั้งหมด จะตองมีการปรับปรุงหรือสรางสัญญาณควบคุมใหมดังจะกลาวตอไป

ตารางที่ 5.7 แสดงสัญญาณสั่งงานกระบอกสูบในจังหวะตาง ๆ

จังหวะสัง่งาน สัญญาณสั่งงาน อธิบายการสั่งงาน 1 St+s1+s3 ส่ังกระบอกสบู A ใหเคลื่อนที่ออก 2 s2+s3 ส่ังกระบอกสบู B ใหเคลื่อนที่ออก 3 s1+s4 ส่ังกระบอกสบู A ใหเคลื่อนที่เขา 4 St+s1+s3 ส่ังกระบอกสบู B ใหเคลื่อนที่เขา 5 - ไมมีการสั่งงานใด ๆ

5.4 การออกแบบวงจรนิวแมติกสหรือวงจรการเดินสายอุปกรณ

หลังจากออกแบบสัญญาณควบคุมในแตละจังหวะการทํางานจากหวัขอ 5.3 แลว ทาํการเลือกอุปกรณกําลังและวาลวควบคุมที่ใชงานใหเหมาะสมกับประเภทของการทํางาน จากนัน้นํามา สรางวงจรนวิแมติกสหรือวงจรตอสายอุปกรณ ดังตัวอยางรูปที ่ 5.41 ซึ่งประกอบดวยสัญลักษณของอุปกรณที่ใชในการทํางานและการเชื่อมตอสายสัญญาณตางๆ รวมการกาํหนดชื่ออุปกรณดังที่กลาวมาแลวในบทที่ 3 เพื่ออธิบายการเชื่อมสายระหวางอุปกรณตาง ๆ ซึ่งใชในขั้นตอนการสรางและการติดตั้งอุปกรณตาง ข้ันตอนในการสรางวงจรนวิแมติกสจากผลรวมสัญญาณควบคุมที่ออกแบบจากหัวขอ 5.3 มีดังตอไปนี ้

รูปที่ 5.41 แสดงวงจรนิวแมติกสที่สรางจากการสัญญาณควบคุมจากรูปที่ 5.40

Page 29: บทที่ 5 การออกแบบระบบควบคุม ......99 จากตารางท 5.1 การท างานในแต ละจ งหวะต

126

5.4.1 การเลอืกอุปกรณกาํลังในการทาํงาน

เปนสิง่แรกทีต่องคํานงึถงึ คือ การเลอืกชนิดกระบอกสูบที่ใชงานและวาลวควบคุมทิศทางที่ใชในการสั่งงานกระบอกสูบดังทีก่ลาวมาแลวในบทที่ 3 จากรูปที ่ 5.41 แสดงตัวอยางการเลือกใชงานกระบอกสูบสองทางสองตัว และใชวาลวควบคุมทิศทาง 5/2 ส่ังงานดวยลมอัด

รูปที่ 5.42 ก. กระบอกสูบ 2 ชุด (A,B)และวาลวควบคมุทิศทาง 5/2 ส่ังงานดวยลมอัด

5.4.2 การเลอืกอุปกรณตรวจจับตําแหนงกานสูบ

ในการเลือกใชงานอุปกรณตรวจจับตําแหนงกานสูบในระบบนวิแมติกสนั้นนิยมใชวาลวควบคุมทิศทาง 3/2 ส่ังงานดวยลูกลิ้ง 2 ตัวในการตรวจจับตําแหนงกานสูบเขาสุดและออกสุดดังรูปที่ 5.23 นอกจากนัน้ยังสามารถอุปกรณตัวจับที่เปนระบบไฟฟาซึ่งจะกลาวถงึในบทตอไป

รูปที่ 5.43 ตัวตรวจตับตําแหนง 4 ชุด – วาลว 3/2 Roller – spring (S1, S2, S3 ,S4)

5.4.3 การเลอืกสวทิซเริ่มตนสั่งงาน

จากที่กลาวมาแลวในหวัขอ 5.3.4 ในการออกแบบวงจรควบคุมแบบอัตโนมัติหรือกึ่งอัตโนมัตินัน้มีข้ันตอนออกแบบเหมือนกันแตกตางกนัเฉพาะการเลือกชนิดของสวิทซเร่ิมตนสัง่งานที่แตกตางกนัดังแสดงในรูปที่ 5.44

(ก) วาลว 3/2 แบบสวิทซกด (กึ่งอัตโนมัติ) (ข) วาลว 3/2 แบบคันโยก (อัตโนมัติ)

รูปที่ 5.44 การเลือกสวทิซเร่ิมตนสั่งงานสาํหรับการควบคุมแบบกึ่งอัตโนมัติและอัตโนมัติ

Page 30: บทที่ 5 การออกแบบระบบควบคุม ......99 จากตารางท 5.1 การท างานในแต ละจ งหวะต

127

5.4.4 การเลอืกอุปกรณรวมสัญญาณตรวจ

ในการรวมสญัญาณตรวจจับตําแหนงของกานสูบในระบบนวิแมติกสนั้นจะใชวาลวลมคู ( And gate) โดยวาลวลมคูหนึ่งตวัใชรวมสัญญาณไดสองคา ถาตองการรวมสัญญาณมากกวาสองคา ก็ตองใชวาลวลมคูเพิ่มดังแสดงตวัอยางการรวมสัญญาณสามคาดังรูปที ่5.45

รูปที่ 5.45 แสดงการตอวาลว And gate ในการรวมสัญญาณ St+s1+s3

จากขั้นตอนทีก่ลาวมาแลวทัง้หมดนํามาสรางเปนวงจรนวิแมติกสดังแสดงในรูปที ่5.46

รูปที่ 5.46 แสดงภาพรวมของขั้นตอนการออกแบบชุดยกอัตโนมัติ

Page 31: บทที่ 5 การออกแบบระบบควบคุม ......99 จากตารางท 5.1 การท างานในแต ละจ งหวะต

128

รูปที่ 5.47 ตัวอยางการวเิคราะหสัญญาณควบคุมกระบอกสูบ 3 ชุด

Page 32: บทที่ 5 การออกแบบระบบควบคุม ......99 จากตารางท 5.1 การท างานในแต ละจ งหวะต

129

5.5 การควบคุมความเรว็กานสูบและการควบคุมทํางานแบบหนวงเวลา

จากรูปที ่ 5.48 จะสังเกตวากระบอกสูบ A จะใชเวลา 2 จังหวะ(1-3) ในการเคลื่อนที่ออก ซึง่มากกวาการเคลื่อนที่เขาที่ใชเวลา 1 จังหวะ (5-6) ถาสังเกตจากการทํางานจริงจะเหน็วากานสบู A จะเคลื่อนที่เขาดวยความเร็วปกติและเคลื่อนที่ออกชากวาปกติ สวนกานสูบ B จะเคลื่อนที่ออกดวยความเร็วปกตแิละเคลื่อนที่เขาชากวาปกติ การควบคุมความเร็วในการเคลื่อนทีข่องกานสูบนัน้จะใชหลักการจากหัวขอที ่ 4.3 โดยควบคุมอัตราลมอัดที่จายใหกระบอกสบูหรือควบคุมอัตราลมระบายออกดวยวาลวปรับอัตราการไหล(หร่ีลม) ดังแสดงในรูปที ่ 5.49

รูปที่ 5.48 แสดงการรวมสญัญาณตรวจจับในกรณีที่มกีารควบคุมความเรว็กานสบูในการเคลื่อนที ่

รูปที่ 5.49 แสดงการใชวาลวปรับอัตราการไหลในการควบคุมความเรว็กานสูบ

Page 33: บทที่ 5 การออกแบบระบบควบคุม ......99 จากตารางท 5.1 การท างานในแต ละจ งหวะต

130

การปรับแกสญัญาณควบคุม โดยใชวาลวหนวงเวลา

จากแผนภาพการทาํงานของกระบอกสูบในรูปที ่ 5.48 พบวามกีารสั่งงานกระบอกสูบในจังหวะที่ 1 ,3 ,5 และ 6 หลงัจากออกแบบวงจรควบคุมตามขั้นตอนในขอที ่ 5.3 แลวจะพบวาไมสามารถหาสญัญาณสั่งงานในจงัหวะที่ 5 ที่มีลักษณะเปนลูกคลืน่ ณ จังหวะเดียวไดเหมือนในจังหวะส่ังงานอืน่ ๆ ดังนัน้จึงตองมีการปรับแตงสัญญาณ (S2+s4) ดวยวาลวหนวงเวลาดังแสดงในรูปที่ 5.50 (ข) เพื่อใหเกดิสัญญาณสั่งงานในจังหวะที ่5 ดังแสดงสัญญาณที่ปรับแตงแลวในรูปที่ 5.50 (ก)

(ก) การปรับแกสัญญาณ (ข) วาลวปรับอัตราการไหล

รูปที่ 5.50 แสดงการใชวาลวหนวงเวลาในการปรับแตงสัญญาณควบคุม

รูปที่ 5.51 แสดงสัญญาณสั่งงานที่แกไขแลวจากรูปที่ 5.48

จากรูปที ่5.51 จะพบวาสามารถใชสัญญาณ d จากวาลวปรับอัตราการไหลไปใชควบคุมการทํางานกระบอกสูบ B ณ จังหวะที่ 5 ได จากสัญญาณควบคุมที่ปรับปรุงแลวนาํไปสรางวงจรนวิแมติกสดังขั้นตอนในขอที่ 5.4 ไดดังรูปที่ 5.52

Page 34: บทที่ 5 การออกแบบระบบควบคุม ......99 จากตารางท 5.1 การท างานในแต ละจ งหวะต

131

รูปที่ 5.52 แสดงการรวมสญัญาณตรวจจับและวงจรนวิแมติกสจากรูปที่ 5.51

Page 35: บทที่ 5 การออกแบบระบบควบคุม ......99 จากตารางท 5.1 การท างานในแต ละจ งหวะต

132

5.6 เปรียบเทียบรูปแบบทํางานแบบตอเนื่องและแบบหนวงเวลาทาํงาน

จากรูปที ่5.53 (ก) มีการทํางานตอเนื่องกนัทุกจงัหวะดังนี ้ A(+) B(+) A(-) B(-) คือ เมื่อทํางานในแตละจงัหวะเสร็จส้ินก็จะมีการทํางานในจังหวะถัดไปทันท ีแตในรูปที่ 5.53 (ข) จะมีลําดับการทํางานเชนเดียวกนั แตกตางกนัที่เมื่อกานสบู B เคลื่อนที่ออกสุดแลว ระบบจะหยดุทํางานชวงระยะเวลาหนึง่กอนทีก่านสูบ A จะเคลื่อนที่เขา จากแผนภาพการเคลื่อนทีข่องกานสูบสามารถแยกแยะวาขั้นตอนใดบางทีม่ีการหนวงเวลาการทํางานหรือไม โดยสงัเกตไดจากลกัษณะของวงรีที่วาดข้ึนเพื่อโยงการสั่งงานในจงัหวะที่เรียงตอเนื่องกนัดังรูป ถาวงรีที่ไดเอียงจะหมายถึงมีการหนวงเวลาเกิดขึ้น

(ก) แสดงลักษณะการทาํงานแบบตอเนื่อง (ข) แสดงลักษณะการทํางานแบบรอเวลาทาํงาน

รูปที่ 5.53 แสดงเปรียบเทยีบลักษณะการการสั่งงานปกติกับการหนวงเวลาในการทํางาน

5.7 การปรบัปรุงสัญญาณควบคุมแบบซ้ํา

ในการออกแบบระบบอัตโนมัติที่ใชกระบอกสูบเปนอุปกรณทํางานนัน้จะมีลักษณะการทํางานของกระบอกสบูได 2 ลักษณะคือ

การทาํงานเชงิเด่ียว (Single Step Action) ในหนึ่งรอบทํางาน กระบอกสูบมีการเคลื่อนที่เขาและออกเพียงครั้งเดียว ดังรูป 5.54 (ก)

การทาํงานเชงิซอน (Multi Step Action) ในหนึง่รอบการทํางานมกีระบอกสูบเคลือ่นที่เขาและออกมากกวาหนึ่งครั้ง ดังรูป 5.54 (ข)

(ก) การสัง่งานแบบ Single Step (ข) การสัง่งานแบบ Multi Step

รูปที่ 5.54 แสดงเปรียบเทยีบการสั่งงานแบบเชิงเดียวและเชิงซอนของกระบอกสูบ B

Page 36: บทที่ 5 การออกแบบระบบควบคุม ......99 จากตารางท 5.1 การท างานในแต ละจ งหวะต

133

รูปที่ 5.55 แสดงสัญญาณทีเ่กิดการทํางานซอน

จากรูปที ่ 5.55 เมื่อทําการวิเคราะหผลรวมสัญญาณตรวจจับตามขัน้ตอนขอที ่ 5.3 แลว พบสัญญาณ s2+a3 และ st+s1+s3 ไมสามารถนาํมาใชเปนสัญญาณสั่งงานได เนื่องจากเกิดลูกคลื่นซ้ําดังรูปบริเวณรูปวงรี ดังนัน้จําเปนที่จะตองปรับแตงสัญญาณทั้งสองใหเกิดเพียงลกูเดียวตอหนึง่รอบการทาํงานเทานัน้ ดวยการนําสัญญาณสัง่งานในจังหวะอื่นมาสรางสญัญาณ Dummy ที่มีคาและไมมีคาระหวางลกูคลื่นที่ซ้าํกนัดังรูปที่ 5.56 (ก) แสดงการสรางสัญญาณ Dummy ดวยวาลวควบคุมทิศทาง 5/2 ส่ังงานดวยลมอดั ดังรูปที่ 5.56 (ข) และควบคุมดวยสัญญาณสั่งงานในจังหวะที ่3 และ 6

ก) การออกแบบสัญญาณ Dummy (ข) การสรางสัญญาณ Dummy หรือ จากสัญญาณสั่งงาน สัญญาณหลอก ดวยวาลว 5/2

รูปที่ 5.56 แสดงการสรางสัญญาณ Dummy เพื่อปรับแกสัญญาณสั่งงาน

Page 37: บทที่ 5 การออกแบบระบบควบคุม ......99 จากตารางท 5.1 การท างานในแต ละจ งหวะต

134

ในการสรางสญัญาณปรับแกทําไดโดยการนําสัญญาณ Dummy (p2 และ p3) มารวมกับผลรวมของสญัญาณที่มีปญหา สัญญาณที่แกไขแลวแสดงดังรูปที ่ 5.57 โดยการแบงสัญญาณที่มีคาซ้ํากนัสองลูกคลื่นใหกลายเปนสัญญาณสองคาทีม่ีลักษณะเปนลกูคลื่นเดียวในจงัหวะที่ตองการ แลวนําไปสรางวงจรนิวแมติกสดังแสดงในรูปที่ 5.58

รูปที่ 5.57 แสดงสัญญาณควบคุมที่ปรับแตงแลวดวยการรวมกับสัญญาณ Dummy

Page 38: บทที่ 5 การออกแบบระบบควบคุม ......99 จากตารางท 5.1 การท างานในแต ละจ งหวะต

135

รูปที่ 5.58 แสดงการปรับแตงสัญญาณควบคุมและวงจรนิวแมติกสที่มกีารสรางสัญญาณ Dummy